JPH11136958A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JPH11136958A
JPH11136958A JP9296032A JP29603297A JPH11136958A JP H11136958 A JPH11136958 A JP H11136958A JP 9296032 A JP9296032 A JP 9296032A JP 29603297 A JP29603297 A JP 29603297A JP H11136958 A JPH11136958 A JP H11136958A
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JP
Japan
Prior art keywords
power supply
terminal
piezoelectric transformer
inverter device
switching elements
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Application number
JP9296032A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ogasawara
宏 小笠原
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the stress of a switching element by reducing the current change rate of the switching element, to reduce ON loss by reducing the effective value of a current, and, furthermore, to maintain the input voltage waveform of a piezoelectric transformer in nearly a sinusoidal waveform, even when ambient temperature widely changes in a pull/push-type inverter device using the piezoelectric transformer. SOLUTION: In an inverter device provided with a DC power supply E, a pair of switching elements Q1 and Q2 that are alternately turned on and allow a current to alternately flow from the DC power supply E to an inductance element, a piezoelectric transformer 1 where electromotive force being generated at the inductance element is inputted by the switching operation, and a load 2 connected to the output of the piezoelectric transformer, capacitors CS1 and CS2 are connected between the terminal of a side that is not connected to the DC power supply E of the inductance element and at least one end of the DC power supply E.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は圧電トランスを用い
たインバータ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device using a piezoelectric transformer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に圧電トランスは圧電素子のピエゾ
効果を利用して機械振動を発生させ、2次電極側に変換
された電圧を取り出す電圧変換素子で、電磁トランスと
比較して小型化や薄型化を図れる特徴があり、液晶など
のバックライトの電源などとして注目されている素子で
ある。この種の圧電素子の駆動回路として、広い入力電
圧範囲で動作可能で小型化・薄型化に適した例が特開平
8−275553号に示されている。
2. Description of the Related Art In general, a piezoelectric transformer is a voltage conversion element that generates mechanical vibration by utilizing a piezo effect of a piezoelectric element and takes out a voltage converted to a secondary electrode side. It is a device that has attracted attention as a power source for backlights such as liquid crystals. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-275553 discloses an example of a driving circuit for a piezoelectric element of this type that can operate in a wide input voltage range and is suitable for miniaturization and thinning.

【0003】この従来例では、図11に示すように、圧
電トランス1の1次電極側には、電磁トランスT1 ,T
2 がそれぞれ接続され、2位相駆動回路4から出力され
た逆相のクロックによってスイッチング素子Q1 ,Q2
が交互にオン状態になり、電磁トランスT1 ,T2 の1
次側に電源Eから電流を流し、電流エネルギーとしてチ
ャージする。スイッチング素子Q1 ,Q2 がオフになる
と、チャージしたエネルギーを放出し、電圧エネルギー
として電源電圧より高い電圧を発生する。これが図12
(a)と図12(b)のVd1 とVd2 であり、電源電
圧Eの約3倍のピーク電圧になる。この電圧Vd1 ,V
2 は電磁トランスT1 ,T2 の2次側で図12(c)
及び図12(d)のVs1 ,Vs2 に変換されることに
なり、電磁トランスT1 ,T2 の巻数比を1:Nとする
と、およそ3(N+1)E[Vp−p]の電圧ピークに
なる。このパルスは、圧電トランス1の入力電極に交互
に入力されるので、等価的に正弦波の波形で約6(N+
1)E[Vp−p]の駆動電圧として圧電トランス1を
振動させる。
In this conventional example, as shown in FIG. 11, an electromagnetic transformer T 1 , T
2 are connected to each other, and the switching elements Q 1 , Q 2
Are turned on alternately, and one of the electromagnetic transformers T 1 and T 2
A current flows from the power supply E to the next side, and is charged as current energy. When the switching elements Q 1 and Q 2 are turned off, the charged energy is released, and a voltage higher than the power supply voltage is generated as voltage energy. This is FIG.
Vd 1 and Vd 2 in (a) and FIG. 12 (b), which are about three times the peak voltage of the power supply voltage E. These voltages Vd 1 , V
d 2 is the secondary side of the electromagnetic transformers T 1 and T 2 , as shown in FIG.
And will be converted to Vs 1, Vs 2 in FIG. 12 (d), the turns ratio of the electromagnetic transformer T 1, T 2 1: When N, approximately 3 (N + 1) voltage of E [Vp-p] Peak. Since this pulse is alternately input to the input electrodes of the piezoelectric transformer 1, the pulse is equivalent to a sine wave of about 6 (N +
1) The piezoelectric transformer 1 is vibrated as a drive voltage of E [Vp-p].

【0004】図13は圧電トランス1の入力側から見た
等価回路で、負荷2として冷陰極管の抵抗成分と容量成
分を圧電トランス1の等価回路内の理想トランスの1次
側に変換して表現している。図14(a)〜(c)で圧
電トランス1と電磁トランスT1 ,T2 に流れる電流波
形の説明をする。
FIG. 13 is an equivalent circuit viewed from the input side of the piezoelectric transformer 1. The load 2 converts a resistance component and a capacitance component of a cold cathode tube into a primary side of an ideal transformer in the equivalent circuit of the piezoelectric transformer 1. expressing. The waveforms of the current flowing through the piezoelectric transformer 1 and the electromagnetic transformers T 1 and T 2 will be described with reference to FIGS.

【0005】図14(a)ではスイッチング素子Q1
オンして、スイッチング素子Q2 がオフしたt1 からt
2 の時間の電流について説明する。まず、t1 以前にチ
ャージされた電流によって電磁トランスT2 の1次側に
は電圧共振波形が発生し、これが2次側でさらに昇圧さ
れる。これによって、図14(d)の電流Is2 が圧電
トランス1と負荷2を流れ、電磁トランスT1 の2次側
からスイッチング素子Q1 を流れる。この電流波形はt
2 でゼロになるように、電磁トランスと圧電トランスや
負荷の静電容量を設定する。
In FIG. 14A, the switching element Q 1 is turned on and the switching element Q 2 is turned off from t 1 to t.
The current in the second time will be described. First, the current charged before t 1 generates a voltage resonance waveform on the primary side of the electromagnetic transformer T 2 , which is further boosted on the secondary side. Thus, current Is 2 in FIG. 14 (d) flows through the piezoelectric transformer 1 and the load 2, through the switching element Q 1 from the secondary side of the electromagnetic transformer T 1. This current waveform is t
Set the capacitance of the electromagnetic transformer, piezoelectric transformer, and load so that the value becomes zero at 2 .

【0006】また、電磁トランスT1 の1次側インダク
タンスLp1 によって、スイッチング時間に比例して直
線的に増加する電流Itが流れ、同時に電磁トランスT
1 の1次側には前に説明した電流Is2 によって巻線比
N倍になった電流Is2 ’が流れることになる。したが
って、スイッチング素子Q1 には、It、Is2 、Is
2 ’の合成電流が流れることになり、図14(b)のよ
うなグランドピアノの蓋状の電流波形Id1 となる。ま
た、電磁トランスT1 の1次側には、It、Is2 ’の
合成電流が流れるので、図14(c)の波形となる。次
に、t2 を過ぎると、スイッチング素子Q1 がオフにな
り、スイッチング素子Q2 がオンするので、電流Is2
が逆向きに流れる。電磁トランスT1 の1次側電流Ip
1 はt2を過ぎると、スイッチング素子Q1 が電流を流
さないので、It、Ip2 ’がゼロになり、2次側のI
1 が流れる。
Further, the primary inductance Lp 1 electromagnetic transformer T 1, linearly current It flows which increases in proportion to the switching time, the same time electromagnetic transformer T
On the primary side of 1, a current Is 2 ′ whose turn ratio is N times higher by the current Is 2 described above flows. Therefore, the switching element Q 1 includes It, Is 2 , Is
It will be synthesized current of 2 'flows, a lid-like current waveform Id 1 grand piano shown in FIG 14 (b). Further, since a combined current of It and Is 2 ′ flows on the primary side of the electromagnetic transformer T 1 , the waveform is as shown in FIG. Then, past the t 2, the switching element Q 1 is turned off, the switching element Q 2 is turned on, current Is 2
Flows in the opposite direction. Primary current Ip of the electromagnetic transformer T 1
1 Beyond t 2, the switching element Q 1 is no current, It, is Ip 2 'becomes zero, the secondary I
It s 1 flows.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
例では、プッシュプル回路特有のスイッチング素子にイ
ンダクタンス素子の励磁電流と共振電流、負荷電流が全
て流れることにより、図14(b)のように、スイッチ
ング素子Q1 に流れる電流Id1 は、スイッチング素子
1 がターンオンした直後のt1 のタイミングで特に大
きくなっており、di/dtが大きく、スイッチング素
子Q1 にストレスを与えることになる。
However, in the above-mentioned conventional example, the excitation current, the resonance current, and the load current of the inductance element all flow through the switching element peculiar to the push-pull circuit, and as shown in FIG. , current Id 1 flowing through the switching element Q 1 is, has become particularly large at the timing of t 1 immediately after the switching element Q 1 is the turns, di / dt is large, so that stress the switching element Q 1.

【0008】また、そのスイッチング素子Q1 に流れる
電流Id1 の波形は、グランドピアノの蓋状の電流波形
で実効値が大きく、スイッチング素子のオン損失が大き
い。このため、スイッチング素子の発熱が大きくなる。
Further, the waveform of the current Id 1 flowing through the switching element Q 1, the effective value is large in a lid-like current waveform of a grand piano, a large on loss of the switching element. For this reason, heat generation of the switching element increases.

【0009】また、圧電トランスの等価入力容量Cd1
は、周囲温度の変化により大きく変化する。例えば、1
50℃の変化で、Cd1 は±30%程度も変化する。こ
のため、従来例では、周囲温度が変化すると、圧電トラ
ンスの等価入力容量Cd1 が変化し、図12(a)〜
(d)のVd1 ,Vd2 ,Vs1 ,Vs2 の波形の時間
幅が変化することになる。これは、Vd1 ,Vd2 ,V
1 ,Vs2 は圧電トランスの等価入力容量Cd1 と電
磁トランスの片側の1次側インダクタンスLpと、2次
側インダクタンスLsの合計インダクタンスによってな
る電圧共振波形であるためである。例えば、周囲温度が
高くなり過ぎた場合、圧電トランスの等価入力容量Cd
1 が数10%も大きくなると、スイッチング素子Q1
2 のドレイン・ソース間電圧Vd1 ,Vd2 は、図1
5のように、それぞれオフ期間の間に、ゼロ電圧に戻れ
ず、ターンオンした直後にサージ電流を流すようにな
り、スイッチング素子Q1 ,Q2 へのストレス及び損失
増大を引き起こす。また、逆に周囲温度が低くなり過ぎ
た場合、圧電トランスの等価入力容量Cd1 が数10%
も小さくなると、スイッチング素子Q1 ,Q2 のドレイ
ン・ソース間電圧Vd1,Vd2 は、図16のように、
オフ期間の中途でゼロ電圧になり、その後、スイッチン
グ素子がオンするまでの時間、スイッチング素子Q1
2 の寄生ダイオードに電流が流れ、ゼロ電圧にクラン
プされる。これにより、余分な電流がスイッチング素子
及び電磁トランスに流れることになり、損失の増加(発
熱の増加)を引き起こす。
The equivalent input capacitance Cd 1 of the piezoelectric transformer
Varies greatly with changes in ambient temperature. For example, 1
With a change of 50 ° C., Cd 1 changes by about ± 30%. Therefore, in the conventional example, when the ambient temperature changes, the piezoelectric transformer equivalent input capacitance Cd 1 is changed, FIG. 12 (a) ~
Duration of Vd 1, Vd 2, Vs 1 , Vs 2 of the waveform of (d) is changed. These are Vd 1 , Vd 2 , Vd
This is because s 1 and Vs 2 are voltage resonance waveforms formed by the total inductance of the equivalent input capacitance Cd 1 of the piezoelectric transformer, the primary inductance Lp on one side of the electromagnetic transformer, and the secondary inductance Ls. For example, if the ambient temperature becomes too high, the equivalent input capacitance Cd of the piezoelectric transformer
When 1 is increased by several tens of percent, the switching elements Q 1 ,
The drain-source voltages Vd 1 and Vd 2 of Q 2 are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, during the off-period, the voltage cannot return to zero voltage, and the surge current flows immediately after the turn-on, thereby causing stress on the switching elements Q 1 and Q 2 and an increase in loss. On the other hand, when the ambient temperature becomes too low, the equivalent input capacitance Cd 1 of the piezoelectric transformer becomes several tens%.
Also decreases, the drain-source voltages Vd 1 , Vd 2 of the switching elements Q 1 , Q 2 become as shown in FIG.
During the time until the switching element turns on after the voltage becomes zero in the middle of the off period, the switching elements Q 1 ,
Current flows through the parasitic diode of Q 2, is clamped to zero voltage. As a result, extra current flows through the switching element and the electromagnetic transformer, causing an increase in loss (increase in heat generation).

【0010】また、図15及び図16において、それぞ
れの場合、ともに圧電トランスの両端に入力される電圧
Vs1 −Vs2 は正弦波に比べて歪んだ波形となってお
り、圧電トランスの損失増加をもたらし、かつ、高調波
ノイズの増加の原因となる。
In FIGS. 15 and 16, in each case, the voltage Vs 1 -Vs 2 input to both ends of the piezoelectric transformer has a waveform distorted compared to a sine wave, and the loss of the piezoelectric transformer increases. And causes an increase in harmonic noise.

【0011】また、従来例では、回路の保護として、ス
イッチング素子の動作を止めて、発振停止をさせようと
すると、電磁トランスの1次側インダクタンスLpに蓄
積されたエネルギーがスイッチング素子の寄生容量Cp
(ただし、Cp≪Cd1 )を介して放出され、非常に大
きなサージ電圧がスイッチング素子に印加されるという
問題がある。
In the conventional example, when the operation of the switching element is stopped and the oscillation is stopped in order to protect the circuit, the energy accumulated in the primary inductance Lp of the electromagnetic transformer is reduced by the parasitic capacitance Cp of the switching element.
However, there is a problem that a very large surge voltage is applied to the switching element due to emission through Cp≪Cd 1 .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
によれば、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Eと、交互にオン・オフ駆動される第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 を介して中間端子が前
記直流電源Eのアース側端子に接続されると共に1次側
端子が前記直流電源Eの非アース側端子に接続された第
1及び第2のオートトランスT1 ,T2と、第1及び第
2のオートトランスT1 ,T2 の2次側端子が第1及び
第2の入力端子にそれぞれ接続された圧電トランス1
と、前記圧電トランス1の出力端子と前記直流電源Eの
アース側端子との間に接続された負荷2とを備えるイン
バータ装置において、前記圧電トランス1の第1の入力
端子と前記直流電源Eのアース側端子との間に接続され
た第1のコンデンサCs1 と、前記圧電トランス1の第
2の入力端子と前記直流電源Eのアース側端子との間に
接続された第2のコンデンサCs2 とを有することを特
徴とするものである。
According to the inverter apparatus of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIG.
The intermediate terminal is connected to the earth terminal of the DC power source E via the first and second switching elements Q 1 and Q 2 and the first and second switching elements Q 1 and Q 2, and the primary terminal is The first and second auto transformers T 1 , T 2 connected to the non-earth side terminal of the DC power source E, and the secondary side terminals of the first and second auto transformers T 1 , T 2 are first and second. Piezoelectric transformers 1 respectively connected to the second input terminals
And a load 2 connected between an output terminal of the piezoelectric transformer 1 and a ground terminal of the DC power supply E, wherein the first input terminal of the piezoelectric transformer 1 and the DC power supply E A first capacitor Cs 1 connected to a ground terminal; and a second capacitor Cs 2 connected between a second input terminal of the piezoelectric transformer 1 and a ground terminal of the DC power supply E. And characterized in that:

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)本発明の実施例1を図1に示す。図中、1
は圧電トランス、2は負荷、T1 ,T2 は電磁トラン
ス、Eは直流電源、Q1 ,Q2 は交互にオン・オフする
スイッチング素子である。電磁トランスT1 ,T2 はそ
れぞれ巻数比1:Nのオートトランスで、1次側インダ
クタンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、2次側インダクタ
ンスをそれぞれLs1 ,Ls2 とし、圧電トランス1の
入力容量をCd、共振周波数をfoとしたとき、 fo=1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 (Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・(1+N)2 (Cd+Cs2 )} … を満たすコンデンサCs1 とCs2 がそれぞれ電磁トラ
ンスT1 ,T2 と圧電トランス1とを結ぶ互いの線とア
ース間に接続されている。
(Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention is shown in FIG. In the figure, 1
Is a piezoelectric transformer, 2 is a load, T 1 and T 2 are electromagnetic transformers, E is a DC power supply, and Q 1 and Q 2 are switching elements that are turned on and off alternately. The electromagnetic transformers T 1 and T 2 are auto-transformers with a turns ratio of 1: N, and the primary inductances are Lp 1 and Lp 2 , respectively, and the secondary inductances are Ls 1 and Ls 2 , respectively. Where Cd and the resonance frequency are fo, fo = 1 / 2πpLp 1 · (1 + N) 2 (Cd + Cs 1 ) fo = 1 / 2π√ {Lp 2 · (1 + N) 2 (Cd + Cs 2 )} ... capacitor Cs 1 and Cs 2 satisfying is connected between each other of the line and the ground connecting the electromagnetic transformer T 1, T 2 and the piezoelectric transformer 1, respectively.

【0014】スイッチング素子Q1 ,Q2 が交互にオン
状態になり、電磁トランスT1 ,T 2 の1次側に直流電
源Eから電流を流し、電流エネルギーとしてチャージす
る。スイッチング素子Q1 ,Q2 がオフになると、チャ
ージしたエネルギーを放出し、電圧エネルギーとして電
源電圧より高い電圧Vd1 ,Vd2 を発生する。電圧V
1 ,Vd2 は,式の条件で共振し、圧電トランス
1の共振周波数foの半周期の時間でそれぞれゼロ電圧
となる正弦波の半波となる。
Switching element Q1, QTwoTurns on alternately
State, the electromagnetic transformer T1, T TwoDC power to the primary side of
Apply current from source E and charge as current energy
You. Switching element Q1, QTwoIs turned off,
Energy that is stored in the
Voltage Vd higher than source voltage1, VdTwoOccurs. Voltage V
d1, VdTwoResonates under the condition of
Zero voltage for each half cycle time of 1 resonance frequency fo
Is a half wave of the sine wave.

【0015】ここで、図2に示すように、スイッチング
素子Q1 がオン、スイッチング素子Q2 がオフになった
場合について、スイッチング素子Q1 に流れる電流Id
1 について説明する。図3に電流波形を示す。スイッチ
ング素子Q1 がオンして、スイッチング素子Q2 がオフ
した時刻t1 からt2 の時間の電流について説明する。
まず、t1 以前にチャージされた電流によって電磁トラ
ンスT2 の1次側には電圧共振波形が発生し、これが2
次側でさらに昇圧される。このとき、電流Is 2 が圧電
トランス1と負荷2だけでなく、コンデンサCs2 にも
流れる。このとき、コンデンサCs2 に流れる電流をI
cs2 とすると、圧電トランス1と負荷2を通る電流は
Is2 −Ics2 となり、電磁トランスT1 の2次側か
らスイッチング素子Q1 を流れる。また、この電流によ
って電磁トランスT1 の1次側には巻数比N倍になった
電流Is2 ’−Ics2 ’が流れ、スイッチング素子Q
1を流れる。また、電磁トランスT1 の1次側インダク
タンスLp1 によってスイッチング時間に比例して直線
的に増加する電流Itが流れる。つまり、スイッチング
素子Q1 には、It、Is2 −Ics2 、Is2 ’−I
cs2 ’の合成電流が流れることになり、図3の波形と
なる。
Here, as shown in FIG.
Element Q1Is on, switching element QTwoTurned off
For the case, the switching element Q1Current Id flowing through
1Will be described. FIG. 3 shows a current waveform. switch
Element Q1Turns on and the switching element QTwoIs off
Time t1To tTwoWill be described.
First, t1Electromagnetic truck
Once TTwoA voltage resonance waveform is generated on the primary side of
The voltage is further boosted on the next side. At this time, the current Is TwoIs piezoelectric
Not only transformer 1 and load 2 but also capacitor CsTwoAlso
Flows. At this time, the capacitor CsTwoThe current flowing through
csTwoThen, the current passing through the piezoelectric transformer 1 and the load 2 is
IsTwo-IcsTwoAnd the electromagnetic transformer T1Secondary side of
Switching element Q1Flows through. Also, this current
Tte electromagnetic transformer T1Turns ratio N times on the primary side of
Current IsTwo'-IcsTwo’Flows and the switching element Q
1Flows through. The electromagnetic transformer T1Primary side inductor
Tance Lp1Linear in proportion to switching time
A current It that gradually increases flows. In other words, switching
Element Q1Contains It, IsTwo-IcsTwo, IsTwo'-I
csTwo′ Will flow, and the waveform of FIG.
Become.

【0016】スイッチング素子Q1 に流れる電流Id1
は、時刻t1 でのdi/dtが従来例に比べて小さくな
る。また、電流Id1 の実効値も下がっている。これ
は、コンデンサCs2 の容量が圧電トランス1の入力容
量Cdに比べて大きくなるほど、コンデンサCs2 に流
れる電流Ics2 が大きくなり、効果が大きくなる。時
刻t2 を過ぎると、スイッチング素子Q1 がオフとな
り、スイッチング素子Q2がオンとなって、上記と対称
の動作を行い、スイッチング素子Q2 には時刻t1から
2 の時間の電流Id1 とほぼ等しい電流Id2 が流れ
ることになる。
[0016] The current Id 1 flowing through the switching element Q 1
Is that di / dt at time t 1 is smaller than in the conventional example. Also, it has fallen also the effective value of the current Id 1. This capacitance of the capacitor Cs 2 becomes larger than the input capacitance Cd of the piezoelectric transformer 1, larger current Ics 2 flowing to the capacitor Cs 2, the effect is increased. After the time t 2 , the switching element Q 1 is turned off and the switching element Q 2 is turned on to perform an operation symmetrical to the above, and the switching element Q 2 has the current Id during the time from the time t 1 to t 2. will be 1 and approximately equal current Id 2 flows.

【0017】これにより、スイッチング素子のdi/d
tストレスを小さくでき、また、電流の実効値を下げ、
スイッチング素子のオン損失を低減でき、スイッチング
素子の温度上昇を防止し、スイッチング素子の小型化、
低コスト化が可能となる。
Thus, the switching element di / d
t stress can be reduced, the effective value of the current is lowered,
The ON loss of the switching element can be reduced, the temperature of the switching element is prevented from rising, and the size of the switching element is reduced.
The cost can be reduced.

【0018】本実施例では、式,のように、電磁ト
ランスのインダクタンス成分と共振させる容量成分が従
来例のような圧電トランスの入力容量Cdだけではな
く、圧電トランスの入力容量Cdと並列接続のコンデン
サCs1 あるいはCs2 との合成容量C(=Cd+Cs
1 又はCd+Cs2 >Cd)となっており、圧電トラン
スの入力容量Cdが温度変化によって大きく変化して
も、コンデンサCs1 あるいはCs2 の容量が加えられ
た合成容量Cの変化は入力容量Cdの変化に比べて小さ
くできる。例えば、入力容量Cdが2nFで温度変化に
より±50%変化する場合(1nF≦Cd≦3nF)、
Cs1 =Cs2 =4nFを接続した場合、合成容量Cは
C=Cd+Cs1 、1nF≦Cd≦3nFより、5nF
≦C≦7nFとなり、温度変化による合成容量Cの変化
は約±20%以下となる。圧電トランスの入力容量Cd
に対して、並列接続のコンデンサCs1 ,Cs2 の値を
大きくするほど、この効果は大きくなる。また、コンデ
ンサCs1 ,Cs2 として、圧電トランスの入力容量C
dの温度特性と逆特性となるセラミックコンデンサを用
いることにより、合成容量Cの温度変化をほぼ0にする
ことができる。
In this embodiment, as shown in the equation, the capacitance component that resonates with the inductance component of the electromagnetic transformer is not limited to the input capacitance Cd of the piezoelectric transformer as in the conventional example, but is connected in parallel with the input capacitance Cd of the piezoelectric transformer. The combined capacitance C with the capacitor Cs 1 or Cs 2 (= Cd + Cs
1 or Cd + Cs 2 > Cd), and even if the input capacitance Cd of the piezoelectric transformer greatly changes due to a temperature change, the change of the combined capacitance C to which the capacitance of the capacitor Cs 1 or Cs 2 is added is equal to the input capacitance Cd. It can be smaller than the change. For example, when the input capacitance Cd is 2 nF and changes by ± 50% due to a temperature change (1 nF ≦ Cd ≦ 3 nF),
When Cs 1 = Cs 2 = 4 nF is connected, the combined capacitance C is 5 nF from C = Cd + Cs 1 , 1 nF ≦ Cd ≦ 3 nF.
? Input capacitance Cd of piezoelectric transformer
On the other hand, the effect increases as the values of the capacitors Cs 1 and Cs 2 connected in parallel are increased. The input capacitance C of the piezoelectric transformer is defined as the capacitors Cs 1 and Cs 2.
By using a ceramic capacitor having a characteristic opposite to the temperature characteristic of d, the temperature change of the combined capacitance C can be made substantially zero.

【0019】これにより、周囲温度が変化しても電磁ト
ランスのインダクタンス成分と共振する合成容量C(圧
電トランスの入力容量Cdと並列コンデンサCs1 ある
いはCs2 による)はほぼ一定とでき、圧電トランスの
入力両端電圧は正弦波に保たれ、圧電トランス、電磁ト
ランス、スイッチング素子の損失増加、温度上昇を防止
しつつ、かつ、ノイズを抑制することができる。
[0019] Thus, even if the change in the ambient temperature (due to parallel with the input capacitance Cd of the piezoelectric transformer capacitor Cs 1 or Cs 2) combined capacitance C that resonates with electromagnetic transformer inductance components can substantially constant, the piezoelectric transformer The voltage at both ends of the input is maintained as a sine wave, so that it is possible to prevent an increase in the loss and temperature of the piezoelectric transformer, the electromagnetic transformer, and the switching element, and to suppress noise.

【0020】また、本実施例において、回路保護のため
に、スイッチング素子Q1 およびQ 2 をともにオフにす
る発振停止状態とした場合、電磁トランスT1 ,T2
蓄えられたエネルギーは、従来例のように、スイッチン
グ素子Q1 ,Q2 の浮遊容量Cpのみを介して放出され
ることになり、Cs1 ,Cs2 >Cpであれば放出され
る電圧エネルギー(サージ電圧)のピーク値は低下でき
る。これにより、スイッチング素子の耐圧を下げること
ができ、スイッチング素子の小型化、低コスト化が図れ
る。
In this embodiment, the circuit protection
The switching element Q1And Q TwoTurn off both
When the oscillation is stopped, the electromagnetic transformer T1, TTwoTo
The stored energy is switched
Element Q1, QTwoIs released only through the stray capacitance Cp
And Cs1, CsTwoIf> Cp, it is released
Voltage energy (surge voltage) peak value can be reduced
You. This reduces the withstand voltage of the switching element.
To reduce the size and cost of switching elements
You.

【0021】(実施例2)本発明の実施例2を図4に示
す。図4の回路構成は、図1に示した実施例1のコンデ
ンサCs1 ,Cs2 を電磁トランスT1 ,T2 それぞれ
の中間タップとアースの間に接続したもので、圧電トラ
ンスの共振周波数foは、 fo=1/2π√{Lp1 ・((1+N)2 Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・((1+N)2 Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は実施例1と同様である。実施例1に比
べてコンデンサCs1 ,Cs2 が電磁トランスT1 ,T
2 の低圧側に接続されるため、耐圧の低いコンデンサを
使用できる。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows Embodiment 2 of the present invention. The circuit configuration of FIG. 4 is such that the capacitors Cs 1 and Cs 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 are connected between the respective intermediate taps of the electromagnetic transformers T 1 and T 2 and the ground, and the resonance frequency fo of the piezoelectric transformer is Satisfies fo = 1 / 2π {Lp 1. ((1 + N) 2 Cd + Cs 1 )} fo = 1 / 2π {Lp 2. ((1 + N) 2 Cd + Cs 2 )} The effects are the same as in the first embodiment. Compared to the first embodiment, the capacitors Cs 1 and Cs 2 have the electromagnetic transformers T 1 and Ts
Because it is connected to the low voltage side of 2, a capacitor with low withstand voltage can be used.

【0022】(実施例3)本発明の実施例3を図5に示
す。図5の回路構成は、図1に示した実施例1のコンデ
ンサCs1 ,Cs2 を電磁トランスT1 ,T2 それぞれ
の中間タップと直流電源E(の非アース側端子)との間
に接続したもので、圧電トランスの共振周波数foは、 fo=1/2π√{Lp1 ・((1+N)2 Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・((1+N)2 Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は、実施例1と2と同様である。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows Embodiment 3 of the present invention. The circuit configuration of FIG. 5 is such that the capacitors Cs 1 and Cs 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 are connected between the respective intermediate taps of the electromagnetic transformers T 1 and T 2 and the DC power supply E (the non-ground side terminal). The resonance frequency fo of the piezoelectric transformer is as follows: fo = 1 / 2π√ {Lp 1 · ((1 + N) 2 Cd + Cs 1 )} fo = 1 / 2π√ {Lp 2 · ((1 + N) 2 Cd + Cs 2 )を 満 た す… is satisfied. The effect is the same as in the first and second embodiments.

【0023】(実施例4)本発明の実施例4を図6に示
す。図6の回路構成は、図1に示した実施例1のコンデ
ンサCs1 ,Cs2 を電磁トランスT1 ,T2 のそれぞ
れ2次側出力端子と直流電源E(の非アース側端子)と
の間に接続したもので、圧電トランスの共振周波数fo
は、 fo=1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 (Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・(1+N)2 (Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は、実施例1と同様である。
(Embodiment 4) FIG. 6 shows Embodiment 4 of the present invention. In the circuit configuration of FIG. 6, the capacitors Cs 1 and Cs 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 are connected to the secondary output terminals of the electromagnetic transformers T 1 and T 2 and the DC power supply E (the non-earth side terminal). Connected between them, and the resonance frequency fo of the piezoelectric transformer
Satisfies fo = 1 / 2π {Lp 1 · (1 + N) 2 (Cd + Cs 1 )} fo = 1 / 2π {Lp 2 · (1 + N) 2 (Cd + Cs 2 )} The effect is the same as that of the first embodiment.

【0024】(実施例5)本発明の実施例5を図7に示
す。図7の回路構成は、図1に示した実施例1の電磁ト
ランスT1 ,T2 をチョーク11,12(インダクタン
スはそれぞれLp 1 ,Lp2 )とし、コンデンサC
1 ,Cs2 をチョーク11,12それぞれの出力側と
アースとの間に接続したもので、圧電トランスの共振周
波数foは、 fo=1/2π√{Lp1 ・(Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・(Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は、実施例1と同様である。
(Embodiment 5) FIG. 7 shows Embodiment 5 of the present invention.
You. The circuit configuration of FIG. 7 is similar to that of the first embodiment shown in FIG.
Lance T1, TTwoChokes 11 and 12 (inductors
Is Lp respectively 1, LpTwo) And the capacitor C
s1, CsTwoAnd the output side of each of the chokes 11 and 12
This is connected between the ground and the resonance frequency of the piezoelectric transformer.
The wave number fo is: fo = 1 / 2π√ {Lp1・ (Cd + Cs1)}… Fo = 1 / 2π√ {LpTwo・ (Cd + CsTwo)}… The effect is the same as that of the first embodiment.

【0025】(実施例6)本発明の実施例6を図8に示
す。図8の回路構成は、図7に示した実施例5のコンデ
ンサCs1 ,Cs2 をチョーク11,12それぞれの出
力側と直流電源E(の非アース側端子)Eとの間に接続
したもので、圧電トランスの共振周波数foは、 fo=1/2π√{Lp1 ・(Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・(Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は、実施例1と同様である。
(Embodiment 6) FIG. 8 shows Embodiment 6 of the present invention. The circuit configuration of FIG. 8 is such that the capacitors Cs 1 and Cs 2 of the fifth embodiment shown in FIG. 7 are connected between the output side of each of the chokes 11 and 12 and the (non-ground side terminal) E of the DC power supply E. Thus, the resonance frequency fo of the piezoelectric transformer satisfies fo = 1 / π√ {Lp 1 · (Cd + Cs 1 )} fo = π√ {Lp 2 · (Cd + Cs 2 )}. The effect is the same as that of the first embodiment.

【0026】(実施例7)本発明の実施例7を図9に示
す。図9の回路構成は、直流電源EにインダクタL0
電磁トランス7と圧電トランス1と負荷2と交互にオン
・オフするスイッチング素子Q1 ,Q2 とで構成され、
電磁トランス7は巻数1:1:Nの3巻線のトランスで
各巻線のインダクタをそれぞれLp1 ,Lp2 ,Lsと
し、Lp1とLp2 の片側同士が接続され、インダクタ
Loを介して直流電源Eが接続されている。また、Lp
1 ,Lp2 の他方にはそれぞれスイッチング素子Q1
2がアースとの間に接続され、これと並列にコンデン
サCs1 ,Cs2 が接続されている。このとき、圧電ト
ランスの共振周波数foは、 fo=1/2π√{Lp1 ・(N2 Cd+Cs1 )} … fo=1/2π√{Lp2 ・(N2 Cd+Cs2 )} … を満たす。効果は、実施例1と同様である。
(Embodiment 7) FIG. 9 shows Embodiment 7 of the present invention. The circuit arrangement of Figure 9, is composed of a switching element Q 1, Q 2 to turn on and off the inductor L 0 and electromagnetic transformer 7 and the piezoelectric transformer 1 and the load 2 and the alternating current power source E,
The electromagnetic transformer 7 is a three-winding transformer having a number of turns of 1: 1: N. The inductors of the windings are respectively Lp 1 , Lp 2 , and Ls. One side of Lp 1 and Lp 2 is connected to each other. Power supply E is connected. Also, Lp
1 and Lp 2 have switching elements Q 1 ,
Q 2 is connected between ground, which a capacitor Cs 1, Cs 2 are connected in parallel. At this time, the resonance frequency fo of the piezoelectric transformer satisfies fo = 1 / π√ {Lp 1 · (N 2 Cd + Cs 1 )} fo == π√ {Lp 2 · (N 2 Cd + Cs 2 )}. The effect is the same as that of the first embodiment.

【0027】(実施例8)本発明の実施例8を図10に
示す。図10の回路構成は、図9に示した実施例7の構
成において、コンデンサCs1 ,Cs2 をそれぞれトラ
ンスの2つの1次側巻線Lp1 とLp2 に並列に接続し
たもので、圧電トランスの共振周波数foは、上記,
式を満たす。効果は実施例1と同様である。また、図
9又は図10の回路構成において、圧電トランスを用い
ずに、セラミックコンデンサを電磁トランスの1次側両
端に接続したインバータ装置においても、同様の効果が
ある。
(Eighth Embodiment) FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention. The circuit configuration of FIG. 10 is different from the configuration of the seventh embodiment shown in FIG. 9 in that capacitors Cs 1 and Cs 2 are connected in parallel to two primary windings Lp 1 and Lp 2 of a transformer, respectively. The resonance frequency fo of the transformer is
Satisfy the formula. The effects are the same as in the first embodiment. Also, in the circuit configuration shown in FIG. 9 or FIG. 10, the same effect can be obtained in an inverter device in which a ceramic capacitor is connected to both ends of the primary side of an electromagnetic transformer without using a piezoelectric transformer.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、圧電トランスを用いた
プッシュプル型のインバータ装置において、スイッチン
グ素子の電流変化率を低減するような第1及び第2のコ
ンデンサを接続したことにより、スイッチング素子のス
トレスを低減することができ、また、電流の実効値を下
げてオン損失を低減できるので、スイッチング素子の小
型化、低コスト化が実現できる。また、周囲温度が広範
囲に変化しても圧電トランスの入力端子間に印加される
電圧波形はほぼ正弦波に保たれ、圧電トランス、電磁ト
ランスあるいはチョーク及びスイッチング素子の損失増
加を抑え、温度上昇も抑えることができ、また、ノイズ
の発生も抑えることができる。さらに、回路保護のた
め、例えば、無負荷時などに安全のため回路の発振停止
を行う際、インダクタに蓄積したエネルギーをスイッチ
ング素子の浮遊容量を介して放出する、つまり、高電圧
のサージ電圧を出すことを抑えることができる。
According to the present invention, in a push-pull type inverter device using a piezoelectric transformer, the switching element is connected by connecting the first and second capacitors to reduce the current change rate of the switching element. Can be reduced, and the on-loss can be reduced by lowering the effective value of the current, so that the size and cost of the switching element can be reduced. Also, even if the ambient temperature changes over a wide range, the voltage waveform applied between the input terminals of the piezoelectric transformer is kept almost sinusoidal, suppressing an increase in the loss of the piezoelectric transformer, electromagnetic transformer or choke and switching element, and increasing the temperature. It is possible to suppress the occurrence of noise. Furthermore, for circuit protection, for example, when stopping the oscillation of the circuit for safety at no load or the like, the energy accumulated in the inductor is released through the stray capacitance of the switching element. Can be suppressed.

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

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

【図2】本発明の実施例1の動作説明のための回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1の動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例4の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例6の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例7の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例8の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図11】従来例の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional example.

【図12】従来例の動作波形図である。FIG. 12 is an operation waveform diagram of a conventional example.

【図13】従来例の動作説明のための回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram for explaining the operation of the conventional example.

【図14】従来例の半サイクルの電流を示す動作波形図
である。
FIG. 14 is an operation waveform diagram showing a half-cycle current of the conventional example.

【図15】従来例の周囲温度が高過ぎるときの動作波形
図である。
FIG. 15 is an operation waveform diagram of the conventional example when the ambient temperature is too high.

【図16】従来例の周囲温度が低過ぎるときの動作波形
図である。
FIG. 16 is an operation waveform diagram of the conventional example when the ambient temperature is too low.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E 直流電源 Q1 スイッチング素子 Q2 スイッチング素子 1 圧電トランス 2 負荷 Cs1 並列コンデンサ Cs2 並列コンデンサ T1 オートトランス T2 オートトランスE DC power supply Q 1 Switching element Q 2 Switching element 1 Piezo transformer 2 Load Cs 1 Parallel capacitor Cs 2 Parallel capacitor T 1 Auto transformer T 2 Auto transformer

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源と、この直流電源に対して直
列的に接続されるインダクタンス素子と、一端を前記直
流電源に接続され交互にオン駆動されて前記直流電源か
ら前記インダクタンス素子に交互に電流を流す一対のス
イッチング素子と、前記一対のスイッチング素子のスイ
ッチング動作により前記インダクタンス素子に発生する
起電力を入力端子間に印加される圧電トランスと、この
圧電トランスの出力端子に接続される負荷とを備えるイ
ンバータ装置において、前記インダクタンス素子の前記
直流電源に接続されていない側の端子と、前記直流電源
の少なくとも一端との間にコンデンサを接続したことを
特徴とするインバータ装置。
1. A DC power supply, an inductance element connected in series to the DC power supply, and one end connected to the DC power supply and alternately turned on to alternately supply current from the DC power supply to the inductance element. , A piezoelectric transformer applied between input terminals of an electromotive force generated in the inductance element by a switching operation of the pair of switching elements, and a load connected to an output terminal of the piezoelectric transformer. An inverter device comprising: a capacitor connected between a terminal of the inductance element that is not connected to the DC power supply and at least one end of the DC power supply.
【請求項2】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動さ
れる第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介して中間端子が前記直流電源の
アース側端子に接続されると共に1次側端子が前記直流
電源の非アース側端子に接続された第1及び第2のオー
トトランスと、第1及び第2のオートトランスの2次側
端子が第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続された圧
電トランスと、前記圧電トランスの出力端子と前記直流
電源のアース側端子との間に接続された負荷とを備える
インバータ装置において、前記圧電トランスの第1の入
力端子と前記直流電源のアース側端子との間に接続され
た第1のコンデンサと、前記圧電トランスの第2の入力
端子と前記直流電源のアース側端子との間に接続された
第2のコンデンサとを有することを特徴とするインバー
タ装置。
2. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and first and second switching elements.
First and second autotransformers having an intermediate terminal connected to the ground terminal of the DC power supply and a primary terminal connected to the non-ground terminal of the DC power supply via the switching element of A piezoelectric transformer having a secondary terminal connected to the first and second input terminals, and a secondary terminal connected between the output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. And a first capacitor connected between a first input terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply, a second input terminal of the piezoelectric transformer, and the DC power supply. An inverter device comprising: a second capacitor connected between the power supply and a ground terminal of the power supply.
【請求項3】 請求項2において、第1及び第2のコ
ンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トランスの
共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量をC
d、第1及び第2のオートトランスの1次側インダクタ
ンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、巻数比をそれぞれ1:
N、1:nとすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 (Cd+Cs
1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(1+n)2 (Cd+Cs
2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
3. The piezoelectric transformer according to claim 2 , wherein the capacitances of the first and second capacitors are Cs 1 and Cs 2 , the resonance frequency of the piezoelectric transformer is fo, and the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer is Cs 1 .
d, the primary inductances of the first and second autotransformers are Lp 1 and Lp 2 , respectively, and the turns ratio is 1:
Assuming N, 1: n, fo ≒ 1 / 2π√ {Lp 1 · (1 + N) 2 (Cd + Cs
1 )} fo ≒ 1 / 2π√ {Lp 2 · (1 + n) 2 (Cd + Cs
2 ) An inverter device that satisfies the relationship of ( 1 ).
【請求項4】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動さ
れる第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介して中間端子が前記直流電源の
アース側端子に接続されると共に1次側端子が前記直流
電源の非アース側端子に接続された第1及び第2のオー
トトランスと、第1及び第2のオートトランスの2次側
端子が第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続された圧
電トランスと、前記圧電トランスの出力端子と前記直流
電源のアース側端子との間に接続された負荷とを備える
インバータ装置において、第1のオートトランスの中間
端子と前記直流電源のアース側端子との間に接続された
第1のコンデンサと、第2のオートトランスの中間端子
と前記直流電源のアース側端子との間に接続された第2
のコンデンサとを有することを特徴とするインバータ装
置。
4. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and a first and a second switching elements.
First and second autotransformers having an intermediate terminal connected to the ground terminal of the DC power supply and a primary terminal connected to the non-ground terminal of the DC power supply via the switching element of A piezoelectric transformer having a secondary terminal connected to the first and second input terminals, and a secondary terminal connected between the output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. A first capacitor connected between an intermediate terminal of a first autotransformer and a ground terminal of the DC power supply, and an intermediate terminal of a second autotransformer and the DC power supply. The second terminal connected between the ground terminal
An inverter device comprising: a capacitor;
【請求項5】 請求項4において、第1及び第2のコ
ンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トランスの
共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量をC
d、第1及び第2のオートトランスの1次側インダクタ
ンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、巻数比をそれぞれ1:
N、1:nとすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 Cd+C
1 } fo≒1/2π√{Lp2 ・(1+n)2 Cd+C
2 } の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
5. The piezoelectric transformer according to claim 4, wherein the capacitances of the first and second capacitors are Cs 1 and Cs 2 , the resonance frequency of the piezoelectric transformer is fo, and the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer is Cs 1 .
d, the primary inductances of the first and second autotransformers are Lp 1 and Lp 2 , respectively, and the turns ratio is 1:
Assuming N, 1: n, fo√ {1 / 2π√ {Lp 1 · (1 + N) 2 Cd + C
s 1 } fo ≒ 1 / 2π ≒ Lp 2 · (1 + n) 2 Cd + C
An inverter device satisfying a relationship of s 2 }.
【請求項6】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動さ
れる第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介して中間端子が前記直流電源の
アース側端子に接続されると共に1次側端子が前記直流
電源の非アース側端子に接続された第1及び第2のオー
トトランスと、第1及び第2のオートトランスの2次側
端子が第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続された圧
電トランスと、前記圧電トランスの出力端子と前記直流
電源のアース側端子との間に接続された負荷とを備える
インバータ装置において、第1のオートトランスの中間
端子と前記直流電源の非アース側端子との間に接続され
た第1のコンデンサと、第2のオートトランスの中間端
子と前記直流電源の非アース側端子との間に接続された
第2のコンデンサとを有することを特徴とするインバー
タ装置。
6. A DC power supply, first and second switching elements which are alternately turned on and off, and first and second switching elements.
First and second autotransformers having an intermediate terminal connected to the ground terminal of the DC power supply and a primary terminal connected to the non-ground terminal of the DC power supply via the switching element of A piezoelectric transformer having a secondary terminal connected to the first and second input terminals, and a secondary terminal connected between the output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. A first capacitor connected between an intermediate terminal of a first auto transformer and a non-ground side terminal of the DC power supply, an intermediate terminal of a second auto transformer, and the DC power supply. And a second capacitor connected between the non-ground side terminal of the inverter device.
【請求項7】 請求項6において、第1及び第2のコ
ンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トランスの
共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量をC
d、第1及び第2のオートトランスの1次側インダクタ
ンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、巻数比をそれぞれ1:
N、1:nとすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 Cd+C
1 } fo≒1/2π√{Lp2 ・(1+n)2 Cd+C
2 } の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
7. The piezoelectric transformer according to claim 6, wherein the capacitances of the first and second capacitors are Cs 1 and Cs 2 , the resonance frequency of the piezoelectric transformer is fo, and the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer is Cs.
d, the primary inductances of the first and second autotransformers are Lp 1 and Lp 2 , respectively, and the turns ratio is 1:
Assuming N, 1: n, fo√ {1 / 2π√ {Lp 1 · (1 + N) 2 Cd + C
s 1 } fo ≒ 1 / 2π ≒ Lp 2 · (1 + n) 2 Cd + C
An inverter device satisfying a relationship of s 2 }.
【請求項8】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動さ
れる第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介して中間端子が前記直流電源の
アース側端子に接続されると共に1次側端子が前記直流
電源の非アース側端子に接続された第1及び第2のオー
トトランスと、第1及び第2のオートトランスの2次側
端子が第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続された圧
電トランスと、前記圧電トランスの出力端子と前記直流
電源のアース側端子との間に接続された負荷とを備える
インバータ装置において、前記圧電トランスの第1の入
力端子と前記直流電源の非アース側端子との間に接続さ
れた第1のコンデンサと、前記圧電トランスの第2の入
力端子と前記直流電源の非アース側端子との間に接続さ
れた第2のコンデンサとを有することを特徴とするイン
バータ装置。
8. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and first and second switching elements.
First and second autotransformers having an intermediate terminal connected to the ground terminal of the DC power supply and a primary terminal connected to the non-ground terminal of the DC power supply via the switching element of A piezoelectric transformer having a secondary terminal connected to the first and second input terminals, and a secondary terminal connected between the output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. And a first capacitor connected between a first input terminal of the piezoelectric transformer and a non-ground side terminal of the DC power supply; a second input terminal of the piezoelectric transformer; An inverter device comprising: a second capacitor connected between the non-earth terminal of the DC power supply.
【請求項9】 請求項8において、第1及び第2のコ
ンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トランスの
共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量をC
d、第1及び第2のオートトランスの1次側インダクタ
ンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、巻数比をそれぞれ1:
N、1:nとすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(1+N)2 (Cd+Cs
1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(1+n)2 (Cd+Cs
2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
9. The piezoelectric transformer according to claim 8, wherein the capacitances of the first and second capacitors are Cs 1 and Cs 2 , the resonance frequency of the piezoelectric transformer is fo, and the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer is Cs.
d, the primary inductances of the first and second autotransformers are Lp 1 and Lp 2 , respectively, and the turns ratio is 1:
Assuming N, 1: n, fo ≒ 1 / 2π√ {Lp 1 · (1 + N) 2 (Cd + Cs
1 )} fo ≒ 1 / 2π√ {Lp 2 · (1 + n) 2 (Cd + Cs
2 ) An inverter device that satisfies the relationship of ( 1 ).
【請求項10】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動
される第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介して一端が前記直流電源のア
ース側端子に接続されると共に他端が前記直流電源の非
アース側端子に接続された第1及び第2のチョークと、
第1及び第2のチョークの各一端が第1及び第2の入力
端子にそれぞれ接続された圧電トランスと、前記圧電ト
ランスの出力端子と前記直流電源のアース側端子との間
に接続された負荷とを備えるインバータ装置において、
第1のスイッチング素子と並列に接続された第1のコン
デンサと、第2のスイッチング素子と並列に接続された
第2のコンデンサとを有することを特徴とするインバー
タ装置。
10. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and one end connected to a ground terminal of the DC power supply via the first and second switching elements. First and second chokes whose other ends are connected to the non-ground side terminal of the DC power supply;
A piezoelectric transformer having one ends of the first and second chokes connected to the first and second input terminals, respectively; and a load connected between an output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. An inverter device comprising:
An inverter device comprising: a first capacitor connected in parallel with a first switching element; and a second capacitor connected in parallel with a second switching element.
【請求項11】 請求項10において、第1及び第2
のコンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トラン
スの共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量を
Cd、第1及び第2のチョークのインダクタンスをそれ
ぞれLp1 ,Lp2 とすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(Cd+Cs1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(Cd+Cs2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
11. The method according to claim 10, wherein the first and the second
Let Cs 1 and Cs 2 denote the capacitance of the capacitor, fo the resonance frequency of the piezoelectric transformer, Cd the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer, and Lp 1 and Lp 2 the inductance of the first and second chokes, respectively. An inverter device which satisfies a relationship of 1 / 2π {Lp 1 · (Cd + Cs 1 )} fo {1 / 2π {Lp 2 · (Cd + Cs 2 )}.
【請求項12】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動
される第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介して一端が前記直流電源のア
ース側端子に接続されると共に他端が前記直流電源の非
アース側端子に接続された第1及び第2のチョークと、
第1及び第2のチョークの各一端が第1及び第2の入力
端子にそれぞれ接続された圧電トランスと、前記圧電ト
ランスの出力端子と前記直流電源のアース側端子との間
に接続された負荷とを備えるインバータ装置において、
第1のチョークと並列に接続された第1のコンデンサ
と、第2のチョークと並列に接続された第2のコンデン
サとを有することを特徴とするインバータ装置。
12. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and one end connected to a ground terminal of the DC power supply via the first and second switching elements. First and second chokes whose other ends are connected to the non-ground side terminal of the DC power supply;
A piezoelectric transformer having one ends of the first and second chokes connected to the first and second input terminals, respectively; and a load connected between an output terminal of the piezoelectric transformer and a ground terminal of the DC power supply. An inverter device comprising:
An inverter device comprising: a first capacitor connected in parallel with a first choke; and a second capacitor connected in parallel with a second choke.
【請求項13】 請求項12において、第1及び第2
のコンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トラン
スの共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量を
Cd、第1及び第2のチョークのインダクタンスをそれ
ぞれLp1 ,Lp2 とすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(Cd+Cs1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(Cd+Cs2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
13. The method according to claim 12, wherein:
Let Cs 1 and Cs 2 denote the capacitance of the capacitor, fo the resonance frequency of the piezoelectric transformer, Cd the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer, and Lp 1 and Lp 2 the inductance of the first and second chokes, respectively. An inverter device which satisfies a relationship of 1 / 2π {Lp 1 · (Cd + Cs 1 )} fo {1 / 2π {Lp 2 · (Cd + Cs 2 )}.
【請求項14】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動
される第1及び第2のスイッチング素子と、1次側の中
間端子をチョークを介して前記直流電源の非アース側端
子に接続されると共に第1及び第2のスイッチング素子
を介して前記直流電源のアース側端子に一対の1次側端
子を接続された電磁トランスと、この電磁トランスの1
対の2次側端子が入力端子両端間に接続された圧電トラ
ンスと、この圧電トランスの一方の入力端子と出力端子
の間に接続された負荷とを備えるインバータ装置におい
て、第1のスイッチング素子と並列に接続された第1の
コンデンサと、第2のスイッチング素子と並列に接続さ
れた第2のコンデンサとを有することを特徴とするイン
バータ装置。
14. A DC power supply, first and second switching elements which are alternately turned on and off, and an intermediate terminal on the primary side are connected to a non-earth terminal of the DC power supply via a choke. An electromagnetic transformer having a pair of primary terminals connected to a ground terminal of the DC power supply via first and second switching elements;
In an inverter device including a piezoelectric transformer having a pair of secondary terminals connected between both ends of an input terminal, and a load connected between one input terminal and an output terminal of the piezoelectric transformer, a first switching element is provided. An inverter device comprising: a first capacitor connected in parallel; and a second capacitor connected in parallel with the second switching element.
【請求項15】 請求項14において、第1及び第2
のコンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トラン
スの共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量を
Cd、電磁オートトランスの一対の1次側巻線のインダ
クタンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、1次側巻線と2次
側巻線の巻数比をそれぞれ1:N、1:nとすると、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(N2 Cd+Cs1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(n2 Cd+Cs2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
15. The method according to claim 14, wherein:
Cs 1 the capacity of the capacitor, Cs 2, wherein the piezoelectric transformer resonance frequency fo, the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer Cd, respectively Lp 1 the inductance of the pair of the primary winding of the electromagnetic autotransformer, Lp 2, Assuming that the turns ratio of the primary winding and the secondary winding is 1: N and 1: n, respectively, fo {1 / 2π {Lp 1. (N 2 Cd + Cs 1 )} fo {1 / 2π} An inverter device which satisfies a relationship of Lp 2 · (n 2 Cd + Cs 2 )}.
【請求項16】 直流電源と、交互にオン・オフ駆動
される第1及び第2のスイッチング素子と、1次側の中
間端子をチョークを介して前記直流電源の非アース側端
子に接続されると共に第1及び第2のスイッチング素子
を介して前記直流電源のアース側端子に一対の1次側端
子を接続された電磁トランスと、この電磁トランスの1
対の2次側端子が入力端子両端間に接続された圧電トラ
ンスと、この圧電トランスの一方の入力端子と出力端子
の間に接続された負荷とを備えるインバータ装置におい
て、前記電磁トランスの第1の1次側巻線と並列に接続
された第1のコンデンサと、第2の1次側巻線と並列に
接続された第2のコンデンサとを有することを特徴とす
るインバータ装置。
16. A DC power supply, first and second switching elements that are alternately turned on and off, and an intermediate terminal on the primary side are connected to a non-ground side terminal of the DC power supply via a choke. An electromagnetic transformer having a pair of primary terminals connected to a ground terminal of the DC power supply via first and second switching elements;
An inverter device comprising: a piezoelectric transformer having a pair of secondary terminals connected between both ends of an input terminal; and a load connected between one input terminal and an output terminal of the piezoelectric transformer. And a second capacitor connected in parallel with the second primary winding and a first capacitor connected in parallel with the primary winding.
【請求項17】 請求項16において、第1及び第2
のコンデンサの容量をCs1 ,Cs2 、前記圧電トラン
スの共振周波数をfo、圧電トランスの入力等価容量を
Cd、電磁オートトランスの一対の1次側巻線のインダ
クタンスをそれぞれLp1 ,Lp2 、一対の1次側巻線
と2次側巻線の巻数比をそれぞれ1:N、1:nとする
と、 fo≒1/2π√{Lp1 ・(N2 Cd+Cs1 )} fo≒1/2π√{Lp2 ・(n2 Cd+Cs2 )} の関係を満たすことを特徴とするインバータ装置。
17. The method according to claim 16, wherein the first and second
Cs 1 the capacity of the capacitor, Cs 2, wherein the piezoelectric transformer resonance frequency fo, the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer Cd, respectively Lp 1 the inductance of the pair of the primary winding of the electromagnetic autotransformer, Lp 2, Assuming that the turns ratio of the pair of primary windings and secondary windings is 1: N and 1: n, respectively, fo ≒ 1 / 2π√ {Lp 1 · (N 2 Cd + Cs 1 )} fo ≒ 1 / 2π An inverter device satisfying the relationship of {Lp 2 · (n 2 Cd + Cs 2 )}.
【請求項18】 第1及び第2のコンデンサが圧電ト
ランスの入力等価容量と逆温度特性のセラミックコンデ
ンサであることを特徴とする請求項1乃至17のいずれ
かに記載のインバータ装置。
18. The inverter device according to claim 1, wherein the first and second capacitors are ceramic capacitors having an inverse equivalent temperature characteristic to the input equivalent capacitance of the piezoelectric transformer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280094A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Taiheiyo Cement Corp Piezoelectric transformer drive circuit and manufacturing method of piezoelectric transformer drive circuit

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