DE69922634T2

DE69922634T2 - Schaltung zur steuerung von piezoelektrischen transformatoren

Info

Publication number: DE69922634T2
Application number: DE69922634T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Nakanishi; Takahiro Kobayashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: EP1050954A4; DE69922634D1; CN1171376C; EP1575155A1; WO2000024115A1; CN1287707A; KR100382951B1; KR20010033383A; US6407480B1; EP1050954A1; CN1571261A; EP1050954B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für einen piezoelektrischen Transformator, der weit verbreitet als Spannungserhöhungstransformator zum Treiben der Hintergrundbeleuchtung eines Flüssigkristallanzeigemonitors und dergleichen zum Einsatz kommt.
STAND DER TECHNIK
In den zurückliegenden Jahren sind Flüssigkristallanzeigemonitoren in tragbaren Kompakt-Video-Geräten eingebaut worden, wie etwa in einem VCR (Videorecorder), der mit einer Kamera integriert ist und in einer digitalen Kamera. Da ein Spannungserhöhungstransformator zum Treiben einer Kaltkathodenröhre weit verbreitet zum Einsatz kommt für die Hinterleuchtung und dergleichen eines Flüssigkristallanzeigemonitors eines Kompakt-Video-Geräts, kommt in jüngster Zeit ein piezoelektrischer Transformator anstelle eines elektromagnetischen Transformators, der herkömmlich eingesetzt wurde, zum Einsatz, wobei der piezoelektrische Transformator dünner ausgebildet werden kann, einen höheren Wirkungsgrad besitzt und frei von der Erzeugung von Magnetkräften sein kann. Der piezoelektrische Transformator bildet eine Spannungsumsetzeinrichtung, bei welcher eine Wechseleingangsspannung an die Primärelektrode einer piezoelektrischen Einrichtung angelegt wird, wobei unter Verwendung eines piezoelektrischen Effekts eine mechanische Vibration bzw. Schwingung erzeugt wird, und eine Spannung, die abhängig von einem Spannungserhöhungsverhältnis verstärkt wird, festgelegt durch die Form des piezo elektrischen Transformators, wird von der Sekundärelektrode abgegriffen. Der piezoelektrische Transformator ruft keinerlei magnetische Leckageflüsse hervor, weil er nicht nach einem Verfahren arbeitet, demnach die Spannung über magnetische Energie unter Verwendung von Wicklungen erzeugt wird. Aus diesem Grund besitzt er den Vorteil, dass er außerhalb seines Inverters kein Geräusch erzeugt. Da der piezoelektrische Transformator außerdem ausschließlich die durch seine Außenabmessungen festgelegte Frequenz wählt und ausgibt, liegt seine Ausgangssignalwellenform nachher an einer Sinuswelle, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass das Auftreten von Hochfrequenzrauschen reduziert ist. Da der piezoelektrische Transformator ein Mineral ist, das durch Sintern von keramischem Material erzeugt wird, hat er den Vorteil, dass er keinerlei Rauchbildungs- und -entzündungsrisiko hervorruft.
61 zeigt eine Kurvendarstellung einer allgemeinen Kennlinie eines piezoelektrischen Transformators, wobei auf der Abszisse die Frequenz [Hz] einer Eingangsspannung aufgetragen ist, und wobei auf der Ordinate ein Ausgangssignalwert [dB] aufgetragen ist.
Wie in 61 gezeigt, besitzt der piezoelektrische Transformator eine Resonanzeigenschaft bzw. -kennlinie, und der Ausgangssignalwert, der von der Sekundärelektrode gewonnen wird, differiert abhängig von der Frequenz der Wechselspannungseingabe in die Primärelektrode. Um die Helligkeit der Hinterleuchtung auf konstantem Pegel zu steuern, kann im piezoelektrische Transformator deshalb die Spannungsausgabe aus der Sekundärelektrode auf einen gewünschten Pegel eingestellt werden durch Steuern der Frequenz der Wechselspannungseingabe in dem piezoelektrischen Transformator. Wie vorstehend erläu tert, wird die Spannung mit dem gewünschten Pegel aus der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators ausgegeben, wodurch eine stabile Spannung an eine Kaltkathodenröhre angelegt wird. Eine typische Technik für die Treiberschaltung eines derartigen piezoelektrischen Transformators ist in dem japanischen monatlich erscheinenden Magazin NIKKEI ELECTRONICS, November 7, 1994 (Nr. 521), S. 174–157, offenbart.
Die Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit dem vorstehend genannten Stand der Technik wird nunmehr unter Bezug auf 62 kurz erläutert. 62 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der vorstehend genannten herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung.
In 62 handelt es sich bei einem piezoelektrischen Transformator 101 um eine Spannungsumsetzeinrichtung zur Gewinnung einer erhöhten Spannung. Ein Transformator mit einer Wicklung 102 ist vor den piezoelektrischen Transformator 101 angeordnet und wird als Vortransformator verwendet, bei dem es sich um einen elektromagnetischen Transformator handelt, der dazu dient, die unzureichende Spannungserhöhung des piezoelektrischen Transformators 101 zu ergänzen. Die Spannung von bzw. aus dem piezoelektrischen Transformator 101 wird an eine Kaltkathodenröhre 103 angelegt. Ein Stromdetektor 104 ermittelt den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 103 fließt, und wandelt diesen in ein Spannungssignal. Eine Gleichrichtungsschaltung 105 richtet die sinuswellenartige Wechselspannung gleich, die von dem Stromdetektor 104 ausgegeben wird, und wandelt sie in ein Ermittlungssignal, das nahezu Gleichspannung besitzt. Ein erster Addierer 107 berechnet die Gleichgewichtsspannung zwischen dem Ermittlungssignal, das von der Gleichrichtungsschaltung 105 ausgegeben wird, und einer Helligkeitseinstellspannung, d. h., Referenzdaten (eine Referenzspannung), die extern eingegeben wird. Ein Integrator 150, der als Filterschaltung verwendet wird, integriert die Ausgleichsspannung bzw. Gleichgewichtsspannung, die von dem ersten Addierer 107 ausgegeben wird, und setzt sie in eine Gleichspannung um.
Ein zweiter Addierer 180 addiert die Gleichspannung, die von dem Integrator 150 ausgegeben wird, auf einen Anfangswert zur Ermittlung der Oszillationsfrequenz des piezoelektrischen Transformators 101 zum Zeitpunkt des Einschaltens und gibt eine Frequenzeinstellspannung aus. Ein V-F-Konverter 190 oszilliert mit einer Frequenz entsprechend der vorstehend genannten Frequenzeinstellspannung. Der V-F-Konverter 190 ist so gewählt, dass die Oszillationsfrequenz hoch wird, wenn die Frequenzeinstellspannung negativ ist, und so, dass die Oszillationsfrequenz niedrig wird, wenn die Frequenzeinstellspannung positiv ist. Der V-F-Konverter 190 ist außerdem so gewählt, dass er mit einer Frequenz oszilliert, die ausreichend höher ist als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 101 zum Zeitpunkt des Einschaltens. Eine Treiberschaltung 110, welche durch einen Leistungstransistor gebildet ist, verstärkt die Signalausgabe aus dem V-F-Konverter 190, um den Wicklungstransformator 102 zu treiben.
In der Treiberschaltung des piezoelektrischen Transformators 101, die so konfiguriert ist, wie vorstehend angesprochen, oszilliert zum Einschaltzeitpunkt der V-F-Konverter 190 mit einer Frequenz, die höher ist als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 101, und eine Spannung, die niedriger ist als der Spannungspegel der Resonanzfrequenz, wird von der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators 101 ausgegeben. Die von der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators 101 ausgegebene Spannung wird an die Kaltkathodenröhre 103 angelegt.
Ein Strom, der proportional ist zu der angelegten Spannung fließt durch die Kaltkathodenröhre 103, und der durch die Kaltkathodenröhre 103 fließende Strom wird durch den Stromdetektor 104 in eine Spannung umgesetzt und außerdem in eine nahezu Gleichspannung entsprechende Spannung durch die Gleichrichterschaltung 105 umgesetzt.
Wenn in der vorstehend angeführten Konfiguration die Referenzspannung, die extern zugeführt wird, einen Spannungspegel aufweist, der im Punkt A der in 61 gezeigten Kennlinie gezeigt ist, und wenn die aus der Gleichrichtungsschaltung 105 gewonnene Spannung die Spannung im Punkt der in 61 gezeigten Kennlinie ist, wird die Ausgleichsspannung im ersten Addierer 107 positiv. Aus diesem Grund nimmt die Eingangsspannung des V-F-Konverters 190 allmählich zu und die Oszillationsfrequenz, die von dem V-F-Konverter 190 ausgegeben wird, wird niedriger. Dieser Vorgang führt zu einer Erhöhung des Pegels der Spannung, die aus dem piezoelektrischen Transformator 101 ausgegeben wird, und dieser Vorgang erhöht den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 103 Kaltkathodenröhre 103 strömt.
Wenn andererseits die aus der Gleichrichtungsschaltung 105 gewonnene Spannung die Spannung im Punkt C der in 61 gezeigten Kennlinie ist, wird die Ausgleichsspannung im ersten Addierer 107 negativ, und die Oszillationsfrequenz, welche von dem V-F-Konverter 190 ausgegeben wird, steigt. Dieser Vorgang führt zu einer Erniedrigung des Spannungspegels, der aus dem piezoelektrischen Transformator 101 ausgegeben wird, und dies führt zu einer Verringerung des Stroms, der durch die Kaltkathodenröhre 103 fließt.
Wie vorstehend angesprochen, koppelt die herkömmliche piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 103 fließt, zurück und steuert die Oszillationsfrequenz derart, dass der Stromwert gleich dem Pegel der Referenzdaten wird, die extern zugeführt werden, wodurch die Helligkeit der Hinterleuchtung stabilisiert wird.
Als weiteres Verfahren zum Stabilisieren der Helligkeit der Hinterleuchtung sind in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Hei 4-58085 und der japanischen veröffentlichten ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Hei 5-4779 offenbart. Gemäß beider dieser Verfahren wird die Spannung mit einer Resonanzfrequenz zugeführt, bei welcher die piezoelektrische Einrichtung den höchsten Wirkungsgrad besitzt. Das Prinzip nutzt die Tatsache, dass die Phasendifferenz zwischen der Spannungsphase und der Stromphase, gewonnen aus der Sekundärseite der piezoelektrischen Einrichtung, bei der Resonanzfrequenz null wird. Die Phasendifferenz zwischen den beiden wird ermittelt und die Frequenzsteuerung wird derart ausgeführt, dass die Differenz null wird. In diesem Fall ist die Ausgangsspannung auf einer Ausgangsspannung fixiert, die im Resonanzpunkt erhalten wird, weshalb es üblich ist, dass das Verfahren zum Einstellen der Helligkeit der Hinterleuchtung ausgeführt wird durch Einstellen der Spannung der Stromversorgung.
Wenn eine herkömmliche piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in dieser Art in Kompakt-Videogeräten installiert wird, wie etwa einem VCR, der mit einer Kamera integriert ist, einer digitalen Kamera und dergleichen, ist es erwünscht, dass die Geräte bzw. Vorrichtungen kompakter gemacht werden, so dass die Tragbarkeit der Kompakt-Videogeräte verbessert werden kann. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Anzahl von Teilen zu reduzieren und Platz einzusparen. Da die herkömmliche piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung aus einer analogen Schaltung gebildet ist, ist es jedoch schwierig, die Anzahl von Teilen zu reduzieren.
Es besteht deshalb ein Bedarf daran, dass die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung digitalisiert wird, um die Anzahl von Teilen bzw. Bauteilen zu reduzieren. Die nachfolgend genannten Anforderungen müssen erfüllt sein, um die herkömmliche piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung zu digitalisieren, die aus einem analogen System besteht.

(1) Ein Hochfrequenztakt wird benötigt, um die Frequenzgenauigkeit zu erzielen, die zum Steuern des piezoelektrischen Transformators erforderlich ist.
(2) Ein Multi-Bit-A/D-Wandler ist erforderlich, um eine Spannungsermittlungsfähigkeit zu erhalten, die nahezu äquivalent ist zu derjenigen des analogen Systems, d. h., ein teurer LSI ist erforderlich.

Die vorstehend genannten Anforderungen (1) und (2) werden näher erläutert.
Was die Anforderung (1) betrifft, steht ein Verfahren zum Erzeugen eines Treiberimpulssignals für den piezoelektrischen Transformator zur Verfügung, ein Verfahren zum Gewinnen eines Treiberimpulssignals mit einer gewünschten Frequenz durch Frequenzteilen des Takts. In diesem Verfahren zum Frequenzteilen des Takts wird die Frequenz des Takts, der erforderlich ist, den Strom der Kaltkathodenröhre in einem vorbestimmten Bereich (beispielsweise ± 1%) zu steuern, einfach aus der Frequenzkennlinie gewonnen, welche die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal (dB) und der Treiberfrequenz (Hz) an der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators in 61 zeigt.
In einem typischen piezoelektrischen Transformator beträgt die Resonanzfrequenz des Transformators typischerweise 100 kHz und die mittlere Frequenzempfindlichkeit in dem Frequenzbereich (auf der höherfrequenten Seite, ausgehend von der Resonanzfrequenz), der gesteuert werden soll, nimmt eine Größe derart ein, dass die Änderung des Spannungswerts in etwa nahezu +100% bis –50% abhängig von der Frequenzänderung von 1 kHz beträgt. Da der durch die Kaltkathodenröhre fließende Strom proportional zur Spannung der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators ist, muss die Spannung der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators innerhalb von ±1% begrenzt sein, um den Wert des Stroms zu begrenzen, der durch die Kaltkathodenröhre fließt, und zwar auf ±1%.
Um die Spannung der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators auf ±1% zu begrenzen, muss die Frequenzauflösung des Treiberimpulssignals zumindest etwa 10 bis 20 Hz betragen. Die Taktfrequenz, die erforderlich ist, eine Fre quenzauflösung von 10 bis 20 Hz bei etwa 100 kHz zu erzielen, beträgt 500 MHz bis 1 GHz. Diese Art einer hohen Taktfrequenz stellt im Hinblick auf die Emissionsinterferenz, Stromversorgung und dergleichen keine praktikable Taktfrequenz dar.
Im Hinblick auf die vorstehend genannte Anforderung (2) ist ein Stromdetektor mit einer Ermittlungsgenauigkeit von ±1% oder besser erforderlich, um den Strom der Kaltkathodenröhre innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (beispielsweise ±1% so wie im vorstehend genannten Fall) zu steuern. Eine genauere Ermittlung ist erforderlich im Hinblick auf die Schwankungen im Stromdetektor und der Gleichrichterschaltung. Um den Strom der Kaltkathodenröhre innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu steuern, ist ein 8- oder 9-A/D-Wandler gegebenenfalls erforderlich. Ein derartiger Wandler ist in einem LSI eingebaut, so dass der Flächenbedarf des Chips groß wird, was einen Kostennachteil mit sich bringt.
Die US-A-5 731 652 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend erläuterten Probleme zu überwinden, und sie zielt darauf ab, eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung vorzuschlagen, die dazu geeignet ist, ein Treiberimpulssignal mit hoher Frequenzauflösung aus einem Takt mit niedriger Frequenz zu bilden, und die dazu geeignet ist, eine Spannung zu ermitteln, die für die digitale Verarbeitung geeignet ist, und zwar unter Verwendung einer einfachen kostengünstigen Konfiguration.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu lösen, umfasst eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung:
Einen piezoelektrischen Transformator, welchem ein gesteuerter Strom zugeführt wird, der einer Kaltkathodenröhre zugeführt werden soll, und getrieben mit einer Frequenz eines Treiberimpulssignals,
einen Leistungstransistor zum Treiben des piezoelektrischen Transformators,
einen Stromdetektor zum Ermitteln eines Laststroms, welcher durch die Kaltkathodenröhre fließt,
eine Gleichrichterschaltung zum Wandeln einer Sinuswelle, wie etwa bei einer Wechselspannung, die von dem Stromdetektor gewonnen wird, in eine Spannung, die im wesentlichen Gleichspannung entspricht,
Einen A/D-Wandler zum Wandeln des Spannungssignals, welches durch die Gleichrichtungsschaltung gleichgerichtet wird, in ein digitales Signal,
eine Fehlerspannungsberechnungsschaltung zum Multiplizieren der Differenzdaten zwischen den Ausgangsdaten des A/D-Wandlers und Referenzdaten, welche extern durch eine Konstante zugefügt werden, und zum Ausgeben des Ergebnisses als Fehlerdaten, und
eine Frequenz zum Einstellen der Schaltung zum Wählen der Frequenz des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators als M-Bit-Daten (M: ganze Zahl), abhängig von den Fehlerdaten,
dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung außerdem eine Teilerschaltung zum Teilen eines Takts mit vorbestimmter Frequenz mit einem vorbestimm ten Frequenzteilungsverhältnis umfasst, um das Treiberimpulssignal des piezoelektrischen Transformators zu erzeugen, um das Frequenzteilungsverhältnis für die Periode von N Zyklen (N: eine ganze Zahl) des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators zu verteilen, und um die Steuerung so auszuführen, dass das mittlere Frequenzteilungsverhältnis für die Periode von N Zyklen im wesentlichen gleich dem Wert ist, der erhalten wird durch Teilen der M-Bit-Daten, die von der Frequenzeinstellschaltung ausgegeben werden durch N.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die so konfiguriert ist, wie vorstehend angeführt, wird das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals verteilt, weshalb die Auflösung der mittleren Frequenz verbessert ist, und eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung wird erhalten, die dazu in der Lage ist, eine Frequenz zum Einstellen der Helligkeit der Kaltkathodenröhre auf einen gewünschten Wert zu gewinnen.
Bevorzugt wird das Frequenzteilungsverhältnis der vorstehend genannten Teilerschaltung in die Periode vorbestimmter Zyklen verteilt, und das Frequenzteilungsverhältnis im (A0·2° + A1·2¹ +... + An–1·2^n–1)-ten Zyklus (wobei in dem vorstehend angeführten Ausdruck Ax, dargestellt durch A0, A1,..., An–1 ein numerischer Wert von 0 oder 1 ist) gegeben ist aus den n-Bit-Daten niedriger Ordnung (B0·2° + B1·2¹ +... + Bn –1·2^n–1, wobei in dem vorstehend genannten Ausdruck Bx, dargestellt durch B0, B1,..., B–1 ein numerischer Wert, 0 oder 1), und den m-Bit-Daten C hoher Ordnung (C: Dezimalzahl) der M-Bit-Daten, die von der vorstehend genannten Frequenz einstellschaltung ausgegeben werden, durch den folgenden Ausdruck (5) : {A0·Bn–1 + A0·A1·Bn–2 +... + A0·A1·....An–2·An–1·B0} + C (5).
In der Formel (5) stellt "Ax" die Inversion von "Ax" dar (1 wird in 0 gewandelt und 0 wird in 1 gewandelt), und die obenliegenden Querstriche in der nachfolgenden Beschreibung werden verwendet, um diese Bedeutung darzustellen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die so wie vorstehend angeführt konfiguriert ist, werden die Pegel der Niederfrequenzkomponenten niedriger, weshalb eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung erzielbar ist, die geeignet ist, das Flackerphänomen zu unterdrücken, welches aufzutreten pflegt, wenn die Frequenz niedriger ist, oder wenn der Pegel der Helligkeitsänderung größer ist.
Bevorzugt umfasst die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung außerdem:
Eine Hinterflankenverarbeitungsschaltung zum Verriegeln des Ausgangsimpulssignals der vorstehend genannten Teilerschaltung an den Hinterflanken des vorstehend genannten Takts und zum Ausgeben des verriegelten Signals, und
einen Selektor bzw. eine Wahleinrichtung zum Wählen des Treiberimpulssignals, welches von der vorstehend genannten Treiberschaltung ausgegeben wird, oder des Treiberimpulssignals, welches von der vorstehend genannten Hinterflankenverarbei tungsschaltung ausgegeben wird, und zum Ausgeben des gewählten Impulssignals,
wobei das Frequenzteilungsverhältnis der vorstehend genannten Teilerschaltung für die Periode von N Zyklen des Treiberimpulssignals des vorstehend genannte piezoelektrischen Transformators derart verteilt wird, dass die Schwankung des Frequenzteilungsverhältnisses für die Periode von N Zyklen 1 beträgt oder kleiner ist.
