JP6188824B2 - 高周波電源用整流回路 - Google Patents
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Description
そして、整流動作時に発生する回路の電力損失は、熱エネルギーとなって回路基板の温度上昇に繋がる。これは、回路基板の動作環境温度を上げることになり、使用部品の寿命を短くすることになる。そのため、排熱装置を備えるなどの対策が必要となり、コスト増、大型化、質量増の原因にもなっている。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る高周波電源用整流回路の構成を示す図である。
高周波電源用整流回路は、2MHz以上の高周波における交流電圧Vinの整流を行うものである。この高周波電源用整流回路は、図1に示すように、ダイオードD1,D2、コンデンサC1,C2,C12、インダクタL1,L21、コンデンサC21及びインダクタL11から構成されている。
なお、共振型受信アンテナ(電力伝送用受信アンテナ)10は、LC共振特性を持つ電力伝送用の共振型アンテナである(非接触型のみに限定されない)。この共振型受信アンテナ10は、磁界共鳴型、電界共鳴型、電磁誘導型のいずれであってもよい。
まず、共振型受信アンテナ10から2MHz以上の高周波の交流電圧Vinが入力されると、インダクタL11とコンデンサC12による複合機能により、共振型受信アンテナ10の出力インピーダンスとの整合と、コンデンサC1,C2,C12とインダクタL1,L21による部分共振回路とのインピーダンス整合が図られる。そして、その整合状態を維持しながら、ダイオードD1,D2により、入力された交流電圧Vinが片側電位(正電位)のリップル電圧に整流される。このとき、ダイオードD1,D2によるスイッチング動作は、コンデンサC1,C2,C12とインダクタL1,L21による複合機能により部分共振スイッチング動作となり、ZVS(ゼロボルテージスイッチング)状態となる。この状態がスイッチング損失の最も少ない整流動作となる。そして、整流されたリップル電圧は、コンデンサC21により直流電圧へ平滑され出力される。
以上の一連の動作により、入力された高周波の交流電圧Vinを高い電力変換効率(90%以上)で直流電圧へ整流し出力することが可能である。
また、整流動作時に発生する回路の電力損失が少ないため、発生する熱エネルギーも少なく回路基板の温度上昇を低く抑えられることから、動作環境温度が使用部品の寿命に与える影響を少なくできる。そのため、従来の排熱装置を備えるなどの対策が不要となり、コストの削減、小型、軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
図1〜5についても同様に共振条件可変型LC回路1を適用可能である。
図8はこの発明の実施の形態2に係る高周波電源用整流回路の構成を示す図である。図8に示す実施の形態2に係る高周波電源用整流回路は、図1に示す実施の形態1に係る高周波電源用整流回路のダイオードD1,D2をパワー素子Q1,Q2に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
このように、ダイオードD1,D2に代えてパワー素子Q1,Q2を用いて高周波電源用整流回路を構成するようにしても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Claims (12)
- 電力伝送用受信アンテナが接続される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子のうちの一方の端子である、前記電力伝送用受信アンテナから2MHz以上の高周波における交流電圧が入力される端子に、一端が接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のインダクタと、
第1の寄生容量を有し、一端が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の整流素子と、
第2の寄生容量を有し、一端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、他端が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の整流素子と、
一端が前記第1の整流素子の他端に接続された第3のインダクタと、
一端が第3のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のコンデンサとを備え、
前記第2,3のインダクタ、前記第1,2の寄生容量及び前記第1のコンデンサにより、前記第1,2の整流素子の整流の際のスイッチング動作を部分共振スイッチングさせる
ことを特徴とする高周波電源用整流回路。 - 電力伝送用受信アンテナが接続される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子のうちの一方の端子である、前記電力伝送用受信アンテナから2MHz以上の高周波における交流電圧が入力される端子に、一端が接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のインダクタと、
第1の寄生容量を有し、一端が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の整流素子と、
第2の寄生容量を有し、一端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、他端が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の整流素子と、
一端が前記第1の整流素子の他端に接続された第3のインダクタと、
一端が第3のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のコンデンサと、
前記第1の整流素子に並列接続された第3のコンデンサと、
前記第2の整流素子に並列接続された第4のコンデンサとを備え、
前記第2,3のインダクタ、前記第1,2の寄生容量及び前記第1,3,4のコンデンサにより、前記第1,2の整流素子の整流の際のスイッチング動作を部分共振スイッチングさせる
ことを特徴とする高周波電源用整流回路。 - 電力伝送用受信アンテナが接続される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子のうちの一方の端子である、前記電力伝送用受信アンテナから2MHz以上の高周波における交流電圧が入力される端子に、一端が接続され、当該一対の入力端子の他方の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの一端に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のインダクタと、
第1の寄生容量を有し、一端が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の整流素子と、
第2の寄生容量を有し、一端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、他端が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の整流素子と、
一端が前記第1の整流素子の他端に接続された第3のインダクタと、
一端が第3のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のコンデンサとを備え、
前記第2,3のインダクタ及び前記第1,2の寄生容量により、前記第1,2の整流素子の整流の際のスイッチング動作を部分共振スイッチングさせる
ことを特徴とする高周波電源用整流回路。 - 電力伝送用受信アンテナが接続される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子のうちの一方の端子である、前記電力伝送用受信アンテナから2MHz以上の高周波における交流電圧が入力される端子に、一端が接続され、当該一対の入力端子の他方の端子に他端が接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの一端に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のインダクタと、
第1の寄生容量を有し、一端が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の整流素子と、
第2の寄生容量を有し、一端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、他端が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の整流素子と、
一端が前記第1の整流素子の他端に接続された第3のインダクタと、
一端が第3のインダクタの他端に接続され、他端が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続された第2のコンデンサと、
前記第1の整流素子に並列接続された第3のコンデンサと、
前記第2の整流素子に並列接続された第4のコンデンサとを備え、
前記第2,3のインダクタ、前記第1,2の寄生容量及び前記第3,4のコンデンサにより、前記第1,2の整流素子の整流の際のスイッチング動作を部分共振スイッチングさせる
ことを特徴とする高周波電源用整流回路。 - 前記第1の整流素子は、アノードが前記第2のインダクタの一端に接続された第1のダイオードであり、
前記第2の整流素子は、アノードが前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、カソードが前記第1の整流素子の他端に接続された第2のダイオードである
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1,2のダイオードは、高周波用のダイオード以外のダイオードである
ことを特徴とする請求項5記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1の整流素子は、ソース端子が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の電界効果トランジスタであり、
前記第2の整流素子は、ソース端子が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、ドレイン端子が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1の整流素子は、
アノードが前記第2のインダクタの一端に接続された第1のダイオードと、
ソース端子が前記第2のインダクタの一端に接続された第1の電界効果トランジスタとを有し、
前記第2の整流素子は、
アノードが前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、カソードが前記第1の整流素子の他端に接続された第2のダイオードと、
ソース端子が前記一対の入力端子のうちの他方の端子に接続され、ドレイン端子が前記第1の整流素子の他端に接続された第2の電界効果トランジスタとを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1のインダクタ及び前記第1のコンデンサは、磁界共鳴による前記電力伝送用受信アンテナとの間で共振条件を合わせる
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1のインダクタ及び前記第1のコンデンサは、電界共鳴による前記電力伝送用受信アンテナとの間で共振条件を合わせる
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1のインダクタ及び前記1のコンデンサは、電磁誘導による前記電力伝送用受信アンテナとの間で共振条件を合わせる
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。 - 前記第1のインダクタ及び前記第1のコンデンサは共振条件を可変とする
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波電源用整流回路。
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