JP5861810B1 - Power supply - Google Patents
Power supply Download PDFInfo
- Publication number
- JP5861810B1 JP5861810B1 JP2015540951A JP2015540951A JP5861810B1 JP 5861810 B1 JP5861810 B1 JP 5861810B1 JP 2015540951 A JP2015540951 A JP 2015540951A JP 2015540951 A JP2015540951 A JP 2015540951A JP 5861810 B1 JP5861810 B1 JP 5861810B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- circuit
- piezoelectric transformer
- resonance
- output
- 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.)
- Active
Links
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 59
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 20
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 14
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路(11)と、設定された駆動周波数でインバータ回路(11)を制御するパルス信号生成回路(12)と、インバータ回路(11)から出力される交流電圧を降圧する絶縁型の圧電トランス(15)と、インバータ回路(12)及び圧電トランス(15)の間に接続された並列共振回路(14)と、圧電トランス(15)、及び、その出力側に接続されたインダクタ(L2)で構成され、並列共振回路(14)と同じ共振周波数を有する並列共振回路(152)とを備える。駆動周波数を掃引して並列共振回路(14)及び並列共振回路(152)に起因する圧電トランス(15)の共振周波数を圧電トランス(15)の入力側で検出する処理を、所定周期で実行する。その検出した共振周波数を駆動周波数に設定する。An inverter circuit (11) that converts a DC voltage into an AC voltage, a pulse signal generation circuit (12) that controls the inverter circuit (11) at a set drive frequency, and an AC voltage output from the inverter circuit (11) Insulating piezoelectric transformer (15) for stepping down, parallel resonant circuit (14) connected between inverter circuit (12) and piezoelectric transformer (15), piezoelectric transformer (15), and the output side thereof And a parallel resonant circuit (152) having the same resonant frequency as the parallel resonant circuit (14). The process of sweeping the drive frequency and detecting the resonance frequency of the piezoelectric transformer (15) caused by the parallel resonance circuit (14) and the parallel resonance circuit (152) on the input side of the piezoelectric transformer (15) is executed at a predetermined cycle. . The detected resonance frequency is set as a drive frequency.
Description
本発明は、圧電トランスを用いた電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device using a piezoelectric transformer.
一般的に、電源装置は昇圧又は降圧するための巻線トランスを備えている。巻線トランスは、出力電圧によって寸法制約があるため、小型化及び薄型化が難しい。そこで、小型化及び薄型化を実現するために、ローゼン型の圧電トランスを用いた液晶バックライト用のインバータ電源が提案されている。しかしながら、ローゼン型の圧電トランスは、構造上入力側と出力側の回路を絶縁することが不可能であり、ノイズ対策が十分に行えない。 Generally, a power supply device includes a winding transformer for stepping up or stepping down. Since the winding transformer is limited in size by the output voltage, it is difficult to reduce the size and thickness. Therefore, in order to realize a reduction in size and thickness, an inverter power supply for a liquid crystal backlight using a Rosen-type piezoelectric transformer has been proposed. However, the Rosen-type piezoelectric transformer cannot structurally insulate the circuit on the input side and the output side because of its structure, and cannot sufficiently take measures against noise.
特許文献1には、入力側と出力側の回路を絶縁可能な絶縁型の圧電トランスを用いた定周波・定電圧発生装置が開示されている。特許文献1に記載の装置は、圧電トランスは絶縁型であるが、圧電トランスの一次側と二次側とでグランドが共通化されている。このため、グランドを介したノイズの回り込みが発生するおそれがある。
特許文献2には、出力電圧が制御できる圧電トランスを用いた電源回路が開示されている。特許文献2に記載の電源回路は、圧電トランスの出力電圧を検出し、その検出結果に従った制御信号をフィードバックして、出力電圧を制御する構成である。 Patent Document 2 discloses a power supply circuit using a piezoelectric transformer whose output voltage can be controlled. The power supply circuit described in Patent Literature 2 is configured to detect the output voltage of the piezoelectric transformer and feed back a control signal according to the detection result to control the output voltage.
しかしながら、特許文献2では、圧電トランスの出力電圧を検出し、その出力電圧に基づいて、圧電トランスに入力する電圧の正弦波を制御する、所謂フィードバック制御を行っているため、回路構成が複雑となる。 However, in Patent Document 2, so-called feedback control is performed in which the output voltage of the piezoelectric transformer is detected and the sine wave of the voltage input to the piezoelectric transformer is controlled based on the output voltage. Become.
そこで、本発明の目的は、複雑な回路構成とすることなく、常に最適な周波数で制御できる電源装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device that can always be controlled at an optimum frequency without using a complicated circuit configuration.
本発明に係る電源装置は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、設定された駆動周波数で前記インバータ回路をPWM制御するPWM制御回路と、前記インバータ回路から出力される交流電圧を昇圧又は降圧する圧電トランスと、前記インバータ回路及び前記圧電トランスの間に接続された第1の共振回路と、前記圧電トランス、及び、前記圧電トランスの出力側に接続された素子で構成され、前記第1の共振回路と同じ共振周波数を有する第2の共振回路と、前記駆動周波数を掃引して、前記第1の共振回路及び前記第2の共振回路に起因する前記圧電トランスの共振周波数を、前記圧電トランスの入力側で検出する処理を、所定周期で実行する共振周波数検出部と、前記共振周波数検出部が検出した共振周波数を前記駆動周波数に設定する駆動周波数設定部とを備えたことを特徴とする。 A power supply apparatus according to the present invention includes an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage, a PWM control circuit that PWM-controls the inverter circuit at a set drive frequency, and boosts or reduces the AC voltage output from the inverter circuit. A piezoelectric transformer that steps down, a first resonance circuit connected between the inverter circuit and the piezoelectric transformer, the piezoelectric transformer, and an element connected to an output side of the piezoelectric transformer, the first transformer A second resonance circuit having the same resonance frequency as that of the resonance circuit, and sweeping the drive frequency to obtain a resonance frequency of the piezoelectric transformer caused by the first resonance circuit and the second resonance circuit. A resonance frequency detection unit that executes processing to be detected on the input side of the transformer at a predetermined cycle, and a resonance frequency detected by the resonance frequency detection unit. Characterized in that a drive frequency setting unit that sets the number.
この構成では絶縁型の圧電トランスを用いているが、圧電トランスは駆動に伴う自己発熱により特性が変化する。このため、第1の共振回路及び第2の共振回路の共振周波数を駆動周波数に設定すれば、効率の良い電源装置を実現できるが、電源装置を駆動し続けるに伴い、共振周波数がずれ、特性が劣化する。本発明に係る構成では、周期的に圧電トランスの共振周波数を検出し、その共振周波数を駆動周波数に設定するため、常に最適な動作点(駆動周波数)で電源装置を制御することができる。また、周期的な共振周波数の検出は、圧電トランスの入力側で行うため、絶縁側の圧電トランスの出力側から入力側へのフィードバック制御が必要としないため、回路構成が複雑になることもない。 In this configuration, an insulation type piezoelectric transformer is used, but the characteristics of the piezoelectric transformer change due to self-heating caused by driving. For this reason, if the resonance frequency of the first resonance circuit and the second resonance circuit is set to the drive frequency, an efficient power supply device can be realized. However, as the power supply device is continuously driven, the resonance frequency shifts and the characteristics are increased. Deteriorates. In the configuration according to the present invention, the resonance frequency of the piezoelectric transformer is periodically detected and the resonance frequency is set as the drive frequency, so that it is possible to always control the power supply device at the optimum operating point (drive frequency). In addition, since the periodic resonance frequency is detected on the input side of the piezoelectric transformer, feedback control from the output side to the input side of the insulation-side piezoelectric transformer is not required, so that the circuit configuration is not complicated. .
前記共振周波数検出部は、異なるタイミングで検出した共振周波数の変化量が小さくなるに伴い、前記所定周期を長くすることが好ましい。 The resonance frequency detection unit preferably lengthens the predetermined period as the amount of change in the resonance frequency detected at different timings decreases.
この構成では、共振周波数の変化量が小さいと、共振周波数の検出処理の周期を長くする。これにより、周波数を掃引(スイープ)することにより生じる不要なノイズによる影響を防止できる。 In this configuration, if the amount of change in the resonance frequency is small, the period of the resonance frequency detection process is lengthened. Thereby, the influence by the unnecessary noise which arises by sweeping a frequency (sweep) can be prevented.
前記インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記共振周波数検出部は、前記駆動周波数を掃引した時に前記電流検出部が検出した電流値の周波数特性に基づいて、前記共振周波数を検出することが好ましい。 A current detection unit configured to detect a current flowing through the inverter circuit, wherein the resonance frequency detection unit detects the resonance frequency based on a frequency characteristic of a current value detected by the current detection unit when the drive frequency is swept; It is preferable to do.
この構成では、インバータ回路に流れる電流を検出することで、共振周波数を検出するため、圧電トランスの状態を直接監視せずに共振周波数を検出できる。 In this configuration, since the resonance frequency is detected by detecting the current flowing through the inverter circuit, the resonance frequency can be detected without directly monitoring the state of the piezoelectric transformer.
前記圧電トランスが昇圧又は降圧した交流電圧を定抵抗負荷へ出力し、前記インバータ回路の出力電力を検出する出力電力検出部と、出力電力に応じた前記第1の共振回路及び前記第2の共振回路の共振周波数の検出条件を記憶する記憶部と、を備え、前記共振周波数検出部は、前記電力検出部が検出した出力電力に応じた検出条件を前記記憶部から取得し、取得した検出条件と、前記駆動周波数を掃引したときに前記電流検出部が検出した電流値の周波数特性とに基づいて、共振周波数を検出することが好ましい。 An output power detection unit that outputs an AC voltage boosted or lowered by the piezoelectric transformer to a constant resistance load and detects output power of the inverter circuit, and the first resonance circuit and the second resonance according to output power A storage unit that stores a detection condition of a resonance frequency of the circuit, wherein the resonance frequency detection unit acquires a detection condition according to the output power detected by the power detection unit from the storage unit, and acquires the detection condition Preferably, the resonance frequency is detected based on the frequency characteristics of the current value detected by the current detection unit when the drive frequency is swept.
電流検出部が検出した電流値の周波数特性は、インバータ回路の出力電力に応じて特性カーブが異なるため、上記構成のように、インバータ回路の出力電力に応じた共振周波数の検出条件を予め記憶しておくことで、インバータ回路の出力電力が変化しても、圧電トランスを直接監視することなく、容易に適切な共振周波数を検出できる。 Since the frequency characteristic of the current value detected by the current detection unit varies depending on the output power of the inverter circuit, the detection condition of the resonance frequency corresponding to the output power of the inverter circuit is stored in advance as in the above configuration. Thus, even if the output power of the inverter circuit changes, an appropriate resonance frequency can be easily detected without directly monitoring the piezoelectric transformer.
前記圧電トランスが昇圧又は降圧した交流電圧を定抵抗負荷へ出力し、前記共振周波数検出部は、前記駆動周波数を掃引したときに前記電流検出部が検出した電流値の極小値に基づいて、共振周波数を検出することが好ましい。 The piezoelectric transformer outputs an AC voltage stepped up or down to a constant resistance load, and the resonance frequency detector resonates based on a minimum value of the current value detected by the current detector when the drive frequency is swept. It is preferable to detect the frequency.
この構成では、圧電トランスを直接監視することなく、適切な共振周波数を容易に検出できる。 In this configuration, an appropriate resonance frequency can be easily detected without directly monitoring the piezoelectric transformer.
本発明によれば、周期的に圧電トランスの共振周波数を検出し、その共振周波数を駆動周波数に設定するため、共振周波数がずれる場合でも、常に最適な動作点(駆動周波数)で電源装置を制御することができる。また、周期的な共振周波数の検出は、圧電トランスの入力側で行うため、絶縁側の圧電トランスの出力側から入力側へのフィードバック制御が必要としないため、回路構成が複雑になることもない。 According to the present invention, since the resonance frequency of the piezoelectric transformer is periodically detected and the resonance frequency is set as the drive frequency, the power supply apparatus is always controlled at the optimum operating point (drive frequency) even when the resonance frequency is shifted. can do. In addition, since the periodic resonance frequency is detected on the input side of the piezoelectric transformer, feedback control from the output side to the input side of the insulation-side piezoelectric transformer is not required, so that the circuit configuration is not complicated. .
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る電源装置の回路図である。図2は、図1の等価回路を示す図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of FIG.
本実施形態に係る電源装置1は、入力端Pi1,Pi2に商用電源101が接続され、出力端Po1,Po2に定電力負荷RL1が接続される。電源装置1は、商用電源101から交流電圧(例えば100〜240V)を入力し、その交流電圧を直流電圧(例えば19V)に変換して定電力負荷RL1へ出力する。定電力負荷RL1としては、例えば、携帯電話機又はパソコン等の二次電池が挙げられる。
In the
電源装置1は、4つのダイオードからなるダイオードブリッジ回路DB、及び、平滑コンデンサC1を備えている。ダイオードブリッジ回路DBは、商用電源101から入力される交流電圧を全波整流する。
The
なお、図1では、電源装置1は、ダイオードブリッジ回路DB、及び、平滑コンデンサC1を備えた構成としているが、これらを備えなくてもよい。すなわち、電池、又はDC−DCコンバータ等から出力される直流電圧が電源装置1に入力される場合には、ダイオードブリッジ回路DB、及び、平滑コンデンサC1は不要である。
In FIG. 1, the
電源装置1はインバータ回路11を備えている。インバータ回路11は、MOS−FETのスイッチ素子Q1,Q2,Q3,Q4を備えている。インバータ回路11では、スイッチ素子Q1,Q2が直列接続され、スイッチ素子Q3,Q4が直列接続されている。スイッチ素子Q1,Q2の接続点、及び、スイッチ素子Q3,Q4の接続点は、後述の並列共振回路14の入力端に接続されている。
The
インバータ回路11の各スイッチ素子Q1,Q2,Q3,Q4は、パルス信号生成回路12により駆動される。なお、図2ではパルス信号生成回路12の図示は省略している。パルス信号生成回路12は、スイッチ素子Q1,Q4とスイッチ素子Q2,Q3とのゲートに交互に信号を入力し、スイッチ素子Q1,Q4とスイッチ素子Q2,Q3とを交互にオンオフする。これにより、インバータ回路11は直流電圧を交流電圧に変換する。
Each switch element Q1, Q2, Q3, Q4 of the
パルス信号生成回路12は、スイッチ素子Q1,Q2,Q3,Q4のゲートに入力するパルス信号を生成する。パルス信号生成回路12は、制御回路13からの指令に基づく周波数のパルス信号を生成する。
The pulse
電源装置1は制御回路13(図2では図示を省略)を備えている。制御回路13は、パルス信号生成回路12に、所定の周波数のパルス信号を生成させる。制御回路13については、後に詳述する。
The
並列共振回路14は、入力端がスイッチ素子Q1,Q2の接続点、及び、スイッチ素子Q3,Q4の接続点に接続されている。並列共振回路14は、並列接続されたキャパシタC2とインダクタL1とにより構成されている。本実施形態では、並列共振回路14は、共振周波数が約472kHzとなるよう設定されている。並列共振回路14は、本発明に係る「第1の共振回路」に相当する。
The
並列共振回路14には、キャパシタC31,C32を介して圧電トランス15が接続されている。なお、図1に示す圧電トランス15は簡易的に図示したものであり、詳細な構造については後述する。圧電トランス15は絶縁型であって、入力電極E1,E2及び出力電極E3,E4を有している。入力電極E1は、キャパシタC31を介して並列共振回路14の一端に接続され、入力電極E2は、キャパシタC32を介して並列共振回路14の他端に接続されている。出力電極E3,E4は、整流平滑回路16に接続されている。圧電トランス15は、入力電極E1,E2から入力された電圧を降圧して出力電極E3,E4から出力する。
A
なお、キャパシタC31,C32は、圧電トランス15への入力電流を制限するための素子である。圧電トランス15に流れる電流が過大になると、異常な動作をするおそれがある。そこで、キャパシタC31,C32を設けて電流制限することにより、圧電トランス15を正常動作させるようにしている。キャパシタC31,C32はキャパシタンスが同じであり、圧電トランス15の等価入力容量であるキャパシタC41よりもキャパシタンスが大きいことが好ましい。なお、圧電トランス15への入力電流が小さく、過大となるおそれのない場合には、キャパシタC31,C32は必ずしも必要でなく、並列共振回路14と圧電トランス15とが直接接続されていてもよい。また、キャパシタC31,C32に代えてインダクタを設けてもよい。
The capacitors C31 and C32 are elements for limiting the input current to the
圧電トランス15は、図2に示すように、キャパシタC41,C42、キャパシタCp、インダクタLp、抵抗Rp及び理想変圧器Ts等で等価的に表される。キャパシタC41は圧電トランス15の等価入力容量であり、キャパシタC42は圧電トランス15の等価出力容量である。また、キャパシタCp及びインダクタLpは電気機械的な結合を表すパラメータである。
As shown in FIG. 2, the
圧電トランス15の共振周波数は主にキャパシタCpとインダクタLpとによる直列共振回路151の共振で定まる。電気エネルギー変換は弾性振動を介するため、圧電体セラミックスの弾性波伝搬速度と寸法で決まる固有共振周波数を有する。この圧電トランス15の直列共振回路151と、並列共振回路14とは、互いに共振周波数が同じとなるよう回路定数が設定されている。
The resonance frequency of the
圧電トランス15の出力側には、インダクタL2が接続されていて、このインダクタL2は、圧電トランス15の等価出力容量であるキャパシタC42と共に並列共振回路152を構成している。インダクタL2は、この並列共振回路152が、並列共振回路14及び直列共振回路151と共振周波数が同じとなるよう回路定数が設定されている。並列共振回路152は、本発明に係る「第2の共振回路」に相当する。
An inductor L 2 is connected to the output side of the
圧電トランス15は駆動に伴い自己発熱し、時間の経過と共に温度が上昇する。この発熱は、圧電トランス15のキャパシタCp等の等価的に表される各素子の定数に影響を及ぼす。本実施形態では、圧電トランス15が発熱していない状態(すなわち、圧電トランス15が冷めた状態)で、直列共振回路151と並列共振回路152とは、互いに共振周波数が同じとなるよう回路定数が設定されている。
The
圧電トランス15で降圧された電圧は、整流平滑回路16へ出力される。整流平滑回路16は、キャパシタ及びインダクタからなる平滑回路及びダイオードブリッジを含んでいる。整流平滑回路16は、交流電圧を整流平滑し、定電力負荷RL1へ出力する。整流平滑回路16には所定値の電圧に変換して出力するDC−DCコンバータが接続されていてもよい。
The voltage stepped down by the
以下に、圧電トランス15について詳述する。
Hereinafter, the
図3は、図1に示す圧電トランス15の接続構成を示す図である。図4は、圧電トランス15の斜視図である。図5は、図4のV−V線における断面図である。図6は、図4のVI−VI線における断面図である。
FIG. 3 is a diagram showing a connection configuration of the
圧電トランス15は矩形板状の圧電体板30を備えている。この圧電体板30は、例えばPZT系セラミックスシートが積層されて形成されている。以下では、圧電トランス15の長さ方向をX軸方向、幅方向をY軸方向、厚み方向をZ軸方向とする。
The
圧電トランス15は、(7λ/2)共振モードで長さ方向に振動するものとする。ここで、λは長さ方向の振動の1波長である。したがって、圧電トランス15のX軸方向の長さは(7λ/2)としている。ここで、Y軸方向の幅及びZ軸方向の厚みは(λ/2)未満とすることが好ましい。そうすることで、幅方向及び厚み方向の振動が長さ方向の振動に結合せず、圧電トランス15全体の振動が不安定とならない。
The
圧電体板30は、X軸方向に沿って、第1低電圧領域31、第1高電圧領域32、第2高電圧領域33、第2低電圧領域34、第3高電圧領域35、第4高電圧領域36及び第3低電圧領域37が形成されている。各領域31〜37のX軸方向の長さは、何れもλ/2である。
The
図3では、各領域31〜37の分極方向を示している。第1低電圧領域31、第2低電圧領域34及び第3低電圧領域37は、Z軸方向(厚み方向)に分極されている。第1低電圧領域31と第3低電圧領域37とは同方向に分極され、第2低電圧領域34は、第1低電圧領域31及び第3低電圧領域37と逆方向に分極されている。分極処理の方法としては、例えば、圧電体板を170℃の絶縁油中で2kV/mmの電圧を印加する方法等が挙げられる。
In FIG. 3, the polarization direction of each area | region 31-37 is shown. The first
第1低電圧領域31には、一対の第1出力電極E31,E32がY軸方向に対向するよう圧電体板30の側面に設けられている。また、第1低電圧領域31には、Z軸方向に積層された複数の内部電極E33が設けられている。この内部電極E33は、図6に示すように、交互に第1出力電極E31,E32に接続している。
In the first
同様に、第2低電圧領域34、及び、第3低電圧領域37には、一対の第2出力電極E41,E42、及び、第3出力電極E51,E52がY軸方向に対向するよう圧電体板30の側面に設けられている。また、第2低電圧領域34、及び、第3低電圧領域37には、Z軸方向に積層された複数の内部電極E43,E53が設けられている。この内部電極E43は、交互に第2出力電極E41,E42に接続し、内部電極E53は、交互に第3出力電極E51,E52に接続している。
Similarly, in the second
第1高電圧領域32、第2高電圧領域33、第3高電圧領域35及び第4高電圧領域36は、X軸方向に分極されている。第1高電圧領域32には、一対の第2入力電極E21,E22がY軸方向に対向するよう圧電体板30の側面に設けられている。また、第1高電圧領域32には、Z軸方向に積層された複数の内部電極E23が設けられている。この内部電極E23は、第2入力電極E21,E22それぞれに接続している。
The first
第4高電圧領域36には、一対の第1入力電極E11,E12がY軸方向に対向するよう圧電体板30の側面に設けられている。また、第4高電圧領域36には、Z軸方向に積層された複数の内部電極E13が設けられている。この内部電極E13は、第1入力電極E11,E12それぞれに接続している。
In the fourth
以上のように構成された圧電トランス15において、第1入力電極E11,E12は、図1に示す入力電極E1に相当する。第2入力電極E21,E22は、図1に示す入力電極E2に相当する。そして、第1入力電極E11,E12がキャパシタC31を介して、並列共振回路14に接続され、また、第2入力電極E21,E22がキャパシタC31を介して、並列共振回路14に接続されている。
In the
また、第1出力電極E31、第2出力電極E41及び第3出力電極E51は、図1に示す出力電極E3に相当する。第1出力電極E32、第2出力電極E42及び第3出力電極E52は、図1に示す出力電極E4に相当する。そして、第1出力電極E31、第2出力電極E41及び第3出力電極E51、並びに、第1出力電極E32、第2出力電極E42及び第3出力電極E52は、整流平滑回路16に接続されている。
The first output electrode E31, the second output electrode E41, and the third output electrode E51 correspond to the output electrode E3 shown in FIG. The first output electrode E32, the second output electrode E42, and the third output electrode E52 correspond to the output electrode E4 shown in FIG. The first output electrode E31, the second output electrode E41, the third output electrode E51, and the first output electrode E32, the second output electrode E42, and the third output electrode E52 are connected to the rectifying and smoothing
第1入力電極E11,E12及び第2入力電極E21,E22に電圧が印加されると、圧電体板30のX軸方向(長さ方向)に電圧が印加される。このため、第1高電圧領域32、第2高電圧領域33、第3高電圧領域35及び第4高電圧領域36には分極方向に電界が加えられる。そして、逆圧電効果により分極方向に沿う方向、すなわち、圧電体板30のX軸方向に縦振動が励振される。
When a voltage is applied to the first input electrodes E11, E12 and the second input electrodes E21, E22, a voltage is applied in the X-axis direction (length direction) of the
縦振動が励振されると、第1低電圧領域31、第2低電圧領域34及び第3低電圧領域37ではZ軸方向(分極方向)に機械的歪みが生じ、圧電横効果により分極方向に電位差が発生する。この電位差により第1低電圧領域31、第2低電圧領域34及び第3低電圧領域37から取り出された低電圧が並列に合成され定電力負荷RL1に印加される。
When longitudinal vibration is excited, mechanical distortion occurs in the Z-axis direction (polarization direction) in the first low-
図7は制御回路13の機能ブロック図である。制御回路13はマイクロコンピュータを備え、IDC検出部131、周波数制御部132及び制御部133等の機能を有する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the
IDC検出部131は入力電流IDCを検出する。詳しくは、ダイオードブリッジ回路DBとインバータ回路11との間に電流検出用の抵抗R1が接続されていて、IDC検出部131は、その抵抗R1の降下電圧によりインバータ回路11に流れる入力電流IDCを検出する。IDC検出部131は、本発明に係る「電流検出部」に相当する。
The
周波数制御部132は、所定の駆動周波数でインバータ回路11が駆動されるよう、制御信号をパルス信号生成回路12へ出力する。パルス信号生成回路12は、その入力された制御信号に対応する周波数のパルス信号を生成して、インバータ回路11を駆動する。また、周波数制御部132は、パルス信号生成回路12がインバータ回路11を駆動制御する周波数を掃引(スイープ)する。例えば、パルス信号生成回路12が470kHzの周波数でインバータ回路11を駆動している場合、468,469,470,471,472kHzと、470±2kHzの周波数範囲を1kHz刻みで掃引する。
The
制御部133は、IDC検出部131、及び周波数制御部132それぞれの動作を制御する。制御部133は、周波数制御部132が周波数スイープしたときに、IDC検出部131が検出した入力電流IDCの周波数特性に基づいて、インバータ回路11を駆動する周波数を設定する。制御部133は、本発明に係る「共振周波数検出部」、及び「駆動周波数設定部」に相当する。
The
図8は、入力電流IDCの周波数特性を示す図である。図8の横軸は、インバータ回路11の駆動周波数、縦軸は入力電流IDCである。図8に示すように、入力電流IDCは、周波数が共振周波数である約472kHz付近で極小値となっている。
FIG. 8 is a diagram illustrating frequency characteristics of the input current IDC. In FIG. 8, the horizontal axis represents the drive frequency of the
制御部133は、入力電流IDCの周波数特性から、入力電流IDCが極小値をとるときの周波数(約472kHz)をインバータ回路11の駆動周波数に設定する。そして、周波数制御部132が、その駆動周波数でパルス信号生成回路12がインバータ回路11を駆動するよう、パルス信号生成回路12へ制御信号を出力する。
The
