JPS61220386A - 高電圧発生装置 - Google Patents
高電圧発生装置Info
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- JPS61220386A JPS61220386A JP60060564A JP6056485A JPS61220386A JP S61220386 A JPS61220386 A JP S61220386A JP 60060564 A JP60060564 A JP 60060564A JP 6056485 A JP6056485 A JP 6056485A JP S61220386 A JPS61220386 A JP S61220386A
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- piezoelectric transformer
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- signal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、主にテレビ受僚機等に用いられる高電圧発生
装置に係り、特に圧電トランスを用いた直流高電圧発生
装置の出力電圧安定化に関する。
装置に係り、特に圧電トランスを用いた直流高電圧発生
装置の出力電圧安定化に関する。
圧電トランスを用いた直流高電圧発生装置の出力電圧の
安定（電圧レギエレーシ１ンの向上や温度補償）化方法
として、例えば実公昭４５−１９８８４号公報に記載の
様に、特性の異なる圧電トランスを複数個用いて出力電
圧の駆動周波数依存性を改善する事が知られてい・る。
安定（電圧レギエレーシ１ンの向上や温度補償）化方法
として、例えば実公昭４５−１９８８４号公報に記載の
様に、特性の異なる圧電トランスを複数個用いて出力電
圧の駆動周波数依存性を改善する事が知られてい・る。
しかし、この方法は広汎な周波数に対して出力電圧を安
定化させるためには多数の圧電トランスを必要とする事
や、その合成された圧電トランスは大きな温度変化に対
しては、やはり出力電圧特性が変化するため、より安定
な直流高電圧発生装置を得る様、さらにその改善が必要
である。
定化させるためには多数の圧電トランスを必要とする事
や、その合成された圧電トランスは大きな温度変化に対
しては、やはり出力電圧特性が変化するため、より安定
な直流高電圧発生装置を得る様、さらにその改善が必要
である。
一方、電圧レギー異レージ１ンが悪い圧電トランスを用
いた高電圧発生装置において、負荷を開放すると数十Ｋ
Ｖもの高電圧が発生する危険が伴うが、この対策として
、圧電トランス駆動電流の絶対値により、圧電素子の駆
動周波数の位相を変化させて出力電圧を制御する事が特
会昭５８−３８９４８号公報に示されている。しかし、
この方法は巻線トランスを用いるために小形になりにく
いため、改善の必要がある。
いた高電圧発生装置において、負荷を開放すると数十Ｋ
Ｖもの高電圧が発生する危険が伴うが、この対策として
、圧電トランス駆動電流の絶対値により、圧電素子の駆
動周波数の位相を変化させて出力電圧を制御する事が特
会昭５８−３８９４８号公報に示されている。しかし、
この方法は巻線トランスを用いるために小形になりにく
いため、改善の必要がある。
本発明の目的は、負荷電流変化や温度変化、経時変化等
により生じる出力電圧の変動を防止した圧電トランス使
用直流高電圧発生装置を提供するにある。
により生じる出力電圧の変動を防止した圧電トランス使
用直流高電圧発生装置を提供するにある。
上記目的を達成するため、圧電トランスが最大電圧を発
生させる駆動周波数付近で、駆動電圧と電流が同位相と
なることに着目し、この駆動電圧と電流の位相が等しく
なる又は一定の位相差となる様に駆動周波数を制御する
事により温度変化等があっても、常に高電圧を安定に発
生させることを特徴とする。
生させる駆動周波数付近で、駆動電圧と電流が同位相と
なることに着目し、この駆動電圧と電流の位相が等しく
なる又は一定の位相差となる様に駆動周波数を制御する
事により温度変化等があっても、常に高電圧を安定に発
生させることを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。圧電
トランス１はＶＣＯ（電圧制御発振器）２の発振出力１
０１を増幅器３にょ塾増幅した出力で駆動される。この
時、圧電トランス１に加わる駆動電圧信号１０２と、電
流検出器４により圧電トランス１を流れる電流をそれに
対応した電圧に変換した電流信号１０３０位相を１位相
比較器５により比較し、その位相差信号１０４を低周波
フィルタ６に入力して得られる信号１０５により、前記
ＶＣＯ２の発脹周波数を制御し、いわゆるＰ Ｌ Ｌ
（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ ）を形成している
。
トランス１はＶＣＯ（電圧制御発振器）２の発振出力１
０１を増幅器３にょ塾増幅した出力で駆動される。この
時、圧電トランス１に加わる駆動電圧信号１０２と、電
流検出器４により圧電トランス１を流れる電流をそれに
対応した電圧に変換した電流信号１０３０位相を１位相
比較器５により比較し、その位相差信号１０４を低周波
フィルタ６に入力して得られる信号１０５により、前記
ＶＣＯ２の発脹周波数を制御し、いわゆるＰ Ｌ Ｌ
（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ ）を形成している
。
すなわち、圧電トランス１の駆動電圧と電流の位相が等
しくなる家に、駆動周波数が制御されることになる。一
方、圧電トランス１の出力は整流回路７を通って直流化
されて負荷９に直流高電圧を供給する。定電圧素子８は
、例えば電圧依存性抵抗器で構成し、高電圧発生装置の
電圧レギュレータうン向上と共に、負荷電流減少時の異
常高電圧発生を防止する働きをする。
しくなる家に、駆動周波数が制御されることになる。一
方、圧電トランス１の出力は整流回路７を通って直流化
されて負荷９に直流高電圧を供給する。定電圧素子８は
、例えば電圧依存性抵抗器で構成し、高電圧発生装置の
電圧レギュレータうン向上と共に、負荷電流減少時の異
常高電圧発生を防止する働きをする。
この様に、圧電トランスの駆動電圧と電流の位相を等し
くする運動法が高電圧安定化て有効であることを、第２
図を用いて説明する。第２図は、チタンＩｌ！鉛とジル
コン酸鉛を主成分とする長さ５０−１幅１０■１厚さ２
．５−の圧電トランスの発生する交流高電圧を整流して
負荷に〃口えた時の負荷にかかる直流高電圧を、駆動電
圧一定にして、駆動周波数を変化させて測定したものの
一列である。曲線２０１．２０２は周囲温度２５℃。
くする運動法が高電圧安定化て有効であることを、第２
図を用いて説明する。第２図は、チタンＩｌ！鉛とジル
コン酸鉛を主成分とする長さ５０−１幅１０■１厚さ２
．５−の圧電トランスの発生する交流高電圧を整流して
負荷に〃口えた時の負荷にかかる直流高電圧を、駆動電
圧一定にして、駆動周波数を変化させて測定したものの
一列である。曲線２０１．２０２は周囲温度２５℃。
曲線２０５は周囲温度１５℃の場合であり、また曲線２
０１，２０３は負荷抵抗が大きい場合、曲線２０２は負
荷抵抗が小さい場合である。この様に、高電圧を発生す
る駆動周波数範囲が極めて狭い上に１周囲温度変化によ
抄高電圧を発生する駆動周波数がずれる。これが一定周
波数の駆動が難しい原因である。
０１，２０３は負荷抵抗が大きい場合、曲線２０２は負
荷抵抗が小さい場合である。この様に、高電圧を発生す
る駆動周波数範囲が極めて狭い上に１周囲温度変化によ
抄高電圧を発生する駆動周波数がずれる。これが一定周
波数の駆動が難しい原因である。
ここで注目すべきことは、第２図の出力電圧曲線がピー
クを示す駆動周波数付近で、圧電トランス駆動電圧と電
流の位相が一致し、該駆動周波数以下では電流の位相が
進み、該駆動周波数以上では電流の位相が遅れることで
ある。このことは、圧電トランスの１次側入力が等測的
にコンデンサとコイルと抵抗の直列回路で表現できるこ
とを示している。従って、第１図の高電圧発生装置の様
に、駆動電流と電圧の位相が等しくなる駆動周波数で圧
電素子を駆動することにより、温度等の変化によって高
電圧を発生させる駆動周波数が変化しても、駆動周波数
がそれに追従するため、高電圧を安定に供給することが
できる。
クを示す駆動周波数付近で、圧電トランス駆動電圧と電
流の位相が一致し、該駆動周波数以下では電流の位相が
進み、該駆動周波数以上では電流の位相が遅れることで
ある。このことは、圧電トランスの１次側入力が等測的
にコンデンサとコイルと抵抗の直列回路で表現できるこ
とを示している。従って、第１図の高電圧発生装置の様
に、駆動電流と電圧の位相が等しくなる駆動周波数で圧
電素子を駆動することにより、温度等の変化によって高
電圧を発生させる駆動周波数が変化しても、駆動周波数
がそれに追従するため、高電圧を安定に供給することが
できる。
次に、電流検出器４の具体的な構成例について述べる。
電流検出回路としては、圧電トランスと直列に巻線トラ
ンスの１次側をつなぎ、巻線トランス１次側に流れる圧
電トランス駆動電流に比例した信号電圧を２次側に得る
方法や、圧電トランスと直列に抵抗を押入して核、駆動
電流に比例した信号電圧を抵抗両端に得る方法が考えら
れる。前者は巻線トランスが必要になるため、後者の方
がより簡単である。この抵抗を用いた後者の方法にＬる
電流検出器４と、増幅器３の出力段を組入合わせて構成
した一例を第３図に示す。
ンスの１次側をつなぎ、巻線トランス１次側に流れる圧
電トランス駆動電流に比例した信号電圧を２次側に得る
方法や、圧電トランスと直列に抵抗を押入して核、駆動
電流に比例した信号電圧を抵抗両端に得る方法が考えら
れる。前者は巻線トランスが必要になるため、後者の方
がより簡単である。この抵抗を用いた後者の方法にＬる
電流検出器４と、増幅器３の出力段を組入合わせて構成
した一例を第３図に示す。
圧電トランス１は、高電圧を出力する駆動周波数におい
て、数百オーム以下の入力インピーダンスとなることが
多いため、増唱器の出力段の出力インピーダンスを十分
低くし、また圧電トランス、駆動効率を高める様、いわ
ゆるＳ ＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｎｄｅｄ Ｐｕ５ｈ
Ｐｕ１ｌ ）回路を用イテいる。
て、数百オーム以下の入力インピーダンスとなることが
多いため、増唱器の出力段の出力インピーダンスを十分
低くし、また圧電トランス、駆動効率を高める様、いわ
ゆるＳ ＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｎｄｅｄ Ｐｕ５ｈ
Ｐｕ１ｌ ）回路を用イテいる。
この５ＩＰＦ回路には、トランジスタのベース。
エミッタ間順方向電圧や、レベルシフト用ダイオードの
順方向電圧のばらつきを補償するため抵抗１１．１２が
出力トランジスタに直列に接続され、抵抗１１と抵抗１
２の接続点から出力を得ている。この場合、圧電トラン
ス駆動電流検出用として、特別に圧電トランスと直列に
抵抗を挿入する必要はない。圧電トランス駆動電流は、
抵抗１１と抵抗１２１Ｃ流れる電流の差であるから、抵
抗１１を流れる電流を抵抗１１の両端にかかる電位差と
して差動増幅器１３で検出すると共に、抵抗１２を流れ
る電流も同様に差動増幅器１４で検出し差動増幅器１３
と１４の出力電圧の差を差動増幅器１５に入力する事に
より、圧電トランス駆動電流に比例した信号電圧を端子
２４に得ることができる。尚、端子２１は入力端子、端
子２２は位相比慇器５に接続される出力端子、端子２３
は圧電トランス出力端子、端子２４は電流検出出力端子
である。
順方向電圧のばらつきを補償するため抵抗１１．１２が
出力トランジスタに直列に接続され、抵抗１１と抵抗１
２の接続点から出力を得ている。この場合、圧電トラン
ス駆動電流検出用として、特別に圧電トランスと直列に
抵抗を挿入する必要はない。圧電トランス駆動電流は、
抵抗１１と抵抗１２１Ｃ流れる電流の差であるから、抵
抗１１を流れる電流を抵抗１１の両端にかかる電位差と
して差動増幅器１３で検出すると共に、抵抗１２を流れ
る電流も同様に差動増幅器１４で検出し差動増幅器１３
と１４の出力電圧の差を差動増幅器１５に入力する事に
より、圧電トランス駆動電流に比例した信号電圧を端子
２４に得ることができる。尚、端子２１は入力端子、端
子２２は位相比慇器５に接続される出力端子、端子２３
は圧電トランス出力端子、端子２４は電流検出出力端子
である。
第４図は、第５図の電流検出回路を簡略化した一例であ
る。通常５ＩＩｉｐｐ回路では、出力トランジスタはＢ
級バイアス動作（片方の出力トランジスタが線形動作し
ている時、他方の出力トランジスタはオフとなっている
）であるから、両方のトランジスタを通って流れる電流
は非常・に少ない。すなわち、抵抗１１と抵抗１２に同
時に流れる電流は少ないから、圧電トランス駆動電流が
抵抗１１の側から供給される場合は抵抗１２に電流がほ
とんど流れず両端電圧は０と考えられ結局圧電トランス
駆動電流に比例した電圧が抵抗１１の両端にそして直列
に接続した抵抗１１と１２の両端に生じる。電流が抵抗
１２を通って供給される場合も同様である。従って、直
列接続された抵抗１１と１２の両端の電位差を差動増幅
器２４に入力することにより、端子２４に圧電トランス
駆動電流に比例した信号電圧が得られる。
る。通常５ＩＩｉｐｐ回路では、出力トランジスタはＢ
級バイアス動作（片方の出力トランジスタが線形動作し
ている時、他方の出力トランジスタはオフとなっている
）であるから、両方のトランジスタを通って流れる電流
は非常・に少ない。すなわち、抵抗１１と抵抗１２に同
時に流れる電流は少ないから、圧電トランス駆動電流が
抵抗１１の側から供給される場合は抵抗１２に電流がほ
とんど流れず両端電圧は０と考えられ結局圧電トランス
駆動電流に比例した電圧が抵抗１１の両端にそして直列
に接続した抵抗１１と１２の両端に生じる。電流が抵抗
１２を通って供給される場合も同様である。従って、直
列接続された抵抗１１と１２の両端の電位差を差動増幅
器２４に入力することにより、端子２４に圧電トランス
駆動電流に比例した信号電圧が得られる。
本発明の他の１実施例を第５図により説明する。′４１
図と異なるのは、定電圧素子８に代わり例えば、プリー
ダ抵抗等で構成される電圧検出器１８が直流高電圧出力
あるいは高圧負荷９の一部につながり、出力電圧に対応
した直流信号１０６を形成し、内部に基準電圧を持つ電
圧比較器１９によ抄、前記出力電圧信号１０６と基準電
圧の差信号１０７を形成して位相制御器１７の制御信号
として加えている点である。位相制御器１７は出力電圧
信号１０６が電圧比較器１９内部基準電圧より低い時、
圧電トランス駆動電圧信号１０２と電流信号１０３の位
相差がはぼ０の時に出力１０４が０、また、逆に出力電
圧信号１０６が基準電圧より高い時、前記位相差が電圧
差信号１０６に見合った大きさの位相差の時に出力１０
４が０となるものである。この様な位相制御器は、例え
ば一方の入力信号の位相を制御信号の大きさにほぼ比例
して遅相あるいは進相させて位相比較器に入力する構成
や、入力信号の位相比較出力に制御信号を加算する構成
等により、容易に得られる。
図と異なるのは、定電圧素子８に代わり例えば、プリー
ダ抵抗等で構成される電圧検出器１８が直流高電圧出力
あるいは高圧負荷９の一部につながり、出力電圧に対応
した直流信号１０６を形成し、内部に基準電圧を持つ電
圧比較器１９によ抄、前記出力電圧信号１０６と基準電
圧の差信号１０７を形成して位相制御器１７の制御信号
として加えている点である。位相制御器１７は出力電圧
信号１０６が電圧比較器１９内部基準電圧より低い時、
圧電トランス駆動電圧信号１０２と電流信号１０３の位
相差がはぼ０の時に出力１０４が０、また、逆に出力電
圧信号１０６が基準電圧より高い時、前記位相差が電圧
差信号１０６に見合った大きさの位相差の時に出力１０
４が０となるものである。この様な位相制御器は、例え
ば一方の入力信号の位相を制御信号の大きさにほぼ比例
して遅相あるいは進相させて位相比較器に入力する構成
や、入力信号の位相比較出力に制御信号を加算する構成
等により、容易に得られる。
この時、出力高電圧が下がると、電圧検出器１８及び電
圧比較器１９の信号電圧１０６，１０７が下がり、位相
制御器１７、低周波フィルタ６、ＶＣＯ２、増幅器３、
圧電トランス１、電流検出器４で構成されるＰＬＬの出
力周波数は、圧電トランスの駆動電圧と電流の位相差が
小さくなる様に制御され、圧電トランスの発生する出力
高電圧が最大となる様に駆動される。また、逆に出力高
電圧が上がると、前記ＰＬＬの出力周波数は、圧電トラ
ンスの駆動電圧と電流の位相差が太き・くなる様に制御
され、圧電トランスの発生する出力高・電圧が低下する
様に駆動される。この様に、第５図の実施例では、出力
高電圧を安定化させることができる。
圧比較器１９の信号電圧１０６，１０７が下がり、位相
制御器１７、低周波フィルタ６、ＶＣＯ２、増幅器３、
圧電トランス１、電流検出器４で構成されるＰＬＬの出
力周波数は、圧電トランスの駆動電圧と電流の位相差が
小さくなる様に制御され、圧電トランスの発生する出力
高電圧が最大となる様に駆動される。また、逆に出力高
電圧が上がると、前記ＰＬＬの出力周波数は、圧電トラ
ンスの駆動電圧と電流の位相差が太き・くなる様に制御
され、圧電トランスの発生する出力高・電圧が低下する
様に駆動される。この様に、第５図の実施例では、出力
高電圧を安定化させることができる。
尚、これまでの説明において、位相比較に用いる圧電ト
ランス駆＠電圧信号１０２は、簡単のために圧電トラン
ス入力端子から直接とっているが、ＶＣＯ２の出力信号
ＩＱｌ等の圧電トランス。
ランス駆＠電圧信号１０２は、簡単のために圧電トラン
ス入力端子から直接とっているが、ＶＣＯ２の出力信号
ＩＱｌ等の圧電トランス。
駆動電圧と一定の位相関係を持つ信号であれば代用でき
ることは明らかである。また、出方高電圧に対応した信
号１０６を得るために第５図では電圧検出器１８には直
流高電圧出力が入力されていたが、第６図の様に整流回
路７の中間電圧を取り出し、プリーダ抵抗３１，３２で
分圧し、コンデンサ５５でリップ／ｌ／電圧を吸収して
出力対応信号１０６を得たり、第７図の様に圧電トラン
ス７に中間タップを設けその出力を整流分圧して出力対
応信号１０６を得るなど、出力高電圧に対応した信号が
得られれば、出力高電圧以外の信号を用いて出力対応信
号１０６を得る電圧検出器１８を構成しても良いことは
明らかである。
ることは明らかである。また、出方高電圧に対応した信
号１０６を得るために第５図では電圧検出器１８には直
流高電圧出力が入力されていたが、第６図の様に整流回
路７の中間電圧を取り出し、プリーダ抵抗３１，３２で
分圧し、コンデンサ５５でリップ／ｌ／電圧を吸収して
出力対応信号１０６を得たり、第７図の様に圧電トラン
ス７に中間タップを設けその出力を整流分圧して出力対
応信号１０６を得るなど、出力高電圧に対応した信号が
得られれば、出力高電圧以外の信号を用いて出力対応信
号１０６を得る電圧検出器１８を構成しても良いことは
明らかである。
以上説明した様に、本発明によれば、温度変化や経時変
化、負荷変動等による出力高電圧変動をおさえた、圧電
トランス使用直流高電圧発生装置を得ることができる。
化、負荷変動等による出力高電圧変動をおさえた、圧電
トランス使用直流高電圧発生装置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例による直流高圧電発生装置の
ブロック図、第２図は圧電トランス出力電圧の駆動周波
数依存性を示す線図、第３図は増幅器出力段と電流検出
器の具体的回路図第４図は第３図をより簡素化した回路
図、第５図は本発明の他の実施例による直流高電圧発生
装置のブロック図、第６図と第７図は出力高電圧対応信
号を得るだめの具体的回路図である。 １・・・圧電トランス ２・・・Ｖ、ＣＯ３・・
・増幅器 ４・・・電流検出器５・・・位
相比較器 ６・・・低周波フィルタ７・・・整
流器 ８・・・定電圧素子９・・・負荷
１７・・・位相比較器１８・・・電圧検
出器 ５１ 、５２・・・抵抗 ３３・・・コンデンサ。
ブロック図、第２図は圧電トランス出力電圧の駆動周波
数依存性を示す線図、第３図は増幅器出力段と電流検出
器の具体的回路図第４図は第３図をより簡素化した回路
図、第５図は本発明の他の実施例による直流高電圧発生
装置のブロック図、第６図と第７図は出力高電圧対応信
号を得るだめの具体的回路図である。 １・・・圧電トランス ２・・・Ｖ、ＣＯ３・・
・増幅器 ４・・・電流検出器５・・・位
相比較器 ６・・・低周波フィルタ７・・・整
流器 ８・・・定電圧素子９・・・負荷
１７・・・位相比較器１８・・・電圧検
出器 ５１ 、５２・・・抵抗 ３３・・・コンデンサ。
Claims (1)
- １、圧電トランスと、その駆動電圧と電流の位相差を検
出する位相比較器、及び位相比較器出力により発振周波
数が変化する電圧制御発振器を有する圧電トランス駆動
回路、該圧電トランスの出力側に接続された整流回路を
備えたことを特徴とする高電圧発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060564A JPS61220386A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 高電圧発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060564A JPS61220386A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 高電圧発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220386A true JPS61220386A (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=13145885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60060564A Pending JPS61220386A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 高電圧発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220386A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03118893A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-21 | Sansho Denshi Kk | 静電型水処理装置 |
| JPH0458085U (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-19 | ||
| US5214668A (en) * | 1990-09-28 | 1993-05-25 | Nec Corporation | Temperature detector and a temperature compensated oscillator using the temperature detector |
| WO1998009369A1 (en) * | 1996-08-29 | 1998-03-05 | Nihon Cement Kabushiki Kaisha | Control circuit and method for piezoelectric transformer |
| US5731652A (en) * | 1995-03-08 | 1998-03-24 | Nec Corporation | Power source unit employing piezoelectric transformer frequency-controlled and voltage-controlled to operate at a maximum efficiency |
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-
1985
- 1985-03-27 JP JP60060564A patent/JPS61220386A/ja active Pending
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