JPH05176530A - スイッチング電源回路装置 - Google Patents
スイッチング電源回路装置Info
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- JPH05176530A JPH05176530A JP3356215A JP35621591A JPH05176530A JP H05176530 A JPH05176530 A JP H05176530A JP 3356215 A JP3356215 A JP 3356215A JP 35621591 A JP35621591 A JP 35621591A JP H05176530 A JPH05176530 A JP H05176530A
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- voltage
- ceramic transformer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷の変動に対して変化の激しい圧電セラミ
ックトランスの二次電圧を有効に定電圧制御し得るスイ
ッチング電源回路装置を提供すること。 【構成】 一次側に入力電源５１を装備した圧電セラミ
ックトランス６と、この圧電セラミックトランス６の出
力側に装備された整流回路１２とを備え、圧電セラミッ
クトランス６の出力側に、当該圧電セラミックトランス
６の出力側の電圧変動を検出する電圧変動量検出部３０
を装備し、この電圧変動量検出部３０の出力に基づいて
圧電セラミックトランス６の出力電圧を定電圧制御する
定電圧制御回路部２０を装備したこと。
ックトランスの二次電圧を有効に定電圧制御し得るスイ
ッチング電源回路装置を提供すること。 【構成】 一次側に入力電源５１を装備した圧電セラミ
ックトランス６と、この圧電セラミックトランス６の出
力側に装備された整流回路１２とを備え、圧電セラミッ
クトランス６の出力側に、当該圧電セラミックトランス
６の出力側の電圧変動を検出する電圧変動量検出部３０
を装備し、この電圧変動量検出部３０の出力に基づいて
圧電セラミックトランス６の出力電圧を定電圧制御する
定電圧制御回路部２０を装備したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源回路
装置に関し、特に圧電セラミックトランスを用いたスイ
ッチング電源回路装置に関する。
装置に関し、特に圧電セラミックトランスを用いたスイ
ッチング電源回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電セラミックトランスを用いた
スイッチング電源は、高電圧電源回路に比較的多く使用
されている。図４にその従来例を示す。この図４に示す
従来例は、入力電源５１，入力平滑コンデンサ５２，自
励発振回路５３，スイッチングトランジスタ５４，駆動
トランス５５，圧電セラミックトランス５６，倍電圧整
流平滑回路５７とを備えた構成となっている。このスイ
ッチング電源回路の動作周波数は図３に示す圧電セラミ
ックトランス５６の昇圧比の最も大きい周波数Ｂ点で動
作するように設定され、入力された一次側の電力を二次
側に伝送して倍電圧整流平滑回路５７により高電圧出力
を得て負荷８に供給されるようになっている。
スイッチング電源は、高電圧電源回路に比較的多く使用
されている。図４にその従来例を示す。この図４に示す
従来例は、入力電源５１，入力平滑コンデンサ５２，自
励発振回路５３，スイッチングトランジスタ５４，駆動
トランス５５，圧電セラミックトランス５６，倍電圧整
流平滑回路５７とを備えた構成となっている。このスイ
ッチング電源回路の動作周波数は図３に示す圧電セラミ
ックトランス５６の昇圧比の最も大きい周波数Ｂ点で動
作するように設定され、入力された一次側の電力を二次
側に伝送して倍電圧整流平滑回路５７により高電圧出力
を得て負荷８に供給されるようになっている。
【０００３】
【発明は解決しようとする課題】圧電セラミックトラン
スを用いたスイッチング電源回路は、出力電圧の定電圧
制御がされていないため、また圧電セラミックトランス
の二次側が高いインピーダンスであるため、負荷５８が
変化すると出力電圧が変動し易い。従って、上述したス
イッチング電源は、インピーダンスの変動が少ない負荷
に使用され、磁気トランスを用いたスイッチング電源が
使用されるようなインピーダンスの変化が大きく、且つ
出力の定電圧特性が要求されるような負荷には使用でき
ないという欠点があった。
スを用いたスイッチング電源回路は、出力電圧の定電圧
制御がされていないため、また圧電セラミックトランス
の二次側が高いインピーダンスであるため、負荷５８が
変化すると出力電圧が変動し易い。従って、上述したス
イッチング電源は、インピーダンスの変動が少ない負荷
に使用され、磁気トランスを用いたスイッチング電源が
使用されるようなインピーダンスの変化が大きく、且つ
出力の定電圧特性が要求されるような負荷には使用でき
ないという欠点があった。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに負荷の変動に対して変化の激しい圧電
セラミックトランスの二次電圧を有効に定電圧制御し得
るスイッチング電源回路装置を提供することを、その目
的とする。
を改善し、とくに負荷の変動に対して変化の激しい圧電
セラミックトランスの二次電圧を有効に定電圧制御し得
るスイッチング電源回路装置を提供することを、その目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、一次側に入
力電源を装備した圧電セラミックトランスと、この圧電
セラミックトランスの出力側に装備された整流回路とを
備え、圧電セラミックトランスの出力側に、当該圧電セ
ラミックトランスから負荷に印加される負荷電圧の変動
を検出する電圧変動量検出部を装備している。そして、
この電圧変動量検出部の出力に基づいて圧電セラミック
トランスの昇圧比を変化させ当該圧電セラミックトラン
スの出力電圧を定電圧制御する定電圧制御回路部を装備
する、という構成を採っている。これによって前述した
目的を達成しようとするものである。
力電源を装備した圧電セラミックトランスと、この圧電
セラミックトランスの出力側に装備された整流回路とを
備え、圧電セラミックトランスの出力側に、当該圧電セ
ラミックトランスから負荷に印加される負荷電圧の変動
を検出する電圧変動量検出部を装備している。そして、
この電圧変動量検出部の出力に基づいて圧電セラミック
トランスの昇圧比を変化させ当該圧電セラミックトラン
スの出力電圧を定電圧制御する定電圧制御回路部を装備
する、という構成を採っている。これによって前述した
目的を達成しようとするものである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。ここで、前述した従来例と同一の構成部材につ
いては同一の符号を用いるものとする。この図１に示す
実施例は、一次側に入力電源５１を装備した圧電セラミ
ックトランス６と、この圧電セラミックトランス６の出
力側に装備された整流回路１２とを備えている。圧電セ
ラミックトランス６の出力側には、当該圧電セラミック
トランス６から負荷５８に印加される負荷電圧の変動を
検出する電圧変動量検出部３０が装備されている。そし
て、この電圧変動量検出部の出力３０に基づいて圧電セ
ラミックトランス６の昇圧比を変化させ当該圧電セラミ
ックトランス６の出力電圧を定電圧制御する定電圧制御
回路部２０が装備されている。
明する。ここで、前述した従来例と同一の構成部材につ
いては同一の符号を用いるものとする。この図１に示す
実施例は、一次側に入力電源５１を装備した圧電セラミ
ックトランス６と、この圧電セラミックトランス６の出
力側に装備された整流回路１２とを備えている。圧電セ
ラミックトランス６の出力側には、当該圧電セラミック
トランス６から負荷５８に印加される負荷電圧の変動を
検出する電圧変動量検出部３０が装備されている。そし
て、この電圧変動量検出部の出力３０に基づいて圧電セ
ラミックトランス６の昇圧比を変化させ当該圧電セラミ
ックトランス６の出力電圧を定電圧制御する定電圧制御
回路部２０が装備されている。
【０００７】定電圧制御回路部２０は、電圧変動量検出
部３０の出力が低下した場合には制御信号の周波数を高
く設定する電圧制御発振器９と、この電圧制御発振器９
の出力に基づいて圧電セラミックトランス６の動作点を
可変設定する動作点可変設定制御部２０Ａとを備えてい
る。また、電圧変動量検出部３０は、基準電圧源１１
と、この基準電圧源１１の出力を基準として圧電セラミ
ックトランス６から負荷５８に印加される負荷電圧の変
動量の増減を定量的に検出しその差を出力する誤差増幅
器１０とを備えている。
部３０の出力が低下した場合には制御信号の周波数を高
く設定する電圧制御発振器９と、この電圧制御発振器９
の出力に基づいて圧電セラミックトランス６の動作点を
可変設定する動作点可変設定制御部２０Ａとを備えてい
る。また、電圧変動量検出部３０は、基準電圧源１１
と、この基準電圧源１１の出力を基準として圧電セラミ
ックトランス６から負荷５８に印加される負荷電圧の変
動量の増減を定量的に検出しその差を出力する誤差増幅
器１０とを備えている。
【０００８】これを更に詳述すると、入力電源５１の＋
側は、入力平滑コンデンサ５２の＋端子及びインダクタ
３の巻線に接続されている。インダクタ３の巻線の他方
は、スイッチングトランジスタ４のドレイン，クランプ
ダイオード５のカソード及び圧電セラミックトランス６
の一次側に接続されている。スイッチングトランジスタ
４のゲートは、駆動回路７の出力に接続される。このク
ランプダイオード５とスイッチングトランジスタ４とに
より動作点可変設定制御部２０Ａが形成されている。ま
た、入力平滑コンデンサ５２の一端子，スイッチングト
ランジスタ４のソース，クランプダイオード５のアソー
ド，圧電セラミックトランス６の一次側の各他方は、入
力電源５１の−側に接続されている。圧電セラミックト
ランス６の二次側は、整流回路１２の入力に接続され、
圧電セラミックトランス６の二次側の他方は整流回路１
２の他方の入力に接続されている。
側は、入力平滑コンデンサ５２の＋端子及びインダクタ
３の巻線に接続されている。インダクタ３の巻線の他方
は、スイッチングトランジスタ４のドレイン，クランプ
ダイオード５のカソード及び圧電セラミックトランス６
の一次側に接続されている。スイッチングトランジスタ
４のゲートは、駆動回路７の出力に接続される。このク
ランプダイオード５とスイッチングトランジスタ４とに
より動作点可変設定制御部２０Ａが形成されている。ま
た、入力平滑コンデンサ５２の一端子，スイッチングト
ランジスタ４のソース，クランプダイオード５のアソー
ド，圧電セラミックトランス６の一次側の各他方は、入
力電源５１の−側に接続されている。圧電セラミックト
ランス６の二次側は、整流回路１２の入力に接続され、
圧電セラミックトランス６の二次側の他方は整流回路１
２の他方の入力に接続されている。
【０００９】さらに、整流回路１２の出力は、平滑コン
デンサ１３と、抵抗１４及び抵抗１５の直列接続と、負
荷１６との並列回路に並列接続されている。誤差増幅回
路１０の−入力端子は、抵抗１３と抵抗１４の中点に接
続され、他方の＋入力端子は基準電圧源１１の＋側に接
続され、出力端子は電圧制御発振器９に接続されてい
る。また、電圧制御発振器９の出力はパルス発生器８に
入力され、パルス発生器８の出力は駆動回路７へ入力さ
れる。
デンサ１３と、抵抗１４及び抵抗１５の直列接続と、負
荷１６との並列回路に並列接続されている。誤差増幅回
路１０の−入力端子は、抵抗１３と抵抗１４の中点に接
続され、他方の＋入力端子は基準電圧源１１の＋側に接
続され、出力端子は電圧制御発振器９に接続されてい
る。また、電圧制御発振器９の出力はパルス発生器８に
入力され、パルス発生器８の出力は駆動回路７へ入力さ
れる。
【００１０】図２に、圧電セラミックトランス６の内部
等価回路を示す。また図３には、圧電セラミックトラン
スの昇圧比の周波数特性例を示す。
等価回路を示す。また図３には、圧電セラミックトラン
スの昇圧比の周波数特性例を示す。
【００１１】次に、動作について説明する。入力電源５
１が投入されると圧電セラミックトランス６の一次側の
内部等価キャパシタンスにインダクタ３を通じて充電さ
れる。入力電源５１の投入時は、二次側に接続されてい
るコンデンサ１３に電圧が貯えられていないため、誤差
増幅器１０の−側入力端子電圧は低電位となる。誤差増
幅器１０の出力は基準電圧源１１と比較され高電位とな
る。電圧制御発振器９は、誤差増幅器１０の出力信号が
入力され出力信号の発振周波数は設定値の最大周波数と
なり、図３の周波数特性のＢ点となる。
１が投入されると圧電セラミックトランス６の一次側の
内部等価キャパシタンスにインダクタ３を通じて充電さ
れる。入力電源５１の投入時は、二次側に接続されてい
るコンデンサ１３に電圧が貯えられていないため、誤差
増幅器１０の−側入力端子電圧は低電位となる。誤差増
幅器１０の出力は基準電圧源１１と比較され高電位とな
る。電圧制御発振器９は、誤差増幅器１０の出力信号が
入力され出力信号の発振周波数は設定値の最大周波数と
なり、図３の周波数特性のＢ点となる。
【００１２】電圧制御発振器９の出力は、パルス発生器
８でパルス波形に波形整形され、駆動回路７に入力さ
れ、スイッチングトランジスタ４のゲートに入力され
る。スイッチングトランジスタ４のゲートに入力された
パルス信号で、スイッチングトランジスタ４がオンす
る。この時、スイッチングトランジスタ４のドレインを
通じて、圧電セラミックトランス６の一次側の内部キャ
パシタンスに充電されている電荷が放電され、インダク
タ３にはエネルギが蓄えられる。次に、スイッチングト
ランジスタ４がオフすると、インダクタ３に蓄えられた
エネルギが放出され圧電セラミックトランス６の一次側
の内部キャパシタンスに充電される。
８でパルス波形に波形整形され、駆動回路７に入力さ
れ、スイッチングトランジスタ４のゲートに入力され
る。スイッチングトランジスタ４のゲートに入力された
パルス信号で、スイッチングトランジスタ４がオンす
る。この時、スイッチングトランジスタ４のドレインを
通じて、圧電セラミックトランス６の一次側の内部キャ
パシタンスに充電されている電荷が放電され、インダク
タ３にはエネルギが蓄えられる。次に、スイッチングト
ランジスタ４がオフすると、インダクタ３に蓄えられた
エネルギが放出され圧電セラミックトランス６の一次側
の内部キャパシタンスに充電される。
【００１３】このインダクタ３に蓄えられたエネルギが
放出され圧電セラミックトランス６の一次側の内部キャ
パシタンスに放電される時間は、インダクタ３と内部キ
ャパシタンスの時定数によって決まる。インダクタ３と
内部キャパシタンスの時定数は、圧電セラミックトラン
ス６の使用最大周波数より高い周波数になる値に設定さ
れる。圧電セラミックトランス６は、スイッチングトラ
ンジスタ４のオン時間の放電，インダクタ３へのエネル
ギ蓄積とスイッチングトランジスタ４のオフ時間のイン
ダクタ３からの一次側の内部キャパシタンスへの充電に
より、この充電放電の繰り返しによって圧電セラミック
トランス６の二次側に出力が伝達される。
放出され圧電セラミックトランス６の一次側の内部キャ
パシタンスに放電される時間は、インダクタ３と内部キ
ャパシタンスの時定数によって決まる。インダクタ３と
内部キャパシタンスの時定数は、圧電セラミックトラン
ス６の使用最大周波数より高い周波数になる値に設定さ
れる。圧電セラミックトランス６は、スイッチングトラ
ンジスタ４のオン時間の放電，インダクタ３へのエネル
ギ蓄積とスイッチングトランジスタ４のオフ時間のイン
ダクタ３からの一次側の内部キャパシタンスへの充電に
より、この充電放電の繰り返しによって圧電セラミック
トランス６の二次側に出力が伝達される。
【００１４】圧電セラミックトランス６の二次側の出力
は、整流回路１２，平滑コンデンサ１３により整流平滑
され、負荷１６に供給される。負荷１６の両端の電圧が
高くなると、抵抗１４と抵抗１５の中点の電圧が基準電
圧源１１よりも高くなり、誤差増幅器１０の入力端子電
圧が上昇する。このため、誤差増幅器１０の出力電圧は
低下し、電圧制御発振器９の発振周波数は図３のＢ点か
ら低周波数のＡ点へ移行し、圧電セラミックトランス６
の昇圧比の小さい動作条件に移行するために出力電圧は
低下する。また、負荷１６の両端の電圧が低下し抵抗１
４と抵抗１５の中点の電圧が基準電圧源１１よりも低く
なると、誤差増幅器１０の出力電圧は上昇して電圧制御
発振器９の発振周波数が高くなり、圧電セラミックトラ
ンス６の昇圧比はＡ点から昇圧比の大きいＢ点の方向に
移行して出力電圧は上昇する。
は、整流回路１２，平滑コンデンサ１３により整流平滑
され、負荷１６に供給される。負荷１６の両端の電圧が
高くなると、抵抗１４と抵抗１５の中点の電圧が基準電
圧源１１よりも高くなり、誤差増幅器１０の入力端子電
圧が上昇する。このため、誤差増幅器１０の出力電圧は
低下し、電圧制御発振器９の発振周波数は図３のＢ点か
ら低周波数のＡ点へ移行し、圧電セラミックトランス６
の昇圧比の小さい動作条件に移行するために出力電圧は
低下する。また、負荷１６の両端の電圧が低下し抵抗１
４と抵抗１５の中点の電圧が基準電圧源１１よりも低く
なると、誤差増幅器１０の出力電圧は上昇して電圧制御
発振器９の発振周波数が高くなり、圧電セラミックトラ
ンス６の昇圧比はＡ点から昇圧比の大きいＢ点の方向に
移行して出力電圧は上昇する。
【００１５】このように、出力電圧が変化するとスイッ
チングトランジスタ４を駆動するパルス信号の周波数を
制御し、圧電セラミックトランス６の昇圧比を変化させ
ることにより出力電圧の安定化を図ることができる。
チングトランジスタ４を駆動するパルス信号の周波数を
制御し、圧電セラミックトランス６の昇圧比を変化させ
ることにより出力電圧の安定化を図ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、圧
電セラミックトランスを用いたスイッチング電源におい
て、圧電セラミックトランスが持つ昇圧比の周波数特性
を用い負荷インピーダンスの変動に対する出力電圧の変
化を検出し、誤差増幅器で基準電圧と比較してスイッチ
ングトランジスタを駆動するパルス信号の周波数を制御
し、圧電セラミックトランスの昇圧比を変化させて出力
電圧を制御する回路を有することにより、負荷の変動に
対して出力電圧の安定化を図ることができるという従来
にない優れたスイッチング電源回路装置を提供すること
ができる。
電セラミックトランスを用いたスイッチング電源におい
て、圧電セラミックトランスが持つ昇圧比の周波数特性
を用い負荷インピーダンスの変動に対する出力電圧の変
化を検出し、誤差増幅器で基準電圧と比較してスイッチ
ングトランジスタを駆動するパルス信号の周波数を制御
し、圧電セラミックトランスの昇圧比を変化させて出力
電圧を制御する回路を有することにより、負荷の変動に
対して出力電圧の安定化を図ることができるという従来
にない優れたスイッチング電源回路装置を提供すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例を示す回路図
【図２】圧電セラミックトランスを示す等価回路図
【図３】圧電セラミックトランスの昇圧比の周波数特性
の一例を示す線図
の一例を示す線図
【図４】従来例を示す回路図である。
６ 圧電セラミックトランス ９ 電圧制御発振器 １０ 誤差増幅器 １１ 基準電圧源 １２ 整流回路 ２０ 定電圧制御回路部 ２０Ａ 動作点可変設定制御部 ３０ 電圧変動量検出部 ５１ 入力電源 ５８ 負荷
Claims (3)
- 【請求項１】 一次側に入力電源を装備した圧電セラミ
ックトランスと、この圧電セラミックトランスの出力側
に装備された整流回路とを備え、前記圧電セラミックト
ランスの出力側に、当該圧電セラミックトランスから負
荷に印加される負荷電圧の変動を検出する電圧変動量検
出部を装備し、この電圧変動量検出部の出力に基づいて
前記圧電セラミックトランスの昇圧比を変化させ当該圧
電セラミックトランスの出力電圧を定電圧制御する定電
圧制御回路部を装備したことを特徴とするスイッチング
電源回路装置。 - 【請求項２】 前記定電圧制御回路部が、前記電圧変動
