JP2017112784A - 高周波整流回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アノード端子が単相入力端子1と接続されているダイオード4と、カソード端子が単相入力端子1と接続されているダイオード5と、カソード端子がダイオード4のカソード端子と接続され、アノード端子が接地されているダイオード6と、アノード端子がダイオード5のアノード端子と接続され、カソード端子が接地されているダイオード7と、接続点8と接続点9との間に接続され、高周波に含まれている交流成分である正弦波を短絡するキャパシタ10と、キャパシタ10と並列に接続されている直流負荷11とを備える。
【選択図】図1
Description
全波整流回路は、半サイクルだけを整流する半波整流回路と比較して変換効率が高い整流回路である。
ダイオードAは、アノード端子がトランスの差動出力端子O1と接続され、カソード端子が直流負荷の一端と接続されている。
ダイオードBは、アノード端子が直流負荷の他端と接続され、カソード端子がトランスの差動出力端子O2と接続されている。
また、ダイオードCは、アノード端子がダイオードBのアノード端子及び直流負荷の他端と接続され、カソード端子がトランスの差動出力端子O1及びダイオードAのアノード端子と接続されている。
さらに、ダイオードDは、アノード端子がトランスの差動出力端子O2及びダイオードBのカソード端子と接続され、カソード端子がダイオードAのカソード端子及び直流負荷の一端と接続されている。
このとき、例えば、マイクロ波帯の高周波を扱う高周波整流回路では、配線がマイクロストリップラインで形成されている表面実装用の基板が用いられることがある。配線の交差部分は、ワイヤーでマイクロストリップラインを跨いだり、マイクロストリップライン基板の多層化を行ったりする必要がある。このため、実装工程の増加や、多層化により基板製造コストが増加するという課題があった。また、高周波整流回路では、伝送損失を小さくするため、ダイオードA,B,C,Dの配置をなるべく近接して配置し、配線の長さを短くする必要がある。このため、ダイオードの自己発熱によって、他の近接しているダイオードの温度が上昇してしまうという課題があった。
即ち、高周波の入力を単相とし、整流素子として用いる第3のダイオードのアノード端子と第4のダイオードのカソード端子を接地することにより、配線の交差部分が生じない回路構成で全波整流を実現することができ、基板にワイヤー実装や、多層基板を必要としないため、実装コストを下げる効果がある。また、接地するための基板のグランド面は、一般的にレイアウト面積が広く十分に熱抵抗が低い。このため、第3のダイオードと第4のダイオードの一端を熱抵抗が低い接地面に接続することで、第3の第ダイオードと第4のダイオードの放熱性が高くなり、ダイオードを近接に配置した場合においてダイオードの温度上昇を下げる効果がある。
図1はこの発明の実施の形態1による高周波整流回路を示す構成図である。
図1において、単相入力端子1は不平衡アンテナ端子として、単相の高周波を入力する端子である。
入力フィルタ回路2は単相入力端子1と接続点3の間に接続されており、単相入力端子1のインピーダンスZ1と接続点3から出力側を見たインピーダンスZLとの整合を図る整合回路である。整合回路の回路構成自体は公知であるため、入力フィルタ回路2の具体的な構成の説明は省略する。
ダイオード5はカソード端子が接続点3と接続され、アノード端子が接続点9と接続されている第2のダイオードである。
ダイオード6はカソード端子が接続点8と接続され、アノード端子が接地されている第3のダイオードである。
ダイオード7はアノード端子が接続点9と接続され、カソード端子が接地されている第4のダイオードである。
接続点9はダイオード5のアノード端子とダイオード7のアノード端子とを接続している第2の接続点である。
接続点3はダイオード4のアノード端子とダイオード5のカソード端子とを接続している第3の接続点である。
キャパシタ10は接続点8と接続点9の間に接続され、高周波を短絡する。
直流負荷11はキャパシタ10と並列に接続されている。直流負荷11はDC/DCコンバータや充電回路などであってもよい。
単相入力端子1からダイオード4、5、6および7に正弦波が入力されると、ダイオードの整流動作により直流に変換される。例えば、ダイオードに順方向バイアスがかけられた場合、導通状態になって電流が流れ、逆方向バイアスがかけられた場合、電流が流れにくい非導通状態となるため電流が流れない。
このとき、整流動作により生成された直流成分は、ダイオード4、直流負荷11、ダイオード7、グランドに至る経路を流れ、整流動作により生成された高調波成分は、ダイオード4、キャパシタ10、ダイオード7、グランドに至る経路を流れ、直流負荷11から直流成分が取り出される。
一方、正弦波の負の半サイクルの期間では、ダイオード5,6が順方向バイアスになり、ダイオード4,7が逆方向バイアスになる。
このとき、整流動作により生成された直流成分は、グランド、ダイオード6、直流負荷11、ダイオード5に至る経路を流れ、整流動作により生成された高調波成分は、グランド、ダイオード6、キャパシタ10、ダイオード5に至る経路を流れ、直流負荷11から直流成分が取り出される。
なお、キャパシタ10は、平滑コンデンサの役割もあり、直流成分のリップルも抑圧する。
上記実施の形態1では、ダイオード4〜7の各々が単一のダイオードであるものを示したが、ダイオード4〜7の各々が、複数のダイオードが直列に接続されているダイオード群で構成されているものであってもよい。
複数のダイオードが直列に接続されている構成でも、上記実施の形態1と同様の効果を奏するほか、ダイオードを直列化することで整流回路の耐電圧を高めることができる効果を奏する。
上記実施の形態1では、ダイオード4〜7の各々が単一のダイオードであるものを示したが、ダイオード4〜7の各々が、複数のダイオードが並列に接続されているダイオード群で構成されているものであってもよい。
複数のダイオードが並列に接続されている構成でも、上記実施の形態1と同様の効果を奏するほか、ダイオードを並列化することで整流回路の許容電流を高めることができる効果を奏する。
図4はこの発明の実施の形態4による高周波整流回路を示す構成図であり、図4において、図1と同一符号は同一または相当部分を示している。
上記実施の形態1〜3では、ダイオード4とダイオード6を対向に配置するとともに、ダイオード5とダイオード7を対向に配置しているものを示したが、図4に示すように、ダイオード4〜7を一列に並ぶ位置に配置するようにしてもよい。ただし、図1と図4の回路構成自体は同じである。
このように、ダイオード4〜7を一列に並ぶ位置に配置することで、上記実施の形態1〜3よりも、更に実装性を高めることができる効果を奏する。
Claims (5)
- アノード端子が高周波の単相入力端子と接続されている第1のダイオードと、
カソード端子が前記単相入力端子と接続されている第2のダイオードと、
カソード端子が前記第1のダイオードのカソード端子と接続され、アノード端子が接地されている第3のダイオードと、
アノード端子が前記第2のダイオードのアノード端子と接続され、カソード端子が接地されている第4のダイオードとを有し、
前記第1のダイオードのカソード端子と前記第3のダイオードのカソード端子とを接続している第1の接続点と、前記第2のダイオードのアノード端子と前記第4のダイオードのアノード端子とを接続している第2の接続点との間に接続され、前記単相入力端子から入力された前記高周波を短絡するキャパシタと、
前記キャパシタと並列に接続されている直流負荷とを備えることを特徴とする高周波整流回路。 - 前記第1のダイオードのアノード端子と前記第2のダイオードのカソード端子とを接続している第3の接続点と、前記単相入力端子との間に接続されており、前記単相入力端子のインピーダンスと前記第3の接続点から前記第1及び第2のダイオード側を見たインピーダンスとの整合を図る入力フィルタ回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の高周波整流回路。
- 前記第1から第4のダイオードは、それぞれ複数のダイオードが直列に接続されているダイオード群で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高周波整流回路。
- 前記第1から第4のダイオードは、それぞれ複数のダイオードが並列に接続されているダイオード群で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高周波整流回路。
- 前記第1から第4のダイオードが、一列に並ぶ位置に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波整流回路。
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