JP3404384B2 - Piezoelectric transformer inverter - Google Patents
Piezoelectric transformer inverterInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランスイン
バータに関し、特に、強磁場内で使用する冷陰極管の駆
動装置に使用して好適な圧電トランスインバータに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer inverter, and more particularly to a piezoelectric transformer inverter suitable for use as a driving device for cold cathode fluorescent lamps used in a strong magnetic field.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、発電所、変電所、或いは医療
用機器等の磁気応用装置の周辺や内部に存在する強磁場
の環境においては、強磁場によって動作に悪影響を受け
ない装置が必要とされている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a strong magnetic field environment existing in or around a magnetic application device such as a power plant, a substation, or a medical device, a device that is not adversely affected by the strong magnetic field is required. Has been done.
【０００３】このような強磁場の環境において使用され
る装置の一例として、冷陰極管等の負荷を駆動するイン
バータ回路がある。An example of a device used in such a strong magnetic field environment is an inverter circuit for driving a load such as a cold cathode tube.
【０００４】図５は、従来例としての単板型圧電トラン
スインバータの回路構成を例示するブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a single-plate type piezoelectric transformer inverter as a conventional example.
【０００５】同図において、駆動回路１６によって駆動
される単板型圧電トランス１１は、負荷としての冷陰極
管１２を点灯させる。検出用抵抗１３によって検出され
た負荷電流は、整流回路によって整流された後、誤差増
幅器１５において所定の基準電圧Ｖref1と比較され、誤
差増幅器１５は、その比較結果に応じた電圧を出力す
る。そして、電圧制御発振回路１７は、誤差増幅器１５
から供給される電圧に応じた周波数の発振信号を駆動回
路１６に供給する。In FIG. 1, a single plate type piezoelectric transformer 11 driven by a drive circuit 16 lights a cold cathode tube 12 as a load. The load current detected by the detection resistor 13 is rectified by the rectifier circuit and then compared with a predetermined reference voltage Vref1 in the error amplifier 15, and the error amplifier 15 outputs a voltage according to the comparison result. Then, the voltage controlled oscillator circuit 17 includes the error amplifier 15
An oscillation signal having a frequency corresponding to the voltage supplied from the drive circuit 16 is supplied to the drive circuit 16.
【０００６】一般に、１次側領域に内部電極を有しない
単板型圧電トランスは昇圧比がさほど高くないため、イ
ンバータ回路全体として求められる所望の昇圧比を達成
すべく、その前段には、補助昇圧機能を担う巻線型トラ
ンスが採用されることが多い。図５に示すインバータ回
路においても、単板型圧電トランス１１だけでは冷陰極
管２を駆動するのに十分な高電圧を得ることができない
ので、単板型圧電トランス１１の前段の、駆動回路１６
の内部には、トロイダル型空芯トランス１６Ａが設けら
れている。In general, a single-plate type piezoelectric transformer having no internal electrode in the primary side region has a not so high step-up ratio. Therefore, in order to achieve a desired step-up ratio required for the entire inverter circuit, an auxiliary is provided in the preceding stage. A wire-wound transformer that has a step-up function is often used. Even in the inverter circuit shown in FIG. 5, a high voltage sufficient to drive the cold cathode fluorescent lamp 2 cannot be obtained only by the single-plate piezoelectric transformer 11, so that the drive circuit 16 in the preceding stage of the single-plate piezoelectric transformer 11 is used.
A toroidal type air-core transformer 16A is provided inside.
【０００７】また、同図に示すインバータ回路におい
て、トロイダル型空芯トランス１６Ａが採用される理由
は、強磁場の環境においてコア（鉄芯）を有する一般的
な巻線型トランスを使用すると、強磁性体であるコア部
分に周囲の磁束が集中してしまい、インバータ回路自体
の動作が影響を受けるからである。The reason why the toroidal type air-core transformer 16A is adopted in the inverter circuit shown in the figure is that when a general winding type transformer having a core (iron core) is used in a strong magnetic field environment, This is because the surrounding magnetic flux concentrates on the core part that is the body, and the operation of the inverter circuit itself is affected.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインバータ回路において、トロイダル型空芯トラン
ス１６Ａは、周囲の磁場に悪影響を及ぼすことを防止す
べく空芯であるため、昇圧効率が高くない。このため、
所望の昇圧比を得るための巻線数は、一般的な巻線トラ
ンスと比較して大きく、トランス全体のサイズも一般的
な巻線トランスと比較して大型となり、サイズの大きさ
及び重量の増加が問題となる。However, in the above-mentioned conventional inverter circuit, the toroidal type air-core transformer 16A is an air-core in order to prevent the surrounding magnetic field from being adversely affected, so that the boosting efficiency is not high. For this reason,
The number of windings to obtain a desired step-up ratio is larger than that of a general winding transformer, and the size of the entire transformer is larger than that of a general winding transformer. Increase is a problem.
【０００９】また、トロイダル型空芯トランス１６Ａ
は、空芯でありながら１次側巻線と２次側巻線との電磁
気的な結合を実現しなければならない特殊な構造である
ため、製造コストも高い。Also, a toroidal type air core transformer 16A
Has a special structure that requires electromagnetic coupling between the primary winding and the secondary winding while being an air core, so that the manufacturing cost is high.
【００１０】そこで本発明は、強磁場の環境において所
定の動作を得ることができ、小型軽量の圧電トランスイ
ンバータを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a small and lightweight piezoelectric transformer inverter which can obtain a predetermined operation in an environment of a strong magnetic field.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る圧電トランスインバータは、以下の構
成を特徴とする。To achieve the above object, a piezoelectric transformer inverter according to the present invention is characterized by the following constitution.
【００１２】即ち、強磁場の環境において使用される圧
電トランスインバータであって、入力電圧を矩形波電圧
に変換するハーフブリッジ型またはフルブリッジ型の駆
動回路と、前記駆動回路から出力される矩形波電圧を、
正弦波電圧に波形整形する空芯チョークコイルと、前記
空芯チョークコイルから出力される正弦波電圧が印加さ
れる積層型圧電トランスとを備えており、前記空芯チョ
ークコイルのインダクタンス容量Ｌは、前記積層型圧電
トランスの１次側の静電容量Ｃ及び前記駆動回路による
駆動周波数ｆに基づくマッチングした値であり、 Ｌ＝１／３（４π ２ ｆ ２ Ｃ）乃至１／（４π ２ ｆ ２ Ｃ） なる関係を満足す
ることを特徴とする。That is, a piezoelectric transformer inverter used in an environment of a strong magnetic field, which is a half-bridge type or full-bridge type driving circuit for converting an input voltage into a rectangular wave voltage, and a rectangular wave output from the driving circuit. Voltage,
An air-core choke coil for waveform shaping into a sine-wave voltage and a laminated piezoelectric transformer to which the sine-wave voltage output from the air-core choke coil is applied are provided, and the inductance capacitance L of the air-core choke coil is According to the capacitance C on the primary side of the laminated piezoelectric transformer and the drive circuit
Ri value der obtained by matching based on the drive frequency f, characterized that you satisfy L = 1/3 (4π 2 f 2 C) to 1 / (4π 2 f 2 C ) the relationship.
【００１３】係る回路構成を採用すれば、前記積層型圧
電トランスは、前記駆動回路から出力される前記矩形波
電圧に応じた前記正弦波電圧のみによって駆動される
が、係る積層型圧電トランスは昇圧比が十分に大きいの
で、強磁場の環境において使用しても従来のようにトロ
イダル型空芯トランスを用いて補助的に昇圧する必要が
ないため、インバータ全体の小型軽量化を実現すること
ができる。また、１次側に複数の内部電極が焼成された
積層型圧電トランスは静電容量が大きいため、矩形波電
圧を正弦波電圧に波形整形するフィルタ機能のために採
用する空芯チョークコイルは、当該積層型圧電トランス
の１次側の静電容量とのマッチングが採られた小さなイ
ンダクタンス容量のものを採用することができる。If the circuit configuration is adopted, the laminated piezoelectric transformer is driven only by the sine wave voltage corresponding to the rectangular wave voltage output from the drive circuit, but the laminated piezoelectric transformer is boosted. Since the ratio is sufficiently large, it is not necessary to use the toroidal type air-core transformer to supplementally boost the voltage even when used in a strong magnetic field environment. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the entire inverter. . Further, since the laminated piezoelectric transformer in which a plurality of internal electrodes are fired on the primary side has a large electrostatic capacitance, the air-core choke coil used for the filter function of shaping the rectangular wave voltage into the sine wave voltage is It is possible to employ one having a small inductance capacity that is matched with the electrostatic capacity on the primary side of the laminated piezoelectric transformer.
【００１４】好適な実施形態において、前記圧電トラン
スインバータの負荷仕様が、１００ＫΩ、出力３Ｗであ
る場合には、前記駆動回路はハーフブリッジ型の駆動回
路であって、前記積層型圧電トランスの最大昇圧比が８
０倍より大きく、前記１次側の静電容量は１５０ｎＦよ
り大きくすると良い。In a preferred embodiment, when the piezoelectric transformer inverter has a load specification of 100 KΩ and an output of 3 W, the drive circuit is a half-bridge type drive circuit, and the maximum boost of the laminated piezoelectric transformer is obtained. Ratio is 8
The capacitance on the primary side is preferably larger than 0 times, and larger than 150 nF.
【００１５】或いは、前記圧電トランスインバータの負
荷仕様が、１００ＫΩ、出力３Ｗである場合には、前記
駆動回路はフルブリッジ型の駆動回路であって、前記積
層型圧電トランスの最大昇圧比が４０倍より大きく、前
記１次側の静電容量は５０ｎＦより大きくすると良い。Alternatively, when the load specification of the piezoelectric transformer inverter is 100 KΩ and the output is 3 W, the drive circuit is a full bridge type drive circuit, and the maximum step-up ratio of the laminated piezoelectric transformer is 40 times. It is preferable that the capacitance on the primary side is larger than 50 nF.
【００１６】尚、複数個の前記圧電トランスインバータ
を、隣接配置して使用する場合には、前記複数個の圧電
トランスインバータのうち、隣り合う２つの圧電トラン
スインバータがそれぞれ備える前記空芯チョークコイル
の配設方向は、互いに９０度異なる向きにすると良い。When a plurality of the piezoelectric transformer inverters are arranged adjacent to each other and used, of the plurality of piezoelectric transformer inverters, two adjacent piezoelectric transformer inverters are respectively provided with the air core choke coils. The disposing directions may be different from each other by 90 degrees.
【００１７】空芯チョークコイルは、所謂コア（鉄芯）
を有する一般的なコイルと比較して漏洩磁束が多いが、
係る配置を採用することにより、各空芯チョークコイル
が発生する磁力線が相互に影響を及ぼし合うことを防止
することができる。このため、各空芯チョークコイルを
同一方向に配設する場合と比較して、隣り合う２つの圧
電トランスインバータを近づけて配置することができ、
収納スペースをコンパクトにすることができる。The air core choke coil is a so-called core (iron core).
There is more magnetic flux leakage than a general coil with
By adopting such an arrangement, it is possible to prevent the magnetic lines of force generated by the air-core choke coils from affecting each other. Therefore, two adjacent piezoelectric transformer inverters can be arranged closer to each other as compared with the case where the air core choke coils are arranged in the same direction,
The storage space can be made compact.
【００１８】また、上記何れの圧電トランスインバータ
においても、前記積層型圧電トランスの２次側に接続さ
れた負荷に流れる電流と、所定の基準値との差分に応じ
た周波数の発振信号を、前記駆動回路に供給する発振回
路を更に備え、前記駆動回路では、前記入力電圧を、前
記発振信号の周波数に応じて、前記駆動周波数ｆの前記
矩形波電圧に変換すると良い。Further, in any of the piezoelectric transformer inverters described above, an oscillation signal having a frequency corresponding to a difference between a current flowing through a load connected to the secondary side of the laminated piezoelectric transformer and a predetermined reference value is generated as described above. It is preferable that the driving circuit further includes an oscillation circuit that supplies the driving circuit, and the driving circuit converts the input voltage into the rectangular wave voltage having the driving frequency f in accordance with the frequency of the oscillation signal.
【００１９】また、上記の各回路構成の圧電トランスイ
ンバータは、発電所、変電所、或いは医療用機器等の磁
気応用装置の周辺や内部に存在する強磁場の環境におい
て採用して好適である。Further, the piezoelectric transformer inverter having each of the above circuit configurations is suitable for use in a strong magnetic field environment existing in or around a magnetic application device such as a power plant, a substation, or a medical device.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電トランス
インバータの実施形態を、図面を参照して詳細に説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a piezoelectric transformer inverter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２１】図１は、本実施形態における圧電トランス
インバータのブロック構成図であり、０．１Ｔ（１００
０ガウス）程度の強磁場の環境で使用されることを想定
している。FIG. 1 is a block diagram of a piezoelectric transformer inverter according to this embodiment.
It is supposed to be used in an environment of a strong magnetic field of about 0 Gauss.
【００２２】図中、１は積層型圧電トランスであり、そ
の１次側の内部には、複数枚の内部電極（不図示）が焼
成されている。２は積層型圧電トランス１の出力側に接
続された冷陰極管等の負荷である。３は負荷に流れる電
流を検出するための検出用抵抗Ｒdetであり、４は検出
用抵抗３に生じた負荷電流の大きさを表わす交流電圧を
直流電圧に変換する整流回路である。In the figure, reference numeral 1 is a laminated piezoelectric transformer, and a plurality of internal electrodes (not shown) are fired inside the primary side thereof. Reference numeral 2 is a load such as a cold cathode tube connected to the output side of the laminated piezoelectric transformer 1. Reference numeral 3 is a detection resistor Rdet for detecting a current flowing through the load, and 4 is a rectifying circuit for converting an AC voltage representing the magnitude of the load current generated in the detection resistor 3 into a DC voltage.
【００２３】５は整流回路４にて整流後の電圧Ｖriと基
準電圧Ｖref1とを比較し、その比較結果である差分を増
幅する誤差増幅回路である。７は誤差増幅回路５から出
力される増幅された差分電圧（制御電圧Ｖctr）に応じ
た周波数の発振信号ｆoscを出力する電圧制御発振回路
である。Reference numeral 5 is an error amplification circuit that compares the voltage Vri after rectification in the rectification circuit 4 with the reference voltage Vref1 and amplifies the difference resulting from the comparison. Reference numeral 7 denotes a voltage controlled oscillator circuit which outputs an oscillation signal fosc having a frequency corresponding to the amplified differential voltage (control voltage Vctr) output from the error amplifier circuit 5.
【００２４】また、６は電圧制御発振回路７から出力さ
れる発振信号ｆoscに応じて、入力電圧Ｖｉを、その発
振信号ｆoscの周波数ｆに応じた矩形波電圧に変換する
駆動回路である。本実施形態において、駆動回路６は、
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子
６ａ及び６ｂからなるハーフブリッジ型の駆動回路であ
り、係る駆動回路の回路構成自体は現在では一般的であ
るため、本実施形態における詳細な説明は省略する。Reference numeral 6 is a drive circuit for converting the input voltage Vi into a rectangular wave voltage corresponding to the frequency f of the oscillation signal fosc in accordance with the oscillation signal fosc output from the voltage controlled oscillation circuit 7. In the present embodiment, the drive circuit 6 is
The drive circuit is a half-bridge type drive circuit including switching elements 6a and 6b such as FETs (field effect transistors). Since the circuit configuration itself of the drive circuit is general at present, detailed description of this embodiment will be omitted. .
【００２５】そして、８は空芯チョークコイルであり、
積層型圧電トランス１の１次側の静電容量との相互作用
により、駆動回路６から出力される矩形波電圧を、積層
型圧電トランス１に印加するための正弦波電圧（交流電
圧）に波形整形するフィルタ機能を有する。8 is an air-core choke coil,
The rectangular wave voltage output from the drive circuit 6 is converted into a sine wave voltage (AC voltage) for applying to the laminated piezoelectric transformer 1 by the interaction with the primary side electrostatic capacitance of the laminated piezoelectric transformer 1. It has a filter function for shaping.
【００２６】係る回路構成を備える図１の圧電トランス
インバータにおいて、積層型圧電トランス１は、その内
部に備える複数枚の内部電極の作用により、単板型の圧
電トランスと比較して十分に高い昇圧比を得ることがで
きる。このため、本実施形態では、補助昇圧機能と、強
磁場の環境で使用することとを実現するために、図５を
参照して説明した単板型圧電トランスを使用する従来の
インバータ回路では採用していたトロイダル型空芯トラ
ンス１６Ａを必要とすることはない。即ち、インバータ
回路全体の大きさを小型軽量化することができると共
に、コストを低減することができる。In the piezoelectric transformer inverter of FIG. 1 having such a circuit configuration, the laminated piezoelectric transformer 1 has a sufficiently high boosting voltage as compared with a single plate type piezoelectric transformer due to the action of a plurality of internal electrodes provided therein. The ratio can be obtained. Therefore, in the present embodiment, in order to realize the auxiliary boosting function and use in an environment of a strong magnetic field, it is adopted in the conventional inverter circuit using the single-plate piezoelectric transformer described with reference to FIG. There is no need for the toroidal type air core transformer 16A that has been used. That is, the size of the entire inverter circuit can be reduced in size and weight, and the cost can be reduced.
【００２７】また、本実施形態では、積層型圧電トラン
ス１の前段に、強磁場の環境での使用を考慮して、合成
樹脂製のボビンに巻線コイルが巻かれた空芯チョークコ
イル８（図３に示す三面図参照）を備えるが、係る空芯
チョークコイルは、当該圧電トランス素子の効率の良い
共振を実現すべく、積層型圧電トランス１とのマッチン
グが採られている。Further, in the present embodiment, in consideration of use in an environment of a strong magnetic field, the air core choke coil 8 (in which a winding coil is wound around a bobbin made of synthetic resin) is provided in front of the laminated piezoelectric transformer 1. The air core choke coil is matched with the laminated piezoelectric transformer 1 in order to realize efficient resonance of the piezoelectric transformer element.
【００２８】係るマッチングについてより具体的に説明
すれば、空芯チョークコイル８のインダクタンス容量Ｌ
は、積層型圧電トランス１の１次側の静電容量Ｃに基づ
くマッチングした値であり、Ｌ＝１／３（４π２ｆ
２Ｃ）乃至１／（４π２ｆ２Ｃ）なる関係を満足する。The matching capacitance L of the air-core choke coil 8 will be described more specifically.
Is a matched value based on the capacitance C on the primary side of the laminated piezoelectric transformer 1, and L = 1/3 (4π 2 f
2 C) to 1 / (4π 2 f 2 C) are satisfied.
【００２９】上記の式において、積層型圧電トランス１
の高い昇圧比を実現する静電容量Ｃは、単板型圧電トラ
ンスと比較してかなり大きな値であるため、空芯チョー
クコイル８のインダクタンス容量Ｌは小さい値となる
（具体的な値については後述する）。即ち、本実施形態
において、空芯チョークコイル８は、従来例とは異なり
補助昇圧機能を担うトランス（昇圧用のコイルをなす１
対の巻線を有する）ではないため、単一の巻線であっ
て、印加される矩形波電圧を正弦波電圧に波形整形する
フィルタ機能を実現するに足る小さな（巻数の少ない）
サイズで良い。In the above formula, the laminated piezoelectric transformer 1
Since the electrostatic capacitance C that realizes a high step-up ratio is considerably larger than that of the single-plate piezoelectric transformer, the inductance capacitance L of the air-core choke coil 8 has a small value (for concrete values, See below). That is, in the present embodiment, the air-core choke coil 8 is different from the conventional example in that it has a transformer (a coil for boosting 1
It has a single winding and is small enough to realize the filter function that shapes the applied rectangular wave voltage into a sine wave voltage (the number of turns is small).
Good size.
【００３０】このように、上述した本実施形態によれ
ば、強磁場の環境において特別な磁気遮蔽構造を採用す
ることなく、設計時の所定の動作を達成することがで
き、小型軽量の圧電トランスインバータを実現すること
ができる。As described above, according to the above-described embodiment, a predetermined operation at the time of design can be achieved without adopting a special magnetic shield structure in an environment of a strong magnetic field, and a small and lightweight piezoelectric transformer. An inverter can be realized.
【００３１】図２は、本実施形態に係る圧電トランスイ
ンバータを備えるインバータユニットを、複数の負荷
（ここでは冷陰極管２）を個別に駆動すべく複数個配設
した状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which a plurality of inverter units having the piezoelectric transformer inverter according to the present embodiment are arranged to individually drive a plurality of loads (here, cold cathode tubes 2).
【００３２】同図に示すように、インバータユニット１
０−１乃至１０−ＮのＮ個のユニットにおいて、隣り合
う２つのユニットがそれぞれ備える空芯チョークコイル
８の配設方向は、互いに９０度向きが異なる。As shown in the figure, the inverter unit 1
In the N units of 0-1 to 10-N, the air-core choke coils 8 respectively provided in two adjacent units are arranged in different directions by 90 degrees.
【００３３】空芯チョークコイルは、所謂コア（鉄芯）
を有する一般的なコイルと比較して漏洩磁束が多いが、
係る配置を採用することにより、各空芯チョークコイル
が発生する磁力線が相互に影響を及ぼし合うことを防止
することができる。このため、各空芯チョークコイルを
同一方向に配設する場合には、隣り合う空芯チョークコ
イル８を２０ｍｍ以上離間する必要があるところ、図２
に示す如く配置すれば、隣り合う空芯チョークコイル８
は１０ｍｍ程度に近づけて配置することができ、当該Ｎ
個のインバータユニットの収納スペースをコンパクトに
することができる。The air core choke coil is a so-called core (iron core).
There is more magnetic flux leakage than a general coil with
By adopting such an arrangement, it is possible to prevent the magnetic lines of force generated by the air-core choke coils from affecting each other. Therefore, when the air core choke coils are arranged in the same direction, it is necessary to separate adjacent air core choke coils 8 by 20 mm or more.
If arranged as shown in FIG.
Can be placed close to about 10 mm.
The storage space for each inverter unit can be made compact.
【００３４】＜実施例＞上述した圧電トランスインバー
タの好適な実施例について説明する。好適な実施例にお
いて、積層型圧電トランス１の仕様と、空芯チョークコ
イル８の仕様とを下記の如くすることにより、本願出願
人は、上述した実施形態に係る圧電トランスインバータ
の効果を享受することができた。<Example> A preferred example of the above-described piezoelectric transformer inverter will be described. In the preferred embodiment, the specification of the laminated piezoelectric transformer 1 and the specification of the air-core choke coil 8 are set as follows, so that the applicant of the present application enjoys the effects of the piezoelectric transformer inverter according to the above-described embodiment. I was able to.
【００３５】・実施例１：積層型圧電トランス１の仕様
が、λタイプ（１００ＫＨｚ）、１次側静電容量０．１
５μＦ、昇圧比１００倍（１００ＫΩ）の場合に、空芯
チョークコイル８の仕様が、インダクタンス容量８．０
μＨ（ボビン断面積６×１２ｍｍでφ０．４×４０ｔ）
の場合。Example 1: The laminated piezoelectric transformer 1 has a λ type (100 KHz) and a primary side capacitance of 0.1.
In the case of 5 μF and a step-up ratio of 100 times (100 KΩ), the specifications of the air-core choke coil 8 have an inductance capacity of 8.0.
μH (φ0.4 × 40t with bobbin cross section of 6 × 12mm)
in the case of.
【００３６】・実施例２：積層型圧電トランス１の仕様
が、λ／２タイプ（５０ＫＨｚ）、１次側静電容量０．
３０μＦ、昇圧比１００倍（１００ＫΩ）の場合に、空
芯チョークコイル８の仕様が、インダクタンス容量１６
μＨ（ボビン断面積６×１２ｍｍでφ０．４×５５ｔ）
の場合。Example 2: The laminated piezoelectric transformer 1 has a specification of λ / 2 type (50 KHz), primary side capacitance of 0.
In the case of 30 μF and step-up ratio 100 times (100 KΩ), the specifications of the air-core choke coil 8 are inductance capacitance 16
μH (φ0.4 × 55t with bobbin cross section of 6 × 12mm)
in the case of.
【００３７】・実施例３：積層型圧電トランス１の仕様
が、λタイプ（７０ＫＨｚ）、１次側静電容量０．１７
μＦ、昇圧比８０倍（１００ＫΩ）の場合に、空芯チョ
ークコイル８の仕様が、インダクタンス容量１５μＨ
（ボビン断面積６×１２ｍｍでφ０．４×５３ｔ）の場
合。Example 3: The laminated piezoelectric transformer 1 has a λ type (70 KHz) specification and a primary side capacitance of 0.17.
In the case of μF and step-up ratio 80 times (100 KΩ), the specifications of the air-core choke coil 8 are 15 μH for the inductance capacity.
(In case of bobbin cross-sectional area 6 × 12 mm and φ0.4 × 53t).
【００３８】従って、上記の各実施例の結果を考慮すれ
ば、図１に示す圧電トランスインバータの負荷仕様が１
００ＫΩ、出力３Ｗである場合には、積層型圧電トラン
ス１の最大昇圧比は８０倍より大きく、その１次側の静
電容量は１５０ｎＦより大きく採れば良い。Therefore, considering the results of the above-mentioned respective embodiments, the load specification of the piezoelectric transformer inverter shown in FIG.
When the output voltage is 00 KΩ and the output is 3 W, the maximum step-up ratio of the laminated piezoelectric transformer 1 is larger than 80 times, and the capacitance on the primary side thereof is larger than 150 nF.
【００３９】＜第１の実施形態の変形例＞次に、上述し
た第１の実施形態に係る圧電トランスインバータを基本
とする変形例を説明する。以下の説明においては、第１
の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略
し、本変形例における特徴的な部分を中心に説明する。<Modification of First Embodiment> Next, a modification based on the piezoelectric transformer inverter according to the first embodiment described above will be described. In the following description, the first
Duplicated description of the same configuration as that of the embodiment will be omitted, and the description will focus on the characteristic part of this modification.
【００４０】図４は、本実施形態の変形例における圧電
トランスインバータのブロック構成図であり、図１に示
す圧電トランスインバータと同程度の強磁場の環境で使
用されることを想定している。FIG. 4 is a block diagram of a piezoelectric transformer inverter according to a modification of the present embodiment, and it is assumed that the piezoelectric transformer inverter is used in an environment of a strong magnetic field similar to that of the piezoelectric transformer inverter shown in FIG.
【００４１】同図に示す回路構成は、駆動回路６Ａが、
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子
６Ａａ，６Ａｂ，６Ａｃ及び６Ａｄからなるフルブリッ
ジ型の駆動回路であって、その駆動回路６Ａと積層型圧
電トランス１との接続構成が図１に示すハーフブリッジ
型の回路構成の場合と異なる。In the circuit configuration shown in the figure, the drive circuit 6A is
A full-bridge type drive circuit including switching elements 6Aa, 6Ab, 6Ac and 6Ad such as FETs (field effect transistors), in which the connection configuration between the drive circuit 6A and the laminated piezoelectric transformer 1 is shown in FIG. Type circuit configuration is different.
【００４２】フルブリッジ型の駆動回路の回路構成及び
その動作自体は現在では一般的であるため、本変形例に
おける詳細な説明は省略するが、本変形例において、駆
動回路６Ａを構成する４つのスイッチング素子のうち、
第１のハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子
６Ａａ，６Ａｂは、空芯チョークコイル８を介して積層
型圧電トランス１の１次側の一方の入力端子に接続され
ており、第２のハーフブリッジ回路を構成するスイッチ
ング素子Ａｃ，６Ａｄは、積層型圧電トランス１の１次
側の他方の入力端子に接続されている。Since the circuit configuration of the full-bridge type drive circuit and its operation itself are common nowadays, detailed description of this modification will be omitted, but in this modification, four circuits constituting the drive circuit 6A are formed. Of the switching elements,
The switching elements 6Aa and 6Ab forming the first half-bridge circuit are connected to one input terminal on the primary side of the laminated piezoelectric transformer 1 via the air-core choke coil 8, and the second half-bridge circuit. The switching elements Ac and 6Ad constituting the above are connected to the other input terminal on the primary side of the laminated piezoelectric transformer 1.
【００４３】係る回路構成において、入力電圧Ｖｉは、
図４に示すように、第１及び第２のハーフブリッジ回路
にそれぞれ印加される。従って、本変形例では、電圧制
御発振回路７から供給される発振信号に応じてスイッチ
ング動作を繰り返す当該４つのスイッチング素子の機能
により、積層型圧電トランス１の１次側入力端子には、
図１に示す積層型圧電トランス１の１次側入力端子に印
加される入力電圧の２倍（入力電圧Ｖｉの略２倍）の振
幅を有する電圧が交互に印加されることになる。このこ
とを換言すれば、本変形例において、駆動回路６Ａは、
それ自体が昇圧機能を備えていることになり、負荷であ
る冷陰極管２の駆動に求められる仕様が図１の場合と同
じであれば、駆動回路６Ａの昇圧機能による昇圧分だ
け、本変形例において積層型圧電トランス１に要求され
る昇圧機能（昇圧比）は小さくて良い（より具体的に
は、図１に示す積層型圧電トランス１の略１／２）こと
になる。In this circuit configuration, the input voltage Vi is
As shown in FIG. 4, it is applied to each of the first and second half bridge circuits. Therefore, in the present modification, the functions of the four switching elements that repeat the switching operation according to the oscillation signal supplied from the voltage controlled oscillation circuit 7 cause the primary-side input terminal of the multilayer piezoelectric transformer 1 to:
A voltage having an amplitude twice the input voltage applied to the primary side input terminal of the laminated piezoelectric transformer 1 shown in FIG. 1 (approximately twice the input voltage Vi) is applied alternately. In other words, in this modification, the drive circuit 6A is
Since the device itself has a boosting function, and if the specifications required for driving the cold cathode fluorescent lamp 2 that is a load are the same as those in the case of FIG. In the example, the step-up function (step-up ratio) required for the laminated piezoelectric transformer 1 may be small (more specifically, about 1/2 of that of the laminated piezoelectric transformer 1 shown in FIG. 1).
【００４４】また、本変形例においても、積層型圧電ト
ランス１と空芯チョークコイル８とは上述した所定の関
係（Ｌ＝１／３（４π２ｆ２Ｃ）乃至１／（４π２ｆ２
Ｃ））を満足してマッチングを採る必要が有るので、積
層型圧電トランス１に要求される昇圧比が略１／２とな
るのに応じて、積層型圧電トランス１の１次側の静電容
量が１／４となり、空芯チョークコイル８のインダクタ
ンス容量Ｌは略４倍の値となる。Also in this modification, the laminated piezoelectric transformer 1 and the air-core choke coil 8 have the above-described predetermined relationship (L = 1/3 (4π 2 f 2 C) to 1 / (4π 2 f 2).
C)) must be satisfied and matching must be performed. Therefore, in response to the step-up ratio required for the laminated piezoelectric transformer 1 being approximately 1/2, the electrostatic charge on the primary side of the laminated piezoelectric transformer 1 is reduced. The capacitance is 1/4, and the inductance capacitance L of the air-core choke coil 8 is approximately four times the value.
【００４５】図４に示す圧電トランスインバータについ
ての本願出願人による上記実施例と略同様な実験によれ
ば、係る圧電トランスインバータの負荷仕様が１００Ｋ
Ω、出力３Ｗである場合には、積層型圧電トランス１の
最大昇圧比が４０倍より大きく、その１次側の静電容量
は５０ｎＦより大きく採れば良いことが判った。According to an experiment about the piezoelectric transformer inverter shown in FIG. 4 which is substantially the same as the above-mentioned embodiment by the applicant, the load specification of the piezoelectric transformer inverter is 100K.
In the case of Ω and output of 3 W, it was found that the maximum step-up ratio of the laminated piezoelectric transformer 1 was larger than 40 times, and the capacitance on the primary side thereof was larger than 50 nF.
【００４６】従って、このような本変形例によっても、
図１の場合と比較して駆動回路の構成が少々複雑とな
り、且つ空芯チョークコイル８の物理的なサイズが少々
大きくなるものの、図１に示す圧電トランスインバータ
と略同様な効果を得ることができる。Therefore, according to this modified example as well,
Although the configuration of the drive circuit is slightly complicated and the physical size of the air-core choke coil 8 is slightly increased as compared with the case of FIG. 1, it is possible to obtain substantially the same effect as the piezoelectric transformer inverter shown in FIG. it can.
【００４７】尚、上述した本実施形態及びその変形例で
は、本発明に係る圧電トランスインバータを、一例とし
て、本願出願人が先行する特開平１０−２８５９４２号
等において提案している圧電トランスの制御回路におけ
るフィードバックループの構成を適用して説明したが、
この回路構成に限られるものではない。In the above-described present embodiment and its modification, the piezoelectric transformer inverter according to the present invention is used as an example to control the piezoelectric transformer proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-285942, which the applicant of the present application precedes. I explained by applying the configuration of the feedback loop in the circuit,
The circuit configuration is not limited to this.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、強磁場の
環境において所定の動作を得ることができ、小型軽量の
圧電トランスインバータの提供が実現する。According to the present invention described above, it is possible to provide a small and lightweight piezoelectric transformer inverter which can obtain a predetermined operation in an environment of a strong magnetic field.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本実施形態における圧電トランスインバータの
ブロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram of a piezoelectric transformer inverter in the present embodiment.
【図２】本実施形態に係る圧電トランスインバータを備
えるインバータユニットを、複数の負荷（冷陰極管２）
を個別に駆動すべく複数個配設した状態を示す図であ
る。FIG. 2 shows an inverter unit including the piezoelectric transformer inverter according to the present embodiment, which is provided with a plurality of loads (cold cathode tubes 2)
It is a figure showing the state where a plurality of are arranged so as to drive them individually.
【図３】本実施形態に係る圧電トランスインバータが備
える空芯チョークコイル８の正面図（ａ）、側面図
（ｂ）、並びに上面図（ｃ）からなる三面図である。FIG. 3 is a three-view drawing including a front view (a), a side view (b), and a top view (c) of an air-core choke coil 8 included in the piezoelectric transformer inverter according to the present embodiment.
【図４】本実施形態の変形例における圧電トランスイン
バータのブロック構成図である。FIG. 4 is a block configuration diagram of a piezoelectric transformer inverter in a modified example of the present embodiment.
【図５】従来例としての単板型圧電トランスインバータ
の回路構成を例示するブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a single-plate piezoelectric transformer inverter as a conventional example.
