JP4739203B2 - 電気エネルギの誘導的伝送の為の回路装置 - Google Patents

Description

発明の内容

本発明は、電気エネルギの誘導伝送の為の回路装置に関し、例えば、電力を小型電気器具に供給、さらに／またはバッテリを誘導充電する。

ＤＥ ３８ ４２ ４６５Ａ１は、直流−直流変換用スイッチング制御装置を開示し、これは、電子スイッチと誘導子の代わりに、直列共振回路を備える。スイッチング制御装置は、直列共振回路の共振周波数で発振するので、電子スイッチが電流のゼロ交差で切り替える場合、特に高い効率を有する。電子スイッチは、２つの相補型スイッチングトランジスタで実現され、これらは、逆位相で制御される。スイッチングトランジスタの制御は、フィードバック制御回路と、スイッチングトランジスタ用入力ステージで実現されるが、これらは詳述されていない。

ＤＥ ４０ １５ ４５５ Ａ１は、反転型整流器を開示し、これは、相補型トランジスタを備えたプッシュプル出力ステージを備える。トランジスタの制御は、相互にシフトされた、電気的に結合された２つの電位の制御信号で実現される。接続及び切断された制御信号のエッジは、遅延回路によりシフトされ、最初にスイッチが入れられたトランジスタは、スイッチが切られたトランジスタのスイッチが入れられる前にスイッチが切られる。これは、この制御回路が比較的、複雑であることを意味する。

本発明は、低い配線経費で高効率を達成することが可能な電気エネルギの誘導的伝送の為の回路装置を開示することを目的とする。

本発明によると、この目的は、以下の特徴を備えた回路装置で達成される。すなわち、発振回路、上記発振回路を励起するように適合された相補型スイッチングトランジスタを備えたプッシュプル回路、相補型制御用トランジスタを含むことが好ましい相補型スイッチングトランジスタ用制御回路、周波数発生装置、制御用トランジスタに供給される出力信号である。

回路装置の高効率に関し、周波数発生装置の周波数に少なくとも発振回路をほぼ同調させることが有利である。また、スイッチングトランジスタにおける電力損失を減らすことに関し、これらのトランジスタが矩形信号で制御可能であるなら（例えば、周波数発生装置が矩形波出力信号を送るなら）有利である。さらに、最初にスイッチが入れられたトランジスタは、まだスイッチが切られたスイッチングトランジスタのスイッチが入れられる前に、同時にスイッチが入れられる２つのスイッチングトランジスタにより電圧源がほとんど短絡されることを防止するため、そのスイッチが切られるべきである。

なぜなら、スイッチングトランジスタ用制御回路は、本発明による回路装置の一つの好適実施形態において、相補型制御用トランジスタに加えて、抵抗器と２つのコンデンサを備えるからである。抵抗器は、スイッチングトランジスタの制御端子を接続させ、第１のコンデンサは、第１制御用トランジスタの主電流路に対し並列に配置され、第２のコンデンサは、第２制御用トランジスタの終電流路に対し並列に配置され、第１のコンデンサは抵抗器の第１端部に接続され、第２のコンデンサは抵抗器の第２端部に接続される。これらの処置のため、一つのスイッチングトランジスタは、他のスイッチングトランジスタのスイッチが入れられる前に早くスイッチが切られる。

発信回路は、誘導子とコンデンサを有する。誘導子は、例えば、トランスフォーマーの一次コイルを形成可能なコイル形式で実現可能である。この場合、二次コイルは電気エネルギを送ることができる。本発明による回路装置は、例えば、二次コイルを含む小型電気器具（好ましくは、バッテリを含む電気歯ブラシまたは電気カミソリ）に電気エネルギを供給する為に使用可能である。

図だけに例示された電気エネルギの誘導的伝送の為に発明による回路装置の一実施形態を参照して、以下、本発明を説明する。他の実施形態は、以下の説明で検討される。

図に例示された本発明による回路装置は、相補型電界効果型トランジスタＴ２，Ｔ４の形式で、２つのスイッチングトランジスタを備えるが、そのドレイン端子は、互いに接続され、誘導子Ｌｐｒ及びコンデンサＣｐｒから成る強震回路の一端に接続されている。共振回路の他端とｎチャンネル電界効果型トランジスタＴ４のソース端子は、接地されている。ｐチャンネル電界効果型トランジスタＴ２のソース端子は、電圧源Ｕ１のプラス極に接続されている。回路装置は、相補型電界効果型トランジスタＴ１，Ｔ３の形式で、２つの追加制御用トランジスタを備えるが、そのゲート端子は、グランドを参照して出力信号を発生する周波数発生装置Ｆの入力部に接続されている。スイッチングトランジスタＴ２，Ｔ４は、抵抗器Ｒ１により接続されている。抵抗器Ｒ１の一端は、ｐチャンネル電界効果型トランジスタＴ１のドレイン端子と、第１のコンデンサＣ１によって電圧源Ｕ１のプラス極とに接続されている。抵抗器Ｒ１の他端は、ｎチャンネル電界効果型トランジスタＴ３のドレイン端子と、第２のコンデンサＣ２によってグランドに接続されている。ｐチャンネル電界効果型トランジスタＴ１のソース端子は、電圧源Ｕ１のプラス極に接続されている。電圧源Ｕ１のマイナス極は、ｎチャンネル電界効果型トランジスタＴ３のソース端子に接続されている。

本発明による回路装置の他の実施形態において、相補型電界効果型トランジスタＴ２，Ｔ４及び／又は相補型電界効果型トランジスタＴ１，Ｔ２は、相補型バイポーラ型トランジスタと置き換えられる。

本発明による回路装置の他の実施形態において、電圧源とトランジスタの極性は、逆にすることができる。

本発明による回路装置の前述した実施形態の他の変形例は、コンデンサＣ１，Ｃ２が欠如しており、これらのコンデンサの機能は、トランジスタＴ２，Ｔ４のゲート・ソース間の容量、ベース・エミッタ間の容量により満足ざれる。

図で例示された回路装置の機能を手短に、以下に説明する。スイッチングトランジスタＴ２，Ｔ４は、プッシュプルステージ形式で配線されており、代替え的に、共振回路を作動電圧およびグランドに接続させているが、プッシュプルステージは、制御用トランジスタＴ１，Ｔ３により矩形波信号で制御される。コンデンサＣ１，Ｃ２と抵抗器Ｒ１は、スイッチングトランジスタＴ２，Ｔ４が同時に高いドレイン電流を運ぶことを防止するために提供されている。例えば、周波数発生装置Ｆの出力信号が正である場合（すなわち、それが作動電圧をほぼ帯びる場合）、制御用トランジスタＴ３は導通し、制御用トランジスタＴ１は、非導通状態である。したがって、スイッチングトランジスタＴ２は、導通状態であり、スイッチングトランジスタＴ４は非導通状態である。周波数発生装置Ｆの出力信号がグランド（すなわち、基準電位）に変わるとき、制御用トランジスタＴ１とスイッチングトランジスタＴ４は導通状態になるが、制御用トランジスタＴ３とスイッチングトランジスタＴ２は、非導通状態になる。そのように行っても、スイッチングトランジスタＴ２のゲート・ソース電圧は、時定数Ｒ’Ｃ’と共に低下する（ここで、Ｒ’は、導通している制御用トランジスタＴ１のトラック抵抗を指し、Ｃ’は、コンデンサＣ１とスイッチングトランジスタＴ２の入力側容量の合計を指す。）。スイッチングトランジスタＴ４のゲート・ソース間の電圧は、時定数Ｒ’’Ｃ’’と共に同時に増加する（ここで、Ｒ’’は、抵抗器Ｒ１と導通の制御用トランジスタＴ１の合計を指し、Ｃ’’は、コンデンサＣ２とスイッチングトランジスタＴ４の入力側容量の合計を指す。）。実用的にＣ’がＣ’’に等しいと仮定すると、Ｒ’は抵抗Ｒ’’よりかなり低いことからＲ’Ｃ’はＲ’’Ｃ’’よりかなり短い（すなわち、スイッチングトランジスタＴ２がスイッチングトランジスタＴ４のスイッチが入れられるより早くスイッチが切られる）。コンデンサＣ１，Ｃ２、スイッチングトランジスタＴ２，Ｔ４の入力側容量、スイッチングトランジスタＴ１，Ｔ３のトラック抵抗が、ほぼ等しい場合、一つのスイッチングトランジスタは、常に、他のスイッチングトランジスタのスイッチが入れられるより早くスイッチが切られる。それぞれのトランジスタのスイッチオンとスイッチオフの時間遅れは、コンデンサＣ１，Ｃ２の定格、抵抗器Ｒ１の定格を選択することにより、スイッチングトランジスタＴ２，Ｔ４のスイッチング及び遅れ時間に適合可能である。

本発明による回路装置の一例を示す図である。

符号の説明

Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｃｐｒ…コンデンサ、Ｆ…周波数発生装置、Ｌｐｒ…誘導子、Ｒ１…抵抗器、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…スイッチングトランジスタ、Ｕ１…電圧源。

Claims (7)

1. 電気エネルギを誘導的に伝送する為の回路装置において、
   発振回路（Ｌｐｒ，Ｃｐｒ）と、
   前記発振回路を励起するように適合された相補型（complementary）スイッチングトランジスタ（Ｔ２、Ｔ４）を備えたプッシュ−プル回路と、
   相補型制御用トランジスタ（Ｔ１，Ｔ３）を含む相補型スイッチングトランジスタの為の制御回路と、
   １つの出力信号が前記相補型制御用トランジスタに供給される周波数発生装置と、を備え、
   前記周波数発生装置（Ｆ）は、グランドを参照して前記１つの出力信号を生成し、
   前記１つの出力信号は、前記相補型制御用トランジスタ（Ｔ１，Ｔ３）の制御用端子に供給される、回路装置。
2. 発振回路（Ｌｐｒ，Ｃｐｒ）は、およそ、周波数発生装置（Ｆ）の周波数に同調されることを特徴とする、請求項１に記載の回路装置。
3. 周波数発生装置（Ｆ）は、矩形波信号であることを特徴とする、請求項１または２記載の回路装置。
4. 前記スイッチングトランジスタ（Ｔ２，Ｔ４）の前記制御用端子は、抵抗器（Ｒ１）により接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路装置。
5. 第１コンデンサ（Ｃ１）は、前記第１制御用トランジスタ（Ｔ１）の主要電流路に対し並列に配置され、第２コンデンサ（Ｃ２）は、第２制御用トランジスタ（Ｔ３）の主要電流路に対し並列に配置され、前記第１コンデンサ（Ｃ１）は、前記抵抗器（Ｒ１）の第１端部に接続され、前記第２コンデンサ（Ｃ２）は、前記抵抗器（Ｒ１）の第２端部に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路装置。
6. 前記スイッチングトランジスタ（Ｔ２，Ｔ４）の主要電流路は、直列に接続され、供給用電圧源（Ｕ１）は、それに対し、並列になっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路装置。
7. 前記第１コンデンサ（Ｃ１）と抵抗器（Ｒ１）と第２コンデンサ（Ｃ２）は、直列に接続され、供給用電圧源（Ｕ１）は、それに対して並列になっていることを特徴とする、請求項５または６に記載の回路装置。

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