JPH07143750A - High efficiency type rectifier by auxiliary resonance - Google Patents
High efficiency type rectifier by auxiliary resonanceInfo
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- JPH07143750A JPH07143750A JP5288534A JP28853493A JPH07143750A JP H07143750 A JPH07143750 A JP H07143750A JP 5288534 A JP5288534 A JP 5288534A JP 28853493 A JP28853493 A JP 28853493A JP H07143750 A JPH07143750 A JP H07143750A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[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や、人工衛星に使う電源回路、
医療用通信用RF電波発生器や電子レンジなどのRF出力用
の電源回路として利用することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the fields of communication, information equipment, and electronic equipment which require a small and highly efficient power converter. For example, power circuits used for portable communication devices and information devices, power circuits used for artificial satellites,
It can be used as a power supply circuit for RF output such as RF radio wave generator for medical communication and microwave oven.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本発明の元となるＥ級整流器はＲＦーＤ
Ｃ電力変換器で、シングルエンド接続のダイオード素子
と受動負荷で構成し、ダイオードと負荷の過渡応答との
複合効果を使って動作させる。入力にはＲＦ正弦波電流
が供給されダイオードはダイオードに並列なキャパシタ
に蓄えられた電力の損失を防ぐためにダイオードがオフ
からオンになる瞬間にダイオードの電圧がゼロになり、
それから電圧ゼロから立ち上がるように設計されてい
る。従って、高周波動作においてダイオード動作による
電力損失を極めて少なくすることができる。2. Description of the Related Art Class E rectifiers, which are the basis of the present invention, are RF-D
The C power converter is composed of a diode element with a single end connection and a passive load, and is operated by using the combined effect of the diode and the transient response of the load. An RF sine wave current is supplied to the input, and the diode voltage becomes zero at the moment when the diode turns from off to on to prevent the loss of the power stored in the capacitor in parallel with the diode.
Then it is designed to rise from zero voltage. Therefore, the power loss due to the diode operation can be extremely reduced in the high frequency operation.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】Ｅ級整流器では出力に
高周波成分除去のためのチョークコイルが必要であり、
そのチョークコイルが回路において大きな体積と重量を
占め、回路の小形化が不可能になるという点が問題であ
った。そこで、チョークコイルを使わず、変わりに補助
共振回路を用いることによって、回路の小形化を可能に
し、あわせて整流器の設計の自由度を高めようというの
が本発明の目的である。The class E rectifier requires a choke coil for removing high frequency components at the output.
The problem is that the choke coil occupies a large volume and weight in the circuit, making it impossible to miniaturize the circuit. Therefore, it is an object of the present invention to make it possible to downsize the circuit by using an auxiliary resonance circuit instead of using a choke coil and to increase the degree of freedom in designing the rectifier.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】従来のＥ級整流器では、
ダイオードがＯＦＦの時のシャント電流波形は直流と正
弦波の和の形であった。そこで本整流器では、これを２
つの正弦波電流の和の形にする。ダイオードがＯＦＦの
時シャント電流は入力周波数の正弦波電流と補助共振に
よる正弦波電流の和の形になり、また、ＯＮの時はラン
プ電流と入力周波数の正弦波の和の形になる。In the conventional class E rectifier,
The shunt current waveform when the diode was off was the sum of DC and sine waves. Therefore, in this rectifier,
Form the sum of two sinusoidal currents. When the diode is OFF, the shunt current has the form of the sum of the sine wave current of the input frequency and the sine wave current of the auxiliary resonance, and when the diode is ON, the shunt current has the form of the sum of the lamp current and the sine wave of the input frequency.
【０００５】[0005]
【作用】このような、シャント電流の形にすることによ
り、従来直流電流を作るために必要だったチョークコイ
ルが不必要になる。By adopting such a shunt current shape, the choke coil, which was conventionally required to generate a direct current, becomes unnecessary.
【０００６】また、２つの正弦波電流の位相と振幅を調
節することによりダイオードがターンオフされた時、ダ
イオード電圧はゼロ電圧から傾きゼロでマイナスへ変化
し、ダイオードがターンオンする直前にダイオード電圧
が徐々にゼロになる様変化し、ダイオードがターンオフ
する時ダイオード電流が徐々にゼロになるように動作さ
せることができる。Also, when the diode is turned off by adjusting the phase and amplitude of the two sinusoidal currents, the diode voltage changes from zero voltage to minus with zero slope, and the diode voltage gradually increases just before the diode turns on. It can be operated so that the diode current gradually becomes zero when the diode turns off.
【０００７】[0007]
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１に請求項目１にある補助共振による高効率整流器を示
す。Ｉｉ（１）は入力電流で交流電流である。Ｅｏ
（７）は直流の出力電圧である。負荷は純抵抗ＲＬ
（６）とし、Ｃｏ（５）は十分な大きさの出力平滑キャ
パシタであるとする。ダイオードＤ（４）の並列キャパ
シタＣｄ（３）はダイオード容量を含む。キャパシタＣ
ｄとインダクタＬ（２）は共振素子で補助共振周波数の
共振を起こすような素子値になっている。EXAMPLES Examples will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a high-efficiency rectifier with auxiliary resonance according to claim 1. Ii (1) is an input current, which is an alternating current. Eo
(7) is a DC output voltage. Load is pure resistance RL
(6), and Co (5) is a sufficiently large output smoothing capacitor. The parallel capacitor Cd (3) of the diode D (4) includes the diode capacitance. Capacitor C
d and the inductor L (2) have such element values as to cause resonance at the auxiliary resonance frequency in the resonance element.
【０００８】図２に各部電流電圧波形を示す。上から、
入力電流、出力電流、シャント電流、キャパシタ電流、
ダイオード電流、ダイオード電圧、インダクタ電圧であ
る。ダイオードのＯＦＦデューティ比をＤと表すことに
する。また、入力の交流電流の周期をＴとする。ダイオ
ードは各周期においてｔ＝０からｔ＝ＤＴまでＯＦＦ
で、ｔ＝ＤＴからｔ＝ＴまでＯＮであるとする。ダイオ
ードがＯＦＦの時シャント電流ｉｓは入力周波数の正弦
波電流と補助共振による正弦波電流の和の形になってい
る。また、ＯＮの時はランプ電流と入力周波数の正弦波
の和の形になっている。従来のＥ級整流器では、ダイオ
ードがＯＦＦの時のシャント電流波形は直流と正弦波の
和の形であったのに対し、本整流器では２つの正弦波電
流の和の形になっている。FIG. 2 shows current-voltage waveforms at various parts. From above,
Input current, output current, shunt current, capacitor current,
These are diode current, diode voltage, and inductor voltage. The OFF duty ratio of the diode is represented by D. Further, the cycle of the input alternating current is T. Diode is OFF from t = 0 to t = DT in each cycle
Then, it is assumed that it is ON from t = DT to t = T. When the diode is OFF, the shunt current is is the sum of the sine wave current at the input frequency and the sine wave current due to auxiliary resonance. When it is ON, it is the sum of the lamp current and the sine wave of the input frequency. In the conventional class E rectifier, the shunt current waveform when the diode is OFF is in the form of the sum of direct current and sine wave, whereas in this rectifier, it is the form of the sum of two sine wave currents.
【０００９】ダイオードの動作状態はシャント電流がマ
イナスからプラスに変わったとき、即ち図２において位
相角が０のときにターンオフされる。その後シャント電
流は並列キャパシタに充電される。この時、ダイオード
電圧はゼロ電圧から傾きゼロでマイナスへ変化してい
く。それは、キャパシタ電流がダイオードのターンオフ
後ゼロから変化していくためである。その後、ダイオー
ド電圧は増加に転じ０Ｖになる。ダイオード電圧がゼロ
になったときダイオードがターンオンする。ターンオン
の直前にダイオード電圧が徐々にゼロになるためキャパ
シタンスの放電によるスイッチング損失を避けることが
できる。その後、ダイオード電流はゼロになる。この時
ダイオードがターンオフする。この時、ダイオード電流
は徐々にゼロになるため、ターンオフ時のダイオード逆
回復によるスイッチング損失を避けることができる。The operating state of the diode is turned off when the shunt current changes from negative to positive, that is, when the phase angle is 0 in FIG. The shunt current is then charged to the parallel capacitor. At this time, the diode voltage changes from zero voltage to minus with zero slope. This is because the capacitor current changes from zero after the diode turns off. After that, the diode voltage starts increasing and becomes 0V. The diode turns on when the diode voltage reaches zero. Since the diode voltage gradually becomes zero immediately before turn-on, switching loss due to discharge of capacitance can be avoided. After that, the diode current becomes zero. At this time, the diode turns off. At this time, since the diode current gradually becomes zero, it is possible to avoid switching loss due to diode reverse recovery at turn-off.
【００１０】[0010]
【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。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【００１１】即ち、ダイオード電圧がゼロになったとき
ダイオードがターンオンするため、ターンオンの直前に
ダイオード電圧が徐々にゼロになり、キャパシタンスの
放電によるスイッチング損失を避けることができる。ま
た、ダイオードがターンオフする時、ダイオード電流は
徐々にゼロになるため、ターンオフ時のダイオード逆回
復によるスイッチング損失を避けることができる。従っ
て、動作が高効率である。That is, since the diode is turned on when the diode voltage becomes zero, the diode voltage gradually becomes zero immediately before the turn-on, and the switching loss due to the discharge of the capacitance can be avoided. Further, when the diode turns off, the diode current gradually becomes zero, so that the switching loss due to the diode reverse recovery at the time of turn-off can be avoided. Therefore, the operation is highly efficient.
【００１２】また、本回路は従来の回路に対してチョ−
クインダクタを使う必要が無く回路が小型である。ま
た、本回路では補助共振の周波数等を変えることによ
り、様々な回路特性を呈することができる。したがっ
て、設計の自由度が増す。In addition, this circuit is a
The circuit is small because there is no need to use a inductor. Also, in this circuit, various circuit characteristics can be exhibited by changing the frequency of the auxiliary resonance. Therefore, the degree of freedom in design is increased.
【図１】補助共振による高効率型整流器の実施例を示す
回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a high efficiency rectifier with auxiliary resonance.
【図２】図１に示す補助共振による高効率型整流器の定
常動作波形である。FIG. 2 is a steady operation waveform of the high-efficiency rectifier with auxiliary resonance shown in FIG.
１ 入力電源 ２ 共振コイル ３ ダイオード並列キャパシタ ４ ダイオード ５ 出力キャパシタ ６ 負荷抵抗 1 Input power supply 2 Resonance coil 3 Diode parallel capacitor 4 Diode 5 Output capacitor 6 Load resistance
Claims (4)
に補助共振を起こし、補助共振によってダイオードの電
圧又は電流の波形が成形され、ダイオードの電圧又は電
流波形によって、高効率に交流電力を直流電力に変換
し、直流電力を出力電力として得ることを特徴とする整
流器。1. Power is supplied from an AC power supply to cause auxiliary resonance in a circuit, the voltage or current waveform of a diode is shaped by the auxiliary resonance, and AC power is generated with high efficiency by the voltage or current waveform of the diode. A rectifier characterized by converting to DC power and obtaining DC power as output power.
違った周波数の共振動作による効果によって、ダイオー
ドの電圧と電流の波形を成形することによってダイオー
ドの電力損失をへらし、損失電力をへらして、交流電力
を直流電力に変換し、直流電力を出力に得ることを特徴
とする整流器。2. The power supplied from the AC power supply is shaped by the effect of resonance operation of a frequency different from that of the input to shape the voltage and current waveforms of the diode to reduce the power loss of the diode and reduce the power loss. A rectifier characterized by converting AC power into DC power and obtaining DC power at the output.
路中に起こる補助的な共振によって、ダイオードにおこ
る電圧または電流波形が成形され、ダイオードのスイッ
チング損失を減らして、交流電力を直流電力に変換し、
直流電力を出力電力として得ることを特徴とする整流
器。3. A current or voltage input is obtained from an AC power supply, and a voltage or current waveform generated in a diode is shaped by auxiliary resonance occurring in a circuit, reducing switching loss of the diode and converting AC power into DC power. Converted,
A rectifier characterized by obtaining DC power as output power.
ドは、同期スイッチでもあることを特徴とする整流器。4. The rectifier according to claim 1, 2 or 3, wherein the diode is also a synchronous switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288534A JPH07143750A (en) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | High efficiency type rectifier by auxiliary resonance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288534A JPH07143750A (en) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | High efficiency type rectifier by auxiliary resonance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07143750A true JPH07143750A (en) | 1995-06-02 |
Family
ID=17731490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5288534A Pending JPH07143750A (en) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | High efficiency type rectifier by auxiliary resonance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07143750A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008125127A (en) * | 2002-03-04 | 2008-05-29 | St Microelectronics Nv | Resonant power converter for radio-frequency transmission and method |
| JP2015532084A (en) * | 2012-08-24 | 2015-11-05 | ドレイソン ワイヤレス リミテッドＤｒａｙｓｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | Inductive power transmission system |
| US10381876B2 (en) | 2013-05-30 | 2019-08-13 | Drayson Technologies (Europe) Limited | Inductive power transfer system |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP5288534A patent/JPH07143750A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008125127A (en) * | 2002-03-04 | 2008-05-29 | St Microelectronics Nv | Resonant power converter for radio-frequency transmission and method |
| JP2015532084A (en) * | 2012-08-24 | 2015-11-05 | ドレイソン ワイヤレス リミテッドＤｒａｙｓｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | Inductive power transmission system |
| US9899877B2 (en) | 2012-08-24 | 2018-02-20 | Drayson Technologies (Europe) Limited | Inductive power transfer system |
| US10381876B2 (en) | 2013-05-30 | 2019-08-13 | Drayson Technologies (Europe) Limited | Inductive power transfer system |
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|---|---|---|---|
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