JPH08149851A - 圧電トランス駆動装置 - Google Patents
圧電トランス駆動装置Info
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- JPH08149851A JPH08149851A JP6324048A JP32404894A JPH08149851A JP H08149851 A JPH08149851 A JP H08149851A JP 6324048 A JP6324048 A JP 6324048A JP 32404894 A JP32404894 A JP 32404894A JP H08149851 A JPH08149851 A JP H08149851A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric transformer
- frequency circuit
- circuit
- high frequency
- driving
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路損失が少なく、しかも無調整で部品点数
が少ない小型で大きいパワー出力が得られるとともに、
発熱による圧電トランスのドライブ周波数の変化を自動
追尾する自励発振形駆動回路を提供する。 【構成】 誘導性素子と能動素子と位相器と共振回路か
ら構成される高周波回路とする。
が少ない小型で大きいパワー出力が得られるとともに、
発熱による圧電トランスのドライブ周波数の変化を自動
追尾する自励発振形駆動回路を提供する。 【構成】 誘導性素子と能動素子と位相器と共振回路か
ら構成される高周波回路とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電トランス駆動装置に
関し、より詳しくは放電ランプの点灯装置等に使用する
圧電トランスを駆動する高周波回路に関する。
関し、より詳しくは放電ランプの点灯装置等に使用する
圧電トランスを駆動する高周波回路に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の圧電トランスは、主としてテレビの
フライバックトランスとして開発されており、圧電トラ
ンスを大型化することによりその放熱面積を大きくと
り、温度上昇を低く抑えたり、または、圧電セラミック
ス材料を緻密にして内部損失を小さくすることにより、
入・出力比を線形領域に入るように工夫している。これ
らの圧電トランスの駆動装置は、主として線形領域、あ
るいは線形領域と非線形領域の境界付近をドライブして
いたので、水晶発振子や圧電共振子等を用いた他励発振
形の駆動回路を用いるか、ハートレーやコルピッツのア
ナログ発振回路等による駆動回路を用いている。
フライバックトランスとして開発されており、圧電トラ
ンスを大型化することによりその放熱面積を大きくと
り、温度上昇を低く抑えたり、または、圧電セラミック
ス材料を緻密にして内部損失を小さくすることにより、
入・出力比を線形領域に入るように工夫している。これ
らの圧電トランスの駆動装置は、主として線形領域、あ
るいは線形領域と非線形領域の境界付近をドライブして
いたので、水晶発振子や圧電共振子等を用いた他励発振
形の駆動回路を用いるか、ハートレーやコルピッツのア
ナログ発振回路等による駆動回路を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水晶振動子や圧電セラ
ミック共振子を用いた他励形の駆動回路により、容量性
負荷に比較的高電圧で大電流の出力を取り出すと、圧電
トランスの発熱によって放電ランプの輝度が低下すると
いう問題があった。また、ハートレーやコルピッツのア
ナログ発振回路による駆動回路では、装置ごとに１対１
の圧電トランスと高周波駆動回路との調整が必要とな
り、工数が増え圧電トランスの駆動回路としては量産に
は適していない。さらに、正弦波でドライブする従来の
アナログ方式の自励発振回路は、Ａ級ないしＢ級増幅器
の３０〜５０％程度の回路効率となるので、電池駆動に
は適していない。
ミック共振子を用いた他励形の駆動回路により、容量性
負荷に比較的高電圧で大電流の出力を取り出すと、圧電
トランスの発熱によって放電ランプの輝度が低下すると
いう問題があった。また、ハートレーやコルピッツのア
ナログ発振回路による駆動回路では、装置ごとに１対１
の圧電トランスと高周波駆動回路との調整が必要とな
り、工数が増え圧電トランスの駆動回路としては量産に
は適していない。さらに、正弦波でドライブする従来の
アナログ方式の自励発振回路は、Ａ級ないしＢ級増幅器
の３０〜５０％程度の回路効率となるので、電池駆動に
は適していない。
【０００４】加うるに、長時間使用すると、圧電トラン
スおよび回路系の発熱のために共に正弦波の電圧と電流
との位相差が生じて、次第に力率が低下して、放電ラン
プの輝度が低下するという欠点があった。
スおよび回路系の発熱のために共に正弦波の電圧と電流
との位相差が生じて、次第に力率が低下して、放電ラン
プの輝度が低下するという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとするための手段および作用】近年
になってから、圧電トランスをこれまでのテレビのフラ
イバックトランス等の小さな出力電流を消費する誘導性
あるいは抵抗性負荷への使用にとどまらず、放電ランプ
等の高電圧で比較的大きな電流を必要とする容量性負荷
の駆動が検討されている。このような負荷の駆動には、
回路損失が少なく、しかも無調整で部品点数が少ない小
型でかつ大きいパワー出力が得られるとともに、発熱に
よる圧電トランスのドライブ周波数の変化を自動追尾す
る方式の自励発振形駆動回路が要望されてきている。従
って、本発明は、上述のような要望に答えて開発された
もので、誘導性素子と能動素子と位相器と共振回路とか
ら構成される、比較的部品点数の少ない高周波回路であ
る圧電トランスを駆動する駆動装置を提供する。
になってから、圧電トランスをこれまでのテレビのフラ
イバックトランス等の小さな出力電流を消費する誘導性
あるいは抵抗性負荷への使用にとどまらず、放電ランプ
等の高電圧で比較的大きな電流を必要とする容量性負荷
の駆動が検討されている。このような負荷の駆動には、
回路損失が少なく、しかも無調整で部品点数が少ない小
型でかつ大きいパワー出力が得られるとともに、発熱に
よる圧電トランスのドライブ周波数の変化を自動追尾す
る方式の自励発振形駆動回路が要望されてきている。従
って、本発明は、上述のような要望に答えて開発された
もので、誘導性素子と能動素子と位相器と共振回路とか
ら構成される、比較的部品点数の少ない高周波回路であ
る圧電トランスを駆動する駆動装置を提供する。
【０００６】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明による第１の実施例である圧
電トランス駆動装置を示すブロック図である。図におい
て、１は駆動されるべき圧電トランスで、圧電セラミッ
クスを用いた電気−機械量変換素子である。３、３’
（アース側端子）は圧電トランス１の１次側入力端子で
あって、この両端子間に本発明による圧電トランス駆動
装置である高周波回路２が接続されている。高周波回路
２は誘導性素子６と能動素子７と位相器８とから構成さ
れている。５は圧電トランス１の２次側出力端子４、
４’（アース側端子）間に接続された放電ランプであ
る。
て説明する。図１は本発明による第１の実施例である圧
電トランス駆動装置を示すブロック図である。図におい
て、１は駆動されるべき圧電トランスで、圧電セラミッ
クスを用いた電気−機械量変換素子である。３、３’
（アース側端子）は圧電トランス１の１次側入力端子で
あって、この両端子間に本発明による圧電トランス駆動
装置である高周波回路２が接続されている。高周波回路
２は誘導性素子６と能動素子７と位相器８とから構成さ
れている。５は圧電トランス１の２次側出力端子４、
４’（アース側端子）間に接続された放電ランプであ
る。
【０００７】また、図２は本発明による第２の実施例で
ある圧電トランス駆動装置を示すブロック図である。図
において同様に、１は駆動されるべき圧電トランスで、
圧電セラミックスを用いた電気−機械量変換素子であ
る。３、３’（アース側端子）は圧電トランス１の１次
側入力端子であって、この両端子間に本発明による圧電
トランス駆動装置である高周波回路９が接続されてい
る。高周波回路９は誘導性素子６と能動素子７と位相器
８と共振回路１０から構成されている。５は圧電トラン
ス１の２次側出力端子４、４’（アース側端子）間に接
続された放電ランプである。
ある圧電トランス駆動装置を示すブロック図である。図
において同様に、１は駆動されるべき圧電トランスで、
圧電セラミックスを用いた電気−機械量変換素子であ
る。３、３’（アース側端子）は圧電トランス１の１次
側入力端子であって、この両端子間に本発明による圧電
トランス駆動装置である高周波回路９が接続されてい
る。高周波回路９は誘導性素子６と能動素子７と位相器
８と共振回路１０から構成されている。５は圧電トラン
ス１の２次側出力端子４、４’（アース側端子）間に接
続された放電ランプである。
【０００８】次に、本発明の第２の実施例である圧電ト
ランス駆動装置の高周波回路９について図２および図３
により詳しく説明する。誘導性素子６は、トランジスタ
などの増幅部あるいはスイッチング部となる能動素子７
のコレクタ部と、１２Ｖないし２４Ｖ程度の直流電源
（図示せず）間に接続されている。また前記誘導性素子
６は、自己インダクタンスが２ないし４ミリヘンリイ程
度のコイルから成る。
ランス駆動装置の高周波回路９について図２および図３
により詳しく説明する。誘導性素子６は、トランジスタ
などの増幅部あるいはスイッチング部となる能動素子７
のコレクタ部と、１２Ｖないし２４Ｖ程度の直流電源
（図示せず）間に接続されている。また前記誘導性素子
６は、自己インダクタンスが２ないし４ミリヘンリイ程
度のコイルから成る。
【０００９】前記トランジスタなどから成る能動素子７
のベース部に、位相器８より帰還される数ボルト程度の
交流信号が印加されると、前記トランジスタなどから成
る能動素子７は、信号が正の電位をもつ時間帯には導通
して増幅ないしスイッチング動作する。
のベース部に、位相器８より帰還される数ボルト程度の
交流信号が印加されると、前記トランジスタなどから成
る能動素子７は、信号が正の電位をもつ時間帯には導通
して増幅ないしスイッチング動作する。
【００１０】トランジスタなどから成る能動素子７のコ
レクタ部に接続された誘導性素子６を流れる電流は、前
記能動素子７のベース信号に応じて、導通状態とＯＦＦ
の状態を繰り返すので電気振動現象をおこす。誘導性素
子６には向きがことなる振動電流が流れ逆起電力を生じ
て、いわゆるキックバック電圧を発生するので、プラス
１２Ｖないし２４Ｖ程度の直流電源においては、前記ト
ランジスタなどから成る能動素子７の出力部（コレクタ
部）では電源電圧の２ないし３倍の、プラス３０Ｖない
し７０Ｖ程度に昇圧された交流信号が得られる。
レクタ部に接続された誘導性素子６を流れる電流は、前
記能動素子７のベース信号に応じて、導通状態とＯＦＦ
の状態を繰り返すので電気振動現象をおこす。誘導性素
子６には向きがことなる振動電流が流れ逆起電力を生じ
て、いわゆるキックバック電圧を発生するので、プラス
１２Ｖないし２４Ｖ程度の直流電源においては、前記ト
ランジスタなどから成る能動素子７の出力部（コレクタ
部）では電源電圧の２ないし３倍の、プラス３０Ｖない
し７０Ｖ程度に昇圧された交流信号が得られる。
【００１１】前記トランジスタなどから成る能動素子７
のベースに帰還される信号位相と、前記能動素子７を通
過してそのコレクタ部にあらわれる信号の位相とは１８
０度ことなる位相関係となるので、発振現象を持続させ
るためには出力信号の位相を反転させて正帰還をかける
必要がある。また利得を１以上に保つ必要もある。
のベースに帰還される信号位相と、前記能動素子７を通
過してそのコレクタ部にあらわれる信号の位相とは１８
０度ことなる位相関係となるので、発振現象を持続させ
るためには出力信号の位相を反転させて正帰還をかける
必要がある。また利得を１以上に保つ必要もある。
【００１２】位相器８は、誘導性素子を用いた４端子の
出力変成器から構成されており、入力部２端子の一方は
前記能動素子７のコレクタ部に接続されており、他の一
方の端子は、圧電トランス１の入力部の上面電極端子３
に接続されている。前記４端子の出力変成器（位相器
８）の入力側コイルと出力側コイルは、巻き方向が各々
逆になるよう構成されることにより、入力部に印加され
る信号位相に対して出力側の端子では、１８０度位相が
回転するよう構成されている。前記の出力部２端子の一
方はアース端子に、他の一方の端子はトランジスタなど
から成る能動素子７のベースにそれぞれ接続されてい
る。ループ内ゲインはコイルで調整できる。
出力変成器から構成されており、入力部２端子の一方は
前記能動素子７のコレクタ部に接続されており、他の一
方の端子は、圧電トランス１の入力部の上面電極端子３
に接続されている。前記４端子の出力変成器（位相器
８）の入力側コイルと出力側コイルは、巻き方向が各々
逆になるよう構成されることにより、入力部に印加され
る信号位相に対して出力側の端子では、１８０度位相が
回転するよう構成されている。前記の出力部２端子の一
方はアース端子に、他の一方の端子はトランジスタなど
から成る能動素子７のベースにそれぞれ接続されてい
る。ループ内ゲインはコイルで調整できる。
【００１３】また位相器８の出力側２端子には、容量性
素子を前記出力側コイルと並列になるよう接続すること
により、並列形の共振回路１０を構成している。前記共
振回路１０の共振周波数は、圧電発振子ともなる圧電ト
ランス１の形状から定まる共振周波数とほぼ同等か、少
し低め（容量性）となるように設定している。
素子を前記出力側コイルと並列になるよう接続すること
により、並列形の共振回路１０を構成している。前記共
振回路１０の共振周波数は、圧電発振子ともなる圧電ト
ランス１の形状から定まる共振周波数とほぼ同等か、少
し低め（容量性）となるように設定している。
【００１４】以上の構成から圧電トランス１と共振回路
１０は、同調回路としてはたらいて互いに補完するの
で、位相器８の１次側コイル（共振回路の１次側コイ
ル）に対して即応して、常に電流が最大値となるよう周
波数を自動追尾するので圧電トランスの機械的振幅を、
温度変化、周波数変化、負荷変動等に追随させるように
常に一定となるように制御しようとするフィードバック
がはたらく。
１０は、同調回路としてはたらいて互いに補完するの
で、位相器８の１次側コイル（共振回路の１次側コイ
ル）に対して即応して、常に電流が最大値となるよう周
波数を自動追尾するので圧電トランスの機械的振幅を、
温度変化、周波数変化、負荷変動等に追随させるように
常に一定となるように制御しようとするフィードバック
がはたらく。
【００１５】第１の実施例では、位相器８と能動素子７
が直接つながれているので、負荷が軽い場合などは、第
１の実施例で示した高周波回路２が有効である。入力電
力が数ワット程度以下の場合や負荷が軽い場合などは、
経時変化による駆動周波数の変化が緩慢となることか
ら、充分変化に追随して使用できる。また回路動作は、
高周波回路９とほぼ同様であるので詳しい説明は省略す
る。
が直接つながれているので、負荷が軽い場合などは、第
１の実施例で示した高周波回路２が有効である。入力電
力が数ワット程度以下の場合や負荷が軽い場合などは、
経時変化による駆動周波数の変化が緩慢となることか
ら、充分変化に追随して使用できる。また回路動作は、
高周波回路９とほぼ同様であるので詳しい説明は省略す
る。
【００１６】図３に本発明による圧電トランス駆動回路
である高周波回路９の実体配線図の一例を示す。実用的
には１００Ｖの交流電源Ｋ１を、ダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４をブリッジ回路にして用いた整流器によ
り、コンデンサＣ１で安定化して得た直流電源を使用す
る。
である高周波回路９の実体配線図の一例を示す。実用的
には１００Ｖの交流電源Ｋ１を、ダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４をブリッジ回路にして用いた整流器によ
り、コンデンサＣ１で安定化して得た直流電源を使用す
る。
【００１７】誘導性素子６は、インダクタンス（コイ
ル）Ｌ１である。前記インダクタンスＬ１は能動素子７
であるトランジスタＴ１のコレクタに接続されている。
ル）Ｌ１である。前記インダクタンスＬ１は能動素子７
であるトランジスタＴ１のコレクタに接続されている。
【００１８】前記トランジスタＴ１のエミッタ側には、
バイアス用の抵抗Ｒ１がアースとの間に接続されてい
る。
バイアス用の抵抗Ｒ１がアースとの間に接続されてい
る。
【００１９】位相器８は、共振回路１０と、フエライト
コアなどによって一体構造体となっている。この１次側
のコイルＬ２は、前記トランジスタＴ１のコレクタと、
圧電トランスの１次側入力部との間に接続されている。
コアなどによって一体構造体となっている。この１次側
のコイルＬ２は、前記トランジスタＴ１のコレクタと、
圧電トランスの１次側入力部との間に接続されている。
【００２０】共振回路１０は、２次側のコイルＬ３と並
列に、コンデンサＣ２が接続されることによって構成さ
れている。
列に、コンデンサＣ２が接続されることによって構成さ
れている。
【００２１】
【発明の効果】本発明の圧電トランス駆動装置である高
周波回路は、総部品点数が数点の部品数から構成されて
いて、自励駆動方式であるので圧電トランスの共振周波
数が±１０％程度変化しても、回路調整を必要とせずに
圧電トランスに接続可能である。また誘導性素子と能動
性素子を組み合わせることにより、電源電圧を２ないし
３倍程度に昇圧できるとともに、ハイインピーダンスの
圧電トランスとのインピーダンス・マッチングが同時に
実現できるといった効果がある。このためデバイス全体
の効率を飛躍的に高効率化できるという効果もある。
周波回路は、総部品点数が数点の部品数から構成されて
いて、自励駆動方式であるので圧電トランスの共振周波
数が±１０％程度変化しても、回路調整を必要とせずに
圧電トランスに接続可能である。また誘導性素子と能動
性素子を組み合わせることにより、電源電圧を２ないし
３倍程度に昇圧できるとともに、ハイインピーダンスの
圧電トランスとのインピーダンス・マッチングが同時に
実現できるといった効果がある。このためデバイス全体
の効率を飛躍的に高効率化できるという効果もある。
【図１】本発明の第１の実施例の圧電トランス駆動装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例の圧電トランス駆動装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図３】本発明の圧電トランス駆動装置である高周波回
路の実体配線図の一例を示す図である。
路の実体配線図の一例を示す図である。
１ 圧電トランス ２、９高周波回路 ６ 誘導性素子 ７ 能動素子 ８ 位相器 １０ 共振回路
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電トランスを駆動する高周波回路にお
いて、前記高周波回路が、主に誘導性素子と能動素子と
位相器とからなることを特徴とする圧電トランス駆動装
置。 - 【請求項２】 圧電トランスを駆動する高周波回路にお
いて、前記高周波回路が、主に誘導性素子と能動素子と
位相器と共振回路とから成ることを特徴とする圧電トラ
ンス駆動装置。 - 【請求項３】 圧電トランスを駆動する高周波回路にお
いて、前記高周波回路が、主に誘導性素子と能動素子と
位相器と共振回路とから成り、前記圧電トランスの一次
側を前記高周波回路の一部として作用させ自励発振方式
としたことを特徴とする圧電トランス駆動装置。 - 【請求項４】 圧電トランスを駆動する高周波回路にお
いて、前記高周波回路が、主にトランジスタの出力部に
電源昇圧とインピーダンス変換用の誘導性素子と位相変
換器を備え、前記位相変換器からの出力信号を、容量性
素子なども介して前記トランジスタに帰還させたことを
特徴とする圧電トランス駆動装置。 - 【請求項５】 位相器は、誘導性素子による出力変成器
から成ることを特徴とする請求項１および２に記載の圧
電トランス駆動装置。 - 【請求項６】 共振回路は、誘導性素子による４端子出
力変成器を用いた位相器の出力部と並列に容量性素子を
設けた並列共振回路を用いて、圧電トランスの機械的振
幅を、温度変化、周波数変化、負荷変動等に追随させる
ことにより常に一定となるように制御することを特徴と
する請求項２および３に記載の圧電トランス駆動装置。 - 【請求項７】 交流電源をダイオードによる整流回路に
より整流した直流電源を用いて、前記直流電源に誘導性
素子と能動素子と位相器と共振回路とから成る圧電トラ
ンスを駆動する高周波回路を接続して成ることを特徴と
する圧電トランス駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324048A JPH08149851A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 圧電トランス駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324048A JPH08149851A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 圧電トランス駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08149851A true JPH08149851A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=18161576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6324048A Pending JPH08149851A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 圧電トランス駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08149851A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1220580A2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Drive device and drive method for a cold cathode fluorescent lamp |
| KR100349229B1 (ko) * | 1997-02-05 | 2002-08-19 | 시티에스 코포레이션 | 압전식 변압기용 펄스 위치 변조 구동 장치 |
| CN101841251A (zh) * | 2009-03-16 | 2010-09-22 | 蒂普拓普蒂普斯有限公司 | 用于压电变换器的发生器 |
-
1994
- 1994-11-17 JP JP6324048A patent/JPH08149851A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349229B1 (ko) * | 1997-02-05 | 2002-08-19 | 시티에스 코포레이션 | 압전식 변압기용 펄스 위치 변조 구동 장치 |
| EP1220580A2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Drive device and drive method for a cold cathode fluorescent lamp |
| EP1220580A3 (en) * | 2000-12-28 | 2004-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Drive device and drive method for a cold cathode fluorescent lamp |
| CN101841251A (zh) * | 2009-03-16 | 2010-09-22 | 蒂普拓普蒂普斯有限公司 | 用于压电变换器的发生器 |
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