WO2007148473A1

WO2007148473A1 - 自励式発振回路

Info

Publication number: WO2007148473A1
Application number: PCT/JP2007/058776
Authority: WO
Inventors: Hiroyasu Kitamura
Original assignee: Panasonic Electric Works Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-12-27
Also published as: EP2034597A1; RU2382478C1; EP2034597A4; US20100231313A1; CN101473517A; KR20090016030A; JP2008005607A

Abstract

　本発明の自励式発振回路は、トランジスタＱ１をターンオフするターンオフトランジスタＴｒ１と、ターンオフトランジスタＴｒ１のベースに電圧Ｖｂを出力するターンオフコンデンサＣ３と、トランジスタＱ１がオンした際に流れるドレイン電流Ｉｄに応じた大きさの電圧で、ターンオフコンデンサＣ３を充電するバイアス抵抗Ｒ１とを備え、ターンオフコンデンサＣ３と電源部５０との間に抵抗Ｒ３を接続する。これにより、ターンオフコンデンサＣ３は、電圧Ｖｂが所定のバイアス電圧以下にならないように電荷が蓄えられ、バイアス抵抗Ｒ１を小さくし、バイアス抵抗Ｒ１のエネルギー損失を低下することができる。

Description

自励式発振回路

技術分野

[0001] 本発明は、自励式発振回路に関するものである。

背景技術

[0002] 図 10は、特許文献 1に示される従来の電源装置を示す回路図である。図 10において、電源部 300が端子 3a、 3bに接続されると、コンデンサ C200にバイアス抵抗 R10 0を介して電力が供給される。これによつて、コンデンサ C200が充電され、ノィァス電圧 V100が上昇する。そして、バイアス電圧 V100によって、ゲート'ソース間電圧 V 200が電界効果トランジスタ QlOOのスレショルド電圧を超えると、電界効果トランジスタ Q100は、オンする。これによつて、ドレイン電流 1100が流れ、ドレイン電圧 V300 が低下し、コイル L 100の両端に電位差が生じる。これに伴って、コイル L300の両端に電圧が誘起され、ゲート電圧 V400が更に上昇する。

[0003] 一方、ドレイン電流 1100の大きさに応じてトランジスタ Q200をオン 'オフするバイァス抵抗 R310、 R320間の電圧が上昇し、トランジスタ Q200にベース電流が供給されると、トランジスタ Q200がオンする。これによつて、電界効果トランジスタ Q 100のゲート電圧 V400が低下して、電界効果トランジスタ Q100がオフする。

[0004] これによつて、電源投入時における電界効果トランジスタ Q100がオンするまでの時間が大幅に短縮され、ドレイン電流 1100による蓄積エネルギーが適量に抑制され、電界効果トランジスタ Q100のオフ後に発生するフライバック電圧が低減可能となる。

[0005] し力しながら、従来の電源装置では、例えば 10W以下のような低い電力を供給する電源部 300が採用された場合に、高い電力を供給する電源部 300が接続された場合と同程度の電力が負荷 400へ出力されるためには、電界効果トランジスタ Q100のオン時間を長くする必要があった。そのため、従来の電源装置では、ドレイン電流 II 00が流れることによるバイアス抵抗 R310、R320のエネルギー損失が増大してしまう特許文献 1：特開平 6 - 70461号公報発明の開示

[0006] 本発明の目的は、バイアス抵抗のエネルギー損失を低くすることができる自励式発振回路を提供することである。

[0007] 本発明の自励式発振回路は、共振回路に直列接続されたスイッチング素子をターンオフするターンオフトランジスタと、前記ターンオフトランジスタの制御端子に制御電圧を出力するターンオフコンデンサと、前記スイッチング素子がオンした際に流れるオン電流に応じた大きさの電圧で、前記ターンオフコンデンサを充電するバイアス抵抗と、前記制御電圧が、前記ターンオフトランジスタのスレショルド電圧よりも低い所定のバイアス電圧以下とならな、ように、前記ターンオフコンデンサを充電する充電部とを備える。

[0008] このような構成の自励式発振回路では、ターンオフコンデンサは、所定量の電荷が蓄えられた状態から電荷が充電され、ターンオフコンデンサによってターンオフトランジスタがオンされる。このため、ノィァス抵抗の抵抗値が小さくても、ターンオフトランジスタがオンされるまでの時間を一定の値に維持することができ、バイアス抵抗のェネルギー損失を低くすることができる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の実施の形態 1による自励式発振回路が適用された給電システムの全体構成図を示している。

[図 2]図 1に示す自励式発振回路の回路図を示して、る。

[図 3]図 2の自励式発振回路のタイミングチャートを示し、（a)には、トランジスタのソース 'ドレイン間の電圧が示され、（b)には、トランジスタのドレイン電流が示され、（c)には、ターンオフトランジスタのベース'ェミッタ間の電圧が示され、（d)には、トランジスタのオン.オフタイミングが示され、（e)には、ターンオフトランジスタのオン'オフタイミングが示されている。

[図 4]ターンオフコンデンサ C3を、抵抗 R3を介して電源部 50に接続しない場合における自励式発振回路 1の主要部を示している。

[図 5]ターンオフコンデンサ C3を、抵抗 R3を介して電源部 50に接続した自励式発振回路 1の主要部を示して、る。 [図 6]実施の形態 2による自励式発振回路 laをシエーバ洗浄器 200に適用した場合におけるシエーバシステムの全体構成図を示している。

[図 7]自励式発振回路の回路図を示して!/、る。

[図 8]実施の形態 3による自励式発振回路の回路図を示す。

[図 9]実施の形態 4による自励式発振回路の回路図を示す。

[図 10]特許文献 1に示される従来の電源装置を示す回路図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

[0011] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1による自励式発振回路が適用された給電システムの全体構成図を示している。図 2は、図 1に示す自励式発振回路の回路図を示している。

[0012] 図 1において、この給電システムは、電力供給部 2及びコネクタ 3を備えている。電力供給部 2は、例えば、図 2に示すように、帰還部 20、抵抗 R3、ターンオフコンデンサ C3、ノィァス部 40、トランジスタ Ql、バイアス抵抗 Rl、ベース抵抗 R2、ターンオフトランジスタ Trl、及び、電源部 50を備えて構成される。電力供給部 2は、家庭用商用電源力も供給される例えば 100V〜240Vの交流電圧を、例えば 5V (例えば電力 : 6W、電流： 1. 2A)の直流電圧に変換し、そして、高周波の電力を生成して、コネクタ 3を介して負荷装置 100に電力を供給する。負荷装置 100は、例えば、電気カミソリ（シエーバ）が採用され、電力供給部 2から供給される電力によって充電される。コネクタ 3は、図 1に示す共振回路 10を備えて構成される。

[0013] また、給電システムは、自励式発振回路 1、電源部 50、及び、負荷装置 100を備えている。自励式発振回路 1は、負荷装置 100を非接触で充電する非接触充電回路である。自励式発振回路 1は、共振回路 10、帰還部 20、抵抗 R3、ターンオフコンデンサ C3、ノィァス部 40、トランジスタ Ql、バイアス抵抗 Rl、ベース抵抗 R2、及び、タ一ン才フトランジスタ Trlを備える。

[0014] 共振回路 10は、並列接続された共振コンデンサ C1及び共振コイル L1を備えて構成され、磁気結合された負荷装置 100に電力を供給する。

[0015] 帰還部 20は、帰還コイル L2及び抵抗 R4を備えて構成される。帰還コイル L2は、共振コイル L1と磁気結合され、共振コイル L1で発生した電力を正帰還して、この電力を、抵抗 R4を介してトランジスタ (スイッチング素子) Q1のゲートに出力する。

[0016] ターンオフコンデンサ C3は、ターンオフトランジスタ Trlのベースとェミッタとの間に並列接続される。ターンオフコンデンサ C3は、電源部 50から抵抗 R3を介して出力される電圧と、バイアス抵抗 R1からトランジスタ Q1のドレイン電流（オン電流） Idに応じた電圧とによって充電され、ターンオフトランジスタ Trlのベース (制御端子）に電圧（制御電圧) Vbを出力する。

[0017] 抵抗 R3は、電源部 50の正極端子に接続される電源端子 Aと、ターンオフトランジスタ Trlのベースとの間に接続される。抵抗 R3は、電源部 50から出力される電圧をターンオフコンデンサ C3に出力し、電圧 Vbがターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧以下の予め設定された所定のバイアス電圧以下とならな!/ヽように、ターンオフコンデンサ C3を常時充電する。

[0018] トランジスタ Q1は、 nチャネル電界効果型トランジスタ力構成され、ドレインが共振回路 10に接続され、ソースがバイアス抵抗 R1に接続されて!、る。

[0019] バイアス抵抗 R1は、一端がベース抵抗 R2を介して、ターンオフトランジスタ Trlのベースに接続され、他端が、電源部 50の負極端子に接続される電源端子 Bに接続されている。

[0020] ターンオフトランジスタ Trlは、コレクタがトランジスタ Q1のゲートに接続され、ェミツタが電源端子 Bに接続されている。そして、ターンオフトランジスタ Trlは、ドレイン電流 Idの大きさが所定の大きさになって、電圧 Vbが所定のスレショルド電圧（例えば 0. 6V)を超えると、オンしてトランジスタ Q1のゲート容量を放出し、トランジスタ Q1をターンオフさせる。これによつて、ドレイン電流 Idは、一定の大きさ以下に制限される。

[0021] ノィァス部 40は、抵抗 (起動抵抗) R5及びコンデンサ（起動コンデンサ） C2を備えて構成され、抵抗 R5とコンデンサ C2とが直列に接続されている。ノィァス部 40は、電源部 50から出力される電圧に基づいて、トランジスタ Q1をオンするためのバイアス電圧を生成し、帰還部 20を介してトランジスタ Q1のゲートに出力する。抵抗 R5は、電源端子 Aと帰還コイル L2との間に接続されている。コンデンサ C2は、電源端子 Bと帰還コイル L2との間に接続されている。すなわち、直列に接続されている抵抗 R5とコンデンサ C2との接続点に帰還部 20が接続されている。電源端子 Aは、電源部 50 の正極端子に接続され、電源端子 Bは、電源部 50の負極端子に接続されている。

[0022] 負荷装置 100は、例えば、コイル L3、ダイオード Dl、及び、二次電池 101を備えて構成される。コイル L3は、共振コイル L1と逆相に磁気結合され、共振コイル L1の電圧 VL1とは位相が 180度異なる電圧を発生する。ダイオード D1は、コイル L3で発生した電圧を整流する。二次電池 101は、ダイオード D1で整流された電圧によって充電される。

[0023] 次に、図 2に示す自励式発振回路 1の動作について説明する。図 3は、図 2の自励式発振回路のタイミングチャートを示している。その（a)には、トランジスタのソース'ドレイン間の電圧が示され、（b)には、トランジスタのドレイン電流が示され、（c)には、ターンオフトランジスタのベース'ェミッタ間の電圧が示され、（d)には、トランジスタのオン ·オフタイミングが示され、（e)には、ターンオフトランジスタのオン ·オフタイミングが示されている。

[0024] 電源部 50が所定の直流電圧 (例えば 5V)を出力すると、コンデンサ C2が充電され、トランジスタ Q1のゲートの電圧 VGが上昇する。ゲートの電圧 VGがトランジスタ Q1 のスレショルド電圧に達すると、トランジスタ Q1がオンし（時刻 T1)、ドレイン電流 Idが流れて、共振コンデンサ C1及びターンオフコンデンサ C3が充電される。

[0025] ターンオフコンデンサ C3が充電され、電圧 Vbがターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧を超えると、ターンオフトランジスタ Trlがオンし（時刻 T2)、トランジスタ Q1のゲート容量が放電される。これによつて電圧 VGが低下し、電圧 VGがトランジスタ Q1のスレショルド電圧以下になると、トランジスタ Q1は、オフする（時刻 Τ3)。

[0026] トランジスタ Q1がオフすると（時刻 Τ3)、ドレイン電流 Idが急激に減少し、ドレイン電流 Idは、 0になる。ドレイン電流 Idが 0になると、ターンオフコンデンサ C3が放電され、電圧 Vbが低下し、電圧 Vbがターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧以下になると、ターンオフトランジスタ Trlは、オフする（時刻 T4)。

[0027] ターンオフトランジスタ Trlがオフすると、ターンオフコンデンサ C3は、放電を開始し、電圧 Vbが低下していく。ここで、ターンオフコンデンサ C3は、抵抗 R3を介して電源部 50と接続され、電源部 50から電流 Ir3が供給されるため、電圧 Vbが予め設定された所定の値まで低下すると、放電を停止して電圧 Vbをバイアス電圧に維持する。なお、バイアス電圧は、ターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧よりも低い所定の値（例えば、ターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧の 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4等の値）に維持されるように、抵抗 R3、 R2、 R1及びターンオフコンデンサ C3の値が設定されている。また、抵抗 R5とコンデンサ C2との時定数は、 R3とターンオフコンデンサ C3との時定数より大きく設定され、ターンオフコンデンサ C3が抵抗 R3を介して充電され、電圧 Vbがターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧になるまでの速度力トランジスタ Q1がオンするまでの速度より速くされている。これにより、ターンォフトランジスタ Trlは、トランジスタ Q1を確実にターンオフすることができる。

[0028] 一方、トランジスタ Q1がオフすると、共振回路 10は、共振を開始し、共振コイル L1 の電圧 VL1の変化に伴って、電圧 Vdは、上に凸の略正弦カーブを描いて変化する。ここで、帰還コイル L2は、共振コイル L1と同相となるように磁気結合されている。そのため、帰還コイル L2で発生する電圧 VL2は、下に凸の略正弦カーブを描いて変化し、それに伴って、電圧 VGが変化してトランジスタ Q1のスレショルド電圧を超えると、トランジスタ Q1は、オンする（時刻 T5)。

[0029] トランジスタ Q1がオンすると、ドレイン電流 Idが流れ、ターンオフコンデンサ C3が充電され、電圧 Vbがターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧を超えて再びオンし (時刻 T6)、トランジスタ Q1は、再びオフする（時刻 Τ7)。自励式発振回路 1では、以上の動作が繰り返され、負荷装置 100に電力が供給される。

[0030] ここで、ターンオフコンデンサ C3が、抵抗 R3を介して電源部 50に接続されていない構成を考える。この構成では、ターンオフコンデンサ C3は、電源部 50から電力供給を受けないため、蓄えた電荷が全て放電され、電圧 Vbが 0になるまで、放電を継続する。そのため、ターン才フコンデンサ C3は、ターン才フトランジスタ Trlを才ンするためには、電荷が 0の状態から充電を開始しなければならず、一定時間内で、電圧 Vbをターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧にするためには、バイアス抵抗 R1 の値を大きくする必要があった。その結果、トランジスタ Q1のオンの場合に流れるドレイン電流 Idによるバイアス抵抗 Rlのエネルギー損失が大きくなつてしまう。

[0031] 一方、本自励式発振回路 1では、ターンオフコンデンサ C3は、抵抗 R3を介して電源部 50と接続されている。そのため、ターンオフコンデンサ C3は、トランジスタ Q1がオフしている期間において、電圧 Vbの値を一定の値 (バイアス電圧）に維持する。そのため、ターンオフコンデンサ C3は、予め設定された所定量の電荷が蓄えられた状態から充電が開始され、ターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧になるまでの電荷が充電されれば、ターンオフトランジスタ Trlをオンさせることが可能となる。具体的には、電源部 50の出力する電圧が 5V、抵抗 R3が 16kQ、ベース抵抗 R2が lkQ とされ、バイアス抵抗 R1が無視される場合では、ターンオフトランジスタ Trlのベースには、 0. 29V程度のバイアス電圧が常にかけられている。そのため、ターンオフトランジスタ Trlをオンさせるためには、あと約 0. 3Vの電荷をターンオフコンデンサ C3 に充電すればよい。

[0032] その結果、バイアス抵抗 R1の値を小さくしても、一定時間内でターンオフトランジスタ Trlをオンさせることが可能となり、トランジスタ Q1のオン際に流れるドレイン電流 Id によるバイアス抵抗 R1のエネルギー損失を低くすることが可能となる。

[0033] 次に、抵抗 R3を接続したことによる自励式発振回路 1の作用についてより詳細に説明する。図 4は、ターンオフコンデンサ C3を、抵抗 R3を介して電源部 50に接続しない場合における自励式発振回路 1の主要部を示し、そして、図 5は、ターンオフコンデンサ C3を、抵抗 R3を介して電源部 50に接続した自励式発振回路 1の主要部を示している。なお、図 4および図 5において、図示しない箇所の回路構成は、図 2の回路構成と同一である。

[0034] 図 4に示す回路において、説明を簡略ィ匕するためにドレイン電流 Idが一定とされ、バイアス抵抗 R1に流れる電流が II ( = qr (t) )とされ、ベース抵抗 R2に流れる電流力 2 ( = q2' (t) )とされ、ターンオフコンデンサ C3の静電容量が Cとされ、ノィァス抵抗 R1の抵抗値力 1とされ、そして、ベース抵抗 R2の抵抗値が R2とされると、以下の回路方程式が得られる。なお、 ql' (t)は、電荷 ql (t)の微分を表し、 q2' (t)は、電荷 q2の微分を表し、 tは、時間を表す。

[0035] Id=ql' (t) +q2' (t) ql'(t) XRl = q2' (t) XR2 + q2(t) /C

ql (0) =R2 X Id/ (Rl +R2)

q2(0)=0

上式を解くと、ターンオフコンデンサ C3の電圧 Vcl(t)は、下記の式で表される。

[0036] Vc 1 (t) = exp (- t/C (Rl + R2) ) X ( - 1 + exp (t/C (Rl +R2) ) XldXRl この式から、電圧 Vcl (t)がターンオフトランジスタ Trlのスレショルド電圧になるまでの時間を求めると、トランジスタ Q1がオンしてドレイン電流 Idが流れ始めてからターンオフトランジスタ Trlがオンするまでのオン時間 tlが決定される。

[0037] 図 5に示す回路においても同様にして、トランジスタ Q1がオンしてドレイン電流 Idが流れ始める初期状態における電圧 Vbの値、すなわち、バイアス電圧の値が VBとされ、以下の回路方程式が得られる。

[0038] Id=ql'(t)+q2' (t)

ql'(t) XRl = q2' (t) XR2 + q2(t) /C

ql (0) =R2 X Id/ (Rl +R2)

q2(0)=VB

上式を解くと、ターンオフコンデンサ C3の電圧 Vc2(t)は、下記の式で表される。

[0039] Vc2 (t) =exp ( - t/C (Rl +R2) ) X (C-VB-C-Id-Rl + C-exp(t/C(Rl + R2)) XIdXRl)/C

この式に先ほど求めたオン時間 tlが代入されることによって、 R1が求められる。ここで、 Vc2(t)から R1の解析解が得難いため、 Vcl (t)の式において、 Vcl (t) =0.6 V、 Rl = 1 Ω、 R2= lkQ、 C=4700pF、 Id=5Aが代入され、オン時間 tlが求められると、 tl = 6.0X10—⁷が得られる。このオン時間 tlが Vc2(t)の式に代入されると共【こ、 Vc2(t)の式【こ、 Vc2(t) =0.6V、 R2=lkQ, C=4700pF, Id=5A、 VB =0. 3Vが代入されて、 Vc2(t)の式から Rlが求められ、 R1 = 0. 56 Ωが得られる。

[0040] すなわち、図 5に示す回路では、バイアス抵抗 R1の抵抗値が 0. 56 Ωとすることが可能となり、図 4に示す回路に対してバイアス抵抗 R1のエネルギー損失が 0. 56倍にすることが可能となる。なお、計算によると、図 5に示す回路では、 VB、 Idの値が大きいほど、バイアス抵抗 R1の抵抗値を小さくすることが可能となる。 [0041] 以上、説明したように、実施の形態 1による自励式発振回路 1によれば、ターンオフコンデンサ C3が電源部 50と抵抗 R3を介して接続されているため、ターンオフコンデンサ C3は、トランジスタ Q1がオフしている期間であっても、電圧 Vbを一定のバイアス電圧に維持する。そのため、バイアス抵抗 R1の抵抗値が小さくされても、オン時間 tl が一定の値に維持され得、バイアス抵抗 R1のエネルギー損失を低くすることが可能となる。

[0042] なお、ターンオフコンデンサ C3は、抵抗 R3を介して電源部 50に接続されているため、トランジスタ Q1のオフ期間においても、抵抗 R3、 Rl、 R2に電流が流れることになる。ここで、抵抗 R3に流れる電流 Ir3は、ドレイン電流 Idに比べて著しく小さな値となるように、抵抗 R3、 Rl、 R2の抵抗値が設定されているため、トランジスタ Q1のオフ期間におけるバイアス抵抗 R1のエネルギー損失は、トランジスタ Q1のオン期間におけるバイアス抵抗 R1のエネルギー損失に比べて無視できるほど小さくなる。

[0043] (実施の形態 2)

次に、本発明の実施の形態 2による自励式発振回路について説明する。図 6は、実施の形態 2による自励式発振回路 laをシエーバ洗浄器 200に適用した場合におけるシエーバシステムの全体構成図を示している。図 7は、自励式発振回路 laの回路図を示している。シエーバシステムは、電源部 50、シエーバ洗浄器 200及び負荷装置 1 00を備えて構成される。なお、実施の形態 2において、実施の形態 1と同一のものは同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0044] 図 6に示すシエーバ洗浄器 200は、電磁誘導加熱トランス 201、電磁誘導加熱回路 202及びファン 203を備えて構成される。電磁誘導加熱トランス 201は、例えば、図 7に示す共振回路 10から構成され、負荷装置 100を構成するシエーバの刃先 102 に電力を供給し、刃先 102に渦電流を流すことによって刃先 102を加熱する。電磁誘導加熱回路 202は、図 7に示す帰還部 20、抵抗 R3、ターンオフコンデンサ C3、バィァス部 40、トランジスタ Ql、バイアス抵抗 Rl、ベース抵抗 R2、ターンオフトランジスタ Trl、ダイオード D2及び抵抗 R6を備える。そして、電磁誘導加熱トランス 201及び電磁誘導加熱回路 202は、自励式発振回路 laを構成する。

[0045] ファン 203は、刃先 102を乾燥する場合に駆動され、刃先 102に風を送ることによつて刃先 102の乾燥を促進する。

[0046] 負荷装置 100としてのシエーバは、例えばユーザによって使用された後、シェーバ洗浄器 200のシエーバ載置部 204に載置され、図略の洗浄機構によって刃先 102に洗浄液が供給され、刃先 102が洗浄される。そして、洗浄液による洗浄が終了されると、電磁誘導加熱トランス 201から刃先 102に電力が供給され、刃先 102に渦電流が発生されると共に、ファン 203からの送風によって、刃先 102が乾燥される。

[0047] 図 7に示す自励式発振回路 laは、図 2に示す自励式発振回路 1に対し、並列接続されたダイオード D2及び抵抗 R6が、共振回路 10とトランジスタ Q1のドレインとの間にさらに接続されている。ダイオード D2及び抵抗 R6を接続しても、自励式発振回路 laは、自励式発振回路 1と同様に動作する。ここで、ダイオード D2及び抵抗 R6が接続されることで、トランジスタ Q1がオフし、共振回路 10が共振を始めてから、トランジスタ Q1が次にオンするまでの期間に、トランジスタ Q1のボディーダイオードに電流が流れて共振回路 10に蓄えられているエネルギーが電源部 50に回生することを防止することができる。特に、この回生は、電源部 50が、電源端子 A、 B間に接続される電解コンデンサを備えている場合に大きくなる。なお、エネルギーが電源部 50に回生されると、自励式発振回路 laの発振周波数が低下し、誘導加熱能力が低減する。

[0048] 電源部 50の出力電力の最大値が 6W程度の場合、ファン 203で例えば 1Wの電力が消費されるため、残り 5W程度の電力で刃先 102を乾燥する必要がある。ここで、電源部 50が出力する電圧を 5V (電流が 1. 2A)とすると、刃先 102が数 10 mと薄ぐそして、電磁誘導加熱トランス 201とのギャップも大きいことから、電磁誘導加熱トランス 201に発生させた磁束の刃先 102への鎖交数が少なくなる。この磁束の鎖交数を多くするためには、ドレイン電流 Idを大きくする必要がある力そうすると、バイァス抵抗 R1の損失力場合によっては 3〜4Wにもなつてしまい、結果として刃先 102 を加熱できなくなってしまう。

[0049] そこで、自励式発振回路 laでは、図 7に示すように、ターンオフコンデンサ C3と電源部 50とが抵抗 R3を介して接続されるため、バイアス抵抗 R1の抵抗値を小さくすることが可能となり、バイアス抵抗 R1のエネルギー損失を小さくし、刃先 102を効率良く乾燥することができる。 [0050] また、自励式発振回路 laでは、 5Vに対して 2〜3%程度と入力変動が小さい ACァダプタカゝらなる電源部 50の電圧が直接印加されている。このため、ターンオフトランジスタ Trlのベースにかかる電圧は、安定し、トランジスタ Q1のオン時間のばらつきを/ J、さくすることができる。

[0051] 以上説明したように、実施の形態 2による自励式発振回路 laによれば、ターンオフコンデンサ C3と電源部 50とが抵抗 R3を介して接続されるため、バイアス抵抗 R1の抵抗値を小さくすることが可能となり、ノィァス抵抗 R1のエネルギー損失を小さくし、刃先 102を効率良く乾燥することができる。また、抵抗 R6とダイオード D2とを接続したため、共振回路 10から電源部 50へのエネルギーの回生が防止され、自励式発振回路 laの発振周波数が低下し、誘導加熱能力が低下することを防止することができる。

[0052] (実施の形態 3)

次に、本発明の実施の形態 3による自励式発振回路 lbについて説明する。図 8は、実施の形態 3による自励式発振回路 lbの回路図を示す。なお、実施の形態 3において、実施の形態 1、 2と同一のものは、同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0053] 自励式発振回路 lbは、抵抗 R3をシャントレギユレータ TL1とターンオフコンデンサ C3との間に接続したことを特徴とする。

[0054] シャントレギュレータ TL1は、力ソードが抵抗 R7を介して電源端子 Aに接続され、ァノードが電源端子 Bに接続され、リファレンス端子が抵抗 R3を介してターンオフコンデンサ C3に接続されている。なお、シャントレギュレータ TL1、抵抗 R7及び抵抗 R3 により充電部が構成される。シャントレギユレータ TL1としては、例えば、東芝製の TL 431を採用することができる。これにより、ターンオフコンデンサ C3には、シャントレギユレータ TL1のリファレンス電圧が抵抗 R3を介して印加され、電源部 50からの入力電圧のばらつきによる電圧 Vbのばらつきを最小限に抑えることができ、トランジスタ Q 1のオン時間が安定する結果、自励式発振回路 lbは、負荷装置 100に安定した電力を供給することができる。

[0055] 以上、実施の形態 3による自励式発振回路 lbによれば、シャントレギユレータ TL1 を備えるため、実施の形態 1、 2と同様の作用効果を奏することに加えて、負荷装置 1 00に安定した電力の供給が可能となる。

[0056] (実施の形態 4)

次に、本発明の実施の形態 4による自励式発振回路 lcについて説明する。図 9は、実施の形態 4による自励式発振回路 lcの回路図を示す。なお、実施の形態 4において、実施の形態 1〜3と同一のものは、同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0057] 自励式発振回路 lcは、抵抗 R3を、 DCZDCコンバータ 60及びマイコン（マイクロコンピュータ） 70間の接続点 P1と、ターン才フコンデンサ C3との間に接続したことを特徴とする。 DCZDCコンバータ 60は、電源部 50から出力される電圧 (例えば 5V) をマイコン 70の駆動電圧（例えば 3V)に降圧する。なお、 DCZDCコンバータ 60、マイコン 70及び抵抗 R3により充電部が構成される。

[0058] マイコン 70は、 DCZDCコンバータ 60により降圧された電圧を駆動電圧として受け、基準電圧を生成し、抵抗 R3に出力する。ここで、マイコン 70は、安定した基準電圧を生成することが可能な電圧生成回路を備えているため、電圧変動の少ない安定した基準電圧を生成することができる。その結果、ターンオフコンデンサ C3には、マイコン 70からの基準電圧が抵抗 R3を介して印加されるので、電源部 50からの入力電圧のばらつきによる電圧 Vbのばらつきが最小限に抑えられる。このため、トランジスタ Q 1のオン時間が安定する結果、負荷装置 100に安定した電力の供給が可能となる

[0059] 以上、実施の形態 4による自励式発振回路 lcによれば、マイコン 70の基準電圧が抵抗 R3を介してターンオフコンデンサ C3に出力されるため、実施の形態 1〜3と同様の作用効果を奏することに加えて、負荷装置 100に安定した電力の供給が可能となる。

[0060] 本明細書は、上記のように様々な発明を開示している力そのうち主な発明を以下に纏める。

[0061] 第 1の態様に係る自励式発振回路は、共振コンデンサ及び共振コイルを含み、負荷装置に電力を出力する共振回路と、前記共振回路に直列接続されたスイッチング素子と、前記共振コイルに発生する電圧を正帰還して、前記スイッチング素子の制御端子に出力する帰還コイルと、前記スイッチング素子をターンオフするターンオフトランジスタと、前記ターンオフトランジスタの制御端子に制御電圧を出力するターンオフコンデンサと、前記スイッチング素子がオンした際に流れるオン電流に応じた大きさの電圧で、前記ターンオフコンデンサを充電するバイアス抵抗と、前記制御電圧が、前記ターンオフトランジスタのスレショルド電圧よりも低い所定のバイアス電圧以下とならな、ように、前記ターンオフコンデンサを充電する充電部とを備える。

[0062] この構成によれば、充電部は、ターンオフトランジスタの制御端子に出力される制御電圧が、ターンオフトランジスタのスレショルド電圧よりも低!、所定のバイアス電圧以下とならないように、ターンオフコンデンサを充電している。そのため、ターンオフコンデンサは、電荷が所定量蓄えられた状態から、ターンオフトランジスタのスレショルド電圧になるまでの電荷が充電されれば、ターンオフトランジスタをオンさせることが可能となる。このため、バイアス抵抗の抵抗値が小さくても、ターンオフトランジスタがオンされるまでの時間が一定の値に維持され、バイアス抵抗におけるエネルギー損失を低くすることができる。

[0063] また、第 2の態様に係る自励式発振回路は、第 1の態様に係る自励式発振回路であって、前記充電部は、前記自励式発振回路に電力を供給する電源部力も出力される電圧を、前記ターンオフコンデンサに出力するバイアス抵抗を備える。

[0064] この構成によれば、電源部とターンオフコンデンサとの間に抵抗を接続するといぅ簡便な構成によって、制御電圧が一定のバイアス電圧以下とならないように、ターンォフコンデンサが充電可能となる。

[0065] また、第 3の態様に係る自励式発振回路は、第 2の態様に係る自励式発振回路であって、前記充電部は、前記電源部から出力される電圧を安定ィ匕させ、前記バイアス抵抗を介して前記ターンオフコンデンサに出力する電圧安定ィ匕部を備える。

[0066] この構成によれば、電源部力もの入力電圧のばらつきが最小限に抑えられ、ターンオフトランジスタの制御端子に、安定したバイアス電圧が出力される。その結果、発振回路は、負荷装置に安定した電力を供給することができる。

[0067] また、第 4の態様に係る自励式発振回路は、第 2又は第 3の態様に係る自励式発振回路であって、前記電源部の正極端子に接続された起動抵抗と、前記電源部の負極端子及び前記起動抵抗間に接続された起動コンデンサとを更に備え、前記スイツチング素子の制御端子は、前記帰還コイルを介して、前記起動抵抗と前記起動コンデンサとの接続点に接続され、前記起動コンデンサと前記起動抵抗との時定数は、前記ターンオフコンデンサと前記バイアス抵抗との時定数より大きい。

[0068] この構成によれば、スイッチング素子がオンするまでの速度よりもターンオフトランジスタがオンするまでの速度が速くされ、ターンオフトランジスタは、スイッチング素子を確実にターンオフすることができる。

[0069] また、第 5の態様に係る自励式発振回路は、第 1乃至第 4のいずれか一の態様に係る自励式発振回路であって、前記電源部は、 10W以下の電力を供給する。

[0070] この構成によれば、バイアス抵抗のエネルギー損失が低くされているため、自励式発振回路に 10W以下の電力を供給するような電源部が用いられても、負荷装置へ安定した電力の供給が可能となる。

[0071] また、第 6の態様に係る自励式発振回路は、第 1乃至第 5のいずれか一の態様に係る自励式発振回路であって、前記共振コイルは、前記負荷装置を非接触充電又は電磁誘導加熱する。

[0072] この構成によれば、バイアス抵抗のエネルギー損失が低くされているため、負荷装置を好適に非接触充電又は電磁誘導加熱することができる自励式発振回路が提供される。

[0073] 本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/ 又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

産業上の利用可能性

[0074] 本発明によれば、バイアス抵抗のエネルギー損失を低くすることができる自励式発振回路が提供される。

Claims

請求の範囲

[1] 共振コンデンサ及び共振コイルを含み、負荷装置に電力を出力する共振回路と、前記共振回路に直列接続されたスイッチング素子と、

前記共振コイルに発生する電圧を正帰還して、前記スイッチング素子の制御端子に出力する帰還コイルと、

前記スイッチング素子をターンオフするターンオフトランジスタと、

前記ターンオフトランジスタの制御端子に制御電圧を出力するターンオフコンデンサと、

前記スイッチング素子がオンした際に流れるオン電流に応じた大きさの電圧で、前記ターンオフコンデンサを充電するバイアス抵抗と、

前記制御電圧が、前記ターンオフトランジスタのスレショルド電圧よりも低、所定のバイアス電圧以下とならな、ように、前記ターンオフコンデンサを充電する充電部とを備免ること

を特徴とする自励式発振回路。

[2] 前記充電部は、前記自励式発振回路に電力を供給する電源部から出力される電圧を、前記ターンオフコンデンサに出力するバイアス抵抗を備えること

を特徴とする請求項 1に記載の自励式発振回路。

[3] 前記充電部は、前記電源部から出力される電圧を安定化させ、前記バイアス抵抗を介して前記ターンオフコンデンサに出力する電圧安定ィ匕部を備えること

を特徴とする請求項 2に記載の自励式発振回路。

[4] 前記電源部の正極端子に接続された起動抵抗と、

前記電源部の負極端子及び前記起動抵抗間に接続された起動コンデンサとを更に備え、

前記スイッチング素子の制御端子は、前記帰還コイルを介して、前記起動抵抗と前記起動コンデンサとの接続点に接続され、

前記起動コンデンサと前記起動抵抗との時定数は、前記ターンオフコンデンサと前記バイアス抵抗との時定数より大き!/、こと

を特徴とする請求項 2又は請求項 3に記載の自励式発振回路。

[5] 前記電源部は、 10W以下の電力を供給すること

を特徴とする請求項 1乃至請求項 4のいずれ力 1項に記載の自励式発振回路。

[6] 前記共振コイルは、前記負荷装置を非接触充電又は電磁誘導加熱することを特徴とする請求項 1乃至請求項 5のいずれ力 1項に記載の自励式発振回路。