量検出部の出力が低下した場合には制御信号の周波数を
高く設定する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の
出力に基づいて前記圧電セラミックトランス動作点を可
変設定する動作点可変設定制御部とを備えていることを
特徴とした請求項１記載のスイッチング電源回路装置。 - 【請求項３】 前記電圧変動量検出部が、基準電圧源
と、この基準電圧源の出力を基準として前記圧電セラミ
ックトランスから負荷に印加される負荷電圧の変動量の
増減を定量的に検出しその差を出力する誤差増幅器とを
備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のスイ
ッチング電源回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3356215A JPH05176530A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | スイッチング電源回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3356215A JPH05176530A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | スイッチング電源回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176530A true JPH05176530A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18447915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3356215A Withdrawn JPH05176530A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | スイッチング電源回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05176530A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08237943A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Nec Corp | 圧電トランスを用いたｄｃ／ｄｃコンバータ |
| US5886514A (en) * | 1996-12-03 | 1999-03-23 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer driving curcuit and method capable of stabilizing load current |
| US6013969A (en) * | 1998-03-31 | 2000-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric transformer inverter |
| US6819028B2 (en) * | 2000-03-21 | 2004-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for selecting piezoelectric transformer characteristic |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP3356215A patent/JPH05176530A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08237943A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Nec Corp | 圧電トランスを用いたｄｃ／ｄｃコンバータ |
| US5886514A (en) * | 1996-12-03 | 1999-03-23 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer driving curcuit and method capable of stabilizing load current |
| US6013969A (en) * | 1998-03-31 | 2000-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric transformer inverter |
| US6819028B2 (en) * | 2000-03-21 | 2004-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for selecting piezoelectric transformer characteristic |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |