CN101151792A - 交流电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种交流电源装置。该交流电源装置用于冷阴极管等的高压交流负载，当使冷阴极管发光时，以恒定比率对直流电压进行导通、截止控制，然后在振荡电路中赋予高频的交流信号，由升压电路升压到规定等级的电压，之后向冷阴极管等负载提供高压交流电源。例如，在利用流过冷阴极管的电流量来对冷阴极管的调光进行控制，而将冷阴极管的发光减小到一定等级以下的情况下，以低频的交流信号进行振荡，来防止冷阴极管的发光变得不均。

Description

交流电源装置
技术领域
本发明涉及用于冷阴极管等的负载的交流电源装置。
背景技术
当今作为用于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)单元等的光源，例如广泛使用冷阴极管。这种冷阴极管的光量调整是通过流过冷阴极管的电流量来进行的。因此，电流量越多则越亮，功耗也越大；电流量越少则越暗，功耗被抑制。
图9是现有的冷阴极管的交流电源装置，向输入部1提供直流电压和控制信号，利用控制信号来对直流电压进行导通、截止控制，来生成输入电源。振荡电路2以交流频率使从输入部1提供的电源振荡，例如使用由变压器构成的升压电路3将其升压到规定电压(例如600V)，经由连接器4提供给冷阴极管。
在上述交流电源装置中，图10(a)是从输入部1提供给振荡电路2的电源波形。根据上述控制信号来进行每单位时间的导通、截止，控制其比率，向振荡电路2提供根据该比率的电源。而且，该图(b)所示的波形图是由振荡电路2在上述导通期间内赋予了交流频率的、振荡电路2的输出波形。另外，上述交流频率具有频率越高则亮度越高的性质。
如上所述，在现有的交流电源装置中，对上述图10(a)所示的导通、截止时间的比率进行控制，可以改变提供给冷阴极管的电流，进行冷阴极管的调光控制。
但是，当今用于LCD单元的笔记本型个人计算机和PDA(personaldigital assistants，个人数字助理)等中，为了抑制功耗，例如在可搬运等时将显示器的明亮度控制得较暗。此时，将上述图10(a)所示的导通时间控制得较短，考虑通常使用时的明亮度而优选使用高频，但如果在高频的状态下将导通时间缩短，则会在冷阴极管中产生泄漏电流，冷阴极管的一端变暗。
而且，在专利文献1中，公开了在作为液晶显示的背光而使用的冷阴极管的点灯电路中，防止产生泄漏电流的发明。
专利文献1：日本特开平10-200174号公报
发明内容
本发明的课题在于，提供一种交流电源装置，该交流电源装置使用高频作为交流频率来驱动冷阴极管等交流负载，在引发明亮度的同时，即使在减小电流的情况下也能防止由于泄漏电流导致的冷阴极管等负载的不均匀发光，防止显示质量降低。
根据本发明的交流电源装置，可以通过提供如下的交流电源装置来达成上述课题，该交流电源装置具有：输入单元，其通过每单位时间的直流电源的导通、截止，来对流过负载的电流量进行控制；振荡单元，其在预先设定的向上述负载的提供电流量为规定等级以上时，在上述直流电源的导通期间内以高频的交流频率进行振荡，在向上述负载的提供电流量为规定等级以下时，在上述直流电源的导通期间内以低频的交流频率进行振荡；以及高压输出单元，其对该振荡单元的输出进行升压，并将其提供给上述负载。
另外，根据本发明的交流电源装置，可以通过提供如下的交流电源装置来达成上述课题，该交流电源装置根据对上述直流电源的导通、截止比率进行控制的控制信号的积分值，来将上述交流频率从高频切换到低频。
另外，根据本发明的交流电源装置，可以通过提供如下的交流电源装置来达成上述课题，该交流电源装置根据对上述直流电源的导通、截止比率进行控制的控制信号的微分值，来将上述交流频率从高频切换到低频。
另外，根据本发明的交流电源装置，可以通过提供如下的交流电源装置来达成上述课题，该交流电源装置根据经由上述负载而反馈的反馈电流，将上述交流频率从高频切换到低频。
附图说明
图1是说明第1实施方式的交流电源装置的电路框图。
图2(a)是示出提供给输入部的直流电压的图，(b)是示出控制信号的图。
图3是示出振荡电路的具体例的电路图。
图4是示出控制信号和提供给冷阴极管的交流高电压的输出波形的图。
图5是说明第2实施方式的交流电源装置的电路框图。
图6是说明第3实施方式的交流电源装置的电路框图。
图7是说明第4实施方式的交流电源装置的电路框图。
图8是示出第4实施方式的具体电路例子的图。
图9是说明现有的冷阴极管的电源装置的交流电源装置的电路框图。
图10(a)示出控制信号，(b)是振荡电路的输出波形图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是本例的交流电源装置的电路框图。
在该图中，本装置由输入部10、振荡电路11、升压电路12、连接器13和选择电路14构成。并且，从未图示的电源控制系统向选择电路14提供频率切换信号。
向输入部10提供直流电压和控制信号。图2(a)示出提供给输入部10的直流电压，该图(b)示出控制信号的时序图。而且，直流电压的电压值(V)例如是5V、12V、24V等电位。控制信号是按照调光信息的比率的导通、截止信号，利用该比率对直流电压进行导通、截止，生成输入电源。
振荡电路11根据由选择电路14所提供的选择信号来选择交流频率，在从输入部10输出的电源导通期间内，进行所选择的交流频率的振荡。此处，从电源控制系统输出给选择电路14的频率切换信号是通过冷阴极管的特性和所使用的电压等而预先设定的调光等级的信号。
例如，将调光等级设定为10级，进行从最小亮度(1级)～最大亮度(10级)的控制。此时，如果仅在第1级出现由高频的交流频率所引起的显示质量的降低，则选择电路14预先对2级～10级的调光等级进行高频的交流频率的选择，仅对第1级进行低频的交流频率的选择。
振荡电路11进行由选择电路14所选择的交流频率的振荡。例如，图3是振荡电路11的具体电路图，且是包含升压电路12的电路图。在该图中，Q1、Q2是开关晶体管(switching transistor)(以下简称为晶体管)，是利用提供给基极(B)的驱动信号交替进行开关，来进行交流频率的振荡的、所谓的推挽(push pull)电压谐振电路。并且，该图所示的变压器T是上述升压电路12，其按照绕组比Ns/Np对输入电压进行升压。
并且，Cp是谐振电容器，利用该谐振电容器Cp和变压器T的一次侧的合成阻抗Lp的并联谐振电路来确定交流频率。因此，根据上述选择电路14的输出，例如可以改变谐振电容器Cp的电容，而从振荡电路11进行高频或低频的振荡。
即，如果在导通期间从输入部10向振荡电路11提供电压(V)，则经由线圈L和上拉电阻R向晶体管Q1提供驱动信号，来使晶体管Q1导通。通过该晶体管Q1的驱动，在变压器T的一次侧沿着箭头a方向流过电流，这期间通过变压器T的基极绕组而向晶体管Q2的基极(B)提供驱动信号，然后晶体管Q2导通，在变压器T的一次侧沿着箭头b方向流过电流。因此，通过重复上述驱动，从振荡电路11的输出进行由选择电路14所选择的频率的振荡。而且，图4示出与上述控制信号对应的、提供给冷阴极管的高压的低频驱动电源的输出定时。
因此，在上述调光等级2～10中，为使冷阴极管发光较亮而例如进行100KHz的高频振荡，另一方面，在将冷阴极管的发光控制得较暗、例如为调光等级1的情况下，例如进行50KHz的低频振荡，来防止泄漏电流导致的冷阴极管的不均匀发光。通过这样构成，可以防止设置有冷阴极管的LCD单元的显示质量降低。
并且，在上述例子中进行10等级的调光，仅在调光等级1时将交流频率设定为低频，但也可以根据所使用的冷阴极管的特性和所使用的电压等，在调光等级2以下的情况下，将交流频率设定为低频，还可以设定为调光等级3以下等。
而且，在上述例子中，将交流频率设为高频100KHz和低频50KHz这2个阶段，但也可以构成为对上述谐振电容器的电容进行控制，来进行3个阶段、4个阶段等更详细的控制。
(第2实施方式)
下面，说明本发明第2实施方式。
在本例子的结构中，在将交流频率设定为低频时，根据提供给输入部的控制信号来进行。下面，使用图5来具体说明。
如上所述，向输入部10提供直流电压和控制信号，按照控制信号被进行导通、截止控制的输入电源利用振荡电路11来进行高频或者低频的振荡，并输出给升压电路12。在本例子中，使用积分电路16和比较器17，积分电路16对进行导通、截止控制的控制信号进行积分，并将该积分结果输出给比较器17。
当积分值小于预先设定的值时，比较器17向振荡电路11发送切换信号，将振荡电路11的振荡频率从高频切换到低频。在本例子中，振荡电路11也可以应用上述图3所示的电路，根据比较器17的输出来改变谐振电容器Cp的电容，之后将振荡电路11的交流频率切换为低频。
因此，通过构成为在控制信号的导通比率变小、例如变为与上述调光等级1对应的导通、截止比率时，将振荡电路11的交流频率切换为低频，可以防止泄漏电流导致的冷阴极管的不均匀发光，例如可以防止设置有冷阴极管的LCD单元的显示质量降低。
(第3实施方式)
下面，说明本发明第3实施方式。
在本例子的结构中，在将交流频率设定为低频时，根据提供给输入部的控制信号的变化来进行。下面，使用图6来具体说明。
如上所述，向输入部10提供直流电压和控制信号，控制信号在每个单位时间进行按照调光信息的比率的导通、截止控制，生成输入电源。此处，本例子中所使用的控制信号与在上述2个实施方式中所使用的控制信号不同，其为频率按照导通、截止比率而发生变化的信号。例如，构成为当导通期间变短时，控制信号的输出频率也变高。
在微分电路18中，对上述结构的控制信号进行微分，将该微分结果输出给MCU(微控制器单元)19。在MCU 19中，如果微分结果大于预先设定的值，则向振荡电路11发送控制信号，将振荡电路11的振荡频率从高频切换到低频。在本例子中，振荡电路11也可以应用上述图3所示的电路，谐振电容器Cp的电容根据MCU 19的输出而发生变化，之后可以将振荡电路11的交流频率设定为低频。
例如，构成为在控制信号的频率变高而变为与上述调光等级1对应的频率时，将振荡电路11的交流频率切换为低频，可以防止泄漏电流导致的冷阴极管的不均匀发光，例如可以防止设置有冷阴极管的LCD单元的显示质量降低。
(第4实施方式)
下面，说明本发明第4实施方式。
在本例子的结构中，可根据经由冷阴极管反馈的电流来改变交流频率。下面，进行具体说明。
图7是本例的交流电源装置的电路框图。如上所述，向输入部10提供直流电压和控制信号，控制信号在每个单位时间对直流电压进行导通、截止控制，对振荡电路11进行电源供给。在振荡电路11中，根据所指定的交流频率进行振荡，经由升压电路12、连接器13向冷阴极管20提供高电压，来使冷阴极管20发光。
检测电路21对上述冷阴极管20的反馈电流进行检测。检测电路21例如由积分电路21a和比较器21b构成，积分电路21a对经由冷阴极管20提供来的反馈电流进行积分，而将积分结果输出给比较器21b。
提供给积分电路21a的反馈电流与流过冷阴极管20的电流量成比例，当积分值小于等于一定值时，为了防止冷阴极管20进行不均匀发光，向振荡电路11输出控制信号。
图8是示出本例的交流电源装置的具体电路的图。而且，在该图中，关于振荡电路11的结构与上述相同，省略其说明。积分电路21a由电阻R1和电容器C1构成，来自冷阴极管20的反馈电流通过二极管D而提供给积分电路21a。并且，由分压电阻R2进行电阻分压的电流流入积分电路21a，按照由C1和R1值所确定的时间常数来将积分结果输出给比较器21b。
在该结果输出给比较器21b而变为与预先设定的例如上述调光等级1对应的值时，从比较器21b向振荡电路11输出控制信号，可以改变上述谐振电容器Cp的电容，而将振荡电路11的振荡频率从高频切换为低频。因此，在本例中，也可以防止泄漏电流导致的冷阴极管的不均匀发光，例如可以防止设置有冷阴极管的LCD单元的显示质量降低。
而且，在上述例子中，使用了比较器21b，但也可以构成为通过例如将上述时间常数设定为与上述调光等级1对应的值，来删除比较器21b，直接从积分电路21a向振荡电路11输出控制信号，可以改变上述谐振电容器Cp的电容，将振荡电路11的振荡频率从高频切换为低频。
另外，虽然上述例子是与调光等级1对应的情况，但也可以是根据所使用的冷阴极管的特性和使用电压等而与调光等级2以下的情况等对应的情况。

Claims (13)

1.一种交流电源装置，其特征在于，该交流电源装置具有：
输入单元，其通过每单位时间的直流电源的导通、截止，来对流过负载的电流量进行控制；
振荡单元，其在预先设定的向上述负载的提供电流量为规定等级以上时，在上述直流电源的导通期间内以高频的交流频率进行振荡，在向上述负载的提供电流量为规定等级以下时，在上述直流电源的导通期间内以低频的交流频率进行振荡；以及
高压输出单元，其对该振荡单元的输出进行升压，并将其提供给上述负载。
2.根据权利要求1所述的交流电源装置，其特征在于，预先设定与上述提供电流量的规定等级对应的上述负载的调光等级，当达到该调光等级时，对上述振荡单元进行低频下的振荡指示。
3.根据权利要求2所述的交流电源装置，其特征在于，上述振荡单元是包含谐振电容器的推挽电压谐振电路，上述低频下的振荡指示是可以改变上述谐振电容器的电容的指示。
4.根据权利要求1所述的交流电源装置，其特征在于，根据对上述直流电源的导通、截止比率进行控制的控制信号的积分值，将上述交流频率从高频切换到低频。
5.根据权利要求4所述的交流电源装置，其特征在于，预先存储与上述规定等级的提供电流量对应的积分值，当上述控制信号的积分值为预先存储的积分值以下时，进行将上述交流频率从高频切换到低频的指示。
6.根据权利要求5所述的交流电源装置，其特征在于，上述振荡单元是包含谐振电容器的推挽电压谐振电路，向上述低频的切换指示是可以改变上述谐振电容器的电容的指示。
7.根据权利要求1所述的交流电源装置，其特征在于，根据对上述直流电源的导通、截止比率进行控制的控制信号的微分值，将上述交流频率从高频切换到低频。
8.根据权利要求7所述的交流电源装置，其特征在于，预先存储与上述规定等级的提供电流量对应的微分值，当上述控制信号的微分值为预先存储的微分值以上时，进行将上述交流频率从高频切换到低频的指示。
9.根据权利要求8所述的交流电源装置，其特征在于，上述振荡单元是包含谐振电容器的推挽电压谐振电路，向上述低频的切换指示是可以改变上述谐振电容器的电容的指示。
10.根据权利要求1所述的交流电源装置，其特征在于，根据经由上述负载而反馈的反馈电流，将上述交流频率从高频切换到低频。
11.根据权利要求10所述的交流电源装置，其特征在于，上述反馈电流通过积分电路来检测反馈电流量，当该反馈电流量超过一定值时，进行向上述低频的切换指示。
12.根据权利要求11所述的交流电源装置，其特征在于，上述振荡单元是包含谐振电容器的推挽电压谐振电路，向上述低频的切换指示是可以改变上述谐振电容器的电容的指示。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的交流电源装置，其特征在于，上述负载是冷阴极管。
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