JPH06338737A - E級増幅回路 - Google Patents

E級増幅回路

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JPH06338737A
JPH06338737A JP5124465A JP12446593A JPH06338737A JP H06338737 A JPH06338737 A JP H06338737A JP 5124465 A JP5124465 A JP 5124465A JP 12446593 A JP12446593 A JP 12446593A JP H06338737 A JPH06338737 A JP H06338737A
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JP
Japan
Prior art keywords
switching element
circuit
inductor
power supply
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5124465A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Kumagai
祐二 熊谷
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の共振特性が得られ、かつ、回路効率が
高い増幅回路を提供すること。 【構成】 高周波電源3の出力端間に接続される高周波
電力供給用コイル2と、この高周波電力供給用コイル2
の近接に配置され球状のガラスバルブ内に不活性ガス、
金属蒸気などの放電ガスを封入した無電極放電灯1と、
前記高周波電源3と前記高周波電力供給用コイル2との
間に接続されインピーダンス整合を取り反射を少なくす
るインピ−ダンス整合回路部4とを備えて構成されてい
る。高周波電源3は、発振回路31とC級増幅回路のプ
リアンプ32とE級増幅回路のメインアンプ33ととか
ら構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、E級増幅回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示すものは、E級増幅回路の基本
構成である。第1のインダクタRFCとスイッチング素
子Q1との直列回路が直流電源VDCの両端に接続され、
第1のコンデンサC1が前記スイッチング素子Q1に並
列接続され、第2のインダクタL0 と第2のコンデンサ
C0 との直列共振回路を介して前記スイッチング素子Q
1の両端に負荷回路RL が接続されている。そして、ス
イッチング素子Q1のオンオフ動作により、高周波電圧
が発生し、高周波電力が負荷回路RL に供給される。
【0003】第1のインダクタRFCは、直流電源VDC
からの入力電流を略一定化できる程度に大きく設定され
ている。直列共振回路L0,C0 は、動作周波数付近に共
振点を有するように設定されており、理想的には、動作
周波数付近でインピ−ダンスは零、その他の周波数に対
してインピ−ダンスは無限大になる。
【0004】図4に示すものは、スイッチング素子Q1
の両端間電圧VDSとスイッチング素子Q1に流れる電流
ID との波形である。このように、スイッチング素子Q
1の両端間電圧VDSの値及び時間に対する傾きが零にな
ると、同時にスイッチング素子Q1に電流ID が流れ始
めるので、スイッチング素子Q1がオフからオン状態に
移行する場合にはスイッチング損失は殆ど零となる。従
って、このようなE級増幅回路を用いると高効率の増幅
回路が実現できるのである。
【0005】しかしながら、MHz台の高周波電圧を取
り扱う場合(例えば、後述するように数MHzから数1
00MHzの高周波電流を流す無電極放電灯点灯装置の
ような場合)には、先の説明のように直列共振回路L0,
C0 は配線の影響を受け、理想に近い共振条件を得るこ
とがさらに困難になるという問題があった。
【0006】以下、簡単に配線の影響について説明す
る。一般的には、印刷配線板の上にE級増幅回路の回路
部品を実装し、印刷配線板の裏面に配線が銅箔で印刷さ
れ、電気的な接続がされるとE級増幅回路が動作するこ
とになる。従って、低周波の場合には、問題はないが高
周波になればなる程、配線が長いと特に、インダクタン
ス成分と抵抗成分との影響を強く受けるようになる。
【0007】このような悪影響を無くすためには、配線
長を極力短くする方がよいのであるが、E級増幅回路で
は、第1のインダクタRFCがフェライト等のトロイダ
ルコアに銅線を巻回して構成されたり、第2のインダク
タL0 が空心コイルに銅線を巻回して構成されたりして
いるため、比較的大型形状の回路素子となってしまうの
で、図5に示すように、スイッチング素子Q1の同程度
の近傍に第1、2のインダクタを配設することが物理的
に困難となるのである。
【0008】一方、従来、無電極放電灯点灯装置等によ
く用いられていたC級増幅回路の場合は、E級増幅回路
と異なり、図3に示す第1のインダクタRFCの位置に
共振用インダクタ、第1のコンデンサC1の位置に共振
用コンデンサが配設されるため、共振用インダクタが空
心コイルに銅線を巻回して比較的大型に構成されても、
共振用コンデンサは小型であり、スイッチング素子Q1
の同程度の近傍に共振用インダクタと共振用コンデンサ
とを配設することが物理的に可能であり、インダクタン
ス成分と抵抗成分との影響を強く受けるようなことはな
く、解決しようとする課題もなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、配線に
よる共振系への悪影響が発生するという問題があった。
【0010】本発明の目的とするところは、所望の共振
特性が得られ、かつ、回路効率が高い増幅回路を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源の両
端に接続される第1のインダクタとスイッチング素子と
の直列回路と、前記スイッチング素子と並列接続される
第1のコンデンサと、直列接続される第2のインダクタ
と第2のコンデンサとの直列共振回路と、この直列共振
回路を介して前記スイッチング素子の両端に接続される
負荷回路とから成るE級増幅回路において、前記第2の
インダクタとスイッチング素子との間の配線抵抗を他の
要素とスイッチング素子との間の配線抵抗よりも小さく
構成している。
【0012】
【作用】本発明は、第2のインダクタとスイッチング素
子との間の配線抵抗を他の要素とスイッチング素子との
間の配線抵抗よりも小さく構成しているので、配線によ
り直列共振回路に含まれるインダクタンス成分や抵抗成
分を少なくでき、所望の周波数が得られると共に共振系
のQ値の低下が防止できるという効果がある。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路構成図
である。高周波電源3の出力端間に接続される高周波電
力供給用コイル2と、この高周波電力供給用コイル2の
近接に配置され球状のガラスバルブ内に不活性ガス、金
属蒸気などの放電ガスを封入した無電極放電灯1と、前
記高周波電源3と前記高周波電力供給用コイル2との間
に接続されインピーダンス整合を取り反射を少なくする
インピ−ダンス整合回路部4とを備えて構成されてい
る。高周波電源3からの高周波電圧が無電極放電灯1の
球状の外周に沿って近接配置された高周波電力供給用コ
イル2に印加される。そして、高周波電力供給用コイル
2に数MHzから数100MHzの高周波電流を流すこ
とにより、高周波電力供給用コイル2に高周波電磁界を
発生させ、無電極放電灯1に高周波電力を供給し、無電
極放電灯1内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線
もしくは可視光を発生するようになっている。
【0014】ここで、高周波電源3は、発振回路31と
C級増幅回路のプリアンプ32とE級増幅回路のメイン
アンプ33ととから構成されている。発振回路31は、
水晶振動子Xを用いた発振回路である。プリアンプ32
は、コイルL2とコンデンサC2により発振周波数に同
調させ、トランジスタQ2により発振回路31の発振出
力をC級増幅するように構成されている。メインアンプ
33は、先に説明した図3に示す回路構成と同様であ
り、パワ−MOSFET(以下、トランジスタと称す
る)Q1等により、プリアンプ32の出力を更に高周波
電力増幅している。無電極放電灯1とは、希ガスと水銀
蒸気等を内部に封入したものであり、この無電極放電灯
1の外周には、数タ−ンの空心コイルとした高周波電力
供給用コイル2が近接して設けられており、このコイル
2には、インピ−ダンス整合回路部4から入力された高
周波電力が供給され、無電極放電灯1内の発光ガスを磁
気誘導により駆動している。インピ−ダンス整合回路4
は、コンデンサ等で構成され、メインアンプ33の出力
と後段の無電極放電灯1及び高周波電力供給用コイル2
とのインピ−ダンス整合を行っている。なお、同一構成
には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0015】このような構成にあっては、数MHzから
数100MHzの高周波で動作するため、印刷配線板上
に実装する際には、極力配線長を短くできるように高密
度実装が要求される。以下、各部の実装状態を説明す
る。
【0016】まず、発振回路31は、信号の発生だけで
あり、小信号、小電力の回路要素であり、高密度実装に
は特に困難はない。次に、プリアンプ32は、コイルL
2とコンデンサC2により発振周波数に同調させ、トラ
ンジスタQ2により発振回路31の発振出力をC級増幅
するように構成されているので、コイルL2とコンデン
サC2とトランジスタQ2とを近接配置する必要があ
る。この場合、空心コイルが用いられるためややコイル
L2が大型となるが、コンデンサC2に例えばチップコ
ンデンサ等を用いることができるので小型化できる。従
って、プリアンプ32も高密度実装には特に困難はな
い。
【0017】メインアンプ33は、先に説明した図3に
示す回路構成と同様である。ここでは、比較的消費電力
が大きいため、第2のインダクタL0 の形状は、プリア
ンプ32のコイルL2の形状より大きくなる。従って、
フェライト等のトロイダルコアに銅線を巻回して構成し
た第1のインダクタRFCと、空心コイルに銅線を巻回
して構成し、プリアンプ32のコイルL2の形状より大
きい第2のインダクタL0 とを、近接して配設すること
は極めて困難である。
【0018】通常は、プリアンプ32のコイルL2とメ
インアンプ33の第2のインダクタL0 との干渉を少し
でも避けるために、スイッチング素子Q1の近傍に第1
のインダクタRFCを配設し、少し離れた位置に第2の
インダクタL0 が配設されている。しかし、このように
配設すると、スイッチング素子Q1のドレインDと第2
のインダクタL0 との間の配線により、その配線に含ま
れるインダクタンス成分や抵抗成分の影響を直列共振回
路L0 ,C0 が受ける。
【0019】そこで、図2に示すように、第1のインダ
クタRFCは、インピ−ダンスが十分大きければ交流分
を阻止する作用は充分であり、また、Q値は3以上でイ
ンピ−ダンスの低下は殆どなく、Q値が1になって約3
0%低下するに過ぎないので、Q値は比較的低くてもよ
い。
【0020】従って、図2に示すように、スイッチング
素子Q1のドレインDと第1のインダクタRFCとの間
の配線距離が長くなって、配線によるインダクタンス成
分が増加しても、もともとインダクタンス成分の多い第
1のインダクタRFCに与える影響は僅かである。ま
た、配線距離が長くなって、配線による抵抗成分が増加
しても増加して、第1のインダクタRFCのQ値が低下
しても与える影響は僅かである。
【0021】このように、第2のインダクタL0 とスイ
ッチング素子Q1との間の配線抵抗を他の要素(例えば
第1のインダクタRFC)とスイッチング素子Q1との
間の配線抵抗よりも小さく構成しているので、配線によ
り直列共振回路L0 ,C0 に含まれるインダクタンス成
分や抵抗成分を少なくでき、所望の周波数が得られると
共に、共振系のQ値の低下が防止できるという効果があ
る。
【0022】なお、直列共振回路L0 ,C0 は、その接
続順序が逆になってもよく、図2に示すスイッチング素
子Q1の形状はRFパッケージに限らず、TO−220
等のパッケージでもよいことは言うまでもないことであ
る。
【0023】
【発明の効果】本発明は、直流電源の両端に接続される
第1のインダクタとスイッチング素子との直列回路と、
前記スイッチング素子と並列接続される第1のコンデン
サと、直列接続される第2のインダクタと第2のコンデ
ンサとの直列共振回路と、この直列共振回路を介して前
記スイッチング素子の両端に接続される負荷回路とから
成るE級増幅回路において、前記第2のインダクタとス
イッチング素子との間の配線抵抗を他の要素とスイッチ
ング素子との間の配線抵抗よりも小さく構成しているの
で、配線により直列共振回路に含まれるインダクタンス
成分や抵抗成分を少なくでき、所望の周波数が得られる
と共に、共振系のQ値の低下が防止できるという顕著な
効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路構成図である。
【図2】本発明の一実施例を示す回路要素配置図の一例
である。
【図3】本発明の従来例を説明するための基本回路構成
図である。
【図4】本発明の従来例を説明する波形図である。
【図5】本発明の従来例を示す回路要素配置図の一例で
ある。
【符号の説明】
VDC 直流電源 RFC 第1のインダクタ Q1 スイッチング素子 C1 第1のコンデンサ L0 第2のインダクタ C0 第2のコンデンサ 1 負荷回路 2 負荷回路 4 負荷回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、この直流電源の両端に接続
    される第1のインダクタとスイッチング素子との直列回
    路と、前記スイッチング素子と並列接続される第1のコ
    ンデンサと、直列接続される第2のインダクタと第2の
    コンデンサとの直列共振回路と、この直列共振回路を介
    して前記スイッチング素子の両端に接続される負荷回路
    とから成るE級増幅回路において、前記第2のインダク
    タとスイッチング素子との間の配線抵抗を他の要素とス
    イッチング素子との間の配線抵抗よりも小さくしたこと
    を特徴とするE級増幅回路。
  2. 【請求項2】 直流電源と、この直流電源の両端に接続
    される第1のインダクタとスイッチング素子との直列回
    路と、前記スイッチング素子と並列接続される第1のコ
    ンデンサと、直列接続される第2のインダクタと第2の
    コンデンサとの直列共振回路と、この直列共振回路を介
    して前記スイッチング素子の両端に接続される負荷回路
    とから成るE級増幅回路において、前記第2のインダク
    タとスイッチング素子との間の配線抵抗を第1のインダ
    クタとスイッチング素子との間の配線抵抗よりも小さく
    したことを特徴とするE級増幅回路。
  3. 【請求項3】 直流電源と、この直流電源の両端に接続
    される第1のインダクタとスイッチング素子との直列回
    路と、前記スイッチング素子と並列接続される第1のコ
    ンデンサと、直列接続される第2のインダクタと第2の
    コンデンサとの直列共振回路と、この直列共振回路を介
    して前記スイッチング素子の両端に接続される高周波電
    力供給用コイルと、この高周波電力供給用コイルの近接
    に配置されガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気など
    の放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記直列共振回
    路と前記高周波電力供給用コイルとの間に接続されたイ
    ンピ−ダンス整合回路部とから成るE級増幅回路におい
    て、前記第2のインダクタとスイッチング素子との間の
    配線抵抗を他の要素とスイッチング素子との間の配線抵
    抗よりも小さくしたことを特徴とするE級増幅回路。
JP5124465A 1993-05-26 1993-05-26 E級増幅回路 Pending JPH06338737A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007036786A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Akita Denshi Systems:Kk 高周波電力増幅装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007036786A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Akita Denshi Systems:Kk 高周波電力増幅装置
JP4671225B2 (ja) * 2005-07-28 2011-04-13 株式会社アキタ電子システムズ 高周波電力増幅装置

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