Bevorzugt ist das Frequenzteilungsverhältnis der Teilerschaltung, gegeben durch die Summe von Daten Div, welche durch die Mu-Bits hoher Ordnung der M-Bit-Daten ist, die von der Frequenzeinstellschaltung ausgegeben werden, und der Ausgangsdaten der Verteilerschaltung, die so gewählt sind, dass Daten A, die durch die M-Mu-Bits in den M-Bit-Daten gegeben sind, verwendet werden, um ein H-(ein hohes)-Signal A Mal für die Periode von Zyklen N (= 2M – Mu) des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators auszugeben.
Bevorzugt gibt die Wahleinrichtung das Treiberimpulssignal, welches von der Hinterflankenverarbeitungsschaltung ausgegeben wird, dann aus, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsspaltung ein H-(ein hohes)-Signal ist, oder sie gibt das Treiberimpulssignal aus, welches von der Teilerschaltung ausgegeben wird, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsschaltung ein L-(ein niedriges)-Signal ist.
Bevorzugt gibt die Verteilungsschaltung ein H-(ein hohes)-Signal aus, um das Signal mit einer geraden Zahl von Malen oder einer ungeraden Zahl von Malen für die Periode von N (= 2M – Mu) Zyklen auszugeben, wenn die Daten A der M-Mu-Bits niedriger Ordnung, ausgegeben von der Frequenzeinstellschaltung, kleiner ist als 2M – Mu/2.
Während die neuartigen Merkmale der Erfindung in den anliegenden Ansprüchen speziell ausgeführt sind, lässt sich die Erfindung sowohl hinsichtlich ihres Inhalts wie ihres Aufbaus besser verstehen und würdigen, zusammen mit weiteren Merkmalen und Aufgaben der Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Frequenzteilungsverhältnisverteilung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Frequenzverteilungsverhältnisverteilung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Blockdiagramm einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung,
6 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Verteilerschaltung der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung,
8 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Frequenzteilungsverhältnisverteilung in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung des Prinzips der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung des Prinzips der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
14 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise des weiteren Beispiels der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
15 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
16 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
17 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
18 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
19 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung,
20 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
21 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung der Änderung der Frequenzkennlinie des piezoelektrischen Transformators;
22 zeigt eine Ansicht der Arbeitsweise eines herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberabschnitts;
23 zeigt eine Ansicht unter Darstellung der Arbeitsweise des herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberabschnitts;
24 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
25 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
26 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
27 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
28 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
29 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
30 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung von 6;
31 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Hinterflankenverriegelungsschaltung der Treiberschaltung der Ausführungsform 6;
32 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
33 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Impulsbreiteneinstellschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 7;
34 zeigt ein Wellenformdiagramm des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 7;
35 zeigt ein Wellenformdiagramm des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 7;
36 zeigt ein Schaltungsdiagramm unter Darstellung der Spitzenwertermittlungsschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 8;
37 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Treiberschaltung der Ausführungsform 8;
38 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 8;
39 zeigt ein Blockdiagramm unter Darstellung der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung;
40 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9;
41 zeigt ein Wellenformdiagramm der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9;
42 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 9;
43 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9;
44 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung;
45 zeigt ein Blockdiagramm unter Darstellung der Hauptkonfiguration der Ausführungsform 10;
46 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der Hauptkonfiguration der Ausführungsform 10;
47 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 10;
48 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 10;
49 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung;
50 zeigt ein Schaltungsdiagramm unter Darstellung der Wiederstartverarbeitungsschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 11;
51 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der Treiberschaltung der Ausführungsform 11;
52 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung;
53 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Anomalitätsermittlungsschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 12;
54 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts bzw. -zeitlaufs der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 12;
55 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betirebstakts bzw. -zeitlaufs der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 12;
56 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung;
57 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Statusermittlungsschaltung und der Clippingschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 13;
58 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Austauschschaltung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 13;
59 zeigt ein Wellenformdiagramm der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 13;
60 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 13;
61 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung; und
62 zeigt eine Kurvendarstellung der Frequenzkennlinie des herkömmlichen piezoelektrischen Transformators.
Es wird bemerkt, dass einige oder sämtliche der Figuren schematische Darstellungen zu Illustrationszwecken sind und nicht notwendigerweise die tatsächlichen relativen Größen oder Positionen der gezeigten Elemente darstellen.
BESTE ART UND WEISE, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
Bevorzugte Ausführungsformen einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
« Ausführungsform 1 »
1 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 als erfindungsgemäße Ausführungsform. 1, 2, 3 und 4 zeigen Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme unter Darstellung der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung.
In 1 handelt es sich bei einem piezoelektrischen Transformator 1 um eine Spannungstransformationseinrichtung zum Ausgeben einer verstärkten Spannung, und eine durch den piezoelektrischen Transformator 1 gesteuerte Spannung wird an eine Kaltkathodenröhre 3 zur Lichtemission angelegt. Ein Stromdetektor 4 ermittelt den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 3 fließt, und wandelt diesen in ein Spannungssignal. Eine Gleichrichtungsschaltung 5 richtet das sinuswellenartige Spannungssignal gleich, das von dem Stromdetektor 4 ausgegeben wird, und wandelt es in eine Gleichspannung.
Ein A/D-Wandler 6 wandelt die Gleichspannung, die von der Gleichrichtungsspannung 5 ausgegeben wird, in ein digitales Signal. Der A/D-Wandler 6 besitzt eine ausreichende Anzahl von Bits, 8 oder 9 Bits beispielsweise, um eine hohe Spannungsermittlungsgenauigkeit zu erzielen, und der Abtasttakteingang in den A/D-Wandler 6 weist eine Frequenz auf, so dass die Reaktionsgeschwindigkeit, die für die Steuerung erforderlich ist, ausreichend gewährleistet werden kann. Der A/D-Wandler 6 gibt ein digitales Signal Vad aus, das als Ermittlungssignal genutzt wird.
Eine Fehlerspannungsberechungsschaltung 7 vergleicht das digitale Signal Vad, das von dem A/D-Wandler 6 ausgegeben wird, mit Referenzdaten Vref, die extern gewählt bzw. eingestellt werden, und berechnet die Differenz zwischen den beiden. Daraufhin multipliziert die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 die berechneten Differenzdaten mit einem vorbestimmten Koeffizienten K und gibt Fehlerdaten Verr aus. Die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 umfasst deshalb einen Addierer 7a zum Berechnen der Differenz zwischen den Referenzdaten Vref und dem digitalen Signalen Vad, und einen Multiplizierer 7d zum Multiplizieren der Ausgangsdaten des Addierers 7a mit dem Koeffizienten K und zum Ausgeben des Ergebnisses.
Eine Frequenzeinstell- bzw. -wahlschaltung 8 ist vorgesehen, um die Frequenz des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators 1 einzustellen bzw. auszuwählen. Die Frequenzeinstellschaltung 8 addiert bzw. subtrahiert die Frequenz entsprechend den Fehlerdaten Verr zu dem bzw. von dem vorausgehenden Frequenzeinstellwert Sprev und gibt M-Bit-Daten Sfreq (M: ganze Zahl) aus. Die Frequenzeinstellschaltung 8 ist so konfiguriert, dass sie einen vorabgewählten Anfangswert zum Zeitpunkt des Einschaltens ausgibt. Der Ausgabezeitpunkt des Frequenzeinstellwerts muss so gewählt werden, dass es eine Frequenz ist, die durch den vorausgehenden Frequenzeinstellwert Sprev gegeben ist.
Auf Grundlage der Daten Sfreq, die von der Frequenzeinstellschaltung 8 ausgegeben werden, teilt eine Frequenzteilerverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 die Frequenz des Mastertakts durch Verteilen eines Frequenzteilungsverhältnisses Div derart, dass das mittlere Frequenzteilungsverhältnis Div des Treiberimpulssignals N Zyklen (N: ganze Zahl) Div = Sfreq/N wird. Dies bedeutet, dass dann, wenn beispielsweise Sfreqw = 15 und N = 4, das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals vier Zyklen verteilt wird auf "3, 5, 4 und 3", so dass sein Mittelwert 15/4 = 3,75 wird. Dies ist als Frequenzteilungsverhältnisverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung definiert. Die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 ist ein Frequenzkonverter bzw. -wandler zum Umsetzen des Mastertakts, d. h., eine Eingangsfrequenz, in einen integralen Bruchteil der Frequenz, und zum Ausgeben der Frequenz. Dieses Ausgangssignal der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 wird ein Treiberimpulssignal zum Treiben des piezoelektrischen Transformators 1.
Ein Leistungstransistor 10 verstärkt das Treiberimpulssignal, das von der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 ausgegeben wird, um den piezoelektrischen Transformator 1 zu treiben.
Die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7, die Frequenzeinstellschaltung 8 und die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 kann auch in einen (einzigen) Chip eines digitalen LSI gebildet, und zwar unter Einschluss weiterer LSI-Bereiche; außerdem kann der Systemtakt als Takt für die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 1 genutzt werden.
Beispiele kann der Takt für eine Flüssigkristallsteuereinheit auch als Takt für die Ausführungsform 1 genutzt werden; der Takt kann deshalb als Mastertakt verwendet werden.
In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 1, die wie vorstehend erläutert konfiguriert ist, wird der Anfangswert des Frequenzeinstellwerts, der von der Frequenzeinstellschaltung 8 ausgegeben wird, mit einem Wert auf der ausreichend höheren Frequenzseite ausgehend vom Resonanzpunkt der Frequenzkennlinie des piezoelektrischen Transformators 1 eingestellt bzw. gewählt, wie beispielsweise in 21 gezeigt ist, und die Steuerung wird ausgeführt unter Verwendung der Steigung der Hochfrequenzseite der Frequenzkennlinie.
In dem Beispiel der in 62 gezeigten herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung ist ein Beispiel gezeigt, das mit dem elektromagnetischen Transformator 102 zum Kompensieren der unzureichenden Spannungserhöhungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators 101 versehen ist; hierbei entfällt der elektromagnetische Transformator, weil der elektromagnetische Transformator sich nicht direkt auf die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bezieht. Wenn das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators unzureichend ist, erübrigt es sich jedoch, darauf hinzuweisen, dass der elektromagnetische Transformator als notwendig vorgesehen werden kann.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 1, die so konfiguriert ist, wie in 1 gezeigt, näher auf Grundlage der Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme erläutert, die in 2 bis 4 gezeigt sind.
Bei der sinuswellenartigen Wellenform, die strichpunktiert bei (a) von 2 gezeigt ist, handelt es sich um eine Spannungswellenform, die durch den Stromdetektor 4 gewonnen wird. Die Rechteckwellenform wird üblicherweise genutzt, um den piezoelektrischen Transformator 1 zu treiben; da die Resonanzschärfe, d. h., der Q-Wert der Frequenzkennlinie des piezoelektrischen Transformators 1 hoch ist, wie in der vorstehend genannten 21 gezeigt, wird lediglich die Grundwellenkomponente von der zweiten Elektroden des piezoelektrischen Transformators 1 abgegriffen, wodurch diese im wesentlichen eine Sinuswelle wird. Um dieses Sinuswellensignal in ein steuerbares Gleichspannungssignal zu wandeln, wird das Sinuswellensignal durch die Gleichrichtungsschaltung 5 gleichgerichtet und in ein Gleichspannungssignal gewandelt. In (a) von 2 handelt es sich bei der Wellenform, die mit durchgezogener Linie gezeigt ist, um ein Gleichspannungssignal, welches von der Gleichrichtungsschaltung 5 ausgegeben wird.
Als nächstes wird das gleichgerichtete Gleichspannungssignal in das digitale Signal Vad durch den A/D-Wandler 6 zu dem Zeitpunkt bzw. mit dem Takt des Abtasttakts gewandelt, wie in (b) von 2 gezeigt. Die Fehlerdaten Verr, bei denen es sich um das Ausgangssignal der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 handelt, in welche das digitale Signal Vad eingegeben wird, wird durch die folgende Berechnung gewonnen. Verr = K × (Vref – Vad)
In der Ausführungsform 1 sind die Referenzdaten Vref mit 56 bezeichnet, wie in (d) von 2 gezeigt. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 6 zu dem Zeitpunkt, wenn die Bezugsdaten Vref bei 56 liegen, ist in (c) von 2 gezeigt, und die Fehlerdaten der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 sind in (e) von 2 gezeigt.
Die Fehlerdaten Verr, die von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 ausgegeben werden, werden der Frequenzeinstellschaltung 8 zugeführt. In der Frequenzeinstellschaltung 8 werden die Fehlerdaten Verr zu dem vorausgehenden Einstellwert Sprev addiert, und die Daten Sfreq werden ausgegeben. In der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 wird eine Frequenzteilung so ausgeführt, dass das mittlere Frequenzteilungsverhältnis Div des Treiberimpulssignals in N Zyklen Sfreq/N wird, wie vorstehend erläutert.
Beispiele des Ausgangssignals von der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 unter der Bedingung N = 4 sind in den Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagrammen in (e) von 3, (f) von 4 und in (g) von 4 gezeigt. Der Mastertakt ist in (a) von 3 gezeigt; synchron zu diesem Takt werden die Fehlerdaten Verr, die in (b) von 3 gezeigt sind, von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 ausgegeben. In (b) von 3 befinden sich ausschließlich diejenigen Daten, die erhalten werden, wenn das Ausgangsimpulssignal der Frequenzeinstellschaltung 8 (in (c) von 3) sich auf dem "H"-Pegel befinden, als Fehlerdaten Verr der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 wirksam. In den Fehler daten wird deshalb X in die Positionen unnötiger Daten geschrieben und spezifische Werte werden dadurch nicht angezeigt.
In der Frequenzeinstellschaltung 8 werden die Fehlerdaten Verr zu dem aktuellen Frequenzeinstellwert Sprev synchron zu dem Ausgangsimpulssignal der Frequenzeinstellschaltung 8 addiert und Daten Sfreq werden zum Zeitpunkt t1 ausgegeben. In dem in 3 gezeigten Beispiel betragen die Fehlerdaten Verr 2, wenn der erste Ausgangsimpuls in (c) von 3 den "H"-Pegel aufweist, und der Wert des Frequenzeinstellwerts Vpref zu diesem Zeitpunkt beträgt 23; die Summe, 25, der beiden wird deshalb als Daten Sfreq zum nächsten Taktzeitpunkt (Zeitpunkt t1) ausgegeben. Diese Daten Sfreq werden in die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 eingegeben und frequenzgeteilt sowie verteilt.
Verteilungsbeispiele, abhängig von verschiedenen Frequenzteilungsverhältnissen, sind in (e) von 3, (f) von 4 und in (g) von 4 gezeigt; in sämtlichen dieser Fälle wird der Betriebsablauf derart ausgeführt, dass der Taktzyklus für die Periode von vier Zyklen des Treiberimpulssignals, gewonnen durch Frequenzteilung, gleich dem Wert der Ausgangsdaten Sfreq aus der Frequenzeinstellschaltung 8 ist, wodurch die mittlere Frequenzauflösung erhöht wird. Das Treiberimpulssignal, das durch die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 gewonnen wird, wie vorstehend erläutert, wird durch den Leistungstransistor 10 leistungsmäßig verstärkt, um den piezoelektrischen Transformator 1 zu treiben.
Wenn in dem vorstehend genannten Betriebsablauf der aktuelle Wert, ermittelt durch den Stromdetektor 4, niedriger als ein gewünschter Wert ist, d. h., wenn das digitale Signal Vad, das von dem A/D-Wandler 6 ausgegeben wird, niedriger als der Referenzpegel Vref ist, nehmen die Fehlerdaten Verr, die von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 ausgegeben werden, einen positiven Wert ein, und die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 arbeitet in derjenigen Richtung, in welcher das Teilungsfrequenzverhältnis größer wird. Mit anderen Worten arbeitet in dem vorstehend genannten Fall die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 1 in derjenigen Richtung, in welcher die Frequenz des Treiberimpulssignals niedriger wird, und das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators 1 größer wird. Durch diesen Betriebsablauf bzw. dieser Arbeitsweise wird der durch die Kaltkathodenröhre 3 fließende Strom größer.
Wenn andererseits der Stromwert, ermittelt durch den Stromdetektor 4, höher als der gewünschte Wert ist, wenn also mit anderen Worten das digitale Signal Vad, das von dem A/D-Wandler 6 ausgegeben wird, höher als die Referenzdaten Vref ist, wird ein Arbeitsablauf entgegengesetzt zu dem vorstehend erläuterten ausgeführt, wobei das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators kleiner wird, und der durch die Kaltkathode fließende Strom kleiner wird.
Wenn der durch den Stromdetektor 4 ermittelte Stromwert den gewünschten Wert einnimmt durch wiederholten Ablauf des vorstehend genannten Einstellvorgangs, wenn also mit anderen Worten das digitale Signal Vad, das von dem A/D-Wandler ausgegeben wird, gleich den Referenzdaten Vref ist, werden die Fehlerdaten Verr, die von der Fehlerspannungsberechungsschaltung 7 ausgegeben werden, null, und die Frequenz des Treiberimpulssignals stabilisiert sich.
Beim Betrieb der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 1 wird das mittlere Frequenzabweichungsverhältnis jeweils nach N Zyklen des Treiberimpulssignals geändert, wie vorstehend erläutert, um das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals zu verteilen; hierdurch wird die Auflösung der mittleren Frequenz erhöht und es kann eine Frequenz zum Einstellen der Helligkeit der Kaltkathodenröhre 3 mit einem gewünschten Wert erzielt werden.
Wenn in der vorstehend genannten Ausführungsform 1 das Treiberimpulssignal durch den Frequenzteilung des Mastertakts erzeugt wird, wird das Frequenzteilungsverhältnis in einen vorbestimmten Zyklus verteilt, wodurch die Frequenzauflösung der mittleren Frequenz größer wird, wie vorstehend erläutert.
In dem Fall, in welchem die Frequenzauflösung von 10 Hz zu demjenigen Zeitpunkt erzielt wird, wenn die Frequenz des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators 1 100 kHz beträgt, ist ein Takt von 1 GHz für ein Verfahren zum Verteilen des Takts erforderlich, wie vorstehend erläutert.
Wenn andererseits die Verteilungsfrequenz N in dem vorstehend genannten Beispiel 1 beispielsweise 100 beträgt, kann eine mittlere Frequenzauflösung von 10 Hz aus einem Takt von etwa 10 MHz erzielt werden, der üblicherweise für die Flüssigkristallsteuereinheit und dergleichen eingesetzt wird.
In der Ausführungsform 1 wird der Multi-Bit-A/D-Wandler 6 als Mittel zum Wandeln der ermittelten Spannung in das digitale Signal genutzt; dadurch kann er in einem LSI verbaut werden. Aus diesem Grund können die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7, die Frequenzeinstellschaltung 8 und die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 9 in einem LSI enthalten und gebildet sein; die Anzahl von Teilen bzw. Bauteilen kann dadurch signifikant verringert werden, und eine kompaktere Auslegung von Kompakt-Videogeräten kann in hohem Maße erzielt werden.
Wenn in der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung das Treiberimpulssignal durch Frequenzteilen des Mastertakts erzeugt wird, wird das Frequenzteilungsverhältnis in dem vorbestimmten Zyklus verteilt, wodurch die Auflösung der mittleren Frequenz erhöht werden kann. Dadurch kann eine hohe Auflösung aus einem Takt von etwa 10 MHz gewonnen werden, der üblicherweise für die Flüssigkristallsteuereinheit und dergleichen eingesetzt wird. Aus diesem Grund kann die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Form eines LSI im praktischen Einsatz erzielt werden, wodurch die Anzahl von Bauteilen signifikant verringert werden kann, und Kompakt-Videogeräte noch kompakter gemacht werden können.
Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung vermag mit hoher Genauigkeit eine Treibersteuerung für die Kaltkathodenröhre 3 abhängig von der Nutzungsumgebung bzw. der Einsatzumgebung (Helligkeit, Temperatur und dergleichen) der Kaltkathodenröhre 3 ausführen, die durch diese Treiberschaltung getrieben wird. In diesem Fall wird eine Berechnung auf Grundlage von Messdaten ausgeführt, welcher die Nutzungsumgebung anzeigen, und die Frequenzsteuerung wird ausgeführt abhängig vom Ergebnis der Berechnung, wodurch der Steuervorgang ausgeführt werden kann, um die Helligkeit der Kaltkathodenröhre 3 auf einen gewünschten Wert einzustellen.
« Ausführungsform 2 »
5 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung in einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2, bei der es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. Weitere Konfigurationen der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung sind dieselben wie diejenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1; dieselben Konfigurationen sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und die Erläuterungen in Bezug auf die vorstehend genannte Ausführungsform 1 treffen auf diese Konfigurationen zu, wodurch überlappende Erläuterungen sich erübrigen. 6, 7 und 8 zeigen Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme unter Darstellung der Arbeitsweise der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung.
In 5 wird die Teilerschaltung 9a verwendet, um den Frequenzteilungsvorgang auszuführen, und eine Zählerschaltung 9b wird verwendet, um die Treiberimpulse zu zählen, welche von der Teilerschaltung 9a ausgegeben werden. Die Zählerschaltung 9b ist derart konfiguriert, dass sie synchron zu dem Frequenzteilungsverhältnisverteilungszyklus N des Treiberimpulssignals rückgesetzt wird.
In einer Frequenzteilungsverhältnisberechnungsschaltung 9c werden die niederwertigen n + 1-Bit-Daten B (B0·2° + B1·2¹ + ... + Bn – 1·2^n–1, wobei in dem vorstehend genannten Ausdruck Bx, dargestellt durch B0, B1,..., B–1, wobei Bn ein numerischer Wert ist, 0 oder 1) des M-Bit-Frequenz-Einstellwerts Sfreq, ausgegeben von der Frequenzeinstellschaltung 8, und der Zählwert A (= A0·2° + A1·2¹ +... + An–1·2^a–1 + An·2ⁿ; wobei in diesem Ausdruck Ax, dargestellt durch A0, A1,..., An–1, wobei An ein numerischer Wert von 0 oder 1 ist), ausgegeben von der vorstehend genannten Zählerschaltung 9b, eingegeben, und die Berechnung des vorstehend genannten Ausdrucks (6) wird ausgeführt. In dem Ausdruck (6) stellt "Ax" die Inversion von "Ax" (1 wird in 0 umgesetzt und 0 wird in 1 umgesetzt), und die hochliegenden Linien werden in den nachfolgenden Erläuterung verwendet, um diese Bedeutung darzustellen. A0·Bn + A0·A1·Bn–1 +... + A0·A1·...·An–2·An–1·An·B0 (6)
In 5 addiert ein Addierer 9d die hochwertigen m-Biten-Daten C des M-Bit-Frequenzeinstellwerts Sfreq zu dem ausgegebenen Wert der vorstehend genannten Frequenzteilungsverhältnisberechnungsschaltung 9c.
In der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung ist die Konfiguration, die in 5 gezeigt ist, aus einem digitalen LSI gebildet, und sie kann in einer 1-Chip-Form zusammen mit weiteren LSI-Bereichen hergestellt werden, wodurch der Systemtakt außerdem als Takt für die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Takt für die Flüssigkristallsteuereinheit auch als Takt für die Frequenzteilungsverhältnisvertei lungsteilerschaltung genutzt werden. Der Takt kann deshalb als Mastertakt eingesetzt werden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der in 5 gezeigten Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung unter Bezug auf die Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme in 6 und 7 erläutert.
Bei den in 6 und 7 gezeigten Beispielen handelt es sich um Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme für den Fall, in welchem das Verteilungsverhältnis N des Frequenzteilungsverhältnisses des Treiberimpulssignals 16 beträgt.
(a) von 6 zeigt eine Impulswellenform mit einem Frequenzteilungsverhältnisteilungszyklus N (= 16), und diese Impulswellenform wird zum Rücksetzsignal für die Zählerschaltung 9b. (b) von 6 zeigt den Zählwert A (= 0 bis 15) der Zählerschaltung 9b. (c), (d), (e) und (f) von 6 zeigen die Wellenformen der Zählwerte A0 bis A3, die von der Zählerschaltung 9b ausgegeben werden. Mit anderen Worten zeigen die Zählwerte A0 bis A3 jeweils einen Wert (0 oder 1) von jedem Digit, wenn die Zählwerte in binärer Notation wiedergegeben werden.
Bei der Berechnung Frequenzverteilungsverhältnisberechnungsschaltung 9c zeigen (g), (h) und (i) von 6 die Wellenformen von Multiplikationskoeffizienten, multipliziert mit den Bits B0 bis B3 der niedrigwertigen N-Bit-Daten B (Vier-Bit-Daten in diesem Beispiel) des Frequenzeinstellwerts Sfreq.
Wie durch die Wellenformen (g), (h) und (i) von 6 deutlich gezeigt, ist die Wellenform des Multiplikationskoeffi zienten für die Periode des Frequenzteilungsverhältnisverteilungszyklus N (= 16) des Treiberimpulssignals gleichmäßig verlaufend. Um den nachfolgenden Ausdruck (7) in Bezug auf jeden Bit-Wert der niedrigwertigen N-Bit-Daten B des M-Bit-Frequenzeinstellwerts Sfreq zu gewinnen, die von der Frequenzeinstellschaltung 8 ausgegeben werden, kann ein in etwa gleichmäßiges Impulssignal für die Periode N Zyklen aus dem logischen OR des nachfolgend angeführten Ausdrucks (8) gewonnen werden. A0·B3 + A0·A1·B2 + A0·A1·A2·B1 + A0·A1·A2·A3·B0 (7) A0·B3 oder A0·A1·B2 oder A0·A1·A2·B1 oder A0·A1·A2·A3·B (8)
Beispielsweise zeigt (j) von 7 die Ausgangssignalwellenform der Frequenzteilungsverhältnisberechnungsschaltung 9c für den Fall, dass die niedrigwertigen 4-Bit-Daten der Daten Sfreq von der Frequenzeinstellschaltung 8 "1000" betragen bzw. lauten. Außerdem zeigt (k) von 7 die Ausgangssignalwellenform der Frequenzteilungsberechnungsschaltung 9c für den Fall, in welchem die niedrigwertigen 4-Bit-Daten "1010" betragen bzw. lauten. Das Frequenzteilungsverhältnis der Teilerschaltung 9a wird ermittelt durch die Addition der hochwertigen m-Bit-Daten C der Daten Sfreq mit dem Ausgangssignalwert der vorstehend genannten Frequenteilungsverhältnisberechnungsschaltung 9c im Addierer 9d, und das Treiberimpulssignal, das in (c) von 8 gezeigt ist, wird ausgegeben.
Wenn durch den vorstehend genannten Vorgang der Wert der Daten Sfreq, die als Frequenzeinstellwertausgangssignal von der Frequenzeinstellschaltung 8 genutzt werden, größer wird, wird das mittlere Frequenzteilungsverhältnis N Zyklen größer und die Frequenz des Treiberimpulssignals wird höher. Wenn andererseits der Wert der Daten Sfreq, ausgegeben von der Frequenzeinstellschaltung 8, kleiner wird, wird das mittlere Frequenzteilungsverhältnis in N Zyklen kleiner und die Frequenz des Treiberimpulssignals wird höher.
Wenn das Frequenzteilungsverhältnis, wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 2 erläutert, in einem vorbestimmten Zyklus verteilt wird, ist das Verteilungsverfahren hierfür derart konfiguriert, dass die Frequenzen bei bestimmten Frequenzen nicht aus dem Gleichgewicht geraten, so dass die Frequenzen sich in etwa im Gleichgewicht befinden, ohne ein Verteilungsverfahren einzusetzen, bei welchem der Pegel einer bestimmten Niederfrequenzkomponente größer wird. In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 2 werden die Pegel der Niederfrequenzkomponenten kleiner; ein Effekt aufgrund eines Flackerphänomens, d. h. Bildschirmflackern, tritt deshalb höchstwahrscheinlich selbst dann nicht auf, wenn der Verteilungszyklus N größer gemacht wird.
Wie vorstehend erläutert, werden die Pegel der Niederfrequenzkomponenten in der Ausführungsform 2 kleiner. Dadurch kann das Flackerphänomen unterdrückt werden, das auftreten kann, wenn die Frequenz kleiner wird oder wenn der Pegel der Änderung der Helligkeit größer wird. Aus diesem Grund kann die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 2 eine notwendige Frequenzauflösung aufweisen, indem der Verteilungszyklus N größer gemacht wird, und zwar selbst dann, wenn die Frequenz des Mastertakts niedrig bzw. klein ist.
Wie vorstehend angesprochen, hat die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 2 die Wirkung, das Flackerphänomen zu beseitigen, das hervorgerufen werden kann durch ein Verfahren, bei welchem das Frequenzteilungsverhältnis in der vorbestimmten Frequenz N verteilt wird, wodurch die Frequenzauflösung ebenso größer wird wie im Fall der vorstehend angeführten Ausführungsform 1, insbesondere dann, wenn der Verteilungszyklus N größer gemacht werden muss.
In dieser Weise hat die Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung die Wirkung, die Auflösung der mittleren Frequenz zu vergrößern, während das Problem von Flackern durch ungleichmäßiges Verteilen des Frequenzteilungsverhältnis vermieden wird. Da Flackern das Problelm von Bildflackern hervorruft, wenn ein piezoelektrischen Transformator verwendet wird, um die Hinterleuchtung der Flüssigkristalltafel zu treiben, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, die dazu geeignet ist, deutlich zur Verbesserung der Qualität der Bildanzeige beizutragen.
« Ausführungsform 3 »
Eine piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3, bei der es sich um eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
9 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Dieselbe Konfigurationen, wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsform 1 sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und Erläuterungen der vorstehend angeführten Ausführungsform 1 treffen auf diese Konfiguration zu, weshalb überlappende Erläuterungen unterbleiben.
10 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellendiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise einer Gleichrichtungsschaltung, eines A/D-Wandlers und einer Glättungsschaltung. 11 und 12 zeigen Ansichten der Spannungsermittlungsauflösung durch einen A/D-Wandler.
In 9 handelt es sich bei einer Gleichrichtungsschaltung 51 um eine Spitzenwerthalteschaltung, welche eine Gleichrichtung ausführt durch Halten des Spitzenwerts des Spannungssignals von dem Stromdetektor 4. Das Ausgangssignal von der Gleichrichtungsschaltung 51 wird in einen A/D-Wandler 61 eingegeben. Bei dem A/D-Wandler 61 handelt es sich um einen Nieder-Bit-(5 oder 6-Bit-)A/D-Wandler. Eine Abtasttakterzeugungsschaltung 62 erzeugt einen Abtasttakt, der für die Glättungsschaltung 52 verwendet wird, wenn der A/D-Wandler 61 ein Analogsignal in ein digitales Signal wandelt. Die Glättungsschaltung 52 glättet das digitale Signal, welches von dem A/D-Wandler ausgegeben wird, in jeweils vier Zyklen des Abtasttakts durch Mittelwertebildung.
Die Ausführungsform 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung erzielt wird unter Verwendung des kostengünstigen Nieder-Bit-A/D-Wandlers 61, wie vorstehend angesprochen, und dass der eine große Kapazität aufweisende und in der Ausführungsform 1 verwendete Kondensator entfällt. Die Eigenschaften bzw. Kennlinien hiervon sind nachfolgend erläutert.
Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung gemäß der Ausführungsform 3 ermittelt die Spannung des Ermittlungssignals aus dem Mittelwert der Werte in mehreren Probepunkten und wandelt die Spannung in ein digitales Signal; der A/D-Wandler 61 ist so ausgebildet, dass er Nieder-Bit-Konfiguration besitzt. Wenn die Eingangsspannung des A/D-Wandlers 61 hierbei eine Gleichspannung ist, wird lediglich eine geringe Spannungsermittlungsgenauigkeit durch die Anzahl von Bits erhalten, ungeachtet der Anzahl von Abtastvorgängen. Die Ausführungsform 3 ist jedoch derart konfiguriert, dass verschiedene Spannungen abgetastet werden unter Verwendung des Entladeproblems der Spitzenwerthalteschaltung in der Gleichrichtungsschaltung 51, so dass eine hohe Ermittlungsgenauigkeit durch Glättung erzielt werden kann.
Der Grund dafür, dass der Kondensator großer Kapazität in der Ausführungsform 3 entfallen kann, wird nunmehr näher erläutert; in der in 62 gezeigten vorstehend genannten herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung ist die Gleichrichtungsschaltung 51 nicht allein in der Lage, den Sinuswellenermittlungsstrom in die Gleichspannung umzusetzen, weshalb die Filterschaltung 50 erforderlich ist. Die Zeitkonstante dieser Filterschaltung 50 muss mehrere Hz bis mehrere zehn Hz betragen, damit Treiberfrequenzkomponenten von etwa 100 KHz beseitigt werden.
Um die Filterschaltung 50 in dieser Art einer herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung zu konfigurieren, ist ein Kondensator großer Kapazität erforderlich. Da der Kondensator eine große Kapazität aufweist, ist jedoch seine Bauform bzw. sein Volumen vergrößert; Im Hinblick auf den Unterbringungsraum des Kondensators bzw. der Unterbringungsplatz hierfür führt die Verwendung eines großen Kondensators zu einem größeren Gerät; dies ist unerwünscht. Aus diesem Grund ist die Ausführungsform 3 so konfiguriert, dass sie eine digitale Verarbeitung ausführt unter Verwendung der Glättungsschaltung 52 ohne Verwendung eines Kondensators großer Kapazität.
Als nächstes wird die charakteristische Arbeitsweise der Ausführungsform 3 unter Bezug auf 10 näher erläutert.
Wenn ein Spannungssignal in Sinuswellenform, wie strichpunktiert in (a) von 10 gezeigt, von dem Stromdetektor 4 ausgegeben und in die Gleichrichtungsschaltung 51 eingegeben wird, gibt die Gleichrichtungsschaltung 51 ein Spannungssignal mit einer Wellenform aus, die in (a) von 10 mit durchgezogener Linie gezeigt ist, und zwar durch den Spitzenwerthaltevorgang. In dem Nieder-Bit-A/D-Wandler 61 wird das gleichgerichtete Spannungssignal A/D-gewandelt, abhängig von dem Abtasttakt, der in (b) von 10 gezeigt und ausgegeben wird von der Abtasttakterzeugungsschaltung 62, und daraufhin wird ein in (c) von 10 gezeigtes digitales Signal ausgegeben.
Als nächstes mittelt die Glättungsschaltung 52 die Ausgangsdaten von dem A/D-Wandler 61 im Zyklus des Glättungszyklusimpulssignals, das in (d) von 10 gezeigt ist, und die ver arbeiteten Daten werden ausgegeben. Die Ausführungsform 3 wird erläutert aufgrund der Annahme, dass der Zyklus des Glättungszyklusimpulssignals 8 beträgt. Wenn dieser Zyklus jedoch länger gemacht wird, wird die Anzahl von Tastungen proportional hierzu vergrößert und die Anzahl von Bits für den A/D-Wandler 61 wird äquivalent größer.
Das Prinzip der vorstehend genannten Mittelwertbildung wird nunmehr unter Bezug auf 11 und 12 erläutert.
11 zeigt den Fall, demnach der Ermittlungsstrom ausreichend in einen Gleichstrom gleichgerichtet wird, durch die Gleichrichtungsschaltung 51 und in den A/D-Wandler eingegeben wird. 12 zeigt einen Fall, demnach der Ermittlungsstrom durch die Gleichrichtungsschaltung 51 nicht ausreichend gleichgerichtet wird und Wechselstromkomponenten aufweist. In 11 und 12 bezeichnen die Spitzen der Pfeile die Abtastpunkte des A/D-Wandlers 61. In dem in 11 gezeigten Fall bleibt selbst dann, wenn die Abtastpunkte vermehrt werden, die Spannungsermittlungsauflösung ungeändert erhalten und lediglich die Auflösung, die durch die Anzahl von Bits des A/D-Wandlers 61 vorgegeben ist, kann erzielt werden. In dem in 12 gezeigten Fall ist es jedoch durch Anlegen der Wechselstromkomponenten an einen oder zwei Pegel entsprechend der niedrigwertigen ein oder zwei Bits des A/D-Wandlers 61 möglich, eine Auflösung entsprechend der Anzahl von Abtastungen zusätzlich zu der Anzahl von Bits zu erzielen.
Die Eigenschaften und der Arbeitsablauf der Gleichrichtungsschaltung 51, der Glättungsschaltung 52 und des A/D-Wandlers 61 in der Ausführungsform 3 sind vorstehend erläutert worden. Die Arbeitsweise der übrigen Schaltungen, wie etwa der Feh lerspannungsberechnungsschaltung 7, der Frequenzeinstellschaltung 8 und dergleichen entsprechen derjenigen, die in der vorstehend genannten Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 erläutert sind.
Die Teilerschaltung 9a in der Ausführungsform 3 kann dieselbe Konfiguration aufweisen wie die Teilerschaltung 9a der vorstehend genannten Ausführungsform 2; selbst dann, wenn eine übliche Teilerschaltung verwendet wird, beeinträchtigt sie jedoch nicht den Spannungsermittlungsvorgang der Ausführungsform 3.
So wie vorstehend angesprochen, kann durch Verwendung der Gleichrichtungsschaltung 51 zur Ausführung des Gleichrichtungsvorgangs durch einen Spitzenwerthaltevorgang und die Glättungsschaltung 52 eine hohe Spannungsermittlungsauflösung selbst dann erzielt werden, wenn ein Nieder-Bit-A/D-Wandler verwendet wird, was eine deutliche Auswirkung auf die Verringerung von Kosten hat.
Außerdem muss kein Kondensator großer Kapazität in der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 3 vorgesehen werden; der Raum bzw. Platz für Bestandteile kann deshalb eingespart werden, was hochgradig effektiv ist, wenn es darum geht, Kompakt-Videogeräte noch kompakter zu machen.
In der Ausführungsform 3 ist außerdem die Glättungsschaltung 52 so konfiguriert, dass sie die Mittelwertbildung ausführt; bei dieser Mittelwertbildung handelt es sich jedoch grundsätzlich um eine Filterverarbeitung; ein IIR-Digitalfilter beispielsweise kann deshalb anstelle einer Glättungsschaltung verwendet werden.
In der Ausführungsform 3 wurde außerdem die Spitzenwerthalteschaltung für die Gleichrichtungsschaltung 51 genutzt; diese Gleichrichtungsschaltung muss jedoch nicht notwendigerweise das Spitzenwerthaltesystem sein, vorausgesetzt, die Schaltung nutzt ein System, das geeignet ist, eine Wandlung bzw. Umsetzung in ein wesentliches Gleichspannungssignal auszuführen; beispielsweise kann ein System zum Ausführen des Umsetzens in ein im wesentlichen Gleichspannungssignal verwendet werden in Kombination mit einer Filterschaltung, die eine relativ kleine Zeitkonstante im Vergleich zu derjenigen eines Vollwellengleichrichtungssystems hat; außerdem können Konfigurationen unterschiedlicher üblicher Gleichrichtungsschaltungen verwendet werden.
13 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration bei der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel der Ausführungsform 3. Da in der Ausführungsform 3 der Glättungszyklus die Glättungsschaltung 52 größer wird, wird die Ermittlungsauflösung proportional hierzu größer; es wird jedoch davon ausgegangen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit des Steuervorgangs kleiner wird. Die in 13 gezeigte piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung bildet deshalb eine Schaltung zur Verhinderung des Problems, dass eine derartige langsame Reaktionsgeschwindigkeit auftritt.
Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung von 13 ist mit einem Glättungsabschnitt 520 versehen, der zwei Glättungsschaltungen 52a und 52b und eine Selektor- bzw. Wäh lerschaltung 14 anstelle der in 9 gezeigten Glättungsschaltung 52 aufweist. Die erste Glättungsschaltung 52a und die zweite Glättungsschaltung 52b besitzen denselben Glättungszyklus und ihre Glättungsphasen unterscheiden sich von einander. Die Wählerschaltung 14 ist so konfiguriert, dass sie die Ausgänge der beiden Schaltungen umschaltet, d. h., der ersten Glättungsschaltung 52a und der zweiten Glättungsschaltung 52b, so dass die neuesten Glättungsdaten jederzeit ausgegeben werden. In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung von 13 sind dieselben Komponenten wie diejenigen, die in der vorstehend genannten, die in 9 gezeigt sind, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und die vorstehend ausgeführten Erläuterungen treffen zu, weshalb überlappende Erläuterungen unterbleiben. Der Betriebstakt bzw. -zeitablauf der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung, die in 13 gezeigt ist, ist in 14 gezeigt. 14 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufdiagramm für den Nieder-Bit-A/D-Wandler 61, die erste Glättungsschaltung 52a und die zweite Glättungsschaltung 52b.
In 14 zeigt (a) digitale Daten, die ausgegeben werden, nachdem sie A/D-gewandelt werden in Abtastpunkten, abhängig von dem Abtasttakt-Ausgangssignal von der Abtasttakterzeugungsschaltung 62. Diese digitalen Daten werden sowohl in die erste Glättungsschaltung 52a wie in die zweite Glättungsschaltung 52b eingegeben und in den Zyklus des ersten Glättungszyklusimpulssignals ((b) von 14) und dem Zyklus des zweiten Glättungsimpulssignals ((d) von 14) gemittelt. Wie in (b) und (d) von 14 gezeigt, besitzen das erste Glättungszyklusimpulssignal (b) und das zweite Glättungszyklusimpulssignal (d) denselben Zyklus und unterschiedliche Phasen und sind so konfiguriert, dass sie abwechselnd glatte Daten ausgeben. Die Ausgabe von dem ersten Glättungszyklusimpulssignal und die Ausgabe von dem zweiten Glättungszyklusimpulssignal werden durch die Wählerschaltung 14 umgeschaltet und daraufhin von dem Glättungsabschnitt 520 ausgegeben. Hierdurch und wie in (g) von 14 gezeigt, kann ein digitales Signal gewonnen werden, das in dem halben Zyklus des Glättungszyklus geglättet wird. X in dem Takt- bzw. Zeitlaufdiagramm von 14 bezeichnet sämtliche gegebenen Daten.
In dem in der vorstehend angeführten 13 gezeigten piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung ist das Beispiel unter Verwendung der beiden Glättungsschaltungen 52a und 52b gezeigt; es können jedoch zusätzlich Glättungsschaltungen vorgesehen werden.
Wenn die Treiberschaltung 9a in der Ausführungsform 3 ebenso konfiguriert ist wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 2, kann die Frequenzauflösung des Treiberimpulssignals gewonnen werden unter Verwendung einer niedrigen Taktfrequenz von etwa 10 MHz, wodurch der Effekt der LSI-Bildung stärker ausgeprägt werden kann.
In der Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erläutert, ist der A/D-Wandler so gebildet, dass er Nieder-Bit-Konfiguration aufweist; eine analoge Ermittlungsspannung kann deshalb in ein Digitalsignal gewandelt werden unter Verwendung einer kostengünstigen Konfiguration, was sehr effektiv ist bei der Verbesserung des Kostenvorteils der LSI-Ausbildung der Treiberschaltung. Die herkömmliche Analogschaltung erfordert einen Kondensator großer Kapazität, was im Hinblick auf den Unterbringungsraum nachteilig ist; in der vorliegenden Erfindung ist es hingegen durch Digitalisie rungsglättung möglich, einen starken Effekt auf die Einsparung von Unterbringungsraum zu erzielen.
« Ausführungsform 4 »
Eine piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4, bei der es sich um eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Bei 15 handelt es sich um ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4, eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform 4 sind dieselben Konfigurationen wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 1 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet; die Erläuterungen der Ausführungsform 1 treffen auf diese Konfiguration zu, weshalb überlappende Erläuterungen unterbleiben. 16 und 17 zeigen Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramme unter Darstellung der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4.
In 15 richtet die Halbwellengleichrichtungsschaltung 53, die mit einem Stromdetektor 4 verbunden ist, die Ermittlungsspannung in Halbwellenart gleich. Der Komparator 11, der mit der Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 verbunden ist, vergleicht das halbwellengleichgerichtete Spannungssignal mit einem Referenzpegelsignal, das von außen eingegeben wird. Wenn die Spannung des halbwellengleichgerichteten Spannungssignals niedriger als der Referenzpegel ist, gibt der Komparator 11 das "L"-Pegelimpulssignal an die Pulsbreitenermitt lungsschaltung 12 aus; wenn die Spannung höher als der Referenzpegel ist, gibt der Komparator 11 ein "H"-Pegelimpulssignal an die Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 aus.
Die Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 ermittelt die Impulsbreite des Impulssignals, welches von dem Komparator 11 ausgegeben wird. Die Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 ist derart konfiguriert, dass ein Treiberimpulssignal von einer Teilschaltung 9a eingegeben wird, und derart, dass die Impulsbreite synchron zu dem Treiberimpulssignal ermittelt wird.
Wie vorstehend erläutert, ist die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 dahingehend konfiguriert, dass der Komparator 11 und die Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 als Spannungsermittlungseinrichtung genutzt werden, um den Spannungspegel zu ermitteln durch Ermitteln der Impulsbreite des Impulssignals, welches von der Impulsermittlungseinrichtung ausgegeben wird. Da die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 in dieser Weise konfiguriert ist, kann eine analoge Spannung in ein digitales Signal gewandelt werden unter Verwendung der kostenreduzierte Konfiguration.
Genauso wie im Fall der vorstehend angeführten Ausführungsform 3 muss die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 keinen Kondensator großer Kapazität umfassen; der Platz für Bauteile kann deshalb eingespart werden, was effektiv dazu beiträgt, Kompakt-Videogeräte noch kompakter zu machen.
Die Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 wird nunmehr unter Bezug auf 16 und 18 erläutert.
Bei der in (a) von 16 gezeigten Sinuswelle handelt es sich um eine Signalwellenform, die von dem Stromdetektor 4 ausgegeben wird, und sie bildet ein Spannungssignal. Dieses Spannungssignal wird durch die Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 halbwellengleichgerichtet, und das mit durchgezogener Linie in (b) von 16 gezeigtes Spannungssignal wird von der Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 ausgegeben. In dem Komparator 11 wird das halbwellengleichgerichtete Signal von der Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 mit dem Referenzpegel verglichen, wie strichpunktiert in (b) von 16 gezeigt, und die in (c) von 16 gezeigte Impulswellenform wird ausgegeben.
Wie aus den Wellenformen in (b) und (c) von 16 hervorgeht, ändert sich die Impulsbreite des Impulssignals, welches von dem Komparator 11 ausgegeben wird, abhängig von der Amplitude des halbwellengleichgerichteten Signals mit dem Referenzpegel.
Unter Verwendung dieser Amplitudenänderung ermittelt die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 die Spannung, die durch den Stromdetektor 4 gewonnen wird, abhängig von der Impulsbreite des Impulssignals, welches bei dem Komparator 11 ausgegeben wird. In der Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 muss die Ermittlung der Impulsbreite in den Zykluseinheiten des im wesentlichen einen Sinus bildenden Signals ausgeführt werden, das von dem Stromdetektor 4 ausgegeben wird. Aus diesem Grund ist die Impuls breitenermittlungsschaltung 12 derart konfiguriert, dass die Ermittlung unter Verwendung eines Impulssignals synchron zu dem Signal von der Teilerschaltung 9a zur Erzeugung des Treiberimpulssignals ausgeführt wird.
(d) von 16 zeigt ein Ermittlungszyklusimpulssignal, das von der Teilerschaltung 9a in die Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 eingegeben wird. Die Impulsbreitenermittlungsschaltung 12 zählt die Impulsbreiten in dem Zyklus des Ermittlungszyklusimpulssignals und gibt Impulsbreitendaten aus, wie in (e) von 16 gezeigt. Diese Impulsbreitendaten werden durch eine Glättungsschaltung 52 geglättet. Der Glättungsvorgang der Glättungsschaltung 52 und die Wirkung hiervon sind dieselben wie in der vorstehend angesprochenen Ausführungsform 3 erläutert.
(f) von 17 zeigt das Glättungszyklusimpulssignal in der Glättungsschaltung 52 und (g) von 17 zeigt den Ausgangstakt bzw. -zeitverlauf der gemittelten Daten, d. h., der Ausgangsdaten der Glättungsschaltung 52.
Die Arbeitsweise einer Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7, einer Frequenzeinstellschaltung 8 und der Teilerschaltung 9a sowie der gesamte Steuervorgang in der Ausführungsform 4 entsprechen demjenigen, wessen in Ausführungsformen 1 bis 3 erläutert ist.
Wie vorstehend erläutert, wird in der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 die Spannungsermittlung ausgeführt unter Verwendung der Halbwellengleichrichtungsschaltung 53 und des Komparators 11. Die Spannungsermittlung wird deshalb mit hoher Genauigkeit ermög licht unter Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration, wobei ihre Wirkung bei der Digitalisierung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung signifikant ist.
Die Ermittlungsauflösung des Spannungsermittlungssystems in der Ausführungsform 4 wird erläutert. Unter der Annahme, dass der Komparator 11 ideale Eigenschaft bzw. Kennlinie besitzt, hängt die Auflösung der Spannungsermittlung durch den Komparator 11 von der Frequenz des Mastertakts zum Zählen der Impulsbreiten und dem Zyklus der Glättungsschaltung 52 ab. Wenn beispielsweise davon ausgegangen wird, dass die Treiberfrequenz des piezoelektrischen Transformators 1 100 kHz beträgt und der Mastertakt 10 kHz beträgt, wird eine Auflösung von 10 MHz/100 kHz = 100 (Auflösung) gewonnen ausschließlich durch Impulsbreitenermittlung, und dies entspricht in etwa der Auflösung eines 7-Bit-A/D-Wandlers.
In der Ausführungsform 4 ist die Auflösung verbessert durch die Glättungsschaltung 52. Es kann deshalb ein ausreichendes Ermittlungsvermögen erzielt werden.
Selbst dann, wenn in der Ausführungsform 4 die Glättungsschaltung 52 so konfiguriert ist, dass sie eine Digital-Filterverarbeitung anstelle einer Mittelung durchführt, wird genauso wie im Fall der vorstehend genannten Ausführungsform 3 ein Effekt ähnlich demjenigen der vorstehenden Ausführungsform 4 erzielt.
18 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer weiteren piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der in 15 gezeigten Ausführungsform 4. Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung von 18 ist mit einem Glättungsabschnitt 520 versehen, der mehrere Glättungsschaltungen 52a und 52b und eine Wählerschaltung 14 anstelle der Glättungsschaltung 52 der Ausführungsform 4 umfasst. Wie in 18 gezeigt, ist der Glättungsabschnitt 520 mit der ersten Glättungsschaltung 52a und der zweiten Glättungsschaltung 52b versehen, und diese werden durch die Wählerschaltung 14 umgeschaltet, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern. Weitere Konfigurationen in 18 sind identisch zu denjenigen der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung, die in der vorstehend genannten 15 gezeigt ist und dargestellt mit denselben Bezugsziffern, weshalb die Erläuterungen hierzu angewendet werden können.
Da die Arbeitsweise und die Wirkungen der ersten Glättungsschaltung 52a und der zweiten Glättungsschaltung 52b der Glättungsschaltung 520 in 18 identisch sind zu denjenigen des Glättungsabschnitts 52 der vorstehend genannten Ausführungsform 3, die in 13 gezeigt ist, können die Erläuterungen der Ausführungsform 3 hierauf angewendet werden.
In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 4 kann durch Bilden der Teilerschaltung 9a zur Erzeugung des Treiberimpulssignals unter Verwendung der Konfiguration der Teilerschaltung 9a der vorstehend genannten zweiten und dritten Ausführungsformen die Frequenzauflösung des Treiberimpulssignals bei einer niedrigen Taktfrequenz von etwa 10 MHz erzielt werden; der Effekt der LSI-Ausbildung kann deshalb zusätzlich verbessert werden.
In der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird das Impulsbreitenermittlungsverfahren unter Verwendung des Komparators verwendet, wie vorstehend erläutert. Eine analoge Ermittlungsspannung kann deshalb in ein digitales Signal gewandelt werden unter Verwendung einer einfachen kostengünstigen Konfiguration, was überaus effektiv ist bei der Verbesserung der Kostengünstigkeit in der LSI-Ausbildung der Treiberschaltung.
« Ausführungsform 5 »
Eine piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5, die eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
19 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5, bei der es sich um eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung handelt. In der Ausführungsform 5 sind dieselben Konfigurationen wie in der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und die Erläuterungen der Ausführungsform 1 können auf diese Konfiguration angewendet werden, weshalb überlappende Erläuterungen entfallen können. 20 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5.
In 19 besitzt die Gleichrichtungsschaltung 51 dieselbe Konfiguration wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 3, die in 9 gezeigt ist, und führt eine Gleichrichtung durch Spitzenwerthalten aus und gibt ein Spannungssignal aus, das kleine Wechselstromkomponenten enthält, ohne eine Umsetzung in eine vollständige Gleichspannung auszuführen. Ein Komparator 11 vergleicht das Spitzenwerthaltespannungssignal mit einem Referenzpegel, der von außen eingegeben wird. Wenn das Spitzenwerthaltespannungssignal kleiner als der Referenzpegel ist, gibt der Komparator 11 einen "L"-Pegelimpuls an die Zählerschaltung 13 aus; wenn das Signal größer als der Referenzpegel ist, gibt der Komparator 11 einen "H"-Pegelimpuls an die Zählerschaltung 13 aus.
Die Zählerschaltung 13 zählt die "H"-Pegelimpulse, die von dem Komparator 11 ausgegeben werden, und sie ist so konfiguriert, dass die Impulsbreiten synchron zu dem Treiberimpulssignal ermittelt werden, das von einer Teilerschaltung 9a ausgegeben wird. Eine Glättungsschaltung 52 besitzt dieselbe Konfiguration wie die Glättungsschaltung 52 der vorstehend genannten Ausführungsform 4. Eine Wählerschaltung 14 schaltet die Glättungsdaten um und gibt sie aus, die von der Glättungsschaltung 52 ausgegeben werden bzw. die Zähldaten, die von der Zählerschaltung 13 ausgegeben werden.
Wenn es sich bei den Zähldaten um einen vorabgewählten minimalen (MIN) Wert oder einen kleineren Wert handelt, oder um einen vorab eingestellten maximalen (MAX) Wert oder einen größeren Wert, wird die Wählerschaltung 14 so eingestellt, dass sie Zähldaten ausgibt; in den übrigen Fällen ist die Wählerschaltung 14 so eingestellt, dass sie Glättungsdaten ausgibt.
Die piezoelektrische Transformator-Treiber der Ausführungsform 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtungs schaltung 51 basierend auf einem Spitzenwerthaltevorgang, und der Komparator als Spannungsermittlungseinrichtung genutzt werden und dass die Spannungsermittlung ausgeführt wird, ausgehend von einem Signal kleiner Amplituden und ausgegeben von der Gleichrichtungsschaltung 51.
Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5 ist der vorstehend genannten Ausführungsform 4 dahingehend überlegen, dass die Spannungsermittlungsauflösung nahe an einer Zielspannung zu liegen kommt; da die Amplitude des Signals, welches von der Gleichrichtungsschaltung 51 ausgegeben wird, klein ist, ist jedoch dann, wenn die Ermittlungsspannung weit vom Differenzpegel entfernt liegt, wahrscheinlich, dass ausschließlich zwei Werte, der "H"-Pegel und der "L"-Pegel unterschieden werden können. Aus diesem Grund ist es in der Ausführungsform 5 erforderlich, die Ermittlungsspannung rasch an den Zielspannungswert zu bringen; eine Hochgeschwindigkeitssteuerung zum Ändern des Änderungsausmaßes der Frequenz, abhängig von der aktuellen Ermittlungsspannung, kann deshalb nicht ausgeführt werden, weshalb das Problem auftreten kann, dass die Reaktionsgeschwindigkeit verringert ist.
Die Steuerung, mit welcher die Ermittlungsspannung nahe ans Ziel gebracht wird, wird in diesem Fall üblicherweise ausgeführt, während das Änderungsausmaß der Frequenz in einer Steuerschleife beschränkt ist auf den Frequenzbereich entsprechend der Amplitude des Signals, welches von der Gleichrichtungsschaltung 51 ausgegeben wird.
Um dies zu verhindern, ist die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5 so konfiguriert, dass sie die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Steuerung vergrößert durch direktes Ausgeben des Ausgangssignals der Zählerschaltung 13 an eine Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7, ohne es durch die Glättungsschaltung 52 zum Zeitpunkt des Übergangs zu leiten, während welchem kein stabiler Betrieb erforderlich ist, und außerdem derart konfiguriert, dass die Zähldaten geglättet werden unter Verwendung der Glättungsschaltung 59 nahe an die Zielspannung, wo ein stabiler Betrieb erforderlich ist.
Der Arbeitsablauf der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5 wird nun unter Bezug auf 20 erläutert.
20 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Ausgangssignale des Stromdetektors 4, der Gleichrichtungsschaltung 51, des Komparators 11, der Zählerschaltung 13, der Glättungsschaltung 52 und der Wählerschalter 14 der Ausführungsform 5. 20 zeigt ein WEllenformdiagramm für den Fall, dass "0" als minimaler (MIN) Wert der Zähldaten der Zählerschaltung 13 gewählt ist.
Die Sinuswelle gemäß der strichpunktierten Linie in (a) von 20 zeigt das Spannungssignal, das im Stromdetektor 4 gewonnen wird, und die Wellenform in durchgehender Linie in (a) von 20 zeigt die Wellenform, welche durch die Gleichrichtungsschaltung 51 spitzenwertgehalten ist. (b) von 20 zeigt die Ausgangswellenform des Komparators 11. Wie in (b) von 20 gezeigt, weist das Ausgangssignal des Komparators 11 den "L"-Pegel bis zum Zeitpunkt t1 auf; das Ausgangssignal der Zählerschaltung 13, die in (d) von 20 gezeigt ist, nimmt deshalb den minimalen Einstellwert "0" ein. In dieser Periode werden die Zähldaten ((d) von 20), d. h., das Ausgangssignal der Zählerschaltung 13, direkt zu der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 die Fehlerspannung in jedem Treiberimpulszyklus, und die Fehlerspannung wird zu dem Frequenzteilungsverhältnis des nächsten Treiberimpulssignals reflektiert. Hierdurch kann der Frequenzeinstellwert in der Frequenzeinstellschaltung 8 rasch nahe an die Zielfrequenz gelangen.
Wenn der Wert nahe an die Frequenz in der Nähe des Ziels zum Zeitpunkt t1 gelangt und einen Bereich erreicht, in welchem Spannungsermittlung möglich ist, d. h., wenn der Wert größer als der minimale Einstellwert des Zählers wird, wird als nächstes das Ausgangssignal der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 auf den Ausgang ((e) von 20) der Glättungsschaltung 52 umgeschaltet, wobei ein stabiler Betrieb erzielt wird.
In der vorstehend angeführten Erläuterung ist der Fall eines Betriebs erläutert, in welchem die Ermittlungsspannung nahe an den Zielwert ausgehend von einem Wert gelangt, der niedriger als der Referenzpegel liegt; der Fall eines entgegengesetzten Betriebs, demnach die Ermittlungsspannung nahe an dem Zielwert ausgehend von einem Wert gelangt, der höher als der Referenzpegel ist, ist derselbe wie der vorstehend erläuterte Fall.
Als nächstes wird die Spannungsermittlungsauflösung der Ausführungsform 5 erläutert. Wenn angenommen wird, dass der Komparator 11 ideale Kennlinie besitzt, ist seine Auflösung bestimmt durch die Taktfrequenz für die Periode von Zählzyklen und der Amplitude der Ermittlungsspannung, die von der Gleichrichtungsschaltung 51 ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird die Auflösung verbessert, wenn die Taktfrequenz höher und die Amplitude der Ermittlungsspannung kleiner ist. Wenn angenommen wird, dass die Periode von Zählzyklen = Treiberimpulssignal = 100 kHz, und dass der Mastertakt 10 MHz beträgt, wird eine Auflösung von 10 MHz/100 kHz = 100 im Bereich der Amplitude der Spannung erreicht, die von der Spitzenwerthaltegleichrichtungsschaltung 51 ausgegeben wird. Wie vorstehend erläutert und in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5 können die Spannungsermittlungswerte mit hoher Genauigkeit digitalisiert werden durch eine einfache Konfiguration unter Verwendung des Komparators 11.
Die Ausführungsform 5 ist außerdem derart konfiguriert, dass die geglätteten Daten und die nicht geglätteten Daten umgeschaltet und in die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 7 eingegeben werden, um den Nachteil der Reaktion auf die Steuerung zu überwinden. Dies bietet einen signifikanten Effekt bei der Digitalisierung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 5.
Außerdem ist die Ausführungsform 5 so konfiguriert, dass ein Umschalten ausgeführt wird, ob ein Glätten vorliegt oder nicht; selbst dann, wenn sie so konfiguriert ist, dass ein Umschalten abhängig von der Zeitkonstante für die Glättung ausgeführt wird, kann jedoch stark zur Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit beigetragen werden.
In der vorliegenden Erfindung können verschiedene Anwendungen und Weiterentwicklungen erzielt werden unter Verwendung einer anderen üblichen Gleichrichtungseinrichtung als Gleichrich tungsschaltung 11 der Ausführungsform 5, oder unter Verwendung einer Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung der vorstehend genannten Ausführungsform 1 bzw. des Frequenzteilungssystems der Ausführungsform 2 als Teilerschaltung 9a. Dies erbringt dieselbe Wirkung wie in der Ausführungsform 5.
Wie vorstehend angesprochen, kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine analoge Ermittlungsspannung mit hoher Genauigkeit in ein digitales Signal umgewandelt werden unter Verwendung einer einfachen kostengünstigen Konfiguration, während ein praktikables Steuervermögen durch den Komparator, die Spitzenwerthalteeinrichtung und Reaktionsgeschwindigkeitsmessungen erzielt werden kann, wodurch der Kostenvorteil bei der LSI-Ausbildung der Treiberschaltung verbessert ist. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung effektiv bei der noch kompakteren Auslegung von Kompakt-Videogeräten und beim Absenken der Kosten.
« Ausführungsform 6 bis Ausführungsform 13 »
Die Ausführungsformen 6 bis 13 einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend erläutert.
Genauso wie in den Fällen der vorstehend genannten Ausführungsformen 1 bis 5 sind die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltungen gemäß den Ausführungsformen 6 bis 13 dazu bestimmt, piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltungen vorzuschlagen, die dazu geeignet sind, ein Treiberimpulssignal mit hoher Frequenzauflösung aus einem Takt zu bilden, der niedrige Frequenz besitzt, und dazu, eine Spannung zu ermit teln, die für die digitale Verarbeitung geeignet ist, unter Verwendung einer einfachen kostengünstigen Konfiguration.
Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltungen gemäß den Ausführungsformen 6 bis 13 sind vorgesehen, die folgenden Probleme zu lösen.
Um Flüssigkristall-Anzeigemonitore in Kompakt-Videogeräten zu installieren, wie etwa ein VCR, der mit einer Kamera integriert ist und einer digitalen Kamera, wird ein piezoelektrischen Transformator zum Treiben der Hinterleuchtung des Flüssigkristall-Anzeigemonitors und dergleichen bereitgestellt. Wenn der piezoelektrischen Transformator in diesen Kompakt-Videogeräten installiert wird, ist es wichtig, die folgenden Ziele zu erreichen.

(A) Verringern der Anzahl von Bauteilen und Einsparen von Platz.
(B) Erzielen eines stabilen Betriebs bei niedriger Stromversorgungsspannung.
(C) Erreichen eines hochgradig effizienten Antriebs angesichts Stromversorgungsspannungsschwankungen.
(D) Verhindern, dass die Kaltkathodenröhre nicht aufleuchtet.

Zunächst wird das Ziel (A) erläutert. Um die Tragbarkeit der vorstehend genannten Kompakt-Videogeräte zu fördern, ist es außerdem erwünscht, dass die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung weniger Raum einnimmt, indem sie weniger Bauteile enthält. Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung besteht hauptsächlich aus einer analogen Schaltung und weist eine große Anzahl von Bauteilen auf. Ein Verfahren zum Verringern der Anzahl von Bauteilen der piezo elektrischen Transformator-Treiberschaltung und zum Einsparen von Platz steht ein Verfahren zum Erreichen einer IC-Ausbildung bereit, so dass die Treiberschaltung aus einem einzigen Typ gebildet ist; es kann jedoch keine kleine Packungsgröße eingesetzt werden aufgrund der Beschränkung bezüglich der Anzahl von Pins und dem Zeitpunkt der IC-Bildung; es ist deshalb nicht möglich, irgendwelche signifikanten Effekte zu erzielen.
Es wird deshalb in Betracht gezogen, ein Verfahren zum Ausbilden der Treiberschaltung in einem einzigen Chip zusammen mit dem digitalen LSI für die Flüssigkristall-Steuereinheit und dergleichen zu verwenden. Dieses Verfahren ist bei der Einsparung von Platz sehr effektiv; wenn die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung aus einer analogen Schaltung gebildet ist, nimmt die Schaltung die Form einer gemischten digitalen/analogen Schaltung ein. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren nachteilig im Hinblick auf die Kosten des LSI; es ist deshalb erwünscht, die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung zu digitalisieren.
Um die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung zu digitalisieren, ist es jedoch erforderlich, einen Takt zur Verfügung zu haben, der hohe Frequenz aufweist und in der Lage ist, eine hochgenaue Frequenz zu erzielen, die erforderlich ist, um den piezoelektrischen Transformator zu steuern.
Um in der vorstehend angeführten Beschreibung des vorstehend genannten Standes der Technik ein piezoelektrisches Transformator-Treibersignal durch digitale Verarbeitung zu erzeugen, wird ein Verfahren eingesetzt, bei welchem eine Taktfrequenz geteilt wird, um ein Treiberimpulssignal mit gewünschter Fre quenz zu gewinnen. In diesem Taktfrequenzteilungsverfahren muss die Taktfrequenz sehr hoch sein, die erforderlich ist, den Strom der Kaltkathodenröhre innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu steuern (beispielsweise innerhalb eines Bereichs von ±1%).
In einem typischen piezoelektrischen Transformator beträgt die Resonanzfrequenz insbesondere etwa 100 kHz und die mittlere Frequenzempfindlichkeit in dem zu steuernden Frequenzbereich (auf der Hochfrequenzseite der Resonanzfrequenz) ist durch eine Spannungsänderung von etwa +100 bis –50%, abhängig von einer Frequenzänderung von 1 kHz dargestellt. Der durch die Kaltkathodenröhre fließende Strom ist proportional zu der Spannung an der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators; um den durch die Kaltkathodenröhre fließenden Strom auf ±1% einzuschränken, ist es erforderlich, die Spannung an der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators auf einen Bereich von ±1% einzuschränken.
Um die Spannung an der Sekundärelektrode des piezoelektrischen Transformators in dieser Weise auf einen Bereich von ±1% einzuschränken, ist eine Frequenzauflösung des Treiberimpulssignals von zumindest etwa 10 bis 20 Hz erforderlich. Die Taktfrequenz, die benötigt wird, um eine Frequenzauflösung von 10 bis 20 Hz zu erzielen, beträgt 500 MHz bis 1 GHz bei etwa 10 kHz im Bereich von etwa 100 kHz. Diese Art einer hohen Taktfrequenz stellt keine praxisgerechte Taktfrequenz im Hinblick auf Abstrahlung, Stromversorgung und dergleichen dar.
Als nächstes wird das Ziel (B) für den Fall, dass der piezoelektrische Transformator in einem Kompakt-Videogerät installiert ist, erläutert.
Die Stromversorgung des vorstehend genannten Kompakt-Videogeräts ist grundsätzlich eine Batterie. Die Ausgangsspannung nimmt deshalb allmählich ab, wenn die verbleibende Energiemenge bzw. die Ladung der Batterie abnimmt. Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung soll jedoch selbst dann stabil arbeiten, wenn die Stromversorgungsspannung abnimmt. 21 zeigt die Beziehung zwischen der Stromversorgungsspannung und der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators in der vorstehend genannten herkömmlichen Treiberschaltung, die in 61 gezeigt ist. Wenn die Stromversorgungsspannung kleiner wird, wird das Spannungsführungsverhältnis des elektromagnetischen Transformators 102, der als Vortransformator genutzt wird, kleiner, wodurch die von dem piezoelektrischen Transformator 101 ausgegebene Spannung kleiner wird.
In dem Fall, dass das Steuersystem, das in dem vorstehend genannten Monatsmagazin, NIKKEI ELECTRONICS, 7. November 1994 (Nr. 621), S. 147 bis 157 (nachfolgend der Einfachheit halber als Druckschrift 1 bezeichnet), offenbart ist, eingesetzt wird, wird dann, wenn die Stromversorgungsspannung kleiner wird, die Steuerfrequenz zur Niederfrequenzseite hin verschoben, um die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 101 konstant zu halten. Wenn die Stromversorgungsspannung jedoch weiterhin kleiner wird und die Zielausgangsspannung in dem piezoelektrischen Transformator 101 nicht erzielt werden kann, wird eine Steuerung unmöglich, und die Spannung, die erforderlich ist, das Aufleuchten der Kaltkathodenröhre 103 aufrechtzuerhalten, kann nicht erzielt werden.
Dies ruft das Problem hervor, dass die Kaltkathodenröhre 103 ausgeschaltet wird; im ungünstigsten Fall ruft dies ein Problem hervor, demnach der piezoelektrische Transformator 1 und der gleichen bestätigt wird, aufgrund der Anlegung eines Treiberimpulssignals mit unregelmäßigen bzw. irregulären Frequenzen. In der Konfiguration in Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Druckschrift 1 ist es, um die vorstehend genannten Probleme zu überwinden, erforderlich, einen piezoelektrischen Transformator oder einen Vortransformator mit ausreichend großer Ausgangsleistung zu verwenden, die geeignet ist, den Stromversorgungsspannungsabfall zu überwinden.
Ferner wird Strom von einer 100 V-Wechselstromversorgung für den Heimeinsatz über einen Wechselstromadapter anstatt einer Batterie in bestimmten Fällen zugeführt. In diesem Fall kann eine momentane Stromunterbrechung abhängig von dem Stromversorgungsumständen auftreten. Die Stromversorgung des piezoelektrischen Transformators ist üblicherweise derart konfiguriert, dass die Leistungsabgabe bzw. das Ausgangssignal des Wechselstromadapters direkt eingegeben wird, ohne durch eine Stromversorgungsschaltung zu laufen, um Energieverluste zu minimieren. Die Stromversorgung wird deshalb durch die momentane Stromunterbrechung direkt beeinflusst. Mit anderen Worten, kann die gewünschte Ausgangsspannung nicht erzielt werden aufgrund der momentanen Stromunterbrechung und die Treiberfrequenz ändert sich über die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators hinaus, wodurch eine unkontrollierbare Bedingung ähnlich derjenigen in dem vorstehend ge nannten Fall auftreten kann. Die vorstehend angeführte Druckschrift 1 erwähnt diesen Umstand jedoch nicht.
In den Steuerverfahren, die in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Hei 4-58085 und in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Hei 5-4779 offenbart sind, wird andererseits die Steuerung durch die Resonanzfrequenz jederzeit, selbst dann ausgeführt, wenn die Stromversorgungsspannung schwankt; das vorstehend genannte Problem kann deshalb vermieden werden. In diesen Steuerverfahren wird jedoch zusätzlich zur Ermittlung des Laststroms, der durch die Kaltkathodenröhre fließt, die Ermittlung der Phase der Ausgangsspannung von dem piezoelektrischen Transformator prinzipiell ausgeführt; eine Ermittlungseinrichtung, wie etwa ein Komparator oder dergleichen ist deshalb getrennt erforderlich. Aus diesem Grund ist die piezoelektrische Treiberschaltung, die mit einem LSI versehen ist, welche diese Art von Ermittlungseinrichtung aufweist, mit dem Problem hoher Kosten verbunden. In diesen Steuerverfahren ist die Ausgangsspannung außerdem fest an das Spannungserhöhungsverhältnis bei der Resonanzfrequenz verbunden; um Dimmen auszuführen, ist es deshalb erforderlich, die Stromversorgungsspannung durch Zeitteilungsumschalten oder dergleichen zu steuern, wodurch es unvermeidlich ist, dass der Wirkungsgrad verringert wird aufgrund des Energieverlusts in der Umschalteinrichtung.
Als nächstes wird das Ziel (C) für den Fall erläutert, dass der piezoelektrische Transformator in ein Kompakt-Videogerät installiert ist.
Die an die Kaltkathodenröhre angelegte Spannung wird nur durch das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators nicht ausreichend erzielt. Wie in der vorstehend erläuterten 63 gezeigt, ist der elektromagnetische Transformator 102 vorgeschaltet, um eine unzureichende Spannungserhöhung zu kompensieren. Ein optimaler Wert existiert als Einschalt Dauerwert des Treiberimpulssignals, das an den Leistungstransistor 110 angelegt ist, um diesen elektromagnetischen Transformator 102 zu treiben.
Der Grund hierfür wird nun erläutert. Die Spannung ähnlich einer Halbwellensinusform, die von dem elektromagnetischen Transformator 102 gewonnen wird, ändert sich proportional zu der Stromversorgungsspannung; das Spannungserhöhungsverhältnis des gesamten Systems, einschließlich dem piezoelektrischen Transformator 101, ändert sich deshalb.
22 zeigt ein Wellenformdiagramm verschiedener Teile des Ausgangssignals des Leistungstransistors 110 als Funktion der Ausgangsleistung des piezoelektrischen Transformators 101 in der herkömmlichen piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung. Durch Ändern der Frequenz des Treiberimpulssignals wird zu diesem Zeitpunkt eine Treibersteuerung ausgeführt, um den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre fließt, selbst dann konstant zu halten, wenn die Stromversorgungsspannung schwankt.
23 zeigt ein Wellenformdiagramm der Treibersteuerbedingungen in 22; (a) von 23 zeigt das Ausgangssignal des Leistungstransistors 110 zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Stromversorgungsspannung niedrig ist, und (b) zeigt das Ausgangssignal zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Stromversor gungsspannung hoch ist. Obwohl die Frequenz des Treiberimpulssignals sich in dieser Weise ändert, nimmt die Frequenz der Spannung mit einer Wellenform ähnlich einer Halbwellensinuswelle, eingegeben in den piezoelektrischen Transformator 101, eine fixe bzw. feststehende Frequenz ein, welche durch die Resonanzfrequenz der Induktanz L des elektromagnetischen Transformators und die Eingangskapazität C des piezoelektrischen Transformators bestimmt ist. Insbesondere dann, wenn die Stromversorgungsspannung hoch ist, wird aus diesem Grund die Breite der Halbwelle des Ausgangssignals des Leistungstransistors 110 größer als in (b) von 39 gezeigt, und der Leistungstransistor schaltet ein, bevor das Ausgangssignal des Leistungstransistors 110 null wird, d. h., bevor die Eingangsspannung des piezoelektrischen Transformators 101 null wird.
Wenn der Leistungstransistor 110 einschaltet, wird die Ladung, die in der Eingangskapazität des piezoelektrischen Transformators 101 gespeichert ist, über den Leistungstransistor 110 auf Masse gelegt, und ein Stoßstrom fließt. Hierdurch wird der Verlust im Leistungstransistor 110 und dem piezoelektrischen Transformator 101 größer, wodurch ein geringerer Wirkungsgrad hervorgerufen ist, und im ungünstigsten Fall ein Zusammenbrechen des piezoelektrischen Transformators 101 resultiert.
Wenn andererseits der Einschaltdauerwert des Treiberimpulssignals niedrig eingestellt ist, wird die Energie, die in dem elektromagnetischen Transformator 102 gespeichert werden soll, invers kleiner, weshalb der Wirkungsgrad verringert wird. Aus diesem Grund muss der Einschaltdauerwert des Treiberimpulssignals in dem größeren Stromversorgungsspannungsbe reich derart gesteuert werden, dass der Wert den optimalen Einschaltdauerwert abhängig von der Stromversorgungsspannung einnimmt. In dem Fall, in welchem die herkömmliche Treiberschaltung aus einer analogen Schaltung gebildet ist, besteht jedoch eine Beschränkung bezüglich der Optimierung eines großen Stromversorgungsspannungsbereichs.
Als nächstes wird das vorstehend genannte Ziel (D) für den Fall erläutert, dass der piezoelektrische Transformator in einem Kompakt-Videogerät installiert ist.
Um die Kaltkathodenröhre zum Aufleuchten zu bringen, ist üblicherweise eine Spannung erforderlich, die um das Mehrfache höher ist als die Spannung des Aufleuchtezustands. Im Fall einer Hinterleuchtung für ein 4 Inch großes Flüssigkristall-Display beispielsweise beträgt die Spannung, die erforderlich ist, den Aufleuchtzustand zu halten, etwa 300 Vrms; um sie zum Aufleuchten zu bringen, ist es jedoch erforderlich, eine Spannung von 500 bis 700 Vrms anzulegen. Insbesondere dann, wenn die Hinterleuchtung für eine lange Zeit bei niedriger Umgebungstemperatur oder an einem dunklen Ort aufrechterhalten wird, wird das Aufleuchtvermögen beeinträchtigt und die Hinterleuchtung wird nicht zum Aufleuchten gebracht, bis die vorstehend genannte Spannung für eine lange Zeit angelegt ist, oder bis eine höhere Spannung angelegt ist.
Wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators erhöht wird, nimmt jedoch der an den piezoelektrischen Transformator angelegte Stress invers zu, was ein Zusammenbrechen hervorruft. Aus diesem Grund ist es vor dem Starten des Aufleuchtens erforderlich, eine Steuerung auszuführen, um das Aufleuchtvermögen zu verbessern, während verhindert wird, dass eine übermäßige Spannung an den piezoelektrischen Transformator zu dem Zeitpunkt auftritt, zu welchem das Aufleuchten startet.
Als Druckschrift zum Lösen dieser Problemart ist die japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. Hei-10-52068 zu nennen. Diese veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. Hei 10-52068 offenbart ein System zum Ermitteln der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators und zum Steuern der Treiberfrequenz auf Grundlage der ermittelten Ausgangsspannung. Die Ausgangsspannung wird erhöht durch Verringern der Treiberfrequenz; wenn die ermittelte Ausgangsspannung eine vorbestimmte oder höhere Spannung ist, wird die Treiberfrequenz zur Hochfrequenzseite verschoben, um die Ausgangsspannung zu erniedrigen. Die Treiberfrequenz wird daraufhin erneut abgesenkt, um die Ausgangsspannung zu erhöhen; wenn die Ausgangsspannung den vorbestimmten oder einen größeren Wert einnimmt, wird die Treiberfrequenz zur Hochfrequenzseite verschoben. Wie vorstehend erläutert, offenbart die japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. Hei-10-52068 ein Steuerverfahren, demnach die Treiberfrequenz geändert wird, um zu verhindern, dass die Ausgangsspannung signifikant höher wird.
