JPH11252913A - 電圧共振型コンバータ及び交流電源装置 - Google Patents

電圧共振型コンバータ及び交流電源装置

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JPH11252913A
JPH11252913A JP10050579A JP5057998A JPH11252913A JP H11252913 A JPH11252913 A JP H11252913A JP 10050579 A JP10050579 A JP 10050579A JP 5057998 A JP5057998 A JP 5057998A JP H11252913 A JPH11252913 A JP H11252913A
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JP
Japan
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feedback
voltage
resonance type
type converter
coil
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Application number
JP10050579A
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English (en)
Inventor
Seiji Norimatsu
誠司 乗松
Osamu Kazama
修 風間
Hajime Harada
元 原田
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Nippon Koden Corp
Original Assignee
Nippon Koden Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電源で安定して動作可能な電圧共振型コ
ンバータを提供する。 【解決手段】 全波整流器15の整流出力から抵抗16
〜18及び定電圧ダイオード19にてFET4、5の直
流バイアスを生成する。これにより、交流入力の振幅に
関係なく常に一定の直流バイアスが得られる。また、抵
抗20、定電圧ダイオード21、22にて、帰還コイル
L2からFET4、5に戻る帰還量をFET4、5の正
常動作範囲内に収るように制限する。これにより、交流
入力が広範囲に変化して帰還コイルL2からの帰還量が
大きくなっても、FET4、5の動作が不安定になった
り、壊れたりすることがない。このように、定電圧ダイ
オード19を用いた直流バイアスを生成する定電圧生成
手段と、抵抗20、定電圧ダイオード21、22からな
る帰還量制限手段とを設けることで、交流電源での使用
が可能な電圧共振型コンバータを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧共振型コンバ
ータ及び交流電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の電圧共振型コンバータを示
す回路図である。この電圧共振型コンバータは、給電部
1と受電部2とから構成されており、給電部1で発生し
た電力を電磁誘導により受電部2に供給するものであ
る。給電部1は、トランス3の一次側コイルL1と、こ
の一次側コイルL1に並列接続されるコンデンサC1
と、スイッチ素子としてのFET4、5と、一次側コイ
ルL1とコンデンサC1とによる発振を継続させるため
にFET4、5のゲートに正帰還を与えるための帰還コ
イルL2と、入力される直流電源を分圧してFET4、
5のゲート電圧より僅かに低い直流バイアスを生成する
抵抗6〜9と、直流電源の正極側と一次側コイルL1の
中性点cとの間に介挿されるコイルL3とで構成されて
いる。
【0003】一方、受電側2は、トランス3の二次側コ
イルL4と、この二次側コイルL4からの交流出力を全
波整流するダイオード10、11と、全波整流出力を平
滑するコイルL5及びコンデンサC2とで構成されてい
る。このような構成において、直流電源が入力される
と、FET4、5が交互にオン・オフし、これによって
一次側コイルL1とコンデンサC1とによる発振が始ま
り、この発振は帰還コイルL2に発生する誘導起電力に
よって継続する。受電側2には、二次側コイルL4に交
流出力が発生し、それがダイオード10、11によって
全波整流された後、コイルL5とコンデンサC2とによ
る平滑回路によって平滑されて直流または脈流が出力さ
れる。なお、スイッチ素子としてFETの他にトランジ
スタの使用も勿論可能である。この電圧共振型コンバー
タでは、FET4、5が単にオン・オフするのでみであ
り、サイン波発振であることから損失が非常に小さく、
高効率の電源が得られる。なお、この電圧共振型コンバ
ータと同様のものとしては、例えば特開平6−1784
64号公報に開示されているものがある。なお、この公
報に開示された電圧共振型コンバータではスイッチ素子
としてトランジスタを用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電圧共振型コンバータにあっては、直流電源を入力
電源としているので、交流電源で動作させようとしても
スイッチ素子に印加されるバイアス電圧が交流入力に応
じて変化することから、正常動作を期待できない。ま
た、交流入力が広範囲に変化した場合で、帰還コイルL
2からスイッチ素子に戻る帰還量が大きくなると、スイ
ッチ素子の動作が不安定になったり、最悪の場合には壊
れたりする恐れがある。このように従来の電圧共振型コ
ンバータでは交流での使用が不可能であった。
【0005】そこで本発明は、交流電源で安定して動作
可能な電圧共振型コンバータ及びこの電圧共振型コンバ
ータを用いた交流電源装置を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明による電圧共振型コンバータ
は、トランスの一次側コイル、この一次側コイルに並列
接続されるコンデンサ、このコンデンサと前記一次側コ
イルとによる発振を行なわせるスイッチ素子及び発振を
継続させるための帰還量を前記スイッチ素子に与える帰
還コイルより構成される発振回路を備えた電圧共振型コ
ンバータにおいて、前記スイッチ素子が正常動作する範
囲内に前記帰還コイルからの帰還量を制限する帰還量制
限手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、
帰還コイルからの帰還量が大きくなっても帰還量制限手
段によってスイッチ素子が正常動作する範囲内に制限さ
れるので、使用中にスイッチ素子の動作が不安定になっ
たり、壊れたりするようなことが起らず、安定した動作
が可能になる。
【0007】上記帰還量制限手段は、例えば、帰還コイ
ルに対して直列に介挿される電流制限用の抵抗と、この
抵抗を介して帰還コイルに並列に介挿され、極性を互い
に逆にして直列接続された2個の定電圧ダイオードとを
備えてなるものである。また、上記構成に、入力される
交流を整流する整流手段と、この整流手段の出力より前
記スイッチング素子の動作点より僅かに低い一定した電
圧値の直流バイアスを生成して前記スイッチング素子に
印加する定電圧生成手段とを設けても良い。定電圧生成
手段を設けることにより、安定した直流バイアスが生成
でき、交流を入力した場合でも一次側コイルとコンデン
サによる発振を安定して行なわせることができる。すな
わち、交流電源でも安定して動作可能な電圧共振型コン
バータを提供できる。定電圧生成手段としては、例えば
定電圧ダイオードを備えるものが好適である。
【0008】請求項5記載の発明による交流電源装置
は、請求項1乃至4に記載の電圧共振型コンバータと、
入力される交流の極性に応じて前記電圧共振型コンバー
タの出力の極性を切り替えて交流に変換する極性切替手
段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、請
求項1乃至4に記載の電圧共振型コンバータを備えてい
るので、電源トランスを必要としない小型・軽量の交流
電源装置を提供できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の電
圧共振型コンバータ及びこの電圧共振型コンバータを用
いた交流電源装置の実施の形態について説明する。 (I )電圧共振型コンバータ 図1は本発明に係る電圧共振型コンバータの実施の形態
の構成を示すブロック図である。なお、この図におい
て、前述した図4と共通する部分には同一の符号を付け
てその説明を省略する。この実施の形態の電圧共振型コ
ンバータは、給電側13に、交流入力を全波整流する全
波整流器15と、この全波整流器15の出力からスイッ
チ素子であるFET4、5に直流バイアスを与える抵抗
16、17、18及び定電圧ダイオード19と、帰還コ
イルL2からの帰還量の上限を決める抵抗20及び定電
圧ダイオード21、22とを備えている。
【0010】抵抗16と定電圧ダイオード19は全波整
流器15の出力側間に直列接続されており、抵抗17、
18の夫々は互いに一端が共通接続されて、抵抗16と
定電圧ダイオード19の接続部分に接続されている。抵
抗17、18の他端がFET4、5のゲートに接続され
ている。抵抗16、17、18及び定電圧ダイオード1
9により、FET4、5がオンするゲート電圧(例えば
3.4V)より僅かに低い直流バイアスが生成される。
抵抗20は帰還コイルL2に直列に接続されており、定
電圧ダイード21、22は互いに極性が逆になるように
直列接続されて、抵抗22を介して帰還コイルL2に並
列接続されている。
【0011】抵抗20は定電圧ダイオード21、22の
ツェナー電圧以上の電圧で電流が大量に流れるのを制限
するものである。この抵抗20と定電圧ダイオード2
1、22とにより、帰還コイルL2からFET4、5へ
の帰還量の上限が決まり、交流入力の振幅が大きくなっ
てもFET4、5への帰還量が制限されるので、これら
FET4、5の動作が不安定になったり、壊れたりする
恐れがない。なお、上記一次側コイルL1、コンデンサ
C1、FET4、5及び帰還コイルL2は発振回路を構
成する。また、抵抗20及び定電圧ダイオード21、2
2は帰還量制限手段を構成する。また、抵抗16、1
7、18及び定電圧ダイオード19は定電圧生成手段を
構成する。また、全波整流器15は整流手段に対応す
る。
【0012】一方、受電側14では、図4の従来の電圧
共振型コンバータと同様に、受電側コイルL4に交流出
力が発生し、ダイオード10、11によって全波整流さ
れた後、コイルL5とコンデンサC2とによる平滑回路
によって平滑されて直流または脈流が出力される。な
お、言うまでもないが、コンデンサC2として、容量の
小さいものに変えて行くことにより、平滑回路からの出
力が直流から脈流になって行く。また、スイッチ素子と
してFET4、5の他にトランジスタの使用も勿論可能
である。また、この電圧共振型コンバータでもFET
4、5が単にオン・オフするのでみであり、サイン波発
振であることから損失が非常に小さく、高効率の交流電
源が得られる。
【0013】このように、この実施の形態では、FET
4、5の直流バイアスの生成に定電圧ダイオード19を
用いたので、交流入力の振幅に関係なく常に一定の直流
バイアスを得ることができる。また、抵抗20、定電圧
ダイオード21、22によって帰還コイルL2からの帰
還量を制限するので、交流入力が大きくなっても帰還量
がFET4、5の正常動作範囲内に制限されるので、使
用中にFET4、5の動作が不安定になったり、壊れた
りするようなことが起らず、安定した動作が可能にな
る。したがって、交流電源での使用が可能な電圧共振型
コンバータを提供することができる。なお、上記実施の
形態では、帰還量の制限に定電圧ダイオード21、22
を用いたが、図1の符号25で示すように、通常のスイ
ッチングダイオードを複数個直列接続したものを2組用
い、各組の極性を互いに逆にして帰還コイルL2に並列
接続するようにしても良い。
【0014】(II)交流電源装置 図2は本発明に係る交流電源装置の実施の形態の構成を
示すブロック図である。この実施の形態の交流電源装置
は、図1の電圧共振型コンバータと、交流入力の極性に
応じて出力の極性を切り替える極性切替手段とを備える
ものである。この場合、電圧共振型コンバータは、脈流
を出力するように平滑回路のコンデンサC2に容量の小
さいものを用いている。極性切替手段は、二つの位相検
出回路30、31と、位相検出回路30、31の保護用
の抵抗32と、二つの開閉スイッチ33、34とを備え
て構成される。
【0015】位相検出回路30は交流入力の正の極性で
オン状態となり、位相検出回路31は交流入力の負の極
性でオン状態となる。開閉スイッチ33は電圧共振コン
バータの出力側に設けられており、位相検出回路30の
オン時に閉状態になり、オフ時に開状態になる。また、
開閉スイッチ34は開閉スイッチ33と極性を逆にして
電圧共振コンバータの出力側に設けられており、位相検
出回路31のオン時に閉状態になり、オフ時に開状態に
なる。これら開閉スイッチ33、34は交流入力の極性
に応じて交互に開閉する。即ち、交流入力の正の極性で
開閉スイッチ33が閉状態、開閉スイッチ34が開状態
となり、交流入力の負の極性で開閉スイッチ33が開状
態、開閉スイッチ34が閉状態となる。この交流電源装
置は、図1の電圧共振型コンバータを用いているので、
電源トランスを必要としない分、小型・軽量化が図れ
る。
【0016】ここで、図3は極性切替手段として回路4
0、回路41を用いた例を示す図である。回路40と回
路41は交流電源に対して互いに逆向きに接続されてお
り、例えば交流入力の正の極性で回路40のSSRA、
A′をオンし、交流入力の負の極性で回路41のSSR
B、B′をオンする。これにより、電圧共振型コンバー
タからの半波整流が交流に変換される。なお、この実施
の形態では、電圧共振型コンバータとして、図1に示す
ものを用いたが、交流出力タイプであれば方式のコンバ
ータ(例、共振型でないもの等)の使用も可能である。
【0017】
【発明の効果】請求項1、2記載の電圧共振型コンバー
タによれば、帰還コイルからスイッチ素子に戻る帰還量
がスイッチ素子の正常動作範囲内に収るように上限を決
める帰還量制限手段を設けたので、交流入力が広範囲に
変化して帰還コイルからの帰還量が大きくなっても、ス
イッチ素子の動作が不安定になったり、最悪の場合には
壊れたりするようなことがなく、安定して動作可能な電
圧共振型コンバータを提供することができる。請求項
3、4記載の電圧共振型コンバータによれば、整流した
出力を定電圧ダイオードで安定化させてスイッチ素子に
与える直流バイアスを生成するので、交流入力でも安定
して発振させることができ、交流電源で安定して動作可
能な電圧共振型コンバータを提供できる。請求項5記載
の交流電源装置によれば、請求項1乃至4記載の電圧共
振型コンバータを用いたので、電源トランスを必要とし
ない小型・軽量の交流電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧共振型コンバータの実施の形
態の構成を示す回路図である。
【図2】実施の形態の電圧共振コンバータを用いた交流
電源装置の構成を示す回路図である。
【図3】実施の形態の電圧共振コンバータを用いた他の
交流電源装置の構成を示す回路図である。
【図4】従来の電圧共振型コンバータの構成を示す回路
図である。
【符号の説明】
3 トランス 4、5 FET L1 一次側コイル L2 帰還コイル L3、L5 コイル L4 二次側コイル C1、C2 コンデンサ 10、11 ダイオード 15 全波整流器 16、17、18、20 抵抗 19、21、22 定電圧ダイオード

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの一次側コイル、この一次側コ
    イルに並列接続されるコンデンサ、このコンデンサと前
    記一次側コイルとによる発振を行なわせるスイッチ素子
    及び発振を継続させるための帰還量を前記スイッチ素子
    に与える帰還コイルより構成される発振回路を備えた電
    圧共振型コンバータにおいて、 前記スイッチ素子が正常動作する範囲内に前記帰還コイ
    ルからの帰還量を制限する帰還量制限手段を備えたこと
    を特徴とする電圧共振型コンバータ。
  2. 【請求項2】 前記帰還量制限手段は、前記帰還コイル
    に対して直列に介挿される電流制限用の抵抗と、この抵
    抗を介して前記帰還コイルに並列に介挿され、極性を互
    いに逆にして直列接続された2個の定電圧ダイオード
    と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電圧共振
    型コンバータ。
  3. 【請求項3】 入力される交流を整流する整流手段と、 この整流手段の出力より前記スイッチング素子の動作点
    より僅かに低い一定した電圧値の直流バイアスを生成し
    て前記スイッチング素子に印加する定電圧生成手段と、 を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2のいずれ
    かに記載の電圧共振型コンバータ。
  4. 【請求項4】 前記定電圧生成手段は、定電圧ダイオー
    ドを備えたことを特徴とする請求項3記載の電圧共振型
    コンバータ。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4に記載の電圧共振型コン
    バータと、 入力される交流の極性に応じて前記電圧共振型コンバー
    タの出力の極性を切り替えて交流に変換する極性切替手
    段と、 を備えたことを特徴とする交流電源装置。
JP10050579A 1998-03-03 1998-03-03 電圧共振型コンバータ及び交流電源装置 Pending JPH11252913A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011135704A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Daifuku Co Ltd 無接触給電設備
EP2445083A4 (en) * 2009-06-18 2016-08-24 Daifuku Kk CONTACTLESS POWER SUPPLY EQUIPMENT
EP3291408A1 (en) * 2016-08-29 2018-03-07 King-Meter Technology Co.,Ltd Wireless charging circuit

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031202