１：積層型圧電トランス，
２，１２：冷陰極管，
３，１３：検出用抵抗，
４，１４：整流回路，
５，１５：誤差増幅回路，
６，１６：駆動回路，
６ａ，６ｂ，６Ａａ，６Ａｂ，６Ａｃ，６Ａｄ：スイッ
チング素子，
７，１７：電圧制御発振回路，
８：空芯チョークコイル，
１６Ａ：トロイダル型空芯トランス，
１０−１〜１０−Ｎ：インバータユニット，
１１：単板型圧電トランス，1: laminated piezoelectric transformer, 2, 12: cold cathode tube, 3, 13: detection resistor, 4, 14: rectifier circuit, 5, 15: error amplification circuit, 6, 16: drive circuit, 6a, 6b, 6Aa , 6Ab, 6Ac, 6Ad: Switching element, 7, 17: Voltage controlled oscillator circuit, 8: Air core choke coil, 16A: Toroidal air core transformer, 10-1 to 10-N: Inverter unit, 11: Single plate type Piezoelectric transformer,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 3/24 H05B 41/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 H02M 3/24 H05B 41/24
Claims (5)
ランスインバータであって、 入力電圧を矩形波電圧に変換するハーフブリッジ型また
はフルブリッジ型の駆動回路と、 前記駆動回路から出力される矩形波電圧を、正弦波電圧
に波形整形する空芯チョークコイルと、 前記空芯チョークコイルから出力される正弦波電圧が印
加される積層型圧電トランスとを備え、 前記空芯チョークコイルのインダクタンス容量Ｌは、前
記積層型圧電トランスの１次側の静電容量Ｃ及び前記駆
動回路による駆動周波数ｆに基づくマッチングした値で
あり、 Ｌ＝１／３（４π ２ ｆ ２ Ｃ）乃至１／（４π ２ ｆ ２ Ｃ） なる関係を満足す ることを特徴とする圧電トランスイン
バータ。1. A piezoelectric transformer inverter used in a strong magnetic field environment, comprising a half-bridge type or full-bridge type driving circuit for converting an input voltage into a rectangular wave voltage, and a rectangular wave output from the driving circuit. An air-core choke coil that shapes the voltage into a sine-wave voltage, and a laminated piezoelectric transformer to which the sine-wave voltage output from the air-core choke coil is applied are provided, and the inductance capacitance L of the air-core choke coil is A capacitance C on the primary side of the laminated piezoelectric transformer and
<br/> a value matched based on the driving frequency f by the dynamic circuit Ah is, characterized that you satisfy L = 1/3 (4π 2 f 2 C) to 1 / (4π 2 f 2 C ) the relationship Piezoelectric transformer inverter.
が、１００ＫΩ、出力３Ｗである場合において、 前記駆動回路はハーフブリッジ型の駆動回路であって、
前記積層型圧電トランスの最大昇圧比が８０倍より大き
く、前記１次側の静電容量は１５０ｎＦより大きいこと
を特徴とする請求項１記載の圧電トランスインバータ。2. When the piezoelectric transformer inverter has a load specification of 100 KΩ and an output of 3 W, the drive circuit is a half-bridge type drive circuit,
2. The piezoelectric transformer inverter according to claim 1, wherein the maximum step-up ratio of the laminated piezoelectric transformer is more than 80 times, and the capacitance on the primary side is more than 150 nF.
が、１００ＫΩ、出力３Ｗである場合において、 前記駆動回路はフルブリッジ型の駆動回路であって、前
記積層型圧電トランスの最大昇圧比が４０倍より大き
く、前記１次側の静電容量は５０ｎＦより大きいことを
特徴とする請求項１記載の圧電トランスインバータ。3. When the load specification of the piezoelectric transformer inverter is 100 KΩ and the output is 3 W, the drive circuit is a full-bridge type drive circuit, and the maximum step-up ratio of the laminated piezoelectric transformer is 40 times or more. The piezoelectric transformer inverter according to claim 1, wherein the piezoelectric transformer inverter is large and the capacitance on the primary side is larger than 50 nF.
を、隣接配置して使用する場合において、 前記複数個の圧電トランスインバータのうち、隣り合う
２つの圧電トランスインバータがそれぞれ備える前記空
芯チョークコイルの配設方向は、互いに９０度向きが異
なることを特徴とする請求項１記載の圧電トランスイン
バータ。4. When the plurality of piezoelectric transformer inverters are arranged adjacent to each other and used, the arrangement of the air-core choke coils provided in two adjacent piezoelectric transformer inverters among the plurality of piezoelectric transformer inverters, respectively. The piezoelectric transformer inverter according to claim 1, wherein the installation directions are different from each other by 90 degrees.
れる電流と、所定の基準値との差分に応じた周波数の発
振信号を、前記駆動回路に供給する発振回路を更に備え
ており、 前記駆動回路は、前記入力電圧を、前記発振信号の周波
数に応じて、前記駆動周波数ｆの前記矩形波電圧に変換
することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに
記載の圧電トランスインバータ。5. The piezoelectric transformer inverter sends to the drive circuit an oscillation signal having a frequency corresponding to a difference between a current flowing through a load connected to the secondary side of the laminated piezoelectric transformer and a predetermined reference value. An oscillating circuit for supplying is further provided, and the drive circuit converts the input voltage into the rectangular wave voltage of the drive frequency f according to the frequency of the oscillating signal. The piezoelectric transformer inverter according to claim 4.
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