JP2000133484A - Discharge tube driving circuit - Google Patents

Discharge tube driving circuit

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JP2000133484A
JP2000133484A JP30828398A JP30828398A JP2000133484A JP 2000133484 A JP2000133484 A JP 2000133484A JP 30828398 A JP30828398 A JP 30828398A JP 30828398 A JP30828398 A JP 30828398A JP 2000133484 A JP2000133484 A JP 2000133484A
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voltage
transformer
discharge tube
terminal
circuit
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JP30828398A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Abe
昇 安倍
Kohei Ito
康平 伊藤
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remarkably reduce the circuit components and to adjust the luminance of a discharge tube by converting the excitation energy of a bidirectional flyback transformer into the self-excited energy satisfying the resonance condition in the flyback operation, to be fed and applied to the discharge tube. SOLUTION: A driving circuit comprises a power source part, a control circuit part, a converter circuit part of push-pull connection structure, and a set-up circuit part. The power source voltage is stabilized by a ripple current smoothening capacitor 71 connected to a DC power source 1 in parallel. A control circuit 41 monitors the overcurrent and comprises the constant current function by detecting the both end voltage of a resistor 85. The primary current of a transformer 31 is detected by a terminal 415, and a terminal 416 monitors the current of a discharge tube 2. A diode 61 controls the potential of the terminals 311, 312 to prevent the clamping condition of the voltage, and the potential of a terminal 311 is risen to be at least 2 times voltage of the DC power source 1. A variable resistor 81 determines a threshold of the terminal voltage of the resistor 85, whereby the close time of the semiconductor switches 51, 52 is controlled to adjust the impressed voltage and to adjust the luminescent brightness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコンや
デジタルカメラなどの液晶ディスプレイのバックライト
に使用される冷陰極放電蛍光管に適した放電管駆動回路
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge tube driving circuit suitable for a cold cathode discharge fluorescent tube used for a backlight of a liquid crystal display such as a notebook computer or a digital camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から冷陰極放電管を駆動するため
に、昇圧機能を持たせた自励共振型の駆動回路が使われ
ている。この方式の回路は動作が安定していること、出
力が正弦波であること等の理由から適用された。この自
励共振型では直流電圧を自励共振回路によって数十kH
zの交流電圧に生成した後、トランスによって数百Vに
昇圧して放電管に印加発光させるものである。しかし、
トランスの1次側が共振回路を構成するため、原理上共
振周波数から外れた回路動作は不可能であり、そのため
動作時の出力電圧あるいは周波数は実質的に固定されて
しまう。冷陰極放電管の輝度は電極間に印加される電圧
の大きさで調節されるが、上述した自励共振型の発振回
路では出力電圧の制御ができないため輝度一定に設計
し、通常輝度調節の機能を省略していた。そのため、や
むを得ない場合にだけ不完全な電圧制御回路を付加して
対応していた。しかし、高機能化の要請の高まりから高
性能な輝度調整特性を付与する要請が大きくなり、昇圧
回路の前段にDC/DCコンバータを挿入する方法が採
られている。しかし、昇圧回路の追加は回路構成が複雑
となる上に、小型化と低コストに対して大きな障害であ
った。
2. Description of the Related Art Conventionally, a self-excited resonance type driving circuit having a boosting function has been used to drive a cold cathode discharge tube. This type of circuit was applied because of its stable operation and its output being a sine wave. In this self-excited resonance type, DC voltage is several tens of kilohertz by a self-excited resonance circuit.
After generating an AC voltage of z, the voltage is raised to several hundred volts by a transformer and applied to a discharge tube to emit light. But,
Since the primary side of the transformer constitutes a resonance circuit, circuit operation outside the resonance frequency is impossible in principle, and the output voltage or frequency during operation is substantially fixed. The brightness of the cold cathode discharge tube is adjusted by the magnitude of the voltage applied between the electrodes. However, since the self-excited resonance type oscillation circuit described above cannot control the output voltage, the brightness is designed to be constant, and the brightness is usually adjusted. Function was omitted. For this reason, an imperfect voltage control circuit is added only when it is unavoidable. However, the demand for providing high-performance luminance adjustment characteristics has increased as the demand for higher functionality has increased, and a method of inserting a DC / DC converter before the booster circuit has been adopted. However, the addition of the booster circuit not only complicates the circuit configuration but also poses a major obstacle to miniaturization and low cost.

【0003】図4および5に従来方式の回路構成とその
主要部における電圧波形を示す。図示の回路は直流電源
部、DC/DCコンバータ、自励発振回路部、昇圧回路
部および制御回路部から構成される。DC/DCコンバ
ータは半導体スイッチ53、インダクタ32、コンデン
サ73およびダイオード63からなる。このDC/DC
コンバータでは半導体スイッチ53のチョッピング動作
により直流電源1の電圧V71を一旦脈流に変え、コンデ
ンサ73の両端から目標の直流電圧V73を得る。制御回
路42に設けられた可変抵抗81の設定値を変えると、
端子423から半導体スイッチ53に供給される駆動パ
ルスのデューティが変化するためV73の設定値を変更で
きる。このように一定である電源電圧V71は適当な直流
電圧V73に変換されて自励発振回路と昇圧回路に供給さ
れるため、1次側に可変直流電源が接続されていること
になり、結果的に放電管印加電圧が制御される。制御回
路42はチョパ用ICが一般的に用いられる。なお、端
子424は放電管2の電流検出端子であり、過電流保護
あるいは放電電流時の制御に使用される。
FIGS. 4 and 5 show a circuit configuration of a conventional system and voltage waveforms at main parts thereof. The illustrated circuit includes a DC power supply, a DC / DC converter, a self-excited oscillation circuit, a booster circuit, and a control circuit. The DC / DC converter includes a semiconductor switch 53, an inductor 32, a capacitor 73, and a diode 63. This DC / DC
In the converter, the voltage V71 of the DC power supply 1 is temporarily changed to a pulsating flow by the chopping operation of the semiconductor switch 53, and a target DC voltage V73 is obtained from both ends of the capacitor 73. When the set value of the variable resistor 81 provided in the control circuit 42 is changed,
Since the duty of the drive pulse supplied from the terminal 423 to the semiconductor switch 53 changes, the set value of V73 can be changed. Since the constant power supply voltage V71 is converted into an appropriate DC voltage V73 and supplied to the self-excited oscillation circuit and the booster circuit, a variable DC power supply is connected to the primary side, and as a result, The discharge tube applied voltage is controlled. As the control circuit 42, a chopper IC is generally used. The terminal 424 is a current detection terminal of the discharge tube 2 and is used for overcurrent protection or control at the time of discharge current.

【0004】次に、自励共振動作について説明する。自
励発振回路はトランス34の1次巻線、半導体スイッチ
54および55、コンデンサ74等からなり、入力電圧
としてV73がインダクタ33を通じてトランス34の中
間タップ端子342に供給される。例えば、半導体スイ
ッチ54が導通を始めると、ベース側に正帰還がかかる
ため急激に半導体スイッチ54は閉状態に移行し、他方
の半導体スイッチ55はベース側が負にバイアスされる
ため開状態が確立する。この時、コンデンサ74の電荷
はトランス34の1次巻線を通して放電される。所定時
間経過後、放電電流が増加から減少に転じると、トラン
ス34の端子346と347間の誘起電圧の位相が反転
するため半導体スイッチ54のベースは負に、また半導
体スイッチ55のベースは正にバイアスされる。このた
め、半導体スイッチ54は急速に閉から開へ、同時に開
であった半導体スイッチ55は閉にそれぞれ状態が反転
する。
Next, the self-excited resonance operation will be described. The self-excited oscillation circuit includes the primary winding of the transformer 34, the semiconductor switches 54 and 55, the capacitor 74, and the like. The input voltage V73 is supplied to the intermediate tap terminal 342 of the transformer 34 through the inductor 33. For example, when the semiconductor switch 54 starts conducting, positive feedback is applied to the base side, so that the semiconductor switch 54 suddenly shifts to the closed state, and the other semiconductor switch 55 is opened because the base side is negatively biased. . At this time, the electric charge of the capacitor 74 is discharged through the primary winding of the transformer 34. After a predetermined time, when the discharge current changes from increasing to decreasing, the phase of the induced voltage between the terminals 346 and 347 of the transformer 34 is inverted, so that the base of the semiconductor switch 54 becomes negative and the base of the semiconductor switch 55 becomes positive. Be biased. For this reason, the state of the semiconductor switch 54 is rapidly changed from closed to open, and the state of the semiconductor switch 55 which has been open is simultaneously inverted to closed.

【0005】さらに、所定時間を過ぎるとそれぞれの半
導体スイッチは再度反転して最初の状態に戻ることにな
る。このような状態変化を1サイクルとした自励発振が
継続することになる。この動作によりトランス34の2
次側端子344と345間に正弦波電圧V72が誘起され
る。以上の説明から明らかなように所定時間は、コンデ
ンサ74とトランス34のインダクタンスから決まる共
振周期である。放電管2に印加される電圧は実効値で8
00V程度とされているため、直流電源1の電圧が10
V程度であることからトランス34の1次と2次の巻数
比は、1:200程度の高巻数比のトランスを使用する
ことになる。また、放電管2の電流を抵抗85で検出し
て制御回路42に入力することより出力電圧V72の安定
化が図られる。
Further, after a predetermined time, each semiconductor switch is inverted again to return to the initial state. Self-excited oscillation with such a state change as one cycle continues. With this operation, the transformer 34
A sine wave voltage V72 is induced between the secondary terminals 344 and 345. As is clear from the above description, the predetermined time is a resonance cycle determined by the inductance of the capacitor 74 and the transformer 34. The voltage applied to the discharge tube 2 is 8 as an effective value.
Since the voltage of the DC power supply 1 is
Since it is about V, the primary and secondary turns ratio of the transformer 34 uses a transformer having a high turns ratio of about 1: 200. Further, the output voltage V72 is stabilized by detecting the current of the discharge tube 2 with the resistor 85 and inputting it to the control circuit 42.

【0006】図5は以上説明した動作における主要各部
の波形である。まず、DC/DCコンバータでは直流電
源1の電圧V71は半導体スイッチ53の開および閉動作
時間に応じたパルス状電圧V63に変換され、平滑回路に
よって平均直流電圧V73となる。このV73は半導体スイ
ッチ53の閉動作時間(TON)と開動作時間(TOFF)の比
率(TON/(TON+TOFF))により適当に選ぶことがで
きる。これは制御回路42の可変抵抗81などによって
設定される。また、自励共振回路ではトランス34の端
子341および343間のインダクタンスとコンデンサ
72で共振回路を形成するため、トランス34の2次巻
線から正弦波電圧V72が得られる。V54の電圧波形は
半導体スイッチ54のコレクターエミッタ間電圧であ
る。ベースに接続されている端子347がエミッタより
負電位のときは半導体スイッチ54が開動作期間である
ため、図示するような正弦波の半波波形がコレクターエ
ミッタ間に現れる。しかし、端子347がエミッタに対
して正電位に移行して閉動作期間となり、V54は順方向
飽和電圧が現れ実質的に電圧降下は零の状態となる。一
方、半導体スイッチ55は半導体スイッチ54とは全く
逆の動作を行うため、図のようにV55はV54と逆位相関
係である。
FIG. 5 shows waveforms of main parts in the operation described above. First, in the DC / DC converter, the voltage V71 of the DC power supply 1 is converted into a pulsed voltage V63 according to the opening and closing operation times of the semiconductor switch 53, and is converted to an average DC voltage V73 by the smoothing circuit. V73 can be appropriately selected by the ratio (TON / (TON + TOFF)) of the closing operation time (TON) and the opening operation time (TOFF) of the semiconductor switch 53. This is set by the variable resistor 81 of the control circuit 42 or the like. In the self-excited resonance circuit, since a resonance circuit is formed by the inductance between the terminals 341 and 343 of the transformer 34 and the capacitor 72, a sine wave voltage V72 is obtained from the secondary winding of the transformer 34. The voltage waveform of V54 is the collector-emitter voltage of the semiconductor switch 54. When the terminal 347 connected to the base is at a lower potential than the emitter, the semiconductor switch 54 is in the open operation period, and a half-wave of a sine wave as shown in the figure appears between the collector and the emitter. However, the terminal 347 shifts to a positive potential with respect to the emitter to enter a closing operation period, and the forward saturation voltage appears at V54, and the voltage drop is substantially zero. On the other hand, since the semiconductor switch 55 performs an operation completely opposite to that of the semiconductor switch 54, V55 has an anti-phase relationship with V54 as shown in the figure.

【0007】また、V342はトランス34の端子342
の電圧波形である。コンデンサ73の直流電圧V73と端
子342の電圧V342の差電圧がインダクタ33の端子
間に生じるため、電圧時間積値S331とS332(図中斜線
部分に相当)とは等しくなり、インダクタ33の電圧脈
動分として観測される。従って、トランス34の端子3
42の平均電圧はV73と等しくなる。従来のプッシュプ
ル回路はフライバック電圧を活用していないため、フラ
イバック電圧を可能な限り抑制したトランスを設計使用
していた。半導体スイッチは一般的に逆方向の阻止機能
を持たないトランジスタ等が使用されるため、閉状態の
スイッチ動作期間に発生するフライバック電圧を阻止す
ることができず、電源電圧以上にトランスの1次電圧を
高められなかった。このため、高巻数比のトランスを使
用することになり、設計上の問題であった。さらに、2
次側電圧を制御できないため放電管2の放電開始電圧以
上の値に設定して、放電管2の点灯後コンデンサ75
(バラストコンデンサ)に過電圧を分担させていた。こ
れにより放電管2の電圧上昇を抑制してきた。
V 342 is a terminal 342 of the transformer 34.
FIG. Since a difference voltage between the DC voltage V73 of the capacitor 73 and the voltage V342 of the terminal 342 is generated between the terminals of the inductor 33, the voltage-time product values S331 and S332 (corresponding to the hatched portions in the figure) become equal, and the voltage pulsation of the inductor 33 is obtained. Observed as minutes. Therefore, the terminal 3 of the transformer 34
The average voltage at 42 is equal to V73. Since the conventional push-pull circuit does not utilize the flyback voltage, a transformer in which the flyback voltage is suppressed as much as possible has been designed and used. Since a semiconductor switch generally uses a transistor or the like that does not have a blocking function in the reverse direction, it cannot block a flyback voltage generated during a switch operation period in a closed state, and the primary voltage of the transformer exceeds the power supply voltage. The voltage could not be increased. For this reason, a transformer having a high turns ratio is used, which is a design problem. In addition, 2
Since the secondary side voltage cannot be controlled, the capacitor 75 is set to a value equal to or higher than the discharge starting voltage of the discharge tube 2, and
(Ballast capacitor) to share the overvoltage. As a result, an increase in the voltage of the discharge tube 2 has been suppressed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとしている課題】従来技術では出力
電圧を調整制御できなかったため放電開始時には点灯時
電圧の150%〜200%の過電圧に設定し、放電開始
後その過電圧分をバラストコンデンサ75に分圧させて
いた。また、点灯時電圧波形が対称性を有していないと
著しく寿命を縮める原因になるため、従来方式の自励共
振型回路はその条件を満足できるように多数の回路部
品、特に巻線部品を多く使用していた。その結果、高価
になると共に小型化に不適な駆動回路構成であった。さ
らに、従来の技術では発光輝度を調整するために昇圧回
路の前段にDC/DCコンバータ回路を挿入したため、
DC/DCコンバータでの回路素子等の損失が加わり、
駆動回路の効率を一層低下させる原因を作っていた。し
かしながら、電圧を昇圧するために少なくともインダク
タとトランスがそれぞれ必要であり、軽量化と省スペー
スに対して大きなネックであった。一般的には液晶ディ
スプレイ用バックライトは軽い薄いという特長があり、
用途の多様性からその駆動回路を低廉および小型化する
ことは潜在ニーズが大きい。
In the prior art, the output voltage could not be adjusted and controlled, so that an overvoltage of 150% to 200% of the lighting voltage was set at the start of discharge, and the overvoltage was distributed to the ballast capacitor 75 after the start of discharge. I was pressured. In addition, if the lighting voltage waveform does not have symmetry, the life will be significantly shortened.Therefore, the conventional self-excited resonance type circuit requires a large number of circuit components, particularly winding components, to satisfy the condition. Used a lot. As a result, the drive circuit configuration becomes expensive and unsuitable for miniaturization. Further, in the prior art, a DC / DC converter circuit is inserted before the booster circuit to adjust the light emission luminance.
In addition to the loss of circuit elements in the DC / DC converter,
This has created a cause for further lowering the efficiency of the drive circuit. However, at least an inductor and a transformer are required to boost the voltage, which is a major bottleneck in weight reduction and space saving. In general, LCD backlights are light and thin.
There is a great potential need to reduce the cost and size of the drive circuit due to the variety of applications.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は以上述べた従来
技術の問題点を鑑みてなされたものであり、従来の課題
に対して双方向フライバックトランスを適用することに
より一挙に解決できることを見出し、本発明を想到した
ものである。従来技術では出力波形の対称性の要請から
出力電圧として正弦波を放電管に印加しようとするあま
り、フライバックトランスの適用は当初から顧みられな
かった。しかし、双方向フライバックトランスを適用す
れば、出力波形は実用上問題のない範囲で対称波形にで
きると共に、出力電圧の制御も可能となる。具体的に
は、トランスの励磁エネルギをフライバック動作時に共
振条件を満たした自励電圧に変換して放電管に供給印加
できる回路方式としたものである。本発明は、トランス
の励磁電流による磁気エネルギを制御することは容易で
あることに着目し、放電管駆動回路に適した発光輝度調
整特性を付加したものである。さらに、双方向フライバ
ックトランスを適用する際、フライバック時の逆電圧の
処理が問題であったが、その対策としてダイオード等の
回路素子を直流電源に直列接続することによって、フラ
イバック時の不都合を解決できた。この結果、従来技術
で使用されていたDC/DCコンバータ回路を省略する
ことが可能となり、巻線部品であるインダクタあるいは
半導体スイッチ等の回路部品を大幅に削減できるもので
ある。また、高巻数比のトランスを使用する必要が無く
なり、回路設計が容易になった。本発明の技術思想は、
以上述べたところから明らかなように放電管駆動回路を
簡略化することであり、必要最小限の回路素子構成で従
来技術と同程度以上の性能を得る方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can be solved at once by applying a bidirectional flyback transformer to the conventional problems. The present invention has been made under the heading. In the prior art, the application of a flyback transformer was not considered from the beginning, because a sine wave was applied to the discharge tube as an output voltage due to the demand for symmetry of the output waveform. However, if a bidirectional flyback transformer is applied, the output waveform can be made a symmetrical waveform within a practically acceptable range, and the output voltage can be controlled. More specifically, the circuit is of a circuit type capable of converting the excitation energy of a transformer into a self-excitation voltage satisfying a resonance condition during a flyback operation and supplying the voltage to a discharge tube. The present invention focuses on the fact that it is easy to control the magnetic energy by the excitation current of the transformer, and adds a light emission luminance adjustment characteristic suitable for a discharge tube driving circuit. Furthermore, when applying a bidirectional flyback transformer, processing of reverse voltage during flyback was a problem, but as a countermeasure, by connecting circuit elements such as diodes in series to a DC power supply, inconvenient flyback Could be solved. As a result, it is possible to omit the DC / DC converter circuit used in the prior art, and it is possible to greatly reduce circuit components such as inductors or semiconductor switches as winding components. Further, it is not necessary to use a transformer having a high turns ratio, and the circuit design is simplified. The technical idea of the present invention is
As is apparent from the above description, it is a method of simplifying the discharge tube driving circuit, and is a method of obtaining performance equal to or higher than that of the related art with a minimum necessary circuit element configuration.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明による一実施例を図1に示
す。図示するように本発明の駆動回路は電源部、制御回
路部、プシュプル結線構成のコンバータ回路部および昇
圧回路部からなる。トランス31の1次側は、端子31
1と端子313間にコンデンサ72を並列につなげ、さ
らにそれぞれの端子に半導体スイッチ51および52、
共通の抵抗器82を直列に接続してコンバータ回路を構
成する。トランス31の1次巻線には中間タップが設け
られ、その端子312と直流電源1間にはダイオード6
1を図示する極性に挿入する。半導体スイッチ51と5
2のゲートはそれぞれプシュプル用IC等を用いた制御
回路41から制御信号を受け、開および閉動作の期間が
制御される。この開あるいは閉期間はコンデンサ72と
トランス31の漏れインダクタンスで決まる共振周期に
制限される。半導体スイッチ51および52の開あるい
は閉周期が共振周期より長くなると、動作が不安定に陥
るため放電管2に安定した電圧を印加できない。従っ
て、半導体スイッチ51と52の動作設定時にはこの制
限条件を満たすようにする必要がある。動作の詳細な説
明は後述する。
FIG. 1 shows an embodiment according to the present invention. As shown, the drive circuit of the present invention includes a power supply unit, a control circuit unit, a converter circuit unit having a push-pull connection configuration, and a booster circuit unit. The primary side of the transformer 31 is connected to the terminal 31
1 and a terminal 313, a capacitor 72 is connected in parallel, and semiconductor switches 51 and 52 are connected to respective terminals.
A common resistor 82 is connected in series to form a converter circuit. An intermediate tap is provided in the primary winding of the transformer 31, and a diode 6 is provided between the terminal 312 and the DC power supply 1.
1 is inserted at the polarity shown. Semiconductor switches 51 and 5
The gates 2 receive a control signal from a control circuit 41 using a push-pull IC or the like, and the periods of the opening and closing operations are controlled. This open or closed period is limited to a resonance period determined by the leakage inductance of the capacitor 72 and the transformer 31. If the opening or closing cycle of the semiconductor switches 51 and 52 is longer than the resonance cycle, the operation becomes unstable, so that a stable voltage cannot be applied to the discharge tube 2. Therefore, it is necessary to satisfy this restriction condition when setting the operation of the semiconductor switches 51 and 52. A detailed description of the operation will be described later.

【0011】図4に示す従来回路と比べると、本発明で
はDC/DCコンバータが省略され、トランス31にも
帰還用巻線を持たない簡略化された回路構成とすること
ができる。また、直流電源1に並列にリップル電流平滑
用のコンデンサ71を接続して電源電圧の安定化に配慮
した。また、制御回路41は抵抗器85の両端電圧を検
出することによって過電流監視と定電流機能を持たせて
いる。定電流は可変抵抗器81の設定値を変えることに
よって得られる。一方、端子411および412は制御
回路41の電源端子であり、また端子413および41
4は半導体スイッチ52と51のベース駆動端子であ
る。さらに、端子415ではトランス31の1次電流
(V82)検出し、端子416によって放電管2の電流を監
視する。
As compared with the conventional circuit shown in FIG. 4, the DC / DC converter is omitted in the present invention, and a simplified circuit configuration in which the transformer 31 does not have a feedback winding can be provided. Also, a capacitor 71 for ripple current smoothing is connected in parallel with the DC power supply 1 to take account of stabilization of the power supply voltage. Further, the control circuit 41 has overcurrent monitoring and constant current functions by detecting the voltage across the resistor 85. The constant current is obtained by changing the set value of the variable resistor 81. On the other hand, terminals 411 and 412 are power terminals of the control circuit 41, and terminals 413 and 41
4 is a base drive terminal of the semiconductor switches 52 and 51. Further, at the terminal 415, the primary current of the transformer 31
(V82) Detect and monitor the current of the discharge tube 2 via the terminal 416.

【0012】図2は本発明を実施した場合の各部の電圧
波形例である。半導体スイッチ51および52の開およ
び閉動作のタイムチャートを図に示す。また、V82は抵
抗器82の端子間電圧波形であり、半導体スイッチ51
と52を通過する電流、即ちトランス1次の電流であ
る。一方、V72aとV72bはコンデンサ72の電圧波形を
示し、コンデンサ72の容量を小さくして共振周波数を
高めた場合がV72a、コンデンサ容量を増して低い共振
周波数に対する場合がV72bである。図1と図2を参照
しながら回路動作を詳細に説明することにする。制御回
路41によって半導体スイッチ52のベース電位を正に
すると、電流は端子312から入り端子313から出て
半導体スイッチ51通って直流電源1に環流する。この
電流はトランス31の励磁電流であり、半導体スイッチ
52が閉と同時に時間と共に直線的に増加する。所定時
間後に半導体スイッチ52が開動作に移行すると、トラ
ンス31に蓄積された磁気エネルギはコンデンサ72に
電気エネルギとして蓄積され、コンデンサ端子電圧V72
は急速に上昇する。V72は端子313から端子312を
通して端子311で閉回路を構成するため、一度最大値
まで上昇しその後降下する。この一連の動作はV72aの
電圧波形に示すように、端子311と端子313間のイ
ンダクタンス、コンデンサ72および放電管2の等価負
荷抵抗で決まる減衰振動となる。
FIG. 2 shows examples of voltage waveforms at various parts when the present invention is implemented. A time chart of the opening and closing operations of the semiconductor switches 51 and 52 is shown in the figure. V82 is a voltage waveform between terminals of the resistor 82,
And 52, that is, the primary current of the transformer. On the other hand, V72a and V72b indicate the voltage waveform of the capacitor 72, V72a when the capacitance of the capacitor 72 is reduced to increase the resonance frequency, and V72b when the capacitance is increased and the resonance frequency is low. The circuit operation will be described in detail with reference to FIGS. When the base potential of the semiconductor switch 52 is made positive by the control circuit 41, the current flows in from the terminal 312, exits from the terminal 313, passes through the semiconductor switch 51, and flows back to the DC power supply 1. This current is an exciting current for the transformer 31 and increases linearly with time as the semiconductor switch 52 closes. When the semiconductor switch 52 shifts to the opening operation after a predetermined time, the magnetic energy stored in the transformer 31 is stored as electric energy in the capacitor 72, and the capacitor terminal voltage V72
Rises rapidly. Since V72 forms a closed circuit from the terminal 313 to the terminal 311 through the terminal 312, it once rises to the maximum value and then falls. This series of operations results in damped oscillation determined by the inductance between the terminals 311 and 313, the capacitor 72 and the equivalent load resistance of the discharge tube 2 as shown by the voltage waveform of V72a.

【0013】次に、半導体スイッチ51を閉動作にする
と、ダイオード61を通して端子312から端子311
方向に励磁電流が流れる。暫くして半導体スイッチ51
が開動作になっても、トランス31の励磁電流は端子3
12から端子311の方向にコンデンサ72を充電する
電流が流れ続ける。そのため、V72は一度降下してその
後上昇することになる。この充電電流が減少してゼロに
なった瞬間、コンデンサ72の電圧が最大値になる。そ
の後、端子311から端子312を通して端子313の
方向に振動分電流が流れることになり、コンデンサ72
の電圧が減少する。この動作は半導体スイッチ52の動
作と全く同じであるが、逆位相関係にある。
Next, when the semiconductor switch 51 is closed, the terminal 312 is connected to the terminal 311 through the diode 61.
Excitation current flows in the direction. After a while, the semiconductor switch 51
Is opened, the exciting current of the transformer 31 is kept at the terminal 3
A current for charging the capacitor 72 from the terminal 12 to the terminal 311 continues to flow. Therefore, V72 falls once and then rises. At the moment when the charging current decreases to zero, the voltage of the capacitor 72 reaches the maximum value. Thereafter, a current corresponding to the vibration flows from the terminal 311 to the terminal 313 through the terminal 312, and the capacitor 72
Voltage decreases. This operation is exactly the same as the operation of the semiconductor switch 52, but has an opposite phase relationship.

【0014】次に、ダイオード61の役割を説明する。
半導体スイッチ52が開動作に移行直後に、端子313
の電圧が直流電源1の2倍以上に上昇する。トランス3
1の端子311と312間あるいは端子312と313
間の巻線の巻回数は同一であるため、端子311の電位
が直流電源1の負電位より低下してしまう。このため、
ダイオード61が挿入されていないと、直流電源1に半
導体スイッチ51の逆導通特性によってソースからドレ
イン方向に電流が流れ、端子311から端子312を経
由して直流電源1の正極端子に回生電流が流れる。この
ため、半導体スイッチ52の電圧が2倍電圧以上に上昇
できず、電圧がクランプ状態になる。しかし、ダイオー
ド61が挿入されていれば、端子311の電位は直流電
源1の負電圧値で停止する。端子312の電位が直流電
源1の正電位より上昇することによって、端子311の
電位が直流電源1の2倍電圧以上に上昇できる。一方、
半導体スイッチ51が開動作に移行直後においても端子
311の電圧が直流電源1の電圧の2倍電圧以上に上昇
する。また、電圧上昇が直流電源1の電圧の2倍値以下
で動作する場合は、ダイオード61は不要である。ま
た、ダイオード61は制御回路41より負荷側に挿入し
た方が、過電圧に対してより好都合である。
Next, the role of the diode 61 will be described.
Immediately after the semiconductor switch 52 shifts to the open operation, the terminal 313
Is more than twice as high as the DC power supply 1. Transformer 3
1 between terminals 311 and 312 or terminals 312 and 313
Since the number of turns of the winding between them is the same, the potential of the terminal 311 becomes lower than the negative potential of the DC power supply 1. For this reason,
When the diode 61 is not inserted, a current flows from the source to the drain due to the reverse conduction characteristic of the semiconductor switch 51 in the DC power supply 1, and a regenerative current flows from the terminal 311 to the positive terminal of the DC power supply 1 via the terminal 312. . For this reason, the voltage of the semiconductor switch 52 cannot be increased to more than twice the voltage, and the voltage is clamped. However, if the diode 61 is inserted, the potential of the terminal 311 stops at the negative voltage value of the DC power supply 1. By raising the potential of the terminal 312 from the positive potential of the DC power supply 1, the potential of the terminal 311 can be raised to twice or more the voltage of the DC power supply 1. on the other hand,
Immediately after the semiconductor switch 51 shifts to the opening operation, the voltage of the terminal 311 rises to twice or more the voltage of the DC power supply 1. When the voltage rise is less than twice the voltage of the DC power supply 1, the diode 61 is unnecessary. In addition, it is more convenient for the diode 61 to be inserted on the load side than the control circuit 41 against overvoltage.

【0015】可変抵抗器81は抵抗器82の端子電圧の
閾値を設定する。制御回路41内で可変抵抗器81で設
定した基準電圧値と抵抗器85の端子電圧の平均値(ま
たは実効値)が比較され、その差電圧を増幅した値の大
きさで半導体スイッチ51または52の閉時間を制御す
るものである。抵抗器85の両端電圧が可変抵抗器81
で設定した基準電圧値と比較され、基準値より低い場合
は半導体スイッチ51または52の閉時間を長くしてト
ランス31の励磁電流を増加させる。一方、トランス3
1の励磁電流が増えると、半導体スイッチ51または5
2の開動作期間後の電圧が高くなり、放電管2に流れる
電流値増加によって発光輝度が高くなる。この状態は可
変抵抗器81の設定を低くして放電管への印過電圧を抑
制することにより発光輝度が調整できる。
The variable resistor 81 sets the threshold value of the terminal voltage of the resistor 82. In the control circuit 41, the reference voltage value set by the variable resistor 81 is compared with the average value (or effective value) of the terminal voltage of the resistor 85, and the semiconductor switch 51 or 52 is amplified by the magnitude of the amplified value of the difference voltage. Is to control the closing time. The voltage across the resistor 85 is the variable resistor 81
Is compared with the reference voltage value set in (1), and when it is lower than the reference value, the closing time of the semiconductor switch 51 or 52 is lengthened to increase the exciting current of the transformer 31. On the other hand, transformer 3
1 increases, the semiconductor switch 51 or 5
2, the voltage after the open operation period increases, and the light emission luminance increases due to an increase in the value of the current flowing through the discharge tube 2. In this state, the luminance can be adjusted by lowering the setting of the variable resistor 81 and suppressing the imprint voltage on the discharge tube.

【0016】本発明による他の実施例を図3に示す。動
作原理は図1と同様であるが、コンバータ部の構成が異
なる。図1ではプッシュプル構成に対して図3はブッリ
ジ構成である。半導体スイッチ56と52および半導体
スイッチ57と51はそれぞれ同時に開閉するが、開と
閉の動作は逆位相関係にある。即ち、半導体スイッチ5
6と52のグループが開の期間は、半導体スイッチ57
と51のグループは閉の期間である。直流電源1よりダ
イオード61を経由して、半導体スイッチ57→端子3
12および313→半導体スイッチ51→抵抗82を通
し励磁電流が流れる。逆に、半導体スイッチ51と57
が開の期間になると、トランス31の逆起電力でコンデ
ンサ72を充電して電圧が上昇する。このとき、ダイオ
ード61を挿入しないと、半導体スイッチ52と56の
逆導通特性により端子313の電位が直流電源1の電圧
より高くなれず、トランス31に蓄積された磁気エネル
ギーが直流電源1に回生される。
Another embodiment according to the present invention is shown in FIG. The operation principle is the same as that of FIG. 1, but the configuration of the converter is different. FIG. 3 shows a push-pull configuration and FIG. 3 shows a bridge configuration. The semiconductor switches 56 and 52 and the semiconductor switches 57 and 51 respectively open and close at the same time, but the opening and closing operations are in opposite phase relation. That is, the semiconductor switch 5
While the groups 6 and 52 are open, the semiconductor switches 57
And 51 are in the closed period. The semiconductor switch 57 → terminal 3 from the DC power supply 1 via the diode 61
12 and 313 → the semiconductor switch 51 → the exciting current flows through the resistor. Conversely, semiconductor switches 51 and 57
Is in the open period, the capacitor 72 is charged with the back electromotive force of the transformer 31 and the voltage rises. At this time, unless the diode 61 is inserted, the potential of the terminal 313 does not become higher than the voltage of the DC power supply 1 due to the reverse conduction characteristics of the semiconductor switches 52 and 56, and the magnetic energy stored in the transformer 31 is regenerated to the DC power supply 1. You.

【0017】励磁電流よる高いフライバック電圧を使用
できるため、確認実験においては印加電圧の6倍程度の
にフライバック電圧に設計した。10V直流電源電を使
い、放電開始電圧Vs=1200Vの放電管を点灯させ
ることにした。1次巻線:14ターン×2巻線、2次巻
線:560ターンの40倍の巻数比のトランスを試作し
た。直流電源電圧をベースにトランスの発生電圧を計算
すると、2次電圧は10V×40=400Vとなり、放
電開始電圧Vs=1200Vに達しない。従来方式では
この巻数比では放電管を点灯できなかった。しかし、本
発明は、フライバック電圧の働きで、放電開始前は、そ
の6倍以上の2400Vを印加できるため、2次巻数が
少ないトランスが使用できる。
Since a high flyback voltage due to the exciting current can be used, the flyback voltage was designed to be about six times the applied voltage in the confirmation experiment. The discharge tube with a discharge starting voltage Vs = 1200 V was turned on using a 10 V DC power supply. A primary winding: 14 turns × 2 windings, a secondary winding: a transformer having a turn ratio of 40 times that of 560 turns was prototyped. When the voltage generated by the transformer is calculated based on the DC power supply voltage, the secondary voltage is 10 V × 40 = 400 V, and does not reach the discharge start voltage Vs = 1200 V. In the conventional method, the discharge tube could not be lit at this turn ratio. However, in the present invention, since the flyback voltage works, before the start of discharge, 2400 V which is six times or more than that can be applied, so that a transformer having a small number of secondary windings can be used.

【0018】これに対して、従来方式ではトランスの巻
線数は、放電開始電圧Vs=1200V以上の電圧を発
生させるために、1200V=10V×120以上の巻
数比のトランスが必要であった。従来方式では1次巻
線:10ターン×2巻線、2次巻線:1800ターンで
その巻数比180であったのに対して、本発明の方式に
よるトランスの巻数比は40であり、2次巻数だけを比
較しても1/3以下に低減できた。巻数比だけを比較し
ても本発明によってトランスを小型にできることは容易
に理解できる。さらに、トランスの鉄心の外形寸法を比
べると、従来は145mm×20mm×7mmの20.3ccの
容積に対して、95mm×14mm×6mmの8.0cc、容積
比39%と大幅に小型化になる。
On the other hand, in the conventional system, the number of turns of the transformer required a turn ratio of 1200 V = 10 V × 120 or more in order to generate a discharge starting voltage Vs = 1200 V or more. In the conventional method, the turns ratio of the primary winding is 10 turns × 2 turns, and the secondary winding is 1800 turns, and the turns ratio of the transformer according to the present invention is 40. Comparing only the next number of turns, it could be reduced to 1/3 or less. It can be easily understood that the transformer can be reduced in size according to the present invention even if only the turns ratio is compared. Furthermore, comparing the outer dimensions of the core of the transformer, the size is 29.5 cc, which is 145 mm x 20 mm x 7 mm, and is 8.0 cc, which is 95 mm x 14 mm x 6 mm. .

【0019】[0019]

【発明の効果】以上、本発明はその詳細な説明から明ら
かなようにDC/DCコンバータを省略してもトランス
の2次電圧を可変にできること、即ち輝度調整が可能な
放電管駆動回路を提供できる。従来顧みられなかった双
方向フライバックトランスを適用し、直流電源にダイオ
ードを挿入することによって実現できたものであり、イ
ンダクタなどの巻線部品を必要としない方式である。D
C/DCコンバータおよびインダクタをなくして回路構
成も簡略化を図ったため、回路実装上の省スペース化が
得られる。同時に、安価な部品で構成ができ、さらに高
効率運転を可能とするものである。
As described above, the present invention provides a discharge tube driving circuit capable of changing the secondary voltage of the transformer even if the DC / DC converter is omitted, that is, adjusting the luminance, as is apparent from the detailed description. it can. This method can be realized by applying a bidirectional flyback transformer, which has not been neglected in the past, and inserting a diode into a DC power supply, and does not require winding components such as an inductor. D
Since the circuit configuration is simplified by eliminating the C / DC converter and the inductor, space saving in circuit mounting can be obtained. At the same time, it can be configured with inexpensive parts, and enables more efficient operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による一実施例を示す回路構成である。FIG. 1 is a circuit configuration showing an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による実施例の電圧波形例である。FIG. 2 is an example of a voltage waveform of an embodiment according to the present invention.

【図3】本発明による他の実施例を示す回路構成であ
る。
FIG. 3 is a circuit configuration showing another embodiment according to the present invention.

【図4】従来技術を示す回路構成である。FIG. 4 is a circuit configuration showing a conventional technique.

【図5】従来技術における波形例である。FIG. 5 is a waveform example in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源、2 放電管、31,34 トランス、3
11〜315,341〜347 端子、32,33 イ
ンダクタ、41,42 制御回路、51〜57:半導体
スイッチ、61,63 ダイオード、71〜75 コン
デンサ、81 可変抵抗器、82〜85 抵抗器
1 DC power supply, 2 discharge tubes, 31, 34 transformer, 3
11 to 315, 341 to 347 terminals, 32, 33 inductor, 41, 42 control circuit, 51 to 57: semiconductor switch, 61, 63 diode, 71 to 75 capacitor, 81 variable resistor, 82 to 85 resistor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランスの1次巻線に直流電源、コンバ
ータ回路および制御回路を接続し、前記トランスの2次
巻線に所要の周波数の交流電圧を誘起させて冷陰極放電
蛍光管に印加する放電管駆動回路において、前記トラン
スを双方向フライバックトランスに構成し、前記1次巻
線に並列にコンデンサを接続すると共に前記直流電源に
対して順方向にダイオードを挿入することを特徴とする
放電管駆動回路。
A DC power supply, a converter circuit, and a control circuit are connected to a primary winding of a transformer, and an AC voltage having a required frequency is induced in a secondary winding of the transformer and applied to a cold cathode fluorescent lamp. In the discharge tube driving circuit, the transformer is configured as a bidirectional flyback transformer, a capacitor is connected in parallel to the primary winding, and a diode is inserted in a forward direction with respect to the DC power supply. Tube drive circuit.
【請求項2】 請求項1において、前記コンバータ回路
をプッシュプルに構成することを特徴とする放電管駆動
回路。
2. The discharge tube driving circuit according to claim 1, wherein said converter circuit is configured as a push-pull.
【請求項3】 請求項1において、前記コンバータ回路
をブリッジに構成することを特徴とする放電管駆動回
路。
3. The discharge tube driving circuit according to claim 1, wherein the converter circuit is configured as a bridge.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記
2次巻線の誘起電圧は実質的に偶数次調波を含まない対
称波形であることを特徴とする放電管駆動回路。
4. The discharge tube driving circuit according to claim 1, wherein the induced voltage of the secondary winding has a symmetric waveform substantially not including even-order harmonics.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、前記
トランスの1次と2次の巻数比は1:50以下であるこ
とを特徴とする放電管駆動回路。
5. The discharge tube driving circuit according to claim 1, wherein the primary to secondary turns ratio of the transformer is 1:50 or less.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記
冷陰極放電蛍光管を流れる電流を検出して2次巻線誘起
電圧を制御することを特徴とする放電管駆動回路。
6. The discharge tube driving circuit according to claim 1, wherein a secondary winding induced voltage is controlled by detecting a current flowing through the cold cathode discharge fluorescent tube.
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