谐振型高频电源装置制造方法及图纸

谐振型高频电源装置包括进行超过2MHz的高频的开关动作的功率元件，所述谐振型高频电源装置包括进行功率元件的开关电压谐振水平调整及输出电压的波形控制的谐振匹配滤波器(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在高频下进行电力传输的谐振型高频电源装置。
技术介绍
在图8所示的以往的谐振型高频电源装置中，构成为利用并联连接在功率元件(FET)101的漏源间的电感器102及电容器103，即使在FET101的寄生电容104较大的情况下也能维持FET101的谐振开关的条件(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2013-30973号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在专利文献1公开的现有技术中，由于设定成可相对于FET101的寄生电容104维持谐振开关的条件，因此，对于与输出连接的负载的阻抗变动，无法进行补偿。因此，存在如下问题：若作为负载，无线电力传输用天线等具有谐振条件的阻抗元件靠近或远离，则谐振开关的条件会破坏。而且，若谐振开关的条件破坏，则FET等的电力损耗急剧增加，因此需要包括用于应对该情况的散热装置。此外，在现有技术中，还存在如下问题：对于输出电压的波形控制也未考虑，无法实现电力传输的高效化。本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种谐振型高频电源装置，能相对于负载的阻抗变动维持谐振开关的条件，并进行输出电压的波形控制，能实现超过2MHz的高频的动作。解决技术问题的技术方案本专利技术所涉及的谐振型高频电源装置包括进行超过2MHz的高频的开关动作的功率元件，所述谐振型高频电源装置包括进行功率元件的开关电压及装置输出电压的波形控制的谐振匹配滤波器。专利技术效果根据本专利技术，由于采用上述结构，因此，能相对于负载的阻抗变动维持谐振开关的条件，并进行输出电压的波形控制，能实现超过2MHz的高频的动作。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的结构的图(功率元件为单个结构)。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的Vds波形和Vout波形的图。图3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的其它结构的图。图4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的其它结构的图。图5是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的其它结构的图(功率元件为推挽结构)。图6是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的其它结构的图(设置有谐振条件可变型谐振匹配滤波器的情况)。图7是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的其它结构的图(设置有谐振条件可变电路的情况)。图8是表示以往的谐振型高频电源装置的结构的图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的谐振型高频电源装置的结构的图。另外，图1中示出功率元件Q1为单个结构的情况的电路。如图1所示，谐振型高频电源装置由功率元件Q1、谐振电路元件(电容器C1、C2及电感器L2)、电感器L1、高频脉冲驱动电路1、可变型脉冲信号产生电路2、偏置用电源电路3及谐振匹配滤波器4构成。另外，谐振型发送天线(电力传输用发送天线)10为具有LC谐振特性的电力传输用的谐振型天线(并不仅限于非接触型)。该谐振型发送天线10可以是磁场共振型、电场共振型、电磁感应型中的任一种。功率元件Q1是为了将输入的直流电压Vin转换成交流而进行开关动作的开关元件。作为该功率元件Q1，并不限于RF用的FET，例如可利用Si-MOSFET或SiC-MOSFET、GaN-FET等元件。谐振电路元件(电容器C1、C2及电感器L2)为用于使功率元件Q1的开关动作进行谐振开关的元件。利用由该电容器C1、C2及电感器L2构成的谐振电路元件，能在与谐振型发送天线10之间使谐振条件匹配。电感器L1起到在功率元件Q1每次进行开关动作时暂时将输入的直流电压Vin的能量进行保持的作用。高频脉冲驱动电路1是向功率元件Q1的G端子传送超过2MHz的高频的脉冲状的电压信号以使功率元件Q1驱动的电路。该高频脉冲驱动电路1是构成为利用FET元件等使输出部为图腾柱电路结构并构成为能进行高速的接通/关断输出的电路。可变型脉冲信号产生电路2是向高频脉冲驱动电路1传送逻辑信号等超过2MHz的高频的脉冲状的电压信号以使高频脉冲驱动电路1驱动的电路。该可变型脉冲信号产生电路2由频率设定用的振荡器、触发器或逆变器等逻辑IC构成，具有变更脉冲宽度、输出反转脉冲等功能。偏置用电源电路3向可变型脉冲信号产生电路2及高频脉冲驱动电路1提供驱动电力。谐振匹配滤波器4进行功率元件Q1的开关电压Vds及谐振型高频电源装置的输出电压Vout的波形控制。由此，能获得谐振电路元件(电容器C1、C2及电感器L2)的输出阻抗与负载侧的谐振型发送天线10的输入阻抗之间的匹配。接下来，对如上构成的谐振型高频电源装置的动作进行说明。首先，将输入的直流电压Vin通过电感器L1施加到功率元件Q1的D端子。然后，功率元件Q1通过对该电压进行接通/关断的开关动作，从而将其转换成正电压的交流状电压。在该转换动作时，电感器L1起到暂时保持能量的作用，辅助将直流向交流进行功率转换。此处，对于功率元件Q1的开关动作，利用由电容器C1、L2及电感器L2所构成的谐振电路元件来设定谐振开关条件，使得ZVS(零电压开关)成立，从而Ids电流和Vds电压之积所产生的开关损耗最小。利用该谐振开关动作，向输出电压Vout输出以RTN电压为轴的交流电压。此时，功率元件Q1的开关电压Vds和输出电压Vout之间的关系由谐振匹配滤波器4设定，因此，内部电路的谐振开关条件不会因负载侧的阻抗变动而变化。另外，谐振匹配滤波器4的常数设定成使得Vds及Vout的电压波形符合图2所示的条件。图2(a)中，导通-占空比在30～80％的范围内进行动作。功率元件Q1的驱动通过以下方式来进行：将接收到来自可变型脉冲信号产生电路2的任意的脉冲状电压信号的高频脉冲驱动电路1所输出的、脉冲状的电压信号输入到功率元件Q1的G端子。此时，功率元件Q1的驱动频率为谐振型高频电源装置的动作频率，由可变型脉冲信号产生电路2内部的振荡电路的设定来决定。如上所述，根据本实施方式1，构成为包括进行功率元件Q1的开关电压Vds及输出电压Vout的波形控制的谐振匹配滤波器4，因此，在超过2MHz的高频的动作中，能相对于负载的阻抗变动维持谐振开关的条件(不会使谐振开关的条件偏离50％以上)，并进行输出电压Vout的波形控制。其结果是，作为负载，即使无线电力传输用天线等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振型高频电源装置，该谐振型高频电源装置包括进行超过2MHz的高频的开关动作的功率元件，所述谐振型高频电源装置的特征在于，包括进行所述功率元件的开关电压及装置输出电压的波形控制的谐振匹配滤波器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种谐振型高频电源装置，该谐振型高频电源装置包括进行超过2MHz的高频的开关
动作的功率元件，所述谐振型高频电源装置的特征在于，
包括进行所述功率元件的开关电压及装置输出电压的波形控制的谐振匹配滤波器。
2.如权利要求1所述的谐振型高频电源装置，其特征在于，
所述功率元件为RF(RadioFrequency：射频)用的FET(FieldEffectTransistor：场
效应晶体管)以外的FET。
3.如权利要求1所述的谐振型高频电源装置，其特征在于，
所述功率元件为推挽结构或单个结构。
4.如权利要求1所述的谐振型高频电源装置，其特征在于，
包括谐振电路元件，该谐振电路元件在与利用磁场共振的电力传输用发送天线之间使
谐振条件匹配，且由电容器及电感器构成。
5.如权利要求1所述的谐振型高频电源装置，其特征在于，
包括谐振电路元件，该谐振电路元件在与利用电场共振的电力传输用发送天线之间使
谐振条件匹配，且由电容器及电感器构成。
6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿久泽好幸，酒井清秀，江副俊裕，伊藤有基，
申请(专利权)人：三菱电机工程技术株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP