JPH07212145A - E-class push-pull power amplifier circuit - Google Patents

E-class push-pull power amplifier circuit

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JPH07212145A
JPH07212145A JP6007250A JP725094A JPH07212145A JP H07212145 A JPH07212145 A JP H07212145A JP 6007250 A JP6007250 A JP 6007250A JP 725094 A JP725094 A JP 725094A JP H07212145 A JPH07212145 A JP H07212145A
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power amplifier
inductor
amplifier circuit
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Shohei Yamamoto
正平 山本
Eiji Shiohama
英二 塩浜
Koji Hiramatsu
宏司 平松
Shinichi Anami
真一 阿南
Yuji Kumagai
祐二 熊谷
Futoshi Okamoto
太志 岡本
Koji Nishimura
広司 西村
Shozo Kataoka
省三 片岡
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Abstract

PURPOSE:To form a circuit configuration which easily to operates two switching elements in an ideal state or a in state near to it in an E-class push-pull power amplifier circuit. CONSTITUTION:The center tap of an inductor L1 is connected to a DC power source 7, and the parallel circuits of the switching elements Q1, Q2 and capacitors C1, C2 are connected to both terminals of the inductor L1 via inductor's L3, L4, and capacitors C3, C4 are connected in parallel with the inductors L3, L4, and also, a load circuit is connected in parallel with the inductors L3, L4 or the inductor L1. Therefore, it is possible to form the copper foil patterns of a printed circuit board symmetrically and to easily operate the switching element in the ideal state or the state near to it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はE級プッシュプル電力増
幅回路に関するものであり、例えば、無電極放電灯の点
灯装置の高効率高周波電力増幅器として利用されるもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a class E push-pull power amplifier circuit, for example, it is used as a high-efficiency high-frequency power amplifier for a lighting device for an electrodeless discharge lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のE級シングル・エンデッド電力増
幅回路を図8に示す。図中、1は高周波発振器、2はE
級電力増幅回路、3は負荷を表す。E級電力増幅回路2
は、直流電源7に直列接続されたスイッチング素子Qa
と、直流電源7からの入力電流を略一定にするためのイ
ンダクタLaと、スイッチング素子Qaに並列接続され
たコンデンサCaと、動作周波数付近に共振点を持つ共
振用コイルLと共振用コンデンサCの直列回路から成っ
ている。ここで、スイッチング素子Qaに並列接続され
たコンデンサCaはスイッチング素子Qaの出力容量で
代用あるいは一部を共用しても良い。
2. Description of the Related Art A conventional class E single-ended power amplifier circuit is shown in FIG. In the figure, 1 is a high frequency oscillator, 2 is E
The class power amplifier circuit 3 represents a load. Class E power amplifier circuit 2
Is a switching element Qa connected in series to the DC power supply 7.
An inductor La for making the input current from the DC power supply 7 substantially constant, a capacitor Ca connected in parallel with the switching element Qa, a resonance coil L having a resonance point near the operating frequency, and a resonance capacitor C. It consists of a series circuit. Here, the capacitor Ca connected in parallel to the switching element Qa may substitute for or share a part of the output capacitance of the switching element Qa.

【0003】理想的なE級動作をした場合のスイッチン
グ素子Qaの両端電圧Vaと、スイッチング素子Qaに
流れる電流Iaの波形を図9に示す。E級動作の特徴
は、電圧Vaの値及び傾きが0になると同時に電流Ia
が流れ出すため、スイッチング素子Qaがオフからオン
に移行するときのスイッチング損失がほぼ0となる点で
ある。このため、E級電力増幅回路を用いると、高周波
においても高効率の電力増幅が実現できる。
FIG. 9 shows waveforms of the voltage Va across the switching element Qa and the current Ia flowing through the switching element Qa when the ideal class E operation is performed. The characteristic of the class E operation is that the value Va and the slope of the voltage Va become 0 and the current Ia
Is flowing out, the switching loss when the switching element Qa shifts from OFF to ON becomes almost zero. Therefore, by using the class E power amplifier circuit, highly efficient power amplification can be realized even at high frequencies.

【0004】図8のE級シングル・エンデッド電力増幅
回路を高出力化すると、スイッチング素子Qaにおける
損失も高出力化に伴って増大し、発生する熱によりスイ
ッチング素子Qaの温度が上昇する。このスイッチング
素子Qaの温度上昇のために、図8のE級シングル・エ
ンデッド電力増幅回路では、高出力化が制限されること
がある。
When the output of the class E single-ended power amplifier circuit of FIG. 8 is increased, the loss in the switching element Qa also increases as the output increases, and the heat generated causes the temperature of the switching element Qa to rise. Due to the temperature rise of the switching element Qa, the high output may be limited in the class E single-ended power amplifier circuit of FIG.

【0005】そこで、図8のE級シングル・エンデッド
電力増幅回路をもとに、図10に示すように、2つのス
イッチング素子Qa,Qbを用いたE級プッシュプル電
力増幅回路が考案されている。この回路では、スイッチ
ング素子QaとコンデンサCaの並列回路にインダクタ
Laを直列接続した回路と、スイッチング素子Qbとコ
ンデンサCbの並列回路にインダクタLbを直列接続し
た回路を直流電源7に対して並列的に接続している。イ
ンダクタLa,Lbの各一端は直流電源7の一方の電極
に接続されており、インダクタLa,Lbの各他端の間
には、動作周波数付近に共振点を持つ共振用コイルLと
共振用コンデンサCの直列回路が接続されている。共振
用コイルLは出力トランスTの漏れインダクタンスを用
いている。出力トランスTの2次巻線には負荷Rが接続
されている。スイッチング素子Qa,Qbは交互にオン
・オフされるものであり、その駆動信号源1a,1b
は、例えば、図8の高周波発振器1の出力を図11に示
すようなセンタータップ付きのトランスにより逆位相の
2つの信号に変換して得られるものである。図10のよ
うなE級プッシュプル電力増幅回路とすることで、スイ
ッチング素子での損失を2つのスイッチング素子Qa,
Qbで分担させることができ、各スイッチング素子Q
a,Qbの損失に伴う温度上昇を抑えることができるた
め、E級電力増幅回路の高出力化が可能となる。
Therefore, based on the class E single-ended power amplifier circuit of FIG. 8, as shown in FIG. 10, a class E push-pull power amplifier circuit using two switching elements Qa and Qb has been devised. . In this circuit, a circuit in which an inductor La is connected in series to a parallel circuit of a switching element Qa and a capacitor Ca and a circuit in which an inductor Lb is connected in series to a parallel circuit of a switching element Qb and a capacitor Cb are connected in parallel to the DC power supply 7. Connected. One end of each of the inductors La and Lb is connected to one electrode of the DC power supply 7, and a resonance coil L having a resonance point near the operating frequency and a resonance capacitor are connected between the other ends of the inductors La and Lb. A series circuit of C is connected. The resonance coil L uses the leakage inductance of the output transformer T. A load R is connected to the secondary winding of the output transformer T. The switching elements Qa and Qb are alternately turned on and off, and their drive signal sources 1a and 1b are used.
Is obtained, for example, by converting the output of the high frequency oscillator 1 of FIG. 8 into two signals of opposite phases by a transformer with a center tap as shown in FIG. By using the class E push-pull power amplifier circuit as shown in FIG. 10, the loss in the switching element is reduced by the two switching elements Qa,
Qb can be shared and each switching element Q
Since the temperature rise due to the loss of a and Qb can be suppressed, the output of the class E power amplifier circuit can be increased.

【0006】図10のE級プッシュプル電力増幅回路の
理想状態での動作波形を図12に示す。図12のよう
に、それぞれのスイッチング素子Qa,Qbに加わる電
圧Va,Vbが0で且つ電圧Va,Vbの傾きが0にな
ると同時にそれぞれのスイッチング素子Qa,Qbに電
流Ia,Ibが流れ始めるため、スイッチング素子Q
a,Qbがオフからオンに移行するときのスイッチング
損失をほぼ0とすることができ、高周波においても高効
率電力増幅が実現できる。
FIG. 12 shows operation waveforms of the class E push-pull power amplifier circuit of FIG. 10 in an ideal state. As shown in FIG. 12, since the voltages Va and Vb applied to the respective switching elements Qa and Qb are 0 and the slopes of the voltages Va and Vb become 0, the currents Ia and Ib start to flow into the respective switching elements Qa and Qb. , Switching element Q
The switching loss when a and Qb shift from OFF to ON can be made almost zero, and high-efficiency power amplification can be realized even at high frequencies.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】E級プッシュプル電力
増幅回路のような共振系を用いた電力増幅回路の設計に
おいては、図12に示すような理想状態又はそれに近い
状態で動作させることが、高効率電力増幅を実現する上
で重要である。しかし、高周波回路においては、実装上
のプリント基板の銅箔パターンが、インダクタンス又は
キャパシタンスとして働く。このため、図10のE級プ
ッシュプル電力増幅回路を実装すると、銅箔パターンの
インピーダンス等によって、2つのスイッチング素子Q
a,Qbの間で図13に示すように動作状態にずれが生
じてしまうことがある。したがって、2つのスイッチン
グ素子Qa,Qbを同時に図12に示すような理想状態
又はそれに近い状態で動作させるように調整することが
困難になるという事態が起こりやすい。これにより、図
10のE級プッシュプル電力増幅回路では、図12に示
すような理想状態のE級電力増幅回路が有している電力
増幅効率を得ることは困難であることが多い。
In designing a power amplifier circuit using a resonance system such as a class E push-pull power amplifier circuit, it is necessary to operate in an ideal state or a state close thereto as shown in FIG. It is important to realize high efficiency power amplification. However, in a high frequency circuit, the copper foil pattern of the printed circuit board on mounting works as an inductance or a capacitance. Therefore, when the class E push-pull power amplifier circuit of FIG. 10 is mounted, the two switching elements Q are
As shown in FIG. 13, there may be a deviation in the operating state between a and Qb. Therefore, it tends to be difficult to adjust the two switching elements Qa and Qb so that they simultaneously operate in an ideal state or a state close thereto as shown in FIG. As a result, it is often difficult for the class E push-pull power amplifier circuit of FIG. 10 to obtain the power amplification efficiency of the ideal class E power amplifier circuit as shown in FIG.

【0008】本発明は上述のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、E級プッシュプ
ル電力増幅回路において、2つのスイッチング素子を理
想状態又はそれに近い状態で動作させることが容易な回
路構成を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to operate two switching elements in a class E push-pull power amplifier circuit in an ideal state or a state close thereto. It is to provide an easy circuit configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のE級プッシュプ
ル電力増幅回路では、上記の課題を解決するために、図
1に示すように、直流電源7の一方の電極にセンタータ
ップを接続された第1のインダクタL1と、各一端を第
1のインダクタL1の一端及び他端にそれぞれ接続され
た第2及び第3のインダクタL3,L4と、直流電源7
の他方の電極と第2及び第3のインダクタL3,L4の
各他端の間にそれぞれ接続された第1及び第2のスイッ
チング素子Q1,Q2と、第1及び第2のスイッチング
素子Q1,Q2を交互にオン/オフさせる駆動手段1
a,1bと、第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q
2のそれぞれに並列に接続された第1及び第2のコンデ
ンサC1,C2と、第2及び第3のインダクタL3,L
4にそれぞれ並列に接続されて容量性要素を構成する第
3及び第4のコンデンサC3,C4と、第1のインダク
タL1又は第2及び第3のインダクタL3,L4に対称
的に結合された負荷回路を有することを特徴とするもの
である。
In the class E push-pull power amplifier circuit of the present invention, a center tap is connected to one electrode of a DC power source 7 as shown in FIG. A first inductor L1, second and third inductors L3 and L4 having one ends connected to one end and the other end of the first inductor L1, respectively, and a DC power supply 7
Of the first and second switching elements Q1 and Q2 connected between the other electrode of the first and second ends of the second and third inductors L3 and L4, respectively, and the first and second switching elements Q1 and Q2. Drive means 1 for alternately turning on and off
a, 1b and the first and second switching elements Q1, Q
First and second capacitors C1 and C2, and second and third inductors L3 and L, which are connected in parallel to each other.
4 and third and fourth capacitors C3 and C4 respectively connected in parallel to form a capacitive element and a load symmetrically coupled to the first inductor L1 or the second and third inductors L3 and L4. It is characterized by having a circuit.

【0010】[0010]

【作用】本発明では、図1に示すように、略対称にE級
プッシュプル電力増幅回路を構成したので、プリント基
板に実装するときに、プリント基板の銅箔パターンによ
るインピーダンスを2つのスイッチング素子Q1,Q2
に対して均一にすることができる。また、回路が略対称
的であるため、対応する要素、すなわち、第2及び第3
のインダクタL3,L4、第1及び第2のコンデンサC
1,C2、第3及び第4のコンデンサC3,C4、並び
に第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2をそれぞ
れ略等しい特性とするだけで、回路全体の動作を極めて
対称的とすることができる。したがって、2つのスイッ
チング素子Q1,Q2を同時に図12に示すような理想
状態又は理想状態に近い状態で動作させることが容易に
できるようになる。なお、図1の回路は図10の回路と
は異なり、第1のインダクタを通った電流が別の第2及
び第3のインダクタを通して各スイッチング素子に供給
されているが、この回路構成においても、図10のE級
プッシュプル電力増幅回路と同様の原理によってE級電
力増幅動作をさせることができ、高効率電力増幅が可能
となる。
In the present invention, as shown in FIG. 1, since the class E push-pull power amplifier circuit is constructed substantially symmetrically, when mounted on a printed circuit board, the impedance due to the copper foil pattern of the printed circuit board is reduced to two switching elements. Q1, Q2
Can be made uniform with respect to. Also, since the circuit is substantially symmetrical, the corresponding elements, namely the second and third
Inductors L3, L4, first and second capacitors C
The operation of the entire circuit can be made extremely symmetrical only by making the characteristics of C1, C2, the third and fourth capacitors C3, C4, and the first and second switching elements Q1, Q2 substantially equal to each other. . Therefore, it becomes possible to easily operate the two switching elements Q1 and Q2 simultaneously in the ideal state or a state close to the ideal state as shown in FIG. The circuit of FIG. 1 is different from the circuit of FIG. 10 in that the current passing through the first inductor is supplied to each switching element through the other second and third inductors. A class E power amplification operation can be performed according to the same principle as the class E push-pull power amplification circuit in FIG. 10, and high efficiency power amplification is possible.

【0011】[0011]

【実施例】図2は本発明の第1実施例の回路図である。
以下、その回路構成について説明する。一対のスイッチ
ング素子Q1,Q2は、パワーMOSFETで構成され
ており、そのドレイン・ソース間にはコンデンサC1,
C2が並列接続されている。このコンデンサC1,C2
の全部又は一部はパワーMOSFETの出力容量で共用
又は代用しても良い。各パワーMOSFETのソースは
接地されて直流電源7の負極に接続されており、ドレイ
ンはそれぞれインダクタL3,L4を介してインダクタ
L1の両端に接続されている。インダクタL1のセンタ
ータップは、直流電源7の正極に接続されている。Vd
dは直流電源7の電圧を表している。インダクタL3,
L4はE級動作のために必要な直流電流をスイッチング
素子Q1,Q2に供給している。これらのインダクタL
3,L4には、それぞれコンデンサC3,C4が並列接
続されている。コンデンサC3とインダクタL3の並列
接続及びコンデンサC4とインダクタL4の並列接続
は、それぞれE級動作のために使用周波数付近において
略等しい容量性インピーダンスを示すように定数設定が
なされており、インダクタL1と共に共振回路を構成し
ている。この共振回路は、スイッチング素子Q1,Q2
の動作周波数付近に共振点を有している。スイッチング
素子Q1,Q2は交互にオン・オフされるものであり、
その駆動信号源1a,1bは、例えば、図8の高周波発
振器1の出力を図11に示すようなセンタータップ付き
のトランスにより逆位相の2つの信号に変換して得られ
るものである。また、各コンデンサC1,C2も略等し
い容量性インピーダンスを呈するように定数設定がなさ
れており、これにより、回路全体がスイッチング素子Q
1,Q2に関して対称的に構成されている。また、この
回路を実装するプリント基板は、銅箔パターンが略対称
的となるように構成し、高周波的な回路定数が対称的と
なるように設計するものである。
FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention.
The circuit configuration will be described below. The pair of switching elements Q1 and Q2 are composed of power MOSFETs, and a capacitor C1 is provided between the drain and source thereof.
C2 is connected in parallel. These capacitors C1 and C2
May be shared or substituted for the output capacitance of the power MOSFET. The source of each power MOSFET is grounded and is connected to the negative electrode of the DC power supply 7, and the drain is connected to both ends of the inductor L1 via inductors L3 and L4, respectively. The center tap of the inductor L1 is connected to the positive electrode of the DC power supply 7. Vd
d represents the voltage of the DC power supply 7. Inductor L3,
L4 supplies a direct current required for class E operation to the switching elements Q1 and Q2. These inductors L
Capacitors C3 and C4 are connected in parallel to 3 and L4, respectively. The parallel connection between the capacitor C3 and the inductor L3 and the parallel connection between the capacitor C4 and the inductor L4 are set so as to exhibit substantially the same capacitive impedance near the operating frequency for class E operation, and the resonance is set along with the inductor L1. It constitutes the circuit. This resonance circuit includes switching elements Q1 and Q2.
Has a resonance point near the operating frequency. The switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on and off,
The drive signal sources 1a and 1b are obtained, for example, by converting the output of the high frequency oscillator 1 of FIG. 8 into two signals of opposite phases by a transformer with a center tap as shown in FIG. Further, the capacitors C1 and C2 are also set to have constant capacitances so that they have substantially the same capacitive impedance, so that the entire circuit has the switching element Q.
1 and Q2 are symmetrically configured. The printed circuit board on which this circuit is mounted is designed so that the copper foil patterns are substantially symmetrical and the circuit constants at high frequencies are symmetrical.

【0012】図3は本発明の第2実施例の回路図であ
る。本実施例では、インダクタL1は出力トランスT1
の漏れインダクタンスを用いて構成されている。出力ト
ランスT1の2次巻線には負荷Rが接続されている。負
荷Rの一端は回路のグランドに接続されている。本実施
例のように、出力トランスを用いて高周波出力を取り出
す場合には、取り出した高周波出力の一端を回路のグラ
ンドに接続することができ、同軸ケーブルやコネクタ等
で出力を取り扱いやすくすることができる。一方、図2
の実施例のように、出力トランスを介さずに負荷Rをイ
ンダクタL1に直接接続した場合には、本発明の効果が
得られる構成のうち、最も部品点数が少なくて済む利点
がある。
FIG. 3 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the inductor L1 is the output transformer T1.
It is configured by using the leakage inductance of. A load R is connected to the secondary winding of the output transformer T1. One end of the load R is connected to the ground of the circuit. When the high frequency output is taken out by using the output transformer as in the present embodiment, one end of the taken out high frequency output can be connected to the ground of the circuit, and the output can be easily handled with a coaxial cable or a connector. it can. On the other hand, FIG.
When the load R is directly connected to the inductor L1 without passing through the output transformer as in the embodiment described above, there is an advantage that the number of parts is the smallest among the configurations in which the effects of the present invention can be obtained.

【0013】図4は本発明の第3実施例の回路図であ
る。本実施例では、図3に示した第2実施例において、
インダクタL1の両端をコンデンサC5,C6により回
路のグランドに接続したものである。各コンデンサC
5,C6の値は略等しく設定されている。インダクタL
1とコンデンサC5,C6の合成インピーダンスは、動
作周波数付近において誘導性となり、図3に示したイン
ダクタL1と等しくなるように設定されている。この実
施例では、コンデンサC5,C6の直列回路により略2
等分されたインダクタL1の中点が回路のグランドに接
続されているために、回路から放射される高周波ノイズ
を減少させることができると共に、高周波に対しても各
素子の端子電圧を安定させることができ、回路全体の動
作を安定させる効果がある。
FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in the second embodiment shown in FIG.
Both ends of the inductor L1 are connected to the circuit ground by capacitors C5 and C6. Each capacitor C
The values of 5 and C6 are set to be substantially equal. Inductor L
The combined impedance of 1 and the capacitors C5 and C6 is set to be inductive near the operating frequency and equal to that of the inductor L1 shown in FIG. In this embodiment, the series circuit of the capacitors C5 and C6 makes it possible to obtain approximately 2
Since the midpoint of the equally divided inductor L1 is connected to the ground of the circuit, it is possible to reduce high frequency noise radiated from the circuit and stabilize the terminal voltage of each element even against high frequency. This has the effect of stabilizing the operation of the entire circuit.

【0014】図5は本発明の第4実施例の回路図であ
る。本実施例では、図1に示した基本回路において、イ
ンダクタL3の箇所に出力トランスT3の1次巻線を接
続し、インダクタL4の箇所に出力トランスT4の1次
巻線を接続している。出力トランスT3とT4の2次巻
線は直列に接続されて、負荷Rに接続されている。負荷
Rの一端は回路のグランドに接続されている。本実施例
では、出力トランスT3,T4の漏れインダクタンスを
インダクタL3,L4として利用しているものである。
各インダクタL3,L4にはコンデンサC3,C4が並
列接続されており、全体として容量性要素を構成してい
るので、出力に対してローパスフィルタを形成し、出力
に現れる電力の高調波成分を減少させる効果がある。ま
た、2つの出力トランスT3,T4を用いて高周波出力
を取り出すことができるため、出力トランスに対する損
失熱設計を簡単にする効果があると共に、E級プッシュ
プル電力増幅回路において、高効率増幅を実現するため
に重要な共振回路のインダクタンス値調整を簡単にする
効果がある。
FIG. 5 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the basic circuit shown in FIG. 1, the inductor L3 is connected to the primary winding of the output transformer T3, and the inductor L4 is connected to the primary winding of the output transformer T4. The secondary windings of the output transformers T3 and T4 are connected in series and connected to the load R. One end of the load R is connected to the ground of the circuit. In this embodiment, the leakage inductances of the output transformers T3 and T4 are used as the inductors L3 and L4.
Capacitors C3 and C4 are connected in parallel to the inductors L3 and L4 and form a capacitive element as a whole, so that a low-pass filter is formed for the output and harmonic components of the power appearing at the output are reduced. Has the effect of In addition, since high-frequency output can be taken out by using two output transformers T3 and T4, it has the effect of simplifying the design of loss heat for the output transformer and realizes high efficiency amplification in the class E push-pull power amplifier circuit. This has the effect of simplifying the adjustment of the inductance value of the resonance circuit, which is important for achieving this.

【0015】図6は本発明の第5実施例の回路図であ
る。本実施例では、図5に示した第4実施例において、
インダクタL1の両端をコンデンサC5,C6により回
路のグランドに接続したものである。各コンデンサC
5,C6の値は略等しく設定されている。インダクタL
1とコンデンサC5,C6の合成インピーダンスは、動
作周波数付近において誘導性となり、図5に示したイン
ダクタL1と等しくなるように設定されている。この実
施例では、コンデンサC5,C6の直列回路により略2
等分されたインダクタL1の中点が回路のグランドに接
続されているために、回路から放射される高周波ノイズ
を減少させることができると共に、高周波に対しても各
素子の端子電圧を安定させることができ、回路全体の動
作を安定させる効果がある。
FIG. 6 is a circuit diagram of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the fourth embodiment shown in FIG.
Both ends of the inductor L1 are connected to the circuit ground by capacitors C5 and C6. Each capacitor C
The values of 5 and C6 are set to be substantially equal. Inductor L
The combined impedance of 1 and the capacitors C5 and C6 is set to be inductive near the operating frequency and equal to that of the inductor L1 shown in FIG. In this embodiment, the series circuit of the capacitors C5 and C6 makes it possible to obtain approximately 2
Since the midpoint of the equally divided inductor L1 is connected to the ground of the circuit, it is possible to reduce high frequency noise radiated from the circuit and stabilize the terminal voltage of each element even against high frequency. This has the effect of stabilizing the operation of the entire circuit.

【0016】以上の実施例では、負荷Rは抵抗の記号で
示してきたが、例えば、放電灯のようなものであっても
良い。その一例として、高周波電磁界により放電、発光
する無電極放電灯を負荷とした実施例を図7に示す。図
中、4は無電極放電灯、5は無電極放電灯4の近傍に巻
回された誘導コイル、6は増幅回路と放電灯4のインピ
ーダンスを整合させて、電力を効率良く供給するための
マッチング回路である。なお、以上の各実施例におい
て、各回路の定数は、E級動作を行うように調整される
ことは言うまでもない。
In the above embodiments, the load R is indicated by the symbol of resistance, but it may be a discharge lamp, for example. As an example, FIG. 7 shows an embodiment in which an electrodeless discharge lamp that discharges and emits light by a high-frequency electromagnetic field is used as a load. In the figure, 4 is an electrodeless discharge lamp, 5 is an induction coil wound in the vicinity of the electrodeless discharge lamp 4, and 6 is an impedance matching circuit for the amplifier circuit and the discharge lamp 4 to supply electric power efficiently. It is a matching circuit. Needless to say, in each of the above embodiments, the constant of each circuit is adjusted so as to perform class E operation.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、共振回路を用いたE級
プッシュプル電力増幅回路において、直流電源の一方の
電極に第1のインダクタのセンタータップを接続し、第
1のインダクタの一端及び他端にそれぞれ第2及び第3
のインダクタの各一端を接続し、第2及び第3のインダ
クタの各他端と直流電源の他方の電極の間にそれぞれ第
1及び第2のスイッチング素子を接続し、第1及び第2
のスイッチング素子にそれぞれ第1及び第2のコンデン
サを並列的に接続し、第2及び第3のインダクタにそれ
ぞれ第3及び第4のコンデンサを並列的に接続して第1
のインダクタと共に共振回路を構成し、第1及び第2の
スイッチング素子を交互にオン・オフ駆動して、第2及
び第3のインダクタとコンデンサの並列接続又は第1の
インダクタに結合された負荷回路に出力電力を供給する
ようにしたものであるから、第1及び第2のスイッチン
グ素子に対して対称的な回路構成となり、実装時の銅箔
パターンの長さの違いを無くすことができるとともに、
回路間の高周波的な結合も均一にすることができ、した
がって、回路中の対応する要素を略等しく設計するだけ
で、極めて対称的な動作を得ることができ、2つのスイ
ッチング素子を理想状態又はそれに近い状態で動作させ
ることが比較的容易に出来るようになる。
According to the present invention, in the class E push-pull power amplifier circuit using the resonance circuit, the center tap of the first inductor is connected to one electrode of the DC power source, and one end of the first inductor and Second and third at the other end, respectively
Each of the inductors is connected to each other, and the first and second switching elements are connected between the other ends of the second and third inductors and the other electrode of the DC power supply, respectively.
The first and second capacitors are connected in parallel to the switching elements of, and the third and fourth capacitors are connected in parallel to the second and third inductors, respectively.
Load circuit that forms a resonance circuit together with the second inductor, alternately turns on and off the first and second switching elements, and connects the second and third inductors and the capacitor in parallel or is coupled to the first inductor. Since the output power is supplied to, the circuit configuration is symmetrical with respect to the first and second switching elements, and it is possible to eliminate the difference in the length of the copper foil pattern at the time of mounting,
The high frequency coupling between the circuits can also be made uniform, so that by designing the corresponding elements in the circuits to be approximately equal, a very symmetrical operation can be obtained and the two switching elements can be placed in the ideal state or It becomes relatively easy to operate in a state close to that.

【0018】また、負荷回路を第1のインダクタ又は第
2及び第3のインダクタを兼ねる出力トランスの2次巻
線に接続すれば、結合用の出力トランスに対する損失熱
設計を簡単化できると共に、E級プッシュプル電力増幅
回路において、高効率増幅を実現するために重要な共振
回路のインダクタンス値の調整を簡単化できる効果があ
る。
If the load circuit is connected to the secondary winding of the output transformer that also serves as the first inductor or the second and third inductors, the design of loss heat for the output transformer for coupling can be simplified and E In the class push-pull power amplifier circuit, there is an effect that the adjustment of the inductance value of the resonance circuit, which is important for realizing high efficiency amplification, can be simplified.

【0019】また、前記共振回路の中央の第1のインダ
クタを第5及び第6のコンデンサの直列回路により略2
等分して、その中点を回路のグランドに接続すれば、回
路から放射される高周波ノイズを減少させることができ
ると共に、高周波に対しても各素子の端子電圧を安定さ
せることができ、回路全体の動作を安定させる効果があ
る。
Further, the first inductor in the center of the resonance circuit is formed by a series circuit of fifth and sixth capacitors, and the first inductor is substantially two.
If the midpoint is equally divided and connected to the ground of the circuit, the high-frequency noise radiated from the circuit can be reduced, and the terminal voltage of each element can be stabilized against the high frequency. It has the effect of stabilizing the overall operation.

【0020】また、スイッチング素子として電界効果ト
ランジスタのように出力容量を有する素子を用いて、そ
の出力容量をそれぞれ第1及び第2のコンデンサの全部
又は一部として用いたり、負荷回路をトランスを介して
接続し、このトランスの漏れインダクタンスを共振回路
の誘導性要素として用いれば、部品点数を少なくできる
という利点がある。
An element having an output capacitance such as a field effect transistor is used as a switching element, and the output capacitance is used as all or part of the first and second capacitors, or a load circuit is provided through a transformer. If the leakage inductance of this transformer is used as the inductive element of the resonance circuit, the number of parts can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6実施例の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図8】第1の従来例の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a first conventional example.

【図9】第1の従来例の動作を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing the operation of the first conventional example.

【図10】第2の従来例の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a second conventional example.

【図11】第2の従来例に用いる駆動信号源の回路図で
ある。
FIG. 11 is a circuit diagram of a drive signal source used in a second conventional example.

【図12】第2の従来例の理想状態での動作を示す波形
図である。
FIG. 12 is a waveform diagram showing an operation of the second conventional example in an ideal state.

【図13】第2の従来例の理想状態からずれた状態での
動作を示す波形図である。
FIG. 13 is a waveform diagram showing the operation of the second conventional example in a state deviated from the ideal state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1,Q2 第1、第2のスイッチング素子 C1〜C4 第1〜第4のコンデンサ L1 第1のインダクタ L3,L4 第2、第3のインダクタ 7 直流電源 Q1, Q2 First and second switching elements C1 to C4 First to fourth capacitors L1 First inductor L3, L4 Second and third inductors 7 DC power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿南 真一 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 熊谷 祐二 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 岡本 太志 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 西村 広司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 片岡 省三 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinichi Anan 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor, Yuji Kumagai, 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Taishi Okamoto 1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor, Koji Nishimura, Kadoma, Osaka Prefecture 1048, Kadoma, Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Shozo Kataoka, Kadoma, Osaka Prefecture 1048 Kadoma, Matsushita Electric Works, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源の一方の電極にセンタータッ
プを接続された第1のインダクタと、各一端を第1のイ
ンダクタの一端及び他端にそれぞれ接続された第2及び
第3のインダクタと、直流電源の他方の電極と第2及び
第3のインダクタの各他端の間にそれぞれ接続された第
1及び第2のスイッチング素子と、第1及び第2のスイ
ッチング素子を交互にオン/オフさせる駆動手段と、第
1及び第2のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続
された第1及び第2のコンデンサと、第2及び第3のイ
ンダクタにそれぞれ並列に接続されて容量性要素を構成
する第3及び第4のコンデンサと、回路内に対称的に結
合された負荷回路から成ることを特徴とするE級プッシ
ュプル電力増幅回路。
1. A first inductor having a center tap connected to one electrode of a DC power source, and second and third inductors each having one end connected to one end and the other end of the first inductor, respectively. The first and second switching elements and the first and second switching elements respectively connected between the other electrode of the DC power source and the other ends of the second and third inductors are alternately turned on / off. Drive means, first and second capacitors respectively connected in parallel to the first and second switching elements, and second and third inductors respectively connected in parallel to form a capacitive element A class E push-pull power amplifier circuit comprising a load circuit symmetrically coupled in the circuit with a third and a fourth capacitor.
【請求項2】 負荷回路は第1のインダクタに結合さ
れていることを特徴とする請求項1記載のE級プッシュ
プル電力増幅回路。
2. The class E push-pull power amplifier circuit of claim 1, wherein the load circuit is coupled to the first inductor.
【請求項3】 負荷回路は第2及び第3のインダクタ
に均等に結合されていることを特徴とする請求項1記載
のE級プッシュプル電力増幅回路。
3. The class E push-pull power amplifier circuit of claim 1, wherein the load circuit is evenly coupled to the second and third inductors.
【請求項4】 第2及び第3のインダクタ、第3及び
第4のインダクタ、第1及び第2のコンデンサ、第3及
び第4のコンデンサ、並びに第1及び第2のスイッチン
グ素子はそれぞれ略等しい特性を有することを特徴とす
る請求項1又は2又は3に記載のE級プッシュプル電力
増幅回路。
4. The second and third inductors, the third and fourth inductors, the first and second capacitors, the third and fourth capacitors, and the first and second switching elements are substantially equal to each other. The class E push-pull power amplifier circuit according to claim 1, 2 or 3, having characteristics.
【請求項5】 第1のインダクタに第5及び第6のコ
ンデンサの直列回路を並列接続し、第5のコンデンサと
第6のコンデンサの接続点を直流電源の前記他方の電極
に接続したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
に記載のE級プッシュプル電力増幅回路。
5. A series circuit of fifth and sixth capacitors is connected in parallel to the first inductor, and a connection point of the fifth capacitor and the sixth capacitor is connected to the other electrode of the DC power supply. The class E push-pull power amplifier circuit according to any one of claims 1 to 4, which is characterized in that.
【請求項6】 前記第1及び第2のスイッチング素子
は出力容量を有する素子であり、その出力容量をそれぞ
れ第1及び第2のコンデンサの全部又は一部として用い
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の
E級プッシュプル電力増幅回路。
6. The first and second switching elements are elements having an output capacitance, and the output capacitance is used as all or part of the first and second capacitors, respectively. 6. A class E push-pull power amplifier circuit according to any one of 5 to 5.
【請求項7】 前記出力容量を有する素子は電界効果
トランジスタであることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載のE級プッシュプル電力増幅回路。
7. The class E push-pull power amplifier circuit according to claim 1, wherein the element having the output capacitance is a field effect transistor.
【請求項8】 前記負荷回路はトランスを介して接続
され、前記トランスの漏れインダクタンスを第1のイン
ダクタ又は第2及び第3のインダクタとして用いること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のE級プ
ッシュプル電力増幅回路。
8. The load circuit is connected via a transformer, and the leakage inductance of the transformer is used as the first inductor or the second and third inductors. The class E push-pull power amplifier circuit described.
【請求項9】 前記負荷回路は、無電極放電灯と、無電
極放電灯の近傍に巻回された誘導コイルと、インピーダ
ンスを整合させて電力を効率良く供給するためのマッチ
ング回路とから構成されていることを特徴とする請求項
1乃至8のいずれかに記載のE級プッシュプル電力増幅
回路。
9. The load circuit comprises an electrodeless discharge lamp, an induction coil wound in the vicinity of the electrodeless discharge lamp, and a matching circuit for matching impedance and efficiently supplying electric power. The class E push-pull power amplifier circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein
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JP2004526339A (en) * 2000-09-12 2004-08-26 シリコン・ラボラトリーズ・インコーポレーテツド Power amplifier circuit and method
EP3813254B1 (en) * 2019-10-22 2023-08-23 Avantgarde Acoustic Amplifier circuit with variable current source

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