図9は、インバータ回路11の駆動周波数の変化に対する電力変換効率を示す図である。図9の横軸はインバータ回路11の駆動周波数、縦軸は電力変換効率である。インバータ回路11の駆動周波数は、インバータ回路11の各スイッチ素子Q1〜Q4の駆動周波数である。電力変換効率は、入力端Pi1,Pi2−出力端Po1,Po2間の変換効率である。この図9から、共振周波数である約472kHzにおいて、電力変換効率が最大となっていることが読み取れる。
FIG. 9 is a diagram illustrating the power conversion efficiency with respect to a change in the drive frequency of the
なお、パルス信号生成回路12は、出力するパルス信号のパルス幅(インバータ回路11のゲート信号幅)を変えて、インバータ回路11を駆動制御してもよい。
Note that the pulse
図10は、インバータ回路のゲート信号幅の変化に対する入力電流IDCを示す図である。図10の横軸は、インバータ回路11のゲート信号幅、すなわちインバータ回路のゲート信号の一周期を1としたときに、その一周期のうちゲート信号がONしている時間の比率であり、縦軸は入力電流IDCである。図10に示すように、入力電流IDCは、ゲート信号幅が約0.42付近で極小値となっている。
FIG. 10 is a diagram illustrating the input current IDC with respect to the change in the gate signal width of the inverter circuit. The horizontal axis of FIG. 10 is the ratio of the gate signal width of the
制御回路17は、入力電流IDCの周波数特性から、入力電流IDCが極小値をとるときのゲート信号幅(約0.42)でパルス信号生成回路12がインバータ回路11を制御するよう、パルス信号生成回路12へ制御信号を出力する。
From the frequency characteristic of the input current IDC, the
図11は、インバータ回路11のゲート信号幅の変化に対する電力変換効率を示す図である。図11の横軸はインバータ回路11のゲート信号幅、縦軸は電力変換効率である。この図11から、ゲート信号幅が約0.42のとき、電力変換効率が最大となっていることが読み取れる。
FIG. 11 is a diagram illustrating the power conversion efficiency with respect to a change in the gate signal width of the
前記したように、駆動に伴い圧電トランス15は自己発熱して、共振条件がずれる。このため、時間の経過に伴い、共振周波数が駆動周波数からずれていき、入力端Pi1,Pi2−出力端Po1,Po2間の変換効率が低下する。そこで、本実施形態では、周期的に共振周波数を検出し、駆動周波数を随時補正する。これにより、常に最適な駆動周波数で電源装置1を制御する。また、共振周波数を、圧電トランス15よりも前の回路部で検出するため、圧電トランス15を直接監視した結果、または圧電トランス15の出力側で検出した結果を入力側へフィードバックする、所謂フィードバック制御が必要でないため、回路構成が複雑となることもない。
As described above, the
以下に、駆動周波数の設定方法について説明する。 Below, the setting method of a drive frequency is demonstrated.
図12は、制御部133が実行する処理を示すフローチャートである。図12に示す処理は、例えば、電源装置1に商用電源101及び定電力負荷RL1が接続されたときに開始される。
FIG. 12 is a flowchart illustrating processing executed by the
制御部133は、図13に示す駆動周波数設定処理を実行する(S1)。図13は、駆動周波数設定処理を示すフローチャートである。周波数制御部132は、インバータ回路11の各スイッチ素子Q1〜Q4を制御し、インバータ回路11の出力電圧の周波数をスイープする(S11)。例えば、現周波数が470kHzである場合、468,469,470,471,472kHzと、468kHzから472kHzまで1kHz刻みで掃引する。
The
周波数制御部132が周波数スイープをするごとに、IDC検出部131が入力電流IDCを検出して、制御部133は、入力電流IDCの周波数特性を取得する(S12)。制御部132は入力電流IDCを検出し、その入力電流IDCが極小値を取るときの周波数を取得する。そして、制御部132は、取得した周波数をインバータ回路11の駆動周波数に設定する(S13)。
Each time the
なお、パルス信号のパルス幅を変えてインバータ回路11を駆動する場合には、図13に示す処理において、パルス信号幅を掃引(スイープ)し、入力電流IDCが極小値を取るときのパルス信号幅を取得して、そのパルス信号幅でインバータ回路11を駆動する。
When the
図12に戻り、制御部133は、処理を終了するか否かを判定する(S2)。例えば、電源装置1が、商用電源101又は定電力負荷RL1と非接続となったとき、又は、リモート信号が無効になったとき、図12の処理が終了する。又は、図12の処理の実行中に、電源装置1に対し、商用電源101又は定電力負荷RL1が非接続となったとき、強制的にこの処理が終了するようにしてもよい。
Returning to FIG. 12, the
次に、制御部133は駆動周波数を設定してから時間Tが経過したか否かを判定する(S3)。この時間Tは、例えば10sなど、適宜変更可能である。時間Tが経過していない場合(S3:NO)、制御部133はS2の処理を実行する。時間Tが経過した場合(S3:YES)、制御部133は駆動周波数設定処理を実行する(S4)。この駆動周波数設定処理は、図13に示す処理である。このように、本実施形態では、時間T毎に、駆動周波数を設定する。
Next, the
圧電トランス15を連続駆動すると、時間経過と共に圧電トランス15が自己発熱し、その影響で共振周波数が変動する。このため、時間が経過しても常に同じ駆動周波数で圧電トランス15を駆動し続けた場合、定電力負荷RL1への電力供給の効率が低下する。そこで、時間T毎に駆動周波数を再設定(補正)する。これにより、圧電トランス15の共振周波数がずれても、そのずれに応じて駆動周波数が再設定されるので、定電力負荷RL1へ電力を効率よく供給し続けることができる。
When the
駆動周波数を再設定した後、制御部133は、駆動周波数の再設定前の入力電流IDCの値と検出抵抗R1の抵抗値の積により求めた電圧値と再設定後の入力電流IDCの値と検出抵抗R1の抵抗値の積により求めた電圧値との差分が閾値(例えば、50mV)以上であるか否かを判定する(S5)。閾値以上の場合(S5:YES)、制御部133は、S2の処理を実行する。閾値以上でない場合(S5:NO)、制御部133は、TをT+Δtとする(S6)。すなわち、周期的に検出する共振周波数の変化が小さいと判断される場合には、駆動周波数設定処理を行う周期を長くする。これにより、駆動周波数設定処理を頻繁に行うことによる不要ノイズの発生を防止できる。
After resetting the drive frequency, the
なお、周期的に検出する共振周波数の変化が小さい場合には、共振周波数の検出周期を長くしているが、周期的に検出した共振周波数の変化が再び大きくなり、前記電圧値の差分が閾値以上となった場合には、検出周期を短くするようにしてもよい。 In addition, when the change of the resonance frequency detected periodically is small, the detection period of the resonance frequency is lengthened, but the change of the resonance frequency detected periodically becomes large again, and the difference between the voltage values is a threshold value. When it becomes above, you may make it shorten a detection period.
以上説明したように、本実施形態では、圧電トランス15の自己発熱に伴い共振周波数、すなわち、駆動周波数がずれるため、周期的に共振周波数を検出し、駆動周波数を再設定することで、共振周波数のずれによる電力変換効率の低下を抑制できる。また、入力電流IDCから共振周波数を検出するため、圧電トランス15を直接監視する必要がない。このため、制御が容易であり、回路が複雑になることもない。
As described above, in this embodiment, since the resonance frequency, that is, the drive frequency is shifted due to self-heating of the
なお、本実施形態では、圧電トランス15は降圧トランスとして説明したが、昇圧トランスであってもよい。この場合、圧電トランス15の接続構成が、本実施形態と異なる。具体的には、図3において、第1出力電極E31,E32及び第3出力電極E51,E52は、キャパシタC31を介して並列共振回路14に接続し、第2出力電極E41,E42は、キャパシタC32を介して並列共振回路14に接続する。また、第1入力電極E11及び第2入力電極E21、並びに、第1入力電極E12及び第2入力電極E22は、整流平滑回路16に接続される。第1出力電極E31,E32、第2出力電極E41,E42及び第3出力電極E51,E52に電圧が印加されると、第1入力電極E11及び第2入力電極E21、並びに、第2入力電極E21及び第2入力電極E22から低電圧が取り出され定電力負荷RL1に印加される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、入力電流IDCから共振周波数を検出しているが、インバータ回路11から出力され、圧電トランス15に印加される電圧を検出し、その電圧から共振周波数を検出するようにしてもよい。
In this embodiment, the resonance frequency is detected from the input current IDC. However, the voltage output from the
さらに、本実施形態では、共振周波数が同じとなるように回路定数を設定する際、圧電トランス15が発熱していない状態(すなわち、圧電トランス15が冷めた状態)で行っているが、圧電トランス15が発熱した状態(圧電トランス15の温度が上がっている状態)で回路定数を設定するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, when setting the circuit constants so that the resonance frequencies are the same, the
また、電源装置1は並列共振回路14,152を用いているが、負荷の抵抗値の変動が少ない定抵抗負荷である場合に、一定の電圧を出力したい場合には、並列共振回路14,152を直列共振回路に代えてもよい。
The
図14は、電源装置1の別の例の回路図である。図14では、図1及び図2で示すダイオードブリッジDB、平滑コンデンサC1、入力端Pi1,Pi2及び出力端Po1,Po2等は図示を省略している。
FIG. 14 is a circuit diagram of another example of the
この例では、インバータ回路11に直列共振回路18が接続されている。直列共振回路18は、インダクタL3とキャパシタC2とにより構成されている。また、圧電トランス15の出力側には、インダクタL4が接続されていて、このインダクタL4は、圧電トランス15の等価出力容量であるキャパシタC42と共に直列共振回路153を構成している。直列共振回路18及び直列共振回路153は、いずれも直列共振回路151と共振周波数が同じとなるよう回路定数が設定されている。この構成では、インバータ回路11から直列共振回路18側を見たインピーダンスを誘導性に設定することができる。このため、インバータ回路11における電力の損失を低減することができる。
In this example, a
(実施形態2)
図15は、実施形態2に係る電源装置の回路図である。本実施形態に係る電源装置2は、入力端Pi1,Pi2に商用電源101が接続され、出力端Po1,Po2に定抵抗負荷RL2が接続される。定抵抗負荷RL2には、例えば、電灯等が含まれる。電源装置2の基本的な構成は、実施形態1と同じである。以下では、実施形態1と相違する点についてのみ説明する。(Embodiment 2)
FIG. 15 is a circuit diagram of the power supply device according to the second embodiment. In the power supply device 2 according to the present embodiment, the
電源装置2は制御回路17を備えている。また、インバータ回路11の出力側にはキャパシタC41,C42が接続されている。インバータ回路11の出力電圧V1はキャパシタC41,C42により容量分圧される。制御回路17は、この容量分圧された交流電圧を整流し、前記出力電圧V1を検出する。
The power supply device 2 includes a
また、インバータ回路11の出力側には電流検出用の抵抗R2が接続されている。制御回路17は、抵抗R2に流れる電流であって、インバータ回路11の出力電流I1を検出する。制御回路17は、この出力電流I1と出力電圧V1とから、圧電トランス15への入力電力を取得する。
Further, a resistor R2 for current detection is connected to the output side of the
図16は制御回路17の機能ブロック図である。制御回路17は、マイクロコンピュータを備え、IDC検出部171、電力取得部172、周波数制御部173、記憶部174及び制御部175等の機能を有する。
FIG. 16 is a functional block diagram of the
IDC検出部171は、実施形態1のIDC検出部131と同様、入力電流IDCを検出する。IDC検出部171は、本発明に係る「電流検出部」に相当する。
The
電力取得部172は、インバータ回路11の出力電圧V1及び出力電流I1を取得し、電圧V1と電流I1とから、圧電トランス15への入力電力を取得する。この電力取得部172は、本発明に係る「出力電力検出部」の一例である。
The
なお、圧電トランス15への入力電力は、インバータ回路11への入力電圧を検出し、その入力電圧と、IDC検出部171が検出した入力電流IDCと入力電圧とから求められてもよい。
Note that the input power to the
周波数制御部173は、実施形態1の周波数制御部132と同様、所定の駆動周波数でインバータ回路11が駆動されるよう、制御信号をパルス信号生成回路12へ出力する。パルス信号生成回路12は、その入力された制御信号に対応する周波数でインバータ回路11を駆動する。また、周波数制御部173は、パルス信号生成回路12がインバータ回路11を駆動する周波数を掃引(スイープ)する。例えば、パルス信号生成回路12が470kHzの周波数でインバータ回路11を駆動している場合、468,469,470,471,472kHzと、470±2kHzの周波数範囲を1kHz刻みで掃引する。
Similarly to the
記憶部174は、駆動周波数を設定する設定条件(検出条件)を記憶する。詳しくは、記憶部174は、圧電トランス15への入力電力に応じて複数の設定条件を記憶している。この設定条件は、制御部175が、入力電流IDCの周波数特性から駆動周波数を設定する際に用いられる。
The
制御部175は、IDC検出部171、電力取得部172及び周波数制御部173それぞれの動作を制御する。制御部175は、周波数制御部173が周波数スイープしたときに、IDC検出部171が検出した入力電流IDC、すなわち、入力電流IDCの周波数特性に基づいて、駆動周波数を設定する。
The
入力電流IDCの周波数特性は、図17に示すように、インバータ回路11からの出力電力によって特性カーブの凹凸が異なる。図17は、入力電流IDCの周波数特性を示す図である。図17の横軸はインバータ回路11の駆動周波数、縦軸は入力電流IDCであり、4種の異なるプロットは、それぞれ定抵抗負荷RL2の値を変化させた場合の特性を示している。図17に示すように、負荷の大きさに応じて周波数特性の特性カーブが異なる。
As shown in FIG. 17, the frequency characteristic of the input current IDC varies depending on the output power from the
記憶部174に記憶されている設定条件では、例えば、得られた周波数特性の特性カーブの極大値をとる周波数を駆動周波数に設定するのか、極小値をとる周波数を駆動周波数に設定するのかが定められている。制御部175は、電力取得部172が取得した電力に対応する設定条件を記憶部174から取得し、その設定条件と、入力電流IDCの周波数特性とから駆動周波数を設定する。そして、周波数制御部173が、その駆動周波数でパルス信号生成回路12がインバータ回路11を駆動するよう、パルス信号生成回路12へ制御信号を出力する。このように、インバータ回路11からの出力電力に対応する設定条件が予め記憶されているため、圧電トランス15への入力電力が変化しても、容易に適切な共振周波数を検出できる。
In the setting conditions stored in the
制御部175は、本発明に係る「共振周波数検出部」、及び「駆動周波数設定部」に相当する。
The
図18は、定抵抗負荷RL2の値が異なる場合における、インバータ回路11からの出力電圧の周波数の変化に対する変圧比、すなわち圧電トランス15の出力電圧Voutとインバータ回路の出力電圧V1との比の変化を示す図である。図18の横軸は周波数、縦軸は変圧比である。4種の異なるプロットは、それぞれ定抵抗負荷RL2の値が異なる場合の変圧比の周波数特性を示している。この図18から、共振周波数である約470kHz付近において、定抵抗負荷RL2の値によらず変圧比が一定となる、すなわちV1が一定であれば出力電圧が一定となることが分かる。
FIG. 18 shows the transformation ratio with respect to the change in the frequency of the output voltage from the
以下に、本実施形態に係る電源装置2における駆動周波数の設定方法について説明する。駆動周波数の設定方法は、実施形態1で説明した図13に示す駆動周波数設定処理が、実施形態1と相違する。 Below, the setting method of the drive frequency in the power supply device 2 which concerns on this embodiment is demonstrated. The driving frequency setting method is different from the first embodiment in the driving frequency setting process shown in FIG. 13 described in the first embodiment.
図19は、実施形態2に係る駆動周波数設定処理を示すフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart illustrating a drive frequency setting process according to the second embodiment.
制御部175は、インバータ回路11の各スイッチ素子Q1〜Q4を制御するパルス信号生成回路12を制御し、インバータ回路11の駆動周波数をスイープする(S21)。例えば、現周波数が470kHzである場合、468,469,470,471,472kHzと、468kHzから472kHzまで1kHz刻みで掃引する。
The
周波数制御部173が周波数スイープをするごとに、IDC検出部171が入力電流IDCを検出して、制御部175は、入力電流IDCの周波数特性を取得する(S22)。制御部175は、インバータ回路11からの出力電圧V1と、インバータ回路11からの出力電流I1とから、圧電トランス15への入力電力を取得する(S23)。制御部175は、入力電力に対向する設定条件を記憶部174から取得する(S24)。制御部175は、S22で取得した周波数特性と、S24で取得した設定条件とから駆動周波数を設定する(S25)。
Each time the
入力電流IDCの周波数特性は、インバータ回路11からの出力電力に応じて異なる。このため、インバータ回路11からの出力電力に応じた設定条件に従い共振周波数を検出し、その検出した共振周波数を駆動周波数に設定する。例えば、図17に示す周波数特性において、検出により得られた周波数特性が、特性カーブRC1であり、取得した設定条件が得られた周波数の極大値を駆動周波数と設定するという条件である場合、図17に示す特性カーブRC1の極大値、すなわち、周波数470kHzを駆動周波数に設定する。また、検出により得られた周波数特性が、特性カーブRC2であり、取得した設定条件が得られた周波数の極小値を駆動周波数と設定するという条件である場合、図17に示す特性カーブRC2の極小値、すなわち、周波数470kHzを駆動周波数に設定する。
The frequency characteristic of the input current IDC varies depending on the output power from the
なお、制御部175が実行する他の処理は、実施形態1と同じであるため、説明は省略する。
Note that other processes executed by the
以上説明したように、本実施形態では、圧電トランス15の自己発熱に伴い共振周波数、すなわち、駆動周波数がずれるため、周期的に共振周波数を検出し、駆動周波数を再設定することで、共振周波数のずれによる電力変換効率の低下を抑制できる。また、入力電流IDCから共振周波数を検出するため、圧電トランス15を直接監視する必要がない。このため、制御が容易であり、回路が複雑になることもない。
As described above, in this embodiment, since the resonance frequency, that is, the drive frequency is shifted due to self-heating of the
1,2…電源装置
11…インバータ回路
12…パルス信号生成回路
13…制御回路
14…並列共振回路
15…圧電トランス
16…整流平滑回路
18…直列共振回路
30…圧電体板
31…第1低電圧領域
32…第1高電圧領域
33…第2高電圧領域
34…第2低電圧領域
35…第3高電圧領域
36…第4高電圧領域
37…第3低電圧領域
101…商用電源
131…IDC検出部
132…周波数制御部
133…制御部
151…直列共振回路
152…並列共振回路
153…直列共振回路
171…IDC検出部
172…電力取得部
173…周波数制御部
174…記憶部
175…制御部
C1…平滑コンデンサ
C2…キャパシタ
C31,C32…キャパシタ
C41,C42…キャパシタ
Cp…キャパシタ
DB…ダイオードブリッジ回路
E1…入力電極
E11,E12…第1入力電極
E13,E23,E33,E43…内部電極
E2…入力電極
E21,E22…第2入力電極
E3…出力電極
E31,E32…第1出力電極
E4…出力電極
E41,E42…第2出力電極
E51,E52…第3出力電極
E53…内部電極
L1,L2,Lp…インダクタ
Pi1,Pi2…入力端
Po1,Po2…出力端
Q1,Q2,Q3,Q4…スイッチ素子
R1,R2,Rp…抵抗
RL1…定電力負荷
RL2…定抵抗負荷DESCRIPTION OF
Claims (5)
設定された駆動周波数で前記インバータ回路を駆動するパルス信号生成回路と、
前記インバータ回路から出力される交流電圧を昇圧又は降圧する絶縁型の圧電トランスと、
前記インバータ回路及び前記圧電トランスの間に接続された第1の共振回路と、
前記圧電トランス、及び、前記圧電トランスの出力側に接続された素子で構成され、前記第1の共振回路と同じ共振周波数を有する第2の共振回路と、
前記駆動周波数を掃引して、前記第1の共振回路及び前記第2の共振回路に起因する前記圧電トランスの共振周波数を、前記圧電トランスの入力側で検出する処理を、所定周期で実行する共振周波数検出部と、
前記共振周波数検出部が検出した共振周波数を前記駆動周波数に設定する駆動周波数設定部と、
を備えた電源装置。An inverter circuit for converting a DC voltage into an AC voltage;
A pulse signal generation circuit for driving the inverter circuit at a set drive frequency;
An insulating piezoelectric transformer that boosts or lowers the AC voltage output from the inverter circuit;
A first resonant circuit connected between the inverter circuit and the piezoelectric transformer;
A second resonance circuit including the piezoelectric transformer and an element connected to the output side of the piezoelectric transformer, and having the same resonance frequency as the first resonance circuit;
Resonance that sweeps the drive frequency and detects the resonance frequency of the piezoelectric transformer caused by the first resonance circuit and the second resonance circuit on the input side of the piezoelectric transformer at a predetermined period. A frequency detector;
A drive frequency setting unit for setting the resonance frequency detected by the resonance frequency detection unit to the drive frequency;
Power supply unit with
異なるタイミングで検出した共振周波数の変化量が小さくなるに伴い、前記所定周期を長くする、
請求項1に記載の電源装置。The resonance frequency detector is
As the amount of change in the resonance frequency detected at different timings becomes smaller, the predetermined period is lengthened.
The power supply device according to claim 1.
前記共振周波数検出部は、前記駆動周波数を掃引した時に前記電流検出部が検出した電流値の周波数特性に基づいて、前記共振周波数を検出する、
請求項1又は2に記載の電源装置。A current detection unit for detecting a current flowing in the inverter circuit;
The resonance frequency detection unit detects the resonance frequency based on a frequency characteristic of a current value detected by the current detection unit when the drive frequency is swept.
The power supply device according to claim 1 or 2.
前記インバータ回路の出力電力を検出する出力電力検出部と、
出力電力に応じた前記第1の共振回路及び前記第2の共振回路の共振周波数の検出条件を記憶する記憶部と、
を備え、
前記共振周波数検出部は、
前記出力電力検出部が検出した出力電力に応じた検出条件を前記記憶部から取得し、取得した検出条件と、前記駆動周波数を掃引したときに前記電流検出部が検出した電流値の周波数特性とに基づいて、共振周波数を検出する、
請求項3に記載の電源装置。Output the AC voltage boosted or stepped down by the piezoelectric transformer to a constant resistance load,
An output power detector for detecting output power of the inverter circuit;
A storage unit for storing a detection condition of a resonance frequency of the first resonance circuit and the second resonance circuit according to output power;
With
The resonance frequency detector is
The detection condition according to the output power detected by the output power detection unit is acquired from the storage unit, the acquired detection condition, and the frequency characteristic of the current value detected by the current detection unit when the drive frequency is swept To detect the resonant frequency based on
The power supply device according to claim 3.
前記共振周波数検出部は、
前記駆動周波数を掃引したときに前記電流検出部が検出した電流値の極小値に基づいて、共振周波数を検出する、
請求項3に記載の電源装置。Output the AC voltage boosted or stepped down by the piezoelectric transformer to a constant power load,
The resonance frequency detector is
Based on the minimum value of the current value detected by the current detection unit when the drive frequency is swept, the resonance frequency is detected.
The power supply device according to claim 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015540951A JP5861810B1 (en) | 2014-04-11 | 2015-03-26 | Power supply |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014081538 | 2014-04-11 | ||
JP2014081538 | 2014-04-11 | ||
JP2015540951A JP5861810B1 (en) | 2014-04-11 | 2015-03-26 | Power supply |
PCT/JP2015/059303 WO2015156139A1 (en) | 2014-04-11 | 2015-03-26 | Power supply device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5861810B1 true JP5861810B1 (en) | 2016-02-16 |
JPWO2015156139A1 JPWO2015156139A1 (en) | 2017-04-13 |
Family
ID=54287716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015540951A Active JP5861810B1 (en) | 2014-04-11 | 2015-03-26 | Power supply |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5861810B1 (en) |
WO (1) | WO2015156139A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004048853A (en) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric transformer type series resonance type dc-dc converter |
WO2008056436A1 (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Tamura Corporation | Input voltage detecting circuit |
JP2011125145A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Canon Inc | Power supply device and image forming apparatus |
JP2013132140A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Tokyo Keiki Inc | Piezoelectric transformer drive device |
-
2015
- 2015-03-26 WO PCT/JP2015/059303 patent/WO2015156139A1/en active Application Filing
- 2015-03-26 JP JP2015540951A patent/JP5861810B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004048853A (en) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric transformer type series resonance type dc-dc converter |
WO2008056436A1 (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Tamura Corporation | Input voltage detecting circuit |
JP2011125145A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Canon Inc | Power supply device and image forming apparatus |
JP2013132140A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Tokyo Keiki Inc | Piezoelectric transformer drive device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2015156139A1 (en) | 2017-04-13 |
WO2015156139A1 (en) | 2015-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9762074B2 (en) | Method and apparatus for transferring electrical power | |
US6433458B2 (en) | Method and unit for driving piezoelectric transformer used for controlling luminance of cold-cathode tube | |
US10020686B2 (en) | Power transmission system | |
US20150195896A1 (en) | Dc power supply device, and control method for dc power supply device | |
JP6132066B2 (en) | Power transmission system | |
WO2013125090A1 (en) | Power transmission system | |
JP6805933B2 (en) | Power supply | |
JP2020124050A (en) | Resonance inverter device | |
JP2014217199A (en) | Power conversion device | |
JP5194600B2 (en) | Switching power supply | |
JP2009273324A (en) | Switching power supply | |
JP2020072549A (en) | Power supply device | |
JP2006238659A (en) | Power unit | |
TW200919924A (en) | DC high-voltage power source device | |
JP6580044B2 (en) | Flyback type switching power supply circuit and backlight driving device using the same | |
JP5861810B1 (en) | Power supply | |
WO2015072009A1 (en) | Bidirectional converter | |
JP5535290B2 (en) | Bidirectional converter | |
JP6183243B2 (en) | Power transmission system, power receiving device, and power transmitting device | |
WO2015019908A1 (en) | Wireless power transmission system | |
JP2020176878A (en) | Current detector | |
JPH10262369A (en) | Ac/dc converter with piezoelectric transformer | |
JP2018117510A (en) | Power conversion system | |
JP2013106393A (en) | Instantaneous voltage drop compensation device | |
JPWO2016084524A1 (en) | Power transmission device and power transmission system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20151118 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5861810 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |