JPH07142937A - シャントｌ−ｃ共振回路を挿入したｅ級増幅器 - Google Patents
シャントｌ−ｃ共振回路を挿入したｅ級増幅器Info
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- JPH07142937A JPH07142937A JP28853593A JP28853593A JPH07142937A JP H07142937 A JPH07142937 A JP H07142937A JP 28853593 A JP28853593 A JP 28853593A JP 28853593 A JP28853593 A JP 28853593A JP H07142937 A JPH07142937 A JP H07142937A
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- Japan
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
- H03F3/2176—Class E amplifiers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のＥ級増幅器の入力電力、出力電力、負
荷抵抗の関係に設計上の許容範囲をもたせる。又、負荷
変動、及び出力電力の要求変化に対し周波数制御を用い
ずに、Ｅ級動作を厳密に維持しながら制御する。 【構成】 従来のＥ級増幅器のスイッチ（３）、及びシ
ャントキャパシタ（５）と並列に、（６）（７）より構
成される直列共振回路（シャントＬ−Ｃ共振回路）を挿
入する。
荷抵抗の関係に設計上の許容範囲をもたせる。又、負荷
変動、及び出力電力の要求変化に対し周波数制御を用い
ずに、Ｅ級動作を厳密に維持しながら制御する。 【構成】 従来のＥ級増幅器のスイッチ（３）、及びシ
ャントキャパシタ（５）と並列に、（６）（７）より構
成される直列共振回路（シャントＬ−Ｃ共振回路）を挿
入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小型で高効率の電力変
換装置を必要とする通信分野、情報機器分野、電子機器
分野に関するものである。例えば、携帯用の通信機器や
情報機器に使う電源回路、人工衛星に使う電源回路、医
療用ＲＦ電波発生器や電子レンジなどのＲＦ出力用の小
型高効率電源回路として利用することができる。
換装置を必要とする通信分野、情報機器分野、電子機器
分野に関するものである。例えば、携帯用の通信機器や
情報機器に使う電源回路、人工衛星に使う電源回路、医
療用ＲＦ電波発生器や電子レンジなどのＲＦ出力用の小
型高効率電源回路として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】本発明の元となるＥ級増幅器はＤＣ−Ｒ
Ｆ電力変換器で、シングルエンド接続のスイッチング素
子と受動負荷より構成され、スイッチングと負荷の過渡
応答との複合効果を使って動作させる。出力にはＲＦ正
弦波電流が供給されスイッチはスイッチに並列なキャパ
シタに蓄えられた電力のスイッチングによる損失を防ぐ
ためにスイッチがオフからオンになる瞬間にスイッチの
電圧、及びその微係数がゼロになり、それから電流がゼ
ロから立ち上がるように設計されている。
Ｆ電力変換器で、シングルエンド接続のスイッチング素
子と受動負荷より構成され、スイッチングと負荷の過渡
応答との複合効果を使って動作させる。出力にはＲＦ正
弦波電流が供給されスイッチはスイッチに並列なキャパ
シタに蓄えられた電力のスイッチングによる損失を防ぐ
ためにスイッチがオフからオンになる瞬間にスイッチの
電圧、及びその微係数がゼロになり、それから電流がゼ
ロから立ち上がるように設計されている。
【０００３】従って、高周波動作においてスイッチング
による電力損失を極めて少なくすることができる。Ｅ級
増幅器の出力電力は入力電圧、出力抵抗、出力のＱ値が
決まればＥ級動作を起こすための条件によって一意に決
定される。又、出力の調整はスイッチのＯＦＦ時間を一
定にしＯＮ時間を変化させる周波数制御や、準Ｅ級と呼
ばれるゼロ電圧条件のみを維持する単純な周波数制御に
よって行っていた。
による電力損失を極めて少なくすることができる。Ｅ級
増幅器の出力電力は入力電圧、出力抵抗、出力のＱ値が
決まればＥ級動作を起こすための条件によって一意に決
定される。又、出力の調整はスイッチのＯＦＦ時間を一
定にしＯＮ時間を変化させる周波数制御や、準Ｅ級と呼
ばれるゼロ電圧条件のみを維持する単純な周波数制御に
よって行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＥ級増幅器で
は、入力電圧、出力のＱ値、動作周波数（スイッチのＯ
Ｎ, ＯＦＦの周波数）が、一定の場合、出力電力か負荷
抵抗（１０）のどちらか一方を定めると他方が決まって
しまい設計の自由度が限られていた。又、出力制御がス
イッチのＯＦＦ時間を一定にしＯＮ時間を変化させる複
雑な周波数制御方式か、ゼロ電圧条件のみの周波数制御
方式で行っていた。
は、入力電圧、出力のＱ値、動作周波数（スイッチのＯ
Ｎ, ＯＦＦの周波数）が、一定の場合、出力電力か負荷
抵抗（１０）のどちらか一方を定めると他方が決まって
しまい設計の自由度が限られていた。又、出力制御がス
イッチのＯＦＦ時間を一定にしＯＮ時間を変化させる複
雑な周波数制御方式か、ゼロ電圧条件のみの周波数制御
方式で行っていた。
【０００５】以上の問題点に関し、出力電力と抵抗値を
独立に設定できるようにし、出力制御を、簡単な素子値
の調整可能にし、かつターンオン時のスイッチ電圧とそ
の微係数を共にゼロに維持できるようにするのが本発明
の目的である。
独立に設定できるようにし、出力制御を、簡単な素子値
の調整可能にし、かつターンオン時のスイッチ電圧とそ
の微係数を共にゼロに維持できるようにするのが本発明
の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】Ｅ級増幅器のスイッチ
（３）及びキャパシタ（５）と並列にキャパシタ（５）
と並列にインダクタ（６）とキャパシタ（７）より構成
されるＬ−Ｃ直列共振回路を挿入し、この部分を設計に
加える。
（３）及びキャパシタ（５）と並列にキャパシタ（５）
と並列にインダクタ（６）とキャパシタ（７）より構成
されるＬ−Ｃ直列共振回路を挿入し、この部分を設計に
加える。
【０００７】インダクタ（６）とキャパシタ（７）の両
方、又は一方を、負荷抵抗の変化、及び要求出力電力の
変化に応じてＥ級動作条件を維持するように制御する。
方、又は一方を、負荷抵抗の変化、及び要求出力電力の
変化に応じてＥ級動作条件を維持するように制御する。
【０００８】
【作用】従来のＥ級増幅器は直流電源（１）よりチョー
クコイル（２）を通して供給された直流電流（１２）
を、スイッチ（３）と、それに並列なキャパシタ（５）
及び（８）（９）（１０）より構成される出力回路に分
流する。出力は正弦波であり、入力電流（１３）と出力
電流（１６）の差がスイッチ（３）とキャパシタ（５）
に交互に流れる。従って、入力と負荷が決まれば、出力
は決まるが、請求項１の回路では、スイッチ（３）、キ
ャパシタ（５）と並列にインダクタ（６）とキャパシタ
（７）より構成されるＬ−Ｃ直列共振回路を挿入し、こ
こに電流（１５）を流す。
クコイル（２）を通して供給された直流電流（１２）
を、スイッチ（３）と、それに並列なキャパシタ（５）
及び（８）（９）（１０）より構成される出力回路に分
流する。出力は正弦波であり、入力電流（１３）と出力
電流（１６）の差がスイッチ（３）とキャパシタ（５）
に交互に流れる。従って、入力と負荷が決まれば、出力
は決まるが、請求項１の回路では、スイッチ（３）、キ
ャパシタ（５）と並列にインダクタ（６）とキャパシタ
（７）より構成されるＬ−Ｃ直列共振回路を挿入し、こ
こに電流（１５）を流す。
【０００９】この電流（１５）は、インダクタ（６）と
キャパシタ（７）の値により振幅、位相ともに自由に設
定できる。従って設計時の入力と出力の関係を、Ｅ級動
作条件を維持しつつ選択することができる。
キャパシタ（７）の値により振幅、位相ともに自由に設
定できる。従って設計時の入力と出力の関係を、Ｅ級動
作条件を維持しつつ選択することができる。
【００１０】又、作成した回路の動作において請求項
２、３の制御方式によって負荷抵抗の変化及び要求電力
の変化に対し振幅、位相を変えてスイッチ電圧（１７）
がＥ級動作条件を満たしながら調整することができる。
２、３の制御方式によって負荷抵抗の変化及び要求電力
の変化に対し振幅、位相を変えてスイッチ電圧（１７）
がＥ級動作条件を満たしながら調整することができる。
【００１１】
【実施例】図１に請求項１にあるシャントＬ−Ｃ共振回
路を挿入したＥ級増幅器を示す。回路構成は基本的に従
来のＥ級増幅器と同じでシャントＬ−Ｃ共振回路
（（６）（７）より構成される直列共振回路）がある点
だけが異なる。
路を挿入したＥ級増幅器を示す。回路構成は基本的に従
来のＥ級増幅器と同じでシャントＬ−Ｃ共振回路
（（６）（７）より構成される直列共振回路）がある点
だけが異なる。
【００１２】スイッチ（３）はＮ型ＭＯＳＦＥＴを用い
ソースからドレインに向かって逆並列にダイオード
（４）がついている。スイッチは動作周波数ｆでＯＮ、
ＯＦＦする。出力電流（１６）及びシャントＬ−Ｃ共振
回路（６）（７）に流れる電流は動作周波数ｆの正弦波
である。
ソースからドレインに向かって逆並列にダイオード
（４）がついている。スイッチは動作周波数ｆでＯＮ、
ＯＦＦする。出力電流（１６）及びシャントＬ−Ｃ共振
回路（６）（７）に流れる電流は動作周波数ｆの正弦波
である。
【００１３】直列共振回路（８）（９）及び（６）
（７）は、動作周波数に関しての純粋なフィルターと、
リアクタンス成分からなる。シャントＬ−Ｃ部分のリア
クタンス分は、（６）又は（７）又は両方を変化させる
ことによって出力電流（１６）の振幅及び位相を変化さ
せる。この変化により出力電流（１６）の振幅及び位相
を変化させる。
（７）は、動作周波数に関しての純粋なフィルターと、
リアクタンス成分からなる。シャントＬ−Ｃ部分のリア
クタンス分は、（６）又は（７）又は両方を変化させる
ことによって出力電流（１６）の振幅及び位相を変化さ
せる。この変化により出力電流（１６）の振幅及び位相
を変化させる。
【００１４】この回路はシャントＬ−Ｃ部分を含めて設
計するが、請求項２、３の方式によりスイッチ電圧（１
７）の波形をＥ級に保ちながら出力制御することが可能
である。従って高効率を維持できる。
計するが、請求項２、３の方式によりスイッチ電圧（１
７）の波形をＥ級に保ちながら出力制御することが可能
である。従って高効率を維持できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１６】即ち、シャントＬ−Ｃ共振回路（６）
（７）を挿入することにより、出力電力と入力条件の設
定を選択可能にする。又、この部分を調整することで波
形をＥ級に保ちながら出力制御することが可能である。
（７）を挿入することにより、出力電力と入力条件の設
定を選択可能にする。又、この部分を調整することで波
形をＥ級に保ちながら出力制御することが可能である。
【００１７】又、スイッチは厳密な意味でのＥ級動作条
件を満たしながらスイッチングするため高効率を維持で
きる。この回路は雑音対策や共振素子の大型化などの点
が問題となっているスイッチング周波数制御ではなく簡
単な素子値制御で、かつ厳密なＥ級動作条件を維持でき
る。
件を満たしながらスイッチングするため高効率を維持で
きる。この回路は雑音対策や共振素子の大型化などの点
が問題となっているスイッチング周波数制御ではなく簡
単な素子値制御で、かつ厳密なＥ級動作条件を維持でき
る。
【図１】シャントＬ−Ｃ共振回路を挿入したＥ級増幅器
の実施例を示す回路図である。
の実施例を示す回路図である。
１ 直流電源 ２ チョークコイル ３ スイッチ ４ ダイオード ５ シャントキャパシタ ６，８ インダクタ ７，９ キャパシタ １０ 負荷抵抗 １１ アース １２ 入力電流 １３ スイッチ電流 １４ キャパシタ電流 １５ シャントＬ−Ｃ電流 １６ 出力電流 １７ スイッチ電圧 １８ 出力電圧
Claims (3)
- 【請求項１】 従来型Ｅ級増幅器のスイッチ部（３）と
並列に、Ｌ−Ｃ直列共振回路（シャントＬ−Ｃ共振回
路）（６）（７）、を挿入することにより、設計可能域
を拡大し、かつインダクタ（６）、及びキャパシタ
（７）の値を調節することによりＥ級動作を保ちながら
出力電力を制御できるＥ級増幅器。 - 【請求項２】 請求項１のＬ（６）、Ｃ（７）部調節に
より出力電力を変化させる制御方式。 - 【請求項３】 請求項１のＬ（６）、Ｃ（７）部調節に
よりＥ級動作条件を維持させる制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28853593A JP3393900B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | シャントｌ−ｃ共振回路を挿入したｅ級増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28853593A JP3393900B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | シャントｌ−ｃ共振回路を挿入したｅ級増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142937A true JPH07142937A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3393900B2 JP3393900B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=17731502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28853593A Expired - Fee Related JP3393900B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | シャントｌ−ｃ共振回路を挿入したｅ級増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393900B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008136080A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-13 | Fujitsu Limited | 増幅装置 |
| KR101042311B1 (ko) * | 2009-01-15 | 2011-06-17 | 금오공과대학교 산학협력단 | 가변 역 ｅ-급 증폭기 |
| WO2013014521A1 (en) | 2011-07-28 | 2013-01-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric power supply apparatus, contactless electricity transmission apparatus, vehicle, and contactless electric power transfer system |
| JP2013198309A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Nippon Soken Inc | 電源装置、送電装置、および電力伝送システム |
| CN104868611A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-08-26 | 华南理工大学 | 一种基于双e类功放的谐振式无线电能传输系统 |
| JP2017046413A (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 船井電機株式会社 | 給電装置 |
| WO2019202354A1 (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 日産自動車株式会社 | 共振型電力変換装置の制御方法および共振型電力変換装置 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP28853593A patent/JP3393900B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101146051B1 (ko) * | 2007-04-20 | 2012-05-14 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 증폭 장치 |
| WO2008136080A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-13 | Fujitsu Limited | 増幅装置 |
| JPWO2008136080A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2010-07-29 | 富士通株式会社 | 増幅装置及びドハティ増幅回路の制御方法 |
| US7786797B2 (en) | 2007-04-20 | 2010-08-31 | Fujitsu Limited | Amplifying apparatus |
| EP2141798A4 (en) * | 2007-04-20 | 2010-11-17 | Fujitsu Ltd | AMPLIFIER APPARATUS |
| EP2141798A1 (en) * | 2007-04-20 | 2010-01-06 | Fujitsu Limited | Amplifier apparatus |
| JP4941553B2 (ja) * | 2007-04-20 | 2012-05-30 | 富士通株式会社 | 増幅装置及びドハティ増幅回路の制御方法 |
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| JP2013030973A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Nippon Soken Inc | 電源装置、非接触送電装置、車両、および非接触電力伝送システム |
| JP2013198309A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Nippon Soken Inc | 電源装置、送電装置、および電力伝送システム |
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| JP2017046413A (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 船井電機株式会社 | 給電装置 |
| WO2019202354A1 (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 日産自動車株式会社 | 共振型電力変換装置の制御方法および共振型電力変換装置 |
| JPWO2019202354A1 (ja) * | 2018-04-20 | 2021-04-22 | 日産自動車株式会社 | 共振型電力変換装置の制御方法および共振型電力変換装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3393900B2 (ja) | 2003-04-07 |
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|---|---|---|---|
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