WO2015104769A1 - 回路定数可変回路 - Google Patents

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田村　秀樹
裕 岩堀
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Definitions

  • primary side and secondary side drive circuits are respectively provided to the electromagnetic induction coupled primary coil and the secondary coil, and four primary side and secondary side drive circuits are respectively provided.
  • a full bridge circuit configured of switching elements is provided (Patent Document 1).
  • the full bridge circuit of the primary side drive circuit is used as a switching circuit, and the full bridge circuit of the secondary side drive circuit is used as a rectifier circuit.
  • the full bridge circuit of the secondary side drive circuit is used as a switching circuit
  • the full bridge circuit of the primary side drive circuit is used as a rectifier circuit.
  • the above-mentioned resonance circuit required a plurality of capacitors and coils. Moreover, only two resonance parameters of the resonance circuit could be selected.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a circuit constant variable circuit capable of changing the circuit constant with a simple circuit configuration.
  • control circuit controls a time for causing the first bidirectional switch to conduct in one direction and a time for causing the first bidirectional switch to conduct in the other direction.
  • a capacitor C1 as a passive element and a first bidirectional switch Q1 are connected in series, and a second bidirectional switch Q2 is connected in parallel to the series circuit. ing. An alternating current is supplied between two terminals P1 and P2 of the parallel circuit.
  • each of the bidirectional switches Q1 and Q2 is formed of a GaN (gallium nitride) bidirectional switching device having a double gate composed of a first gate terminal G1 and a second gate terminal G2.
  • GaN gallium nitride
  • the first bidirectional switch Q1 (as well as the second bidirectional switch Q2) has four modes changed by the on / off signal supplied to the first gate terminal G1 and the second gate terminal G2.
  • the fourth mode when an off signal is supplied to both the first and second gate terminals G1 and G2 in the first bidirectional switch Q1 (second bidirectional switch Q2), any one between the terminal P2 and the terminal P1
  • the mode is also non-conductive (all non-conductive) in the direction.
  • the control circuit 10 controls the circuit constant variable circuit 1 by repeating the following steps 1 to 4. (Step 1) First, the control circuit 10 sets the first bidirectional switch Q1 to the fourth mode and sets the second bidirectional switch Q2 to the third mode.
  • control circuit 10 outputs an off signal to both the first and second gate terminals G1 and G2 of the first bidirectional switch Q1 to turn off the first bidirectional switch Q1 (all non-conduction).
  • control circuit 10 outputs an ON signal to both the first and second gate terminals G1 and G2 of the second bidirectional switch Q2 to turn on the second bidirectional switch Q2 (full conduction).
  • Step 3 Reverse chargeable time control
  • the control circuit 10 sets the first bidirectional switch Q1 to the second mode and sets the second bidirectional switch Q2 to the fourth mode.
  • control circuit 10 outputs an ON signal to both the first and second gate terminals G1 and G2 of the first bidirectional switch Q1, and turns on (full conduction) the first bidirectional switch Q1.
  • control circuit 10 outputs an ON signal to both the first and second gate terminals G1 and G2 of the second bidirectional switch Q2 to turn on the first bidirectional switch Q1 (full conduction).
  • step 1 both the first and second bidirectional switches Q1 and Q2 become fully conductive, and the residual charge of the capacitor C1 is completely discharged.
  • the control circuit 10 returns to the operation of step 1 and repeats the operations of step 1 to step 4 again.
  • the control circuit 10 controls the operation time of step 1 to step 4, that is, the charge time and the reverse charge (discharge) time for the capacitor C1, based on data obtained in advance by test, experiment, calculation or the like. Then, the charge accumulation amount of the capacitor C1 is controlled, and the apparent capacitance (circuit constant) of the capacitor C1 can be varied.
  • the above operation is performed one or more times during one cycle of the alternating current to control the charge time and the reverse charge time.
  • the apparent capacitance (circuit constant) of the capacitor C1 can be further variably controlled.
  • the first embodiment has the following effects. (1) According to the first embodiment, the apparent capacitance (circuit constant) of one capacitor C1 can be varied continuously and widely.
  • each bi-directional switch Q1, Q2 is formed of a GaN (gallium nitride) bi-directional switching device having a double gate composed of the same first gate terminal G1 and second gate terminal G2 as in the first embodiment. .
  • GaN gallium nitride
  • each of the bidirectional switches Q1 and Q2 has four modes changed by the on / off signal supplied to the first gate terminal G1 and the second gate terminal G2.
  • the circuit constant variable circuit 1 of the second embodiment controls the capacitance (circuit constant) of the capacitor C1 by repeating steps 1 to 4 as in the first embodiment.
  • the on / off signals output by the control circuit 10 to the first and second gate terminals G1 and G2 of the first and second bidirectional switches Q1 and Q2 in each step are also the same as in the first embodiment.
  • control circuit 10 occasionally operates the operation time of step 2 and step 3, that is, the charge time for the capacitor C1 and the reverse charge (time to charge on the capacitor C1) from time to time. Control the discharge time. Then, the control circuit 10 can change the apparent capacitance (circuit constant) of the capacitor C1 by controlling the accumulated amount of charge of the capacitor C1.
  • the primary coil L1 of the primary side circuit 11 is electromagnetically coupled to the secondary coil of the secondary side circuit 12.
  • the primary coil L1 is connected to a circuit constant variable circuit 1 as a resonant circuit.
  • Circuit constant variable circuit 1 is connected in parallel to a plurality of series circuits including a capacitor C1 and a first bidirectional switch Q1 connected in parallel and each connected in series, and a plurality of series circuits connected in parallel And a second bidirectional switch Q2 connected thereto.
  • the capacitance of the circuit constant variable circuit 1 that is, The capacitance (resonance parameter) of the resonant circuit can be varied.
  • each series circuit 20 is configured of a capacitor C 1 and a first bidirectional switch Q 1, and the circuit constant variable circuit 1 has a plurality of series circuits 20 arranged in a ladder shape as a third bidirectional switch. It may be configured to be connected via Q3 and used as a resonant circuit of the primary side circuit 11.
  • the first and second bidirectional switches Q1 and Q2 are formed of a GaN (gallium nitride) bidirectional switching device having a double gate composed of the first gate terminal G1 and the second gate terminal G2. .
  • each bidirectional switch Q1 and Q2 includes two series circuits, and each series circuit includes a diode D1 and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) Qa connected in series. Good.
  • the two series circuits are connected in parallel such that the two series circuits have different polarity orientations.

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Abstract

回路定数可変回路は、交流電流の周波数に応じてインピーダンスが変動する受動素子の回路定数を変更する。回路定数可変回路は、直列に接続された第１双方向スイッチ（Ｑ１）と、受動素子（Ｃ１）とを含む直列回路（２０）と、前記直列回路（２０）に対して並列に接続された第２双方向スイッチ（Ｑ２）とを備える。

Description

回路定数可変回路
　本発明は、回路定数可変回路に関するものである。
　共振型双方向コンバータでは、電磁誘導結合された１次コイルと２次コイルに１次側及び２次側駆動回路がそれぞれ設けられ、１次側及び２次側駆動回路には、それぞれ４個のスイッチング素子にて構成されたフルブリッジ回路が備えられている（特許文献１）。１次側から２次側の負荷に電力を出力する場合、１次側駆動回路のフルブリッジ回路をスイッチング回路として使用し、２次側駆動回路のフルブリッジ回路を整流回路として使用する。反対に、２次側から１次側の負荷に電力を出力する場合、２次側駆動回路のフルブリッジ回路をスイッチング回路として使用し、１次側駆動回路のフルブリッジ回路を整流回路として使用している。
　第１側駆動回路のフルブリッジ回路をスイッチング回路として使用した場合、及び、第２次側駆動回路フルブリッジ回路をスイッチング回路として使用した場合のいずれの場合でも、共振型双方向コンバータは、同じ共振周波数を用いるように構成されている。そこで、１次コイルに対して、共振パラメータが可変する共振回路を直列に接続している。
　つまり、１次側駆動回路をスイッチング回路として使用する場合、及び、２次側駆動回路をスイッチング回路として使用する場合のいずれの場合でも、共振回路を構成している複数のコンデンサやコイルが適宜選択されて、同じ共振周波数が用いられている。
特開２０１２－７０４９１号公報
　ところで、上記共振回路は、複数のコンデンサやコイルが必要であった。しかも、共振回路の共振パラメータは２通りしか選択できなかった。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な回路構成で回路定数を可変することができる回路定数可変回路を提供することにある。
　本発明の一側面は、交流電流の周波数に応じてインピーダンスが変動する受動素子の回路定数を変更する回路定数可変回路であって、直列に接続された第１双方向スイッチおよび受動素子を含む直列回路と、前記直列回路に対して並列に接続された第２双方向スイッチとを備える。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、ダブルゲートを有したＧａＮ双方向スイッチングデバイスを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、各々が、直列に接続されたダイオードおよびＩＧＢＴを含む２つの直列回路を含み、前記２つの直列回路は、該２つの直列回路が異なる向きの極性を有するように並列に接続されていることが好ましい。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、直列に接続された２つのＭＯＳトランジスタを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記受動素子は、コンデンサ又はコイルを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記受動素子は、コンデンサとコイルとを含み、前記コンデンサと前記コイルが直列又は並列に接続されていることが好ましい。
　上記構成において、前記交流電流の１周期の間に、少なくとも１回、前記第２双方向スイッチを両方向に非導通にさせた状態で第１双方向スイッチを一方向に導通させ、続いて、第１双方向スイッチを他方向に導通させ、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチを両方向に導通にさせる制御回路を備えることが好ましい。
　上記構成において、前記制御回路は、前記第１双方向スイッチを一方向に導通させる時間、及び、前記第１双方向スイッチを他方向に導通させる時間を制御することが好ましい。
　本発明の一側面は、交流電流の周波数に応じてインピーダンスが変動する受動素子の回路定数を変更する回路定数可変回路であって、前記受動素子と、前記受動素子に直列に接続された第１双方向スイッチと、前記受動素子に対して並列に接続された第２双方向スイッチとを備える。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、ダブルゲートを有したＧａＮ双方向スイッチングデバイスを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、各々が、直列に接続されたダイオードおよびＩＧＢＴを含む２つの直列回路を含み、前記２つの直列回路は、該２つの直列回路が異なる向きの極性を有するように並列に接続されていることが好ましい。
　上記構成において、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、直列に接続された２つのＭＯＳトランジスタを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記受動素子は、コンデンサ又はコイルを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記受動素子は、直列または並列に接続されたコンデンサとコイルとを含むことが好ましい。
　上記構成において、前記交流電流の１周期の間に、少なくとも１回、前記第２双方向スイッチを両方向に非導通にさせた状態で第１双方向スイッチを一方向に導通させ、続いて、第１双方向スイッチを他方向に導通させ、前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチを両方向に導通にさせる制御回路を備えることが好ましい。
　上記構成において、前記制御回路は、前記第１双方向スイッチを一方向に導通させる時間、及び、前記第１双方向スイッチを他方向に導通させる時間を制御することが好ましい。
　本発明によれば、簡単な回路構成で回路定数を可変することができる。
第１実施形態の回路定数可変回路の電気回路図。 第２実施形態の回路定数可変回路の電気回路図。 回路定数可変回路の応用例を示す電気回路図。 回路定数可変回路の応用例を示す電気回路図。 双方向スイッチの別例を示す電気回路図。 双方向スイッチの別例を示す電気回路図。
　本願発明は、回路構成をより簡単にしつつ、受動素子の回路定数、例えばコンデンサの静電容量またはコイルのインダクタンスを電気的制御で可変する回路を提供する。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態の回路定数可変回路を図１に従って説明する。
　図１に示すように、回路定数可変回路１では、受動素子としてのコンデンサＣ１と第１双方向スイッチＱ１が直列に接続され、その直列回路に対して第２双方向スイッチＱ２が並列に接続されている。その並列回路の２つの端子Ｐ１，Ｐ２間に、交流電流が供給される。
　例えば、各双方向スイッチＱ１，Ｑ２は、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２からなるダブルゲートを有したＧａＮ（窒化ガリウム）双方向スイッチングデバイスにて構成されている。
　この第１双方向スイッチＱ１（第２双方向スイッチＱ２も同様）は、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２に供給されるオン・オフ信号によって変更される４つのモードを有する。
　第１モードは、第１双方向スイッチＱ１（第２双方向スイッチＱ２）おいて、第１ゲート端子Ｇ１にオン信号、第２ゲート端子Ｇ２にオフ信号が供給されたとき、端子Ｐ１から端子Ｐ２に向かって導通可能となるモードである。
　第２モードは、第１双方向スイッチＱ１（第２双方向スイッチＱ２）おいて、第１ゲート端子Ｇ１にオフ信号、第２ゲート端子Ｇ２にオン信号が供給されたとき、端子Ｐ２から端子Ｐ１に向かって導通可能となるモードである。
　第３モードは、第１双方向スイッチＱ１（第２双方向スイッチＱ２）において、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号が供給されたとき、端子Ｐ１と端子Ｐ２の間においていずれの方向にも導通可能（全導通）となるモードである。
　第４モードは、第１双方向スイッチＱ１（第２双方向スイッチＱ２）において、第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号が供給されたとき、端子Ｐ２と端子Ｐ１の間においていずれに方向にも非導通（全非導通）となるモードである。
　第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２の第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２には、制御回路１０が接続されている。制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１を予め定めたタイミングで第１～第４モードのいずれかのモードにするために第１双方向スイッチＱ１の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２にオン・オフ信号を出力する。同様に、制御回路１０は、第２双方向スイッチＱ２を予め定めたタイミングで第１～第４モードのいずれかのモードにするために第２双方向スイッチＱ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２にオン・オフ信号を出力する。
　これにより、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２を制御することによって、コンデンサＣ１の静電容量（回路定数）を制御する。
　次に、上記のように構成した回路定数可変回路１の作用について説明する。
　制御回路１０は、以下のステップ１～ステップ４を繰り返すことによって回路定数可変回路１を制御する。
　（ステップ１）
　まず、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１を第４モードに設定するとともに、第２双方向スイッチＱ２を第３モードに設定する。
　すなわち、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号を出力して第１双方向スイッチＱ１をオフ（全非導通）する。一方、制御回路１０は、第２双方向スイッチＱ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号を出力して第２双方向スイッチＱ２をオン（全導通）する。
　これによって、端子Ｐ１，Ｐ２間は第２双方向スイッチＱ２を介して短絡される。
　（ステップ２：チャージ可能時間制御）
　次に、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１を第１モードに設定するとともに、第２双方向スイッチＱ２を第４モードに設定する。
　すなわち、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１の第１ゲート端子Ｇ１にオン信号（第２ゲート端子Ｇ２はオフ信号のまま）を出力して第１双方向スイッチＱ１を端子Ｐ１から端子Ｐ２に向かって導通可能な状態にする。一方、制御回路１０は、第２双方向スイッチＱ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号を出力して第２双方向スイッチＱ２をオフ（全非導通）する。
　これによって、第１双方向スイッチＱ１を介して端子Ｐ１からコンデンサＣ１に向かって電流が流れ、コンデンサＣ１はチャージ可能となる。
　（ステップ３：逆チャージ可能時間制御）
　予め定めたチャージ可能時間が経過すると、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１を第２モードに設定するとともに、第２双方向スイッチＱ２を第４モードに設定する。
　すなわち、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１の第１ゲート端子Ｇ１にオフ信号に出力するとともに、第２ゲート端子Ｇ２にオン信号を出力して第１双方向スイッチＱ１を端子Ｐ２から端子Ｐ１に向かって導通可能な状態にする。一方、制御回路１０は、第２双方向スイッチＱ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオフ信号を出力したままにして第２双方向スイッチＱ２をオフ（全非導通）する。
　これによって、第１双方向スイッチＱ１を介してコンデンサＣ１から端子Ｐ１に向かって電流が流れ、コンデンサＣ１は逆チャージ（放電）可能となる。
　（ステップ４：残留電荷放電）
　予め定めた逆チャージによって、コンデンサＣ１の端子間電圧が０ボルトになると、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１を第３モードに設定するとともに、第２双方向スイッチＱ２も第３モードに設定する。ここで、コンデンサＣ１の端子間電圧が、電圧検出センサによる検出、または、予め試験、実験、計算等で求めた０ボルトになる時間に基づいて、制御回路１０はステップ４に移行するタイミングを決めてもよい。
　すなわち、制御回路１０は、第１双方向スイッチＱ１の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号を出力して、第１双方向スイッチＱ１をオン（全導通）する。一方、制御回路１０は、第２双方向スイッチＱ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に共にオン信号を出力して第１双方向スイッチＱ１をオン（全導通）する。
　これによって、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２が共に全導通状態となり、コンデンサＣ１の残留電荷が完全に放電される。
　制御回路１０は、ステップ１の動作に戻り、再びステップ１～ステップ４の動作を繰り返す。
　制御回路１０は、予め試験、実験、計算等で求めたデータに基づいて、ステップ１からステップ４の動作時間を、即ち、コンデンサＣ１に対するチャージ時間と逆チャージ（放電）時間を制御する。すると、コンデンサＣ１の電荷の蓄積量が制御され、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）を可変させることができる。
　以上の動作を、交流電流の１周期の間に、１回又は複数回行ってチャージ時間と逆チャージ時間を制御する。これによって、さらに、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）をこまかく可変制御することができる。
　第１実施形態は、以下の効果を有する。
　（１）第１実施形態によれば、１つのコンデンサＣ１について、その見かけ上の静電容量（回路定数）を連続的に広範囲に可変させることができる。
　（２）第１実施形態によれば、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２によってコンデンサＣ１に対するチャージ時間と逆チャージ（放電）時間を制御する簡単な構成にて、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）を可変させることができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態の回路定数可変回路を図２に従って説明する。
　図２に示すように、回路定数可変回路１では、コンデンサＣ１と第１双方向スイッチＱ１が並列に接続され、その並列回路に対して第２双方向スイッチＱ２が直列に接続されている。その並列回路の２つの端子Ｐ１，Ｐ２間に、交流電流が供給される。
　例えば、各双方向スイッチＱ１，Ｑ２は、第１実施形態と同じ第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２からなるダブルゲートを有したＧａＮ（窒化ガリウム）双方向スイッチングデバイスにて構成されている。
　従って、各双方向スイッチＱ１，Ｑ２は、第１実施形態と同様に、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２に供給されるオン・オフ信号によって変更される４つのモードを有する。
　第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２の第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２には、第１実施形態と同様に、制御回路１０が接続されている。つまり、制御回路１０は、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２を制御することによって、コンデンサＣ１の静電容量（回路定数）を制御する。
　次に、上記のように構成した回路定数可変回路１の作用について説明する。
　なお、第２実施形態の回路定数可変回路１は、第１実施形態と同様に、ステップ１～ステップ４を繰り返すことによってコンデンサＣ１の静電容量（回路定数）を制御する。各ステップにおいて、制御回路１０が、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２の第１及び第２ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に出力するオン・オフ信号も第１実施形態と同じである。
　従って、第２実施形態では、ステップ１において、端子Ｐ１，Ｐ２間は第２双方向スイッチＱ２を介して遮断された状態にある点が第１実施形態と相異するだけなので、その他の説明は省略する。
　第２実施形態においても、制御回路１０は、予め試験、実験、計算等で求めたデータに基づいて、その時々でステップ２とステップ３の動作時間、即ち、コンデンサＣ１に対するチャージ時間と逆チャージ（放電）時間を制御する。すると、制御回路１０は、コンデンサＣ１の電荷の蓄積量を制御して、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）を可変させることができる。
　以上の動作を、交流電流の１周期の間に、１回又は複数回行って充放電時間を制御する。これによって、さらに、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）をこまかく可変制御することができる。
　第２実施形態は、以下の効果を有する。
　（１）第２実施形態によれば、１つのコンデンサＣ１について、その見かけ上の静電容量（回路定数）を連続的に広範囲に可変させることができる。
　（２）第２実施形態によれば、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２によってコンデンサＣ１に対するチャージ時間と逆チャージ（放電）時間を制御する簡単な構成にて、コンデンサＣ１の見かけ上の静電容量（回路定数）を可変させることができる。
　尚、第１および第２実施形態は以下のように変更してもよい。
　○第１及び第２実施形態の回路定数可変回路１を、非接触給電装置等の電磁誘導結合回路に使用される共振回路に具体化してもよい。
　例えば、図３に示すように、１次側回路１１の１次コイルＬ１は、２次側回路１２の２次コイルと電磁誘導結合している。１次コイルＬ１は、共振回路としての回路定数可変回路１が接続されている。
　回路定数可変回路１は、並列に接続され、各々が直列に接続されたコンデンサＣ１および第１双方向スイッチＱ１を含む複数の直列回路と、その並列に接続された複数の直列回路に対して並列に接続された第２双方向スイッチＱ２とを含む。
　各直列回路の第１双方向スイッチＱ１と、複数の直列回路に対して並列に接続した第２双方向スイッチＱ２とを各モードに設定することで、回路定数可変回路１の静電容量、すなわち、共振回路の静電容量（共振パラメータ）を可変させることができる。
　なお、図３では、コンデンサＣ１および第１双方向スイッチＱ１により構成される複数の直列回路を並列に接続したが、単一の直列回路を用いる第１実施形態で示した回路定数可変回路１で実施してもよい。
　さらに、図４に示すように、各直列回路２０は、コンデンサＣ１と第１双方向スイッチＱ１とにより構成され、回路定数可変回路１は、複数の直列回路２０をラダー状に第３双方向スイッチＱ３を介して接続するように構成され、１次側回路１１の共振回路として使用されてもよい。
　各直列回路２０の第１双方向スイッチＱ１と、それら第１双方向スイッチＱ１をつなぐ第３双方向スイッチＱ３を各モードに制御することで、回路定数可変回路１の静電容量、すなわち、共振回路の静電容量（共振パラメータ）を可変させることができる。
　なお、図３及び図４において、１次側回路１１の共振回路として回路定数可変回路１を用いたが、２次側回路１２の共振回路として回路定数可変回路１を用いてもよい。
　○各実施形態の回路定数可変回路１は、受動素子としてのコンデンサＣ１で構成した。これを受動素子としてのコイルに置き換えて実施してもよい。これによって、１つのコイルについて、その見かけ上のインダクタンス（回路定数）を連続的に広範囲に可変させることができる。しかも、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２を制御するといった簡単な構成にて、コイルの見かけ上のインダクタンス（回路定数）を可変させることができる。
　○各実施形態おいて、受動素子をコンデンサとコイルで構成し、そのコンデンサとコイルを直列に接続するか、またはそのコンデンサとコイルを並列に接続してもよい。この場合にも、コンデンサの静電容量（回路定数）やコイルのインダクタンス（回路定数）を可変させることができる。
　○各実施形態では、第１及び第２双方向スイッチＱ１，Ｑ２を、第１ゲート端子Ｇ１及び第２ゲート端子Ｇ２からなるダブルゲートを有したＧａＮ（窒化ガリウム）双方向スイッチングデバイスにて構成した。
　これを、図５に示すように、各双方向スイッチＱ１，Ｑ２は、２つの直列回路を含み、各直列回路は、直列に接続されたダイオードＤ１および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑａを含んでもよい。２つの直列回路は、該２つの直列回路が異なる極性の向きを有するように並列に接続される。
　また、図６に示すように、各双方向スイッチＱ１，Ｑ２は、直列に接続されたＮチャネルパワーＭＯＳトランジスタＱｘ１とＰチャネルパワーＭＯＳトランジスタＱｘ２を含んでもよい。

Claims (16)

  1. 　交流電流の周波数に応じてインピーダンスが変動する受動素子の回路定数を変更する回路定数可変回路であって、
    　直列に接続された第１双方向スイッチおよび受動素子を含む直列回路と、
    　前記直列回路に対して並列に接続された第２双方向スイッチとを備える、回路定数可変回路。
  2. 　請求項１に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、ダブルゲートを有したＧａＮ双方向スイッチングデバイスを含む、回路定数可変回路。
  3. 　請求項１に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、
    　各々が、直列に接続されたダイオードおよびＩＧＢＴを含む２つの直列回路を含み、
    　前記２つの直列回路は、該２つの直列回路が異なる向きの極性を有するように並列に接続されている、回路定数可変回路。
  4. 　請求項１に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、直列に接続された２つのＭＯＳトランジスタを含む、回路定数可変回路。
  5. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記受動素子は、コンデンサ又はコイルを含む、回路定数可変回路。
  6. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記受動素子は、コンデンサとコイルとを含み、
    　前記コンデンサと前記コイルが直列又は並列に接続されている、回路定数可変回路。
  7. 　請求項１～６のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記交流電流の１周期の間に、少なくとも１回、前記第２双方向スイッチを両方向に非導通にさせた状態で第１双方向スイッチを一方向に導通させ、続いて、第１双方向スイッチを他方向に導通させ、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチを両方向に導通にさせる制御回路を備える、回路定数可変回路。
  8. 　請求項７に記載の回路定数可変回路において、
    　前記制御回路は、前記第１双方向スイッチを一方向に導通させる時間、及び、前記第１双方向スイッチを他方向に導通させる時間を制御する、回路定数可変回路。
  9. 　交流電流の周波数に応じてインピーダンスが変動する受動素子の回路定数を変更する回路定数可変回路であって、
    　前記受動素子と、
    　前記受動素子に直列に接続された第１双方向スイッチと、
    　前記受動素子に対して並列に接続された第２双方向スイッチとを備える、回路定数可変回路。
  10. 　請求項９に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、ダブルゲートを有したＧａＮ双方向スイッチングデバイスを含む、回路定数可変回路。
  11. 　請求項９に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、
    　各々が、直列に接続されたダイオードおよびＩＧＢＴを含む２つの直列回路を含み、
    　前記２つの直列回路は、該２つの直列回路が異なる向きの極性を有するように並列に接続されている、回路定数可変回路。
  12. 　請求項９に記載の回路定数可変回路において、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチの各々は、直列に接続された２つのＭＯＳトランジスタを含む、回路定数可変回路。
  13. 　請求項９～１２のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記受動素子は、コンデンサ又はコイルを含む、回路定数可変回路。
  14. 　請求項９～１２のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記受動素子は、直列または並列に接続されたコンデンサとコイルとを含む、回路定数可変回路。
  15. 　請求項９～１４のいずれか１つに記載の回路定数可変回路において、
    　前記交流電流の１周期の間に、少なくとも１回、前記第２双方向スイッチを両方向に非導通にさせた状態で第１双方向スイッチを一方向に導通させ、続いて、第１双方向スイッチを他方向に導通させ、
    　前記第１双方向スイッチ及び第２双方向スイッチを両方向に導通にさせる制御回路を備える、回路定数可変回路。
  16. 　請求項１５に記載の回路定数可変回路において、
    　前記制御回路は、前記第１双方向スイッチを一方向に導通させる時間、及び、前記第１双方向スイッチを他方向に導通させる時間を制御する、回路定数可変回路。
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