In dem Steuerverfahren gemäß der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. Hei-10-52068 wird der vorstehend genannte Steuervorgang jedoch solange wiederholt, wie die Kaltkathodenröhre nicht aufgeleuchtet hat; selbst dann, wenn die obere Grenze der Ausgangsspannung gewählt bzw. eingestellt worden ist, wird deshalb an den piezoelektrischen Transformator über lange Zeit Stress angelegt; dieses Verfah ren bildet deshalb nicht notwendigerweise das beste Steuerverfahren.
In dem Fall, in welchem eine Ein-Chip-Ausbildung zusammen mit der Flüssigkristallsteuereinheit durch die Digitalisierung der Treiberschaltung in Betracht gezogen wird, ist ein A/D-Wandler zum Ermitteln der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators im Hinblick auf das vorstehend genannte Ziel (A) erforderlich. Dies ruft deshalb das Problem hervor, dass die Kosten des LSI erhöht sind.
Die piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die in der Ausführungsform 6 bis zur Ausführungsform 13 erläutert sind, sind im Hinblick auf die vorstehend genannten Ziele (A), (B), (C) und (D) gemacht worden, um die nachfolgend aufgeführten Gegenstände (1), (2), (3), (4) und (5) zu erreichen.

(1) Ein Treibersystem, das für die Digitalisierung geeignet und in der Lage ist, ein Treiberimpulssignal mit hoher Frequenzauflösung ausgehend von einem Takt niedriger Frequenz zu gewinnen.
(2) Ein Treibersystem, das in der Lage ist, einen stabilen Betrieb ungeachtet von Stromversorgungsspannungsschwankungen zu erreichen.
(3) Ein Treiberimpulseinschaltdauersteuersystem, das in der Lage ist, einen hohen Wirkungsgrad in einem großen Stromversorgungsspannungsbereich zu erreichen.
(4) Ein Startsteuersystem, um ein Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre beizubehalten, ohne einen übermäßigen Stress an den piezoelektrischen Transformator anzulegen.
(5) Eine Schutzfunktion beim Auftreten einer Anormalität aufgrund einer momentanen Stromunterbrechung, eines Leitungs- bzw. Drahtbruchs und dergleichen.

Die piezoelektrischen Transformatoren gemäß der Ausführungsform 6 bis zur Ausführungsform 13 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
« Ausführungsform 6 »
24 zeigt ein Blockdiagramm des piezoelektrischen Transformator-Treibersystems der Ausführungsform 6 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In 24 bildet ein piezoelektrischer Transformator 201 eine Spannungswandlungseinrichtung zum Bilden einer erhöhten Spannung, und die Spannung von dem piezoelektrischen Transformator 201 wird an die Kaltkathodenröhre 203 angelegt. Der Vortransformator 202 ist ein elektromagnetischer Transformator und er ist vor dem piezoelektrischen Transformator 201 angeordnet, um das unzureichende Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators 201 zu kompensieren. Eine Stromermittlungsschaltung 204 ermittelt den Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, und wandelt ihn in ein Spannungssignal. Eine Gleichrichtungsschaltung 205 führt ein Spitzenwerthalten des sinuswellenartigen Spannungssignals durch, das von der Stromermittlungsschaltung 204 abgegriffen wird, und wandelt es in eine im wesentlichen Gleichspannung. Ein Wechselstromumsetzer 206 setzt die Spannung, die von der Gleichrichtungsschaltung 205 ausgegeben wird, in ein digitales Signal um. Eine Glättungsschaltung 207 glättet das digitale Signal Vad, das von dem A/D-Wandler 206 ausgegeben wird, in einen vorbe stimmten Zyklus. Die Glättungsschaltung 207 in der Ausführungsform 6 führt einen Glättungsvorgang durch Mittelwertbildung aus.
Eine Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 vergleicht das Glättungssignal Vlpf, das von der Glättungsschaltung 207 ausgegeben wird, mit den Referenzdaten Vref, die von außen eingestellt werden, berechnet den Fehler zwischen den beiden, multipliziert den Fehler mit einem vorbestimmten Koeffizienten K und gibt das Ergebnis als Fehlerdaten Verr aus. Die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 umfasst einen Addierer 208A zum Berechnen der Differenz zwischen den Referenzdaten Vref und dem Glättungssignal Vlpf, und einen Multiplizierer 208B zum Multiplizieren der Ausgangsdaten des Addierers 208A mit dem Koeffizienten K und zum Ausgeben des Ergebnisses.
Eine Frequenzeinstellschaltung 9 stellt die Frequenz des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators 1 ein. Die Frequenzeinstellschaltung 209 weist einen Addierer 209A und eine Verzögerungsschaltung 209B auf. Die Frequenzeinstellschaltung 209 addiert bzw. subtrahiert die Frequenz entsprechend der Fehlerspannung Verr zu oder von dem vorausgehenden Frequenzeinstellwert Vpref, der von der Verzögerungsschaltung 209B ausgegeben wird, und gibt M-Bit-Daten Ffreq aus. Die Frequenzeinstellschaltung 209 ist so konfiguriert, dass sie einen vorab eingestellten Anfangswert zum Zeitpunkt des Einschaltens ausgibt. Außerdem wird der Ausgangszeitpunkt bzw. -takt des Frequenzeinstellwerts von der Frequenzeinstellschaltung 209 so eingestellt, dass der Zyklus vorliegt, der durch die Daten Vprev bereitgestellt wird.
Eine Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 teilt die Frequenz des Mastertakts durch Verteilen des Frequenzteilungsverhältnisses derart, dass das mittlere Frequenzteilungsverhältnis Div in den N Zyklen des Treiberimpulssignals Ffreq/N ist, auf Grundlage der M-Bit-Daten Ffreq, die von der Frequenzeinstellschaltung 209 ausgegeben werden. Die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 weist eine Verteilungsschaltung 210A, einen Addierer 210B und eine Teilerschaltung 210C auf. Die Verteilerschaltung 210A ist eine Schaltung zum Verteilen der niederwertigen M1-Bit-Daten A der Daten Ffreq in den N Zyklen des Treiberimpulssignals. Die Anzahl von Bits M1 ist derart gewählt worden, dass die Beziehung zwischen M1 und dem Verteilungszyklus N N = 2M1 beträgt; H(hoch-)Pegeldaten werden deshalb während der N Zyklen des Treiberimpulssignals A Mal ausgegeben.
In dem Addierer 210B werden die Ausgangsdaten (0 oder 1) der Verteilungsschaltung 210A zu den höherwertigen Mu-Bit(= M-M1)-Daten der vorstehend genannten M-Bit-Daten Ffreq ausgegeben. Die Ausgangsdaten von diesem Addierer 210B werden in die Teilerschaltung 210C eingegeben, und ein Frequenzimpulssignal, das durch sein Frequenzteilungsverhältnis frequenzgeteilt ist, wird ausgegeben.
Eine Hinterflankenverarbeitungschaltung 211 bildet eine Schaltung zum Ausführen der Hinterflankenverarbeitung (der Verarbeitung der abfallenden Flanke des Takts) des Mastertakts für das frequenzgeteilte Impulssignal, das von der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 209 ausgegeben wird. Die Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 weist eine Hinterflankenschaltung 211A auf (in 31 nachfolgend erläutert), um das vorstehend genannte frequenzgeteilte Im pulssignal an den Hinterflanken zu verriegeln, und einen Wähler 211B. Der Selektor bzw. Wähler 211B gibt die Daten von der Hinterflankenschaltung 211A, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsschaltung 210A den H-(hoch-)Pegel aufweist, oder er gibt die Daten von der Teilerschaltung 210C aus, wenn das Ausgangssignal den L-(nieder)Pegel aufweist. Ein Leistungstransistor 220 treibt den piezoelektrischen Transformator 201 unter Verwendung des Treiberimpulssignals, welches von der Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 ausgegeben wird.
In der wie vorstehend erläutert konfigurierten Ausführungsform 6 wird der Anfangswert des Frequenzeinstellwerts, der von der Frequenzeinstellschaltung 209 ausgegeben wird, auf der Hochfrequenzseite ausreichend höher gewählt als der Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201, und die Steuerung wird ausgeführt unter Verwendung der Steigung der Hochfrequenzseite. In der vorstehend genannten Konfiguration wird der Glättungszyklus der Glättungsschaltung 207 derart eingestellt bzw. gewählt, dass er gleich dem Verteilungszyklus N der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 ist.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 6, die in 24 gezeigt ist, erläutert. 25 und 26 zeigen Wellenformdiagramme des Arbeitstakts bzw. -zeitlaufs der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 6.
In (a) von 25 handelt es sich bei der strichliert gezeigten Wellenform um die Wellenform, welche durch die Stromermittlungsschaltung 204 gewonnen wird. Obwohl eine Recht eckwellenform üblicherweise verwendet wird, um den piezoelektrischen Transformator 201 zu treiben, wird deshalb, weil die Resonanzschärfe der Q-Wert des piezoelektrischen Transformators 1 hoch ist, ausschließlich Grundkomponente von der Sekundärelektrode abgegriffen, und eine im wesentlichen sinusförmige Welle wird gewonnen. Gleichrichtung wird ausgeführt in der Gleichrichtungsschaltung 205, um diese Sinuswelle in eine Spannung zu wandeln, welche durch den A/D-Wandler 206 ermittelbar ist. Die in einer durchgezogenen Linie in (a) von 25 gezeigte Wellenform ist ein gleichgerichtetes Signal.
Als nächstes wird die durch die Gleichrichtungsschaltung 205 gleichgerichtete Spannung in das Digitalsignal Vad zum Zeitpunkt bzw. mit dem Takt des Abtasttakts gewandelt, der in (b) von 25 gezeigt ist, und zwar durch den A/D-Wandler 206. Das digitale Signal Vad wird daraufhin durch die Glättungsschaltung 207 wird in einem vorbestimmten Zyklus gemittelt, wodurch gemittelte Ausgangsdaten gewonnen werden, d. h., die in (e) von 25 gezeigten digitalen Daten. In dem in 25 gezeigten Beispiel wird der Zyklus zum Glätten mit einer Anzahl von vier Zyklen des Treiberimpulssignals gewählt. In der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 wird die Berechnung von Verr = K × (Vref – Vlpf) ausgeführt, und die in (g) von 2 gezeigten Fehlerdaten Verr werden ausgegeben. Diese Fehlerdaten Verr werden in die Frequenzeinstellschaltung 209 eingegeben und zu dem vorausgehenden Einstellwert Fprev addiert. Daraufhin gibt die Frequenzeinstellschaltung 209 Daten Ffreq aus, d. h., die Taktfrequenz in den N Zyklen des Treiberimpulssignals. In der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 wird das mittlere Frequenzteilungsverhältnis Div in den N Zyklen des Treiberimpulssignals derart dividiert, dass Ffreq/N so wie vorstehend erläutert wird. Ein Beispiel dieser Arbeitsweise ist in 26 unter der Bedingung N = 4 gezeigt.
(a) von 26 zeigt einen Mastertakt; synchron zu diesem Mastertakt wird die Fehlerspannung Verr, die in (b) von 26 gezeigt ist, synchron zu dem Glättungszyklusimpulssignal von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 ausgegeben. In der Frequenzeinstellschaltung 209 wird synchron zu dem Impulssignal, welches in (c) von 26 gezeigt ist, welches denselben Zyklus aufweist wie das Glättungszyklusimpulssignal und sich ausschließlich bezüglich der Verzögerungszeit bzw. dem Verzögerungszeitpunkt unterscheidet, die Fehlerspannung Verr zu dem aktuellen Frequenzeinstellwert Fprev addiert, und das Ergebnis wird zu dem Zeitpunkt t1 ausgegeben. In dem in 26 gezeigten Beispiel beträgt der Wert von Verr 2, wenn der Datenausgangsimpuls der Frequenzeinstellschaltung 209 in (c) den H-(hoch-)Pegel aufweist, und der Frequenzeinstellwert zu diesem Zeitpunkt beträgt 23 (in binärer Form 10111); die Summe der beiden in Höhe von 25 (binär 11001) wird in den nächsten Takt (zum Zeitpunkt t1) ausgegeben.
(e) und (f) von 26 zeigen die höherwertigen 3-Bit-Daten (das Frequenzteilungsverhältnis) und die niederwertigen 2-Bit-Daten (Verteilung) der Daten Ffreq (5-Bit-Daten), die von der Frequenzeinstellschaltung 209 ausgegeben werden. Da die Verteilungsanzahl N = 4 in der Ausführungsform 6, wird die Verteilungsanzahl in den niederwertigen 2 Bits der 5-Bit-Daten, die von der Frequenzeinstellschaltung 209 ausgegeben werden, eingestellt. (g) und (i) von 26 zeigen Verteilungsbeispiele in der Verteilungsschaltung 210A, und (h) und (j) von 26 zeigen die ausgegebenen Beispiele der Teiler schaltung 210C. In sämtlichen Fällen wird der Arbeitsablauf so ausgeführt, dass der Taktzyklus in der Periode der vier Zyklen des Treiberimpulssignals, gewonnen durch Frequenzteilung, gleich dem Wert von Ffreq ist, wodurch die mittlere Frequenzauflösung erhöht wird.
Die Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 arbeitet derart, dass sie die Frequenzänderung des Treiberimpulssignals minimiert, wobei das vorstehend genannte Frequenzverhältnis verteilt wird. Da die Frequenzänderung des Treiberimpulssignals die Helligkeitsänderung direkt beeinflusst, tritt, wenn der Zyklus der Frequenzänderung insbesondere lang ist, Flackern auf. Eine schlagartige Frequenzänderung ruft außerdem Verwellungen im Strom des piezoelektrischen Transformators 201 im Änderungspunkt der Frequenz hervor und führt zum Anlegen von Stress an den piezoelektrischen Transformator 201 (und Hervorrufen eines Zusammenbruchs). Aus diesem Grund sollte die Frequenzänderung bevorzugt so klein wie möglich sein.
27 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm der Arbeitsweise der Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211. In 27 zeigt (a) den Mastertakt, (b) zeigt die Ausgangsdaten der Verteilungsschaltung 210A und (c) zeigt die Ausgangsdaten der Teilerschaltung 210C. In diesem Beispiel werden 0, 1, 0 und 1 im Zyklus des Treiberimpulssignals von der Verteilerschaltung 210A ausgegeben und das Frequenzteilungsverhältnis (die Taktfrequenz) des Treibersignals, ausgegeben von der Teilerschaltung 210C ergibt 6, 7, 6 und 7.
Die Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211A, deren Konfiguration in 31 gezeigt ist, verriegelt das Ausgangsimpulssignal der Teilerschaltung 210C an den abfallenden Flanken des Mastertakts und führt Signalumschalten aus, wodurch das in (d) von 27 gezeigte Impulssignal gewonnen wird. Der Wähler 211B ist so konfiguriert, dass er das Ausgangsimpulssignal der Hinterflankenschaltung 211A ausgibt, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsschaltung 210A den H-(Hoch-)Pegel führt das Ausgangsimpulssignal der Teilerschaltung 210C auszugeben, wenn das Ausgangssignal den L-(Niedrig-)Pegel führt. Ein 6,5-Frequenzteilungsimpulsssignal wird deshalb von dem Wähler 211B ausgegeben, wie in (e) von 27 gezeigt. In dieser Weise spielt die Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 die Rolle, die Frequenzänderung des Treiberimpulssignals zu unterbinden.
Der Effekt der Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 unterscheidet sich abhängig vom Verteilungssystem in der Verteilungsschaltung 210A. Der Unterschied im Effekt der Unterbindung der Frequenzänderung zwischen den Fällen zweier unterschiedlicher Verteilungssysteme wird nun unter Bezug auf 28 bis 30 erläutert. 28 bis 30 zeigen Wellenformendiagramme, wobei die Erläuterung auf der Annahme basiert, dass der Verteilungszyklus 8 beträgt und dass das Frequenzteilungsverhältnis in die 8 Zyklen des Treiberimpulssignals verteilt ist. In dem in 28 gezeigten Verteilungsverfahren wird in den Daten Ffreq, die von der Frequenzeinstellschaltung 209 ausgegeben werden, werden die niederwertigen M1-Bit-Daten B zum Einstellen der Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses verteilt ausgehend vom ersten 0-ten Zyklus bis B-ten Zyklus. In diesem Verfahren gibt die Verteilungsschaltung 210C ein H-(Hoch-)Pegelsignal in dem ersten Zyklus in den B-ten Zyklus aus und ein L-(Niedrig-)Pegelsignal in den (B + 1)-ten Zyklus in den 8-ten Zyklus aus.
Wenn in dem in 29 und 30 gezeigten Verteilungsverfahren die Daten B 4 oder weniger betragen, wird das H-(Hoch-)Pegelsignal in ungeradzahlige Zyklen verteilt; wenn die Daten B 5 oder mehr betragen, wird das H-(Hoch-)Pegelsignal in ungeradzahlige Zyklen verteilt.
In dem in 28 gezeigten Verfahren ist durch den Betrieb der Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 zum Zeitpunkt einer 8-zu-9-Frequenzteilungsverschiebung oder zum Zeitpunkt einer 9-zu-8-Frequenzteilungsverschiebung eine 8,5-Frequenzteilung stets vorhanden, so dass eine schlagartige Frequenzänderung nicht auftritt. Für die Periode von Verteilungszyklen, d. h. 8 Zyklen, sind ein 8-Frequenzteilungsimpulssignal und ein 9-Frequenzteilungsimpulssignal gleichzeitig vorhanden, wodurch eine Frequenzänderung von einer (einzigen) Frequenzteilung maximal hervorgerufen ist. Mit anderen Worten, wird in den in 28 gezeigten Verteilungsverfahren Stress für den piezoelektrischen Transformator aufgrund einer schlagartigen Frequenzänderung reduziert; kein signifikanter Effekt wird hingegen für das Auftreten von Flackern erzielt. Da in dem in 29 und 30 gezeigten Verfahren andererseits die maximale Frequenzänderung für die Periode von Verteilungszyklen eine 0,5-Frequenzteilung bedeutet, wird eine Verbesserung erzielt bei dem Unterbinden von sowohl Stress für den piezoelektrischen Transformator 201 wie das Auftreten von Flackern.
Das Treiberimpulssignal, das so gewonnen wird, wie vorstehend erläutert, wird durch den Leistungstransistor 210 leistungsverstärkt, um den piezoelektrischen Transformator 201 zu treiben.
In der Treiberschaltung für den piezoelektrischen Transformator 201 gemäß der Ausführungsform 6 nehmen durch die vorstehend genannten Betriebsabläufe Verr, die von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 207 ausgegeben werden, einen positiven Wert ein, wenn der Stromwert, der durch die Stromermittlungsschaltung 204 ermittelt wird, niedriger als ein gewünschter Wert ist, mit anderen Worten, wenn das digitale Signal Vlpf, welches von der Glättungsschaltung 207 ausgegeben wird, kleiner als die Referenzdaten Vref ist. Hierdurch erhöht die Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 das Frequenzteilungsverhältnis. Mit anderen Worten wird zu diesem Zeitpunkt ein Betriebsablauf in derjenigen Richtung ausgeführt, in welcher die Frequenz des Treiberimpulssignals kleiner wird, und das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators 201 wird vergrößert. Durch diese Arbeitsweise wird der Strom höher, der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt.
Wenn der vorstehend genannte Vorgang wiederholt wird, und wenn der Stromwert, der durch die Stromermittlungsschaltung 204 ermittelt wird, den gewünschten Wert einnimmt, wenn also mit anderen Worten, das digitale Signal Vlpf, das von der Glättungsschaltung 207 ausgegeben wird, gleich den Referenzdaten Vref ist, werden die Daten Verr, die von der Spannungsberechnungsschaltung 208 ausgegeben werden, null, und die Frequenz des Treiberimpulssignals ist stabilisiert.
Wenn in der piezoelektrischen Treiberschaltung der Ausführungsform 6 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erläutert, das Treiberimpulssignal durch Frequenzteilung des Mastertakts erzeugt wird, wird das Frequenzteilungsverhältnis in einem vorbestimmten Zyklus ver teilt, die Auflösung wird unter Verwendung der mittleren Frequenz erhöht, und die Verarbeitung unter Verwendung der Hinterflanken des Mastertakts wird ausgeführt. Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 6 kann deshalb eine Frequenzgenauigkeit erzielen, die doppelt so hoch ist wie diejenige des Takts in äquivalenter Weise; die Auflösung der mittleren Frequenz ist dadurch erhöht und die Frequenz zum Einstellen der Helligkeit der Kaltkathodenröhre 203 auf einen gewünschten Wert kann erzielt werden.
Wie vorstehend erläutert, ist ein Takt von 1 GHz in dem Verfahren zum einfachen Frequenzteilen des Takts erforderlich, um eine Frequenzauflösung von 10 KHz zu erreichen, wenn die Treiberimpulsfrequenz des piezoelektrischen Transformators 201 100 KHz beträgt. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass der Verteilungszyklus N = 100, kann die mittlere Auflösung von 10 Hz mit einem Takt von etwa 10 kHz erzielt werden, der üblicherweise für eine Flüssigkristallsteuereinheit und dergleichen verwendet wird; Stress für den piezoelektrischen Transformator 1 aufgrund von Frequenzverteilung kann außerdem reduziert werden durch die Hinterflankenverarbeitung, und es kann ein Effekt zum Unterdrücken des Flackerns erreicht werden.
In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 6 kann durch Verwendung der LSI-Ausbildung der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208, der Frequenzeinstellschaltung 209, der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 und der Hinterflankenverarbeitungsschaltung 211 die Anzahl von Bauteilen signifikant verringert werden, weshalb der Effekt zur Bereitstellung des Kompakt-Videogeräts in noch kompakterer Gestalt signifikant ist.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung und wie vorstehend erläutert, kann unter Verwendung der Hinterflanken des Mastertakts in dem Verteilungszyklus N = etwa 100 beispielsweise, eine mittlere Auflösung von 10 kHz von einem Takt von etwa 10 MHz erzielt werden, der üblicherweise für eine Flüssigkristallsteuereinheit und dergleichen verwendet wird; ein signifikanter Effekt kann deshalb für die Digitalisierung der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung erreicht werden. In der Ausführungsform 6 kann außerdem Stress für den piezoelektrischen Transformator aufgrund der Frequenzverteilung durch die Hinterflankenverarbeitung reduziert werden, und es kann ein signifikanter Effekt zum Unterdrücken von Flackern bereitgestellt werden.
« Ausführungsform 7 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Ausführungsform 7 bildet eine vorgeschlagene Treiberschaltung mit einem Treiberimpulseinschaltdauersteuersystem, das geeignet ist, einen hohen Wirkungsgrad in einem größeren Stromversorgungsspannungsbereich zu erzielen.
32 zeigt ein Blockdiagramm der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 7. In 32 sind diejenigen Komponenten mit denselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsform 6 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterungen erübrigen sich.
In 32 steuert ein Mikrocomputersystem 200 das Gesamtsystem. Dieses Mikrocomputersystem 200 weist eine Einrichtung zum unabhängigen Ermitteln einer Stromversorgungsspannung und einen ROM zum Speichern von Impulsbreitendaten abhängig vom Wert der Stromversorgungsspannung auf, und es ist so konfiguriert, dass es der Treiberspannung der Ausführungsform 7 Impulsbreitendaten mitteilt.
Kompakt-Videogeräte, wie etwa DVD, besitzen üblicherweise eine Stromversorgungsspannungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der verbleibenden Kapazität einer Batterie. Die Ausführungsform 7 verwendet eine Stromversorgungsspannungsinformation von dieser Stromversorgungsspannungsermittlungseinrichtung. Eine Impulsbreiteneinstellschaltung 212 stellt die Impulsbreite des Impulssignals ein, welches von einer Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 auf Grundlage der Stromversorgungsspannungsinformation von dem Mikrocomputersystem 200 ausgegeben wird.
Die Impulsbreiteneinstellschaltung 212 für die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 7 wird nunmehr näher erläutert. 33 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der Impulsbreiteneinstellschaltung 212. Wie in 33 gezeigt, weist die Impulsbreiteneinstellschaltung 212 eine Zählerschaltung 212A, einen Multiplizierer 212B, einen Dekoder 212C und eine Flip-Flop-Schaltung 212D auf.
Die Zählerschaltung 212A wird durch das Impulssignal rückgesetzt, welches von einer Teilerschaltung 210C ausgegeben wird. Der Multiplizierer 212B multipliziert die Frequenzteilungsdaten, die von dem Addierer 210B ausgegeben werden, mit den Impulsbreitendaten, die von dem Mikrocomputersystem 200 ausgegeben werden. Die Dekoderschaltung 212C gibt ein H-(Hoch-)Pegelsignal aus, wenn der Zählerwert der Zählerschaltung 212A gleich den Daten ist, die von dem Multiplizierer 212B ausgegeben werden. Wenn das Ausgangsimpulssignal der Teilerschaltung 210C den H-(Hoch-)Pegel führt, wird die Flip-Flop-Schaltung 212D synchron zum Mastertakt eingestellt; wenn das Ausgangsimpulssignal der Dekoderschaltung 212C den H-(Hoch-)Pegel führt, wird die Flip-Flop-Schaltung 212D synchron zum Mastertakt rückgesetzt.
Die übrigen Konfigurationen in der Treiberschaltung der Ausführungsform 7 entsprechen im wesentlichen denjenigen der vorstehend genannten und in 24 gezeigten Ausführungsform 6. Die Ausführungsform 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform 6 dadurch, dass die Ausführungsform 7 so konfiguriert ist, dass ein Impuls mit einer Zyklusbreite des Mastertakts ausgegeben wird, wie in (C) von 34 gezeigt und nachfolgend erläutert, obwohl die Impulsbreite des Treiberimpulssignals, das von der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 ausgegeben wird, nicht speziell spezifisch gemacht worden ist.
Die Arbeitsweise der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 7, die so konfiguriert ist, wie vorstehend erläutert, wird nunmehr unter Bezug auf 34 erläutert, die ein Takt- bzw. Zeitverlaufwellenformdiagramm zeigt.
(a) von 34 zeigt den Mastertakt und die Impulsbreiteneinstellschaltung 212, die in 33 gezeigt ist, arbeitet synchron zu diesem Mastertakt. (b) von 34 zeigt die Ausgangsdaten des Addierers 210B unter Darstellung des Frequenz teilungsverhältnisses des Treiberimpulssignals. Das in (c) von 34 gezeigte Treiberimpulssignal wird von der Teilerschaltung 210C abhängig von dem Frequenzverhältnis auf Grundlage dieser Ausgangsdaten ausgegeben. Wenn das Ausgangsimpulssignal der Teilerschaltung 210C den H-(Hoch-)Pegel führt, wird die Zählerschaltung 212A auf "1" eingestellt, und der Wert wird synchron zum Mastertakt inkrementiert, wie in (d) von 34 gezeigt.
Im Multiplizierer 212B werden die Ausgangsdaten des Addierers 210B mit den Daten ((e) von 34) multipliziert, die vom Mikrocomputersystem 200 übertragen werden, und die in (f) von 34 gezeigten Daten werden ausgegeben. Wenn in der Dekoderschaltung 212C die Ausgangsdaten der Zählerschaltung 212A gleich den Ausgangsdaten des Multiplizierers 212B sind, wird das H-Pegelsignal ausgegeben ((g) von 34). Die Flip-Flop-Schaltung 212D wird durch das Ausgangsimpulssignal der Teilerschaltung 210C eingestellt bzw. gesetzt und durch das Ausgangsimpulssignal des Dekoders 212D rückgesetzt, wodurch ein Signal als Treiberimpulssignal ausgegeben wird.
Wie vorstehend erläutert, wird die Impulsbreite des Ausgangsimpulssignals der Impulsbreiteneinstellschaltung 212 durch Multiplizieren der Ausgangsdaten ((b) von 34) des Addierers 210B, welcher das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals darstellen, mit den Daten ((e) von 34) multipliziert, die von dem Mikrocomputersystem 200 übertragen werden. Auf diese Weise ist die Ausführungsform 7 so konfiguriert, dass der Einschaltdauerwert des Treiberimpulssignals abhängig von den Daten des Mikrocomputersystems 200 variabel gemacht ist. Durch Wählen bzw. Einstellen des vorstehend genannten Einschaltdauerwerts abhängig von der Stromversor gungsspannung, welche durch die Stromversorgungsspannungsermittlungseinrichtung ermittelt wird, die in dem Mikrocomputersystem 200 vorgesehen ist, kann der Einschaltdauerwert des Treiberimpulssignals auf einen gegebenen Wert abhängig von der Stromversorgungsspannung gewählt bzw. eingestellt werden. Aus diesem Grund kann die Treiberschaltung der Ausführungsform 7 eine optimale Impulsbreite abhängig von der Änderung der Stromversorgungsspannung erzielen. Mit anderen Worten, kann die Treiberschaltung der Ausführungsform 7 den piezoelektrischen Transformator mit hohem Wirkungsgrad in einem großen Stromversorgungsspannungsbereich treiben.
Wie vorstehend erläutert, kann in der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung der Einschaltdauerwert des Treiberimpulssignals so wie gewünscht eingestellt werden, abhängig von der Stromversorgungsspannung durch die Stromversorgungsspannungsermittlungseinrichtung des Mikrocomputersystems; deshalb kann eine optimale Impulsbreite abhängig von der Änderung der Stromversorgungsspannung erzielt werden. Mit anderen Worten kann in der Ausführungsform 7 der piezoelektrische Transformator mit hohem Wirkungsgrad in einem großen Stromversorgungsspannungsbereich getrieben werden.
In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 7 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine hochgenaue Treiberspannung für die Kaltkathodenröhre 3 abhängig von der Einsatzumgebung (Helligkeit, Temperatur und dergleichen beispielsweise) einer Kaltkathodenröhre 203 ausgeführt werden, welche durch diese Treiberschaltung betrieben wird. In diesem Fall werden Messdaten, welche die Nutzungsumgebung bezeichnen, durch das Mikrocomputersystem 200 berechnet, und die Frequenzsteuerung wird ab hängig vom Ergebnis der Berechnung ausgeführt; dadurch kann die Helligkeit der Kaltkathodenröhre 203 mit einem gewünschten Wert gesteuert werden.
« Ausführungsform 8 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung erläutert. In der Ausführungsform 8 arbeitet ein piezoelektrisches Transformator-Treibersystem selbst dann stabil, wenn die Stromversorgungsspannung sinkt. 35 zeigt ein Blockdiagramm der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 8. In 35 sind diejenigen Komponenten, welche dieselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsformen 6 und 7 haben, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Erläuterungen erübrigen sich.
Wie in 35 gezeigt, weist die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 8 eine Spitzenwertermittlungsschaltung 213 auf. Diese Spitzenwertermittlungsschaltung 213 hat die Funktion, die Ausgangsspannung einer Glättungsschaltung 207 für eine vorbestimmte Zeitdauer zu halten, die Ausgangsspannung der Glättungsschaltung 207, die zu diesem Zeitpunkt erreicht wird, mit der gehaltenen Spannung zu vergleichen, und den Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 zu ermitteln. 36 zeigt ein Blockdiagramm eines konkreten Beispiels der Spitzenwertermittlungsschaltung 213. Eine Verzögerungsschaltung 213A verzögert die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 um die Zeitdauer von einem Zyklus des Glättungszyklusimpulssignals und gibt sie aus. Nachfolgend wird die Ausgangsspan nung der Verzögerungsschaltung 213A der Einfachheit halber als Vdly bezeichnet. Eine Vergleichsschaltung 213B vergleicht den Pegel der Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 mit demjenigen der Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 213A.
Die Ausführungsform 8 ist derart konfiguriert, dass sie ein H-(Hoch-)Pegelsignal ausgibt, wenn die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 213A größer als die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 ist, und dass sie ein L-(Niedrig-)Pegelsignal ausgibt, wenn die Ausgangsspannung Vdly andererseits kleiner ist. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 213B wird der Einfachheit halber als Vcmp bezeichnet.
Eine T-Flip-Flop-Schaltung 213C weist Rücksetzfunktion auf; diese Schaltung wird rückgesetzt beim Einschalten, oder wenn die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 größer als die Referenzspannung Vref ist, und sie gibt ein L-(Niedrig-)Pegelsignal aus. Wenn andererseits in anderen als den vorstehend erläuterten Fällen die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 kleiner als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 213A ist, d. h., wenn der Wert von Vcmp H-(Hoch-)Pegel aufweist, wird das Ausgangssignal an den ansteigenden Flanken der Ausgangsspannung Vcmp der Vergleichsschaltung 213B ausgehend vom L-(Niedrig-)Pegel auf den H-(Hoch-)Pegel invertiert. Nachfolgend wird das Ausgangssignal der T-Flip-Flop-Schaltung 213C (das Ausgangssignal der Spitzenwertermittlungsschaltung 213) der Einfachheit halber als Vpkdet bezeichnet.
In 35 ist die Polaritätsinversionsschaltung 214 eine Schaltung zum Umschalten des Vorzeichens der Ausgangsdaten Verr einer Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 abhängig von dem Ausgangssignal Vpkdet der Spitzenwertermittlungsschaltung 213. Wenn das Ausgangssignal Vpkdet der T-Flip-Flop-Schaltung 213C den H-(Hoch-)Pegel führt, werden die Ausgangsdaten Verr der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 invertiert und ausgegeben; wenn andererseits das Ausgangssignal den L-(Niedrig-)Pegel führt, werden die Ausgangsdaten Verr der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 direkt ausgegeben.
Die übrigen Konfigurationen und Arbeitsweisen der Treiberschaltung der Ausführungsform 8 entsprechen im wesentlichen denjenigen der Treiberschaltung der vorstehend genannten und in 24 gezeigten Ausführungsform 6, weshalb sich Erläuterungen hierzu erübrigen. Die Arbeitsweise der Spitzenwertermittlungsschaltung 213 und der Polaritätinversionsschaltung 214 der Ausführungsform 8 sind nachfolgend erläutert. Außerdem sind nachfolgend die Arbeitsweise und Effekt der Gesamtsteuerung eines piezoelektrischen Transformators erläutert.
37 zeigt eine Ansicht der Arbeitsweise der Spitzenwertermittlungsschaltung 213 und der Polaritätinversionsschaltung 214 zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Spannung des piezoelektrischen Transformators 1 im Resonanzpunkt kleiner als eine Zielspannung aufgrund des Abfalls der Stromversorgungsspannung ist. 38 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der gesamten Treiberschaltung in der Ausführungsform 8.
Die herkömmliche piezoelektrische Transformator-Treibereinrichtung, die im japanischen Monatsmagazin NIKKEI ELECTRONICS, 7. November 1994 (Nr. 621), S. 147 bis 157, offenbart ist, und die in der vorstehend angeführten Erläuterung des Standes der Technik erläutert ist, nutzt ein Treibersystem, in welchem die Treiberfrequenz so stark wie möglich im Dynamikbereich der Schaltung verringert ist, um die Spannung in die Nähe der Zielspannung zu bringen. In diesem Treibersystem wird deshalb die Treiberspannung über den Spitzenwert hinaus verschoben, und die Spannung, die erforderlich ist, damit die Kaltkathodenröhre aufleuchtet, kann nicht erzielt werden, was dazu führt, dass diese Röhre ausschaltet.
Obwohl das Treibersystem der Treiberschaltung der Ausführungsform 8 ein Treibersystem ist, bei welchem die Treiberfrequenz verringert wird, um die Spannung in die Nähe der Zielspannung zu bringen, bleibt die Treiberfrequenz im Bereich des Resonanzpunkts und die Röhre wird nicht ausgeschaltet.
Die Arbeitsweise der Treiberschaltung der Ausführungsform 8 wird nachfolgend unter Bezug auf 37 und 38 erläutert. Im Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 wird ein Treiberimpulssignal mit mittlerer Frequenz fA durch die Frequenzteilungsverhältnisverteilung ausgegeben; wenn die mittlere Ausgangsspannung im Punkt A von 37 erzielt worden ist, werden die Spannungen zum Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 üblicherweise geglättet und die Spannung im Punkt A wird zu dem Takt bzw. dem Zeitpunkt erzielt, der in Fig. (c) von 38 gezeigt ist, als Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207. In 38 ist als Digitalwertbeispiel des Ausgangssignals Vlpf der Glättungsschaltung 207 die Spannung im Punkt A mit 40 gewählt. Idealerweise wird vorteilhafterweise der Ermittlungsvorgang zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 in der Glättungsschaltung 207 ausgeführt; da jedoch die Schaltungsverzögerung zum Ermitteln der nächsten Treiberfrequenz im Zeitpunkt t1 auftritt, wird der Frequenzteilungsverhältnisverteilungszyklus des Treiberimpulssignals geringfügig ausgehend vom Glättungszyklus verschoben.
Unter der Annahme, dass die Referenzdaten Vref, die der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 zugeführt werden, 100 betragen, und dass der Koeffizient des Multiplizierers 208B 1 beträgt, beträgt der Fehler Verr 60 (= 100 – 40) wie in (d) von 38 gezeigt. In der Frequenzeinstellschaltung wird das mittlere Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals um 60/N (N = Verteilungszyklus) inkrementiert, und die Spannung wird zu einer Treiberspannung fB, die niedriger als die vorausgehende Frequenz ist, zum Zeitpunkt t1 bis t2, und die mittlere Ausgangsspannung im Punkt B von 37 wird erzielt. Da die Spannung im Punkt B der 37 niedriger als die Zielspannung (mit derselben Bedeutung wie die Referenzdaten Vref, die der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 218 zugeführt werden) ist, werden Daten (positive Daten) zum Vergrößern des Frequenzteilungsverhältnisses ausgegeben, um die Treiberfrequenz von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 zu verringern. Dieser Vorgang dauert an, bis die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 kleiner als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 213A wird. Wenn die Treiberfrequenz sich auf fD im Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 ändert, wird die Ausgangsspannung Vlpf (65) der Glättungsschaltung 207 für diese Zeitdauer kleiner als die Ausgangsspannung Vldy (75) der Verzögerungsschaltung 213A, und die Ausgangsspannung Vcmp der Vergleichsschaltung 213B verschiebt sich zum H-(Hoch-)Pegel.
Das Ausgangssignal der T-Flip-Flop-Schaltung 213C wird invertiert an den ansteigenden Flanken ausgehend vom L-(Niedrig-)-Pegel bis zum H-(Hoch-)Pegel der Ausgangsspannung Vcmp der Vergleichsschaltung 213B, wodurch das Ausgangssignal Vpkdet der T-Flip-Flop-Schaltung 213C umgeschaltet wird ausgehend vom L-(Niedrig-)Pegel zum H-(Hoch-)Pegel. Aufgrund dieses Umschaltvorgangs invertiert die Polaritätinversionsschaltung 214 die Polarität der Fehlerspannung Verr und gibt die Spannung an die Frequenzeinstellschaltung 209 aus. Aus diesem Grund wird die Treiberfrequenz auf die Hochfrequenzseite im Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 verschoben und sie wird zur mittleren Treiberspannung fE, und die mittlere Ausgangsspannung im Punkt E von 37 kann erreicht werden. Da die Spannung im Punkt E höher als die Spannung im Punkt D ist, fährt die Ausgangsspannung Vcmp der Vergleichsspannung 213B vom H-(Hoch-)Pegel zum L-(Niedrig-)Pegel zurück; das Ausgangssignal der T-Flip-Flop-Schaltung 13C bleibt unverändert. Die Fehlerspannung Verr mit dem umgekehrten Zeichen wird hierdurch kontinuierlich in die Frequenzeinstellschaltung 209 eingegeben, und die Treiberfrequenz verschiebt sich zur Seite höherer Frequenz, wodurch die mittlere Ausgangsspannung im Punkt F erzielt wird. Dieser Vorgang dauert an, bis die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 kleiner als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 213A wird, und bis die Ausgangsspannung Vcmp der Vergleichsschaltung 213B umgeschaltet wird von dem L-(Niedrig-)Pegel auf den H-(Hoch-)Pegel. Wenn in dem in 37 gezeigten Beispiel die Treiberfrequenz sich zu fF verschiebt, wird die Spannung kleiner als die vorausgehende Spannung im Punkt E; die Steu errichtung wird deshalb erneut geändert und die Treiberfrequenz ändert sich in Richtung auf die Niederfrequenzseite.
Wie vorstehend erläutert, ist die Treiberschaltung der Ausführungsform 8 derart konfiguriert, dass dann, wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 hinaus verschiebt, die Richtung der Frequenzsteuerung durch die Spitzenwertermittlungsschaltung 213 und die Polaritätinversionsschaltung 214 umgeschaltet wird. In der Treiberschaltung der Ausführungsform 8 wird die Schaltung selbst dann nicht unsteuerbar bzw. unkontrollierbar, wenn die Zielspannung im Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators nicht erzielt wird, aufgrund eines Abfalls der Stromversorgungsspannung oder dergleichen, und die mittlere Ausgangsspannung im Bereich des Resonanzpunkts kann gewonnen werden. Wie vorstehend angesprochen, wird in der Treiberschaltung der Ausführungsform 8 die Röhre selbst dann nicht ausgeschaltet, wenn die Stromversorgungsspannung sinkt, wodurch ein stabiler Aufleuchtzustand erhalten werden kann; im Gegensatz zur herkömmlichen Schaltungen ist es deshalb nicht erforderlich, einen Vortransformator oder einen piezoelektrischen Transformator mit einer Reserve für die Spannungsversorgungsspannung zu verwenden, wodurch Kosten verringert und Platz für Bauteile eingespart werden kann.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schaltung selbst dann nicht unsteuerbar bzw. unkontrollierbar, wenn die Zielspannung im Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators nicht erreicht wird, aufgrund des Abfalls der Stromversorgungsspannung oder dergleichen, die mittlere Ausgangsspannung im Bereich des Resonanzpunkts kann erreicht werden und ein stabiler Aufleuchtzustand kann er reicht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungen ist es deshalb nicht erforderlich, einen Vortransformator oder einen piezoelektrischen Transformator mit einer Reserve für die Stromversorgungsspannung einzusetzen, wodurch Kosten verringert und Platz für Bauteile eingespart werden kann.
« Ausführungsform 9 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung erläutert. In der Treiberschaltung der Ausführungsform 9 ist ein piezoelektrisches Transformator-Treibersystem vorgeschlagen, das geeignet ist, stabil zu arbeiten trotz des Abfalls der Stromversorgungsspannung. 39 zeigt ein Blockdiagramm der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9. In 39 sind diejenigen Komponenten, welche dieselben Funktionen und Konfigurationen aufweisen, wie diejenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsform, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterung erübrigt sich.
In 39 hat eine zweite Spitzenwertermittlungsschaltung 215 die Funktion, die Ausgangsspannung Vlpf einer Glättungsschaltung 207 für eine vorbestimmte Zeitdauer zu halten und den Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 zu ermitteln durch Vergleichen der Ausgangsspannung der Glättungsschaltung 207 zu diesem Zeitpunkt mit der gehaltenen Spannung.
Ein konkretes Schaltungsbeispiel der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215 ist in 40 gezeigt. Wie in 40 gezeigt, weist die Spitzenwertermittlungsschaltung 215 eine Verzögerungsschaltung 215A und eine Vergleichsschaltung 215B auf. Die Konfiguration dieser Spitzenwertermittlungsschaltung 215 ist identisch zu derjenigen der Spitzenwertermittlungsschaltung 213 der in 36 gezeigten vorstehend genannten Ausführungsform 8 mit der Ausnahme, dass die T-Flip-Flop-Schaltung 213C entfällt.
In der Spitzenwertermittlungsschaltung 215 der Ausführungsform 9 verzögert die Verzögerungsschaltung 215A die glatte Spannung Vlpf mit der Zeitdauer eines Zyklus des Glättungszyklusimpulssignals und gibt die Spannung Vdly aus; wenn die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 kleiner als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 215A ist, gibt die Vergleichsschaltung 215B ein H-(Hoch-)Pegelsignal aus. Wenn andererseits die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 größer als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 215A ist, gibt die Vergleichsschaltung 215B ein L-(Niedrig-)Pegelsignal aus. Die Vergleichsschaltung 215B der Ausführungsform 9 ist jedoch so konfiguriert, dass sie rückgesetzt wird und ein L-(Niedrig-)Pegelsignal ausgibt, wenn die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 größer als die Referenzdaten Vref ist, und wenn der Strom eingeschaltet wird. In diesem Zusammenhang unterscheidet sich die Konfiguration dieser Schaltung von derjenigen der Spitzenwertermittlungsschaltung 213 der vorstehend genannten Ausführungsform 8.
In der Ausführungsform 9 hält eine zweite Verzögerungsschaltung 216 Zwei-Zyklus-Vorab-Frequenzeinstelldaten Ffreq. Ein Wähler 217 schaltet zwischen den Ausgangsdaten einer Frequenzeinstellschaltung 209 und den Ausgangsdaten der zweiten Verzögerungsschaltung 215 abhängig von dem Ausgangssignal Vpkdet der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215 um und gibt sie aus. Der Wähler 217 ist derart konfiguriert, dass er die Daten der zweiten Verzögerungsschaltung 216 ausgibt, wenn das Ausgangssignal Vpkdet der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215 den H-(Hoch-)Pegel führt oder andererseits gibt sie die Ausgangsdaten Ffreq der Frequenzeinstellschaltung 209 aus, wenn das Ausgangssignal den L-(Niedrig-)Pegel führt.
In der Ausführungsform 9 sind die übrigen Konfigurationen und Arbeitsweisen im wesentlichen ähnlich denjenigen der in 24 gezeigten vorstehend erläuterten Ausführungsform 6. Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9 hat dieselbe Wirkung wie die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der vorstehend genannten Ausführungsform 8. In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 8 wird jedoch die Richtung der Steuerung verschoben, ausgehend von der Niederfrequenzseite zu der Hochfrequenzseite, wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 hinaus verschiebt; andererseits wird in der Treiberschaltung der Ausführungsform 9, dann, wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt hinaus verschiebt, eine Steuerung ausgeführt, um einen Betrieb zum Rückführen der Treiberfrequenz auf die Zwei-Zyklus-Vorab-Treiberfrequenz rückzuführen. Durch Ausführen der Steuerung in dieser Weise wird in der Ausführungsform 9 verhindert, dass der Betriebsablauf unsteuerbar wird, wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt hinaus verschiebt.
Die Arbeitsweise der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215, der zweiten Verzögerungsschaltung 216 und des Wählers 217 der Ausführungsform 9 und die Aktionen und Effekte der gesamten Steuerung des piezoelektrischen Transformators sind nachfolgend erläutert.
41 zeigt einen Kurvenverlauf der Arbeitsweise der zweiten Spitzenwertsteuerschaltung 215, der zweiten Verzögerungsschaltung 216 und des Wählers 217 für den Fall, dass die Spannung im Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 kleiner als die Zielspannung wird aufgrund des Abfalls der Stromversorgungsspannung. 42 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm unter Darstellung der Arbeitsweise der gesamten Antriebsschaltung der Ausführungsform 9.
Wie in 42 gezeigt, findet eine Oszillation mit der Treiberfrequenz fA zwischen dem Zeitpunkt t0 und t1 statt und die mittlere Ausgangsspannung im Punkt A von 41 wird erzielt. In diesem Fall wird die Spannung für diese Zeitdauer geglättet, und die geglättete Spannung Vlpf wird mit dem Takt gezeigt, der in (c) von 42 gezeigt ist, und zwar von der Glättungsschaltung 207.
In (c) von 42 wird die Spannung im Punkt A mit 40 als Beispiel des Glättungsspannungswerts eingestellt bzw. gewählt. Wenn diese Spannung Vlpf kleiner als die Referenzdaten Vref ist, die einer Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 zugeführt werden, nimmt die Fehlerspannung Verr einen positiven Wert aus und ein Betriebsablauf wird in derjenigen Richtung ausgeführt, in welcher das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals größer wird. Die Treiberfrequenz wird hierdurch zu fB, und sie ist damit kleiner als der vorausgehende Wert im Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 und die mittlere Ausgangsspannung im Punkt B von 41 wird erhal ten. Die Arbeitsweise in dem Fall, in welchem die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 größer als die vorausgehende Spannung Vdly ist, ist identisch zu derjenigen in der vorstehend genannten Ausführungsform 8, die in 37 gezeigt ist.
Wenn die Treiberfrequenz sich zu fD im Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 verschiebt, wird die Ausgangsspannung Vlpf der Glättungsschaltung 207 kleiner als die Ausgangsspannung Vdly der Verzögerungsschaltung 216A unmittelbar vor dem Zeitpunkt t4. Wenn die Ausgangsspannung der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215 den H-(Hoch-)Pegel einnimmt, gibt der Wähler 217 die zweiten Zyklus-Vorab-Frequenzdaten fC aus, die in der zweiten Verzögerungsschaltung 216 gehalten sind, und die Spannung im Punkt C wird im Zeitpunkt t3 bis t4 erhalten.
Da die Spannung im Punkt C größer als die Spannung im vorausgehenden Punkt D ist, verschiebt sich die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal der zweiten Spitzenwertermittlungsschaltung 215 auf den L-(Niedrig-)Pegel und die Treiberfrequenz verschiebt sich erneut zur Niederfrequenzseite. Auf diese Weise wird im Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 und danach die Treiberfrequenz fC und daraufhin fD wiederholt, und die Arbeitsweise wird ausgeführt im Bereich des Resonanzpunkts des piezoelektrischen Transformators 201. Wenn die Stromversorgungsspannung sich aus irgendeinem erholt und daraufhin größer wird, steigt das Spannungserhöhungsverhältnis im elektromagnetischen Transformator 202. Das gesamte Spannungserhöhungsverhältnis der Frequenzeigenschaft bzw. -kennlinie des elektromagnetischen Transformators 202 steigt daraufhin.
43 zeigt eine Frequenzlinie eines Beispiels, demnach das gesamte Spannungserhöhungsverhältnis des elektromagnetischen Transformators 202 größer wird. Im Fall des in 43 gezeigten Beispiels wird deshalb, weil die Spannung im Punkt C bzw. die Spannung im Punkt D größer als die Zielspannung ist, das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 215B rückgesetzt und die Daten Ffreq der Frequenzeinstellschaltung 209 werden jederzeit effektiv. Wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 6 erläutert, verschiebt die Treiberfrequenz sich auf die Hochfrequenzseite und konvergiert auf die Zielspannung.
In dieser Weise wird in der Treiberschaltung der Ausführungsform 9 dann, wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators hinaus verschiebt, ein Prozess zum Rückführen der Treiberfrequenz auf die Zwei-Zyklus-Vorab-Frequenz durch die zweite Spitzenwertermittlungsschaltung 215, die zweite Verzögerungsschaltung 216 und den Wähler 217 ausgeführt. Selbst dann, wenn die Zielspannung im Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators 201 aufgrund des Abfalls der Stromversorgungsspannung oder dergleichen nicht erreicht wird, tritt kein unkontrollierbarer Zustand auf, und die mittlere Ausgangsspannung im Bereich des Resonanzpunkts kann erreicht werden. In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 9 wird deshalb die Röhre selbst dann nicht ausgeschaltet, wenn die Stromversorgungsspannung fällt, wodurch ein stabiler Aufleuchtzustand erreicht werden kann; im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungen ist es deshalb nicht erforderlich, einen elektromagnetischen Transformator oder einen piezoelektrischen Transformator mit zusätzlicher Reserve für die Strom versorgungsspannung einzusetzen, wodurch die Kosten verringert und Platz für die Bauteile eingespart werden kann.
In der Treiberschaltung der Ausführungsform 9 wird das Verzögerungsausmaß der zweiten Verzögerungsschaltung 216 mit einem Zyklus der Frequenzteilungsverhältnisverteilung gewählt; wenn die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt hinaus verschiebt, wird der Prozess zum Ausgaben der Daten. der zweiten Verzögerungsschaltung 216 ausgeführt. Das Verzögerungsausmaß der zweiten Verzögerungsschaltung 216 der Ausführungsform 9 kann jedoch mit zwei Zyklen oder mehr der Frequenzteilungsverhältnisverteilung gewählt werden. Wenn beispielsweise davon ausgegangen wird, dass das Verzögerungsausmaß der zweiten Verzögerungsschaltung 216 zwei Zyklen der Frequenzteilungsverhältnisverteilung beträgt, wird in dem Fall, dass die Treiberfrequenz sich über den Resonanzpunkt hinaus verschiebt, die Treiberfrequenz auf die Drei-Zyklus-Vorab-Treiberfrequenz rückgeführt. In dem in 41 gezeigten Beispiel kehrt die Frequenz im Punkt D zur Frequenz im Punkt B zurück. Selbst in diesem Fall kann ein Effekt ähnlich demjenigen der in 39 gezeigten Ausführungsform 9 erzielt werden.
In dieser Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung tritt selbst dann, wenn die Zielspannung im Resonanzpunkt des piezoelektrischen Transformators aufgrund des Abfalls der Stromversorgungsspannung oder dergleichen nicht erreicht wird, ein unkontrollierbarer Zustand nicht auf, wodurch die mittlere Ausgangsspannung im Bereich des Resonanzpunkts erreicht werden kann und ein stabiler Aufleuchtzustand erzielt werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungen. ist es deshalb nicht erforderlich, einen Vortransformator oder einen piezoelektrischen Transformator mit zusätzlicher Reserve für die Stromversorgungsspannung einzusetzen, wodurch Kosten und Platz für die Bauteile eingespart werden kann.
« Ausführungsform 10 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung erläutert. 44 zeigt ein Blockdiagramm der Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform 10 ist ein Startsteuersystem vorgeschlagen, das für die Digitalisierung der Treiberschaltung geeignet ist. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 10 verwendet einen (einzigen) A/D-Wandler zum Ermitteln des Stroms, der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, und der Ausgangsspannung eines piezoelektrischen Transformators 201, weshalb eine einzelne Schaltung verwendbar ist, um sowohl die Startsteuerung wie die Aufleuchtsteuerung auszuführen. Die Startsteuerung wird ausgeführt, bis die Kaltkathodenröhre zunächst erregt ist und dann aufleuchtet. Die Aufleuchtsteuerung wird ausgeführt, nachdem die Kaltkathodenröhre 201 einmal aufgeleuchtet hat. In 44 sind diejenigen Komponenten, welche dieselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsformen haben, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterung erübrigt sich.
Der allgemeine Unterschied zwischen der Startsteuerung und der Aufleuchtsteuerung wird zunächst erläutert.
Bei der Aufleuchtsteuerung steht ein Verfahren zum Ausführen einer Steuerung durch Ermitteln der Menge an Licht (d. h. Helligkeit), das von der Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleucht zeitpunkt emittiert wird, zur Verfügung. Das Verfahren zum direkten Ermitteln der Helligkeit erfordert jedoch einen kostenaufwendigen Sensor; üblicherweise wird deshalb der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließende Strom ermittelt und gesteuert. Dies ist deshalb der Fall, weil die Höhe des Röhrenstroms nahezu proportional zur Helligkeit ist. Wie vorstehend erläutert, ist es bei der Aufleuchtsteuerung üblich, dass die Aufleuchtsteuerung ausgeführt wird durch Ermitteln des Röhrenstroms, welcher durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, durch Ausführen einer Rückkopplungssteuerung, so dass der Röhrenstrom einen gewünschten bzw. bevorzugten Stromwert einnimmt.
Andererseits wird bei der Startsteuerung eine Steuerung so ausgeführt, dass die für das Aufleuchten zum Startzeitpunkt erforderliche Spannung an die Kaltkathodenröhre 203 angelegt wird. Da die Kaltkathodenröhre 203 zum Startzeitpunkt nicht aufleuchtet, fließt kein Röhrenstrom durch die Kaltkathodenröhre 203. Die Startsteuerung wird deshalb ausgeführt durch Ermitteln der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201. Damit die Kaltkathodenröhre 203 aufleuchtet, ist eine Spannung erforderlich, die mehrmals größer ist als die Spannung, die während des Aufleuchtens angelegt ist, und das Aufleuchtvermögen wird größer, wenn diese Spannung größer wird. Das Aufleuchtvermögen ist eine Zeit, die für den Aufleuchtvorgang erforderlich ist, und das Aufleuchtvermögen wird kleiner an Orten niedrigerer Temperatur und größerer Dunkelheit. Wenn jedoch eine große Spannung angelegt wird, um das Aufleuchtvermögen zu verbessern, nimmt der Stress für den piezoelektrischen Transformator 213 zu und es besteht die Gefahr, dass der Transformator zusammenbricht. Aus diesem Grund muss die an die Kaltkathodenröhre 203 zum Startzeitpunkt an gelegte Spannung mit einer optimalen Spannung im Hinblick auf das Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre 203 und dem Stress für den piezoelektrischen Transformator 201 gesteuert werden. Bei der Startsteuerung ist es deshalb üblich, dass die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 ermittelt wird und die Rückkopplungssteuerung wird so ausgeführt, dass dieser Spannungswert einen vorbestimmten Wert einnimmt.
Um die Startsteuerung und die Aufleuchtsteuerung auszuführen, wie vorstehend erläutert, ist es erforderlich, zwei Ermittlungseinrichtungen zum Ermitteln des Stroms der Kaltkathodenröhre 203 und der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 vorzusehen, und es ist außerdem erforderlich, dass eine Aufleuchtermittlungseinrichtung vorliegt, um die Startsteuerung auf die Aufleuchtsteuerung nach dem Aufleuchten sofort zu verschieben.
45 zeigt ein Blockdiagramm des Prinzips zur Erläuterung des Prinzips der Treiberschaltung der Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. Wie in 45 gezeigt, weist die Treiberschaltung der Ausführungsform 10 ein System auf, in welchem der Strom der Kaltkathodenröhre 203 und die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 in Übereinstimmung mit dem Zeitteilungsverfahren durch einen A/D-Wandler ermittelt werden und sowohl die Startsteuerung wie die Aufleuchtsteuerung werden ausgeführt, grundsätzlich unter Verwendung eben dieser Schaltung.
Die Eigenschaften der Treiberschaltung der Ausführungsform 10 sind nachfolgend unter Bezug auf 45 erläutert.
In 45 ermittelt eine Stromermittlungsschaltung 204 den Strom, welcher durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt. Eine Spannungsermittlungsschaltung 219 ermittelt die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 und wandelt die Spannung in eine Spannung, die geeignet ist, in den A/D-Wandler 206 eingegeben zu werden. Die Spannungsermittlungsschaltung 219 ist so konfiguriert, dass die Spannungsermittlung EIN/AUS-geschaltet werden kann durch ein Stromermittlungsimpulssignal Tt, wie nachfolgend erläutert. Eine Spitzenwerthalteschaltung 251 bildet eine Maximalwert-Ermittlungsschaltung, welche die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 oder die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 204 ausgibt, die größer ist, und die Gleichrichtungsfunktion hat. Eine Aufleuchtermittlungsschaltung 223 ermittelt das Aufleuchten abhängig von der Ausgangsspannung des A/D-Wandlers 206 und dem Stromermittlungsimpulssignal Tt.
Als nächstes wird die prinzipielle Arbeitsweise von jedem in 45 gezeigten Block unter Bezug auf 46 erläutert. 46 zeigt ein Wellenformdiagramm des Arbeitstakts der Treiberschaltung der Ausführungsform 10. 46 zeigt ein Taktwellenformdiagramm im Bereich vom Starten bis zum Aufleuchten.
(a) von 46 zeigt ein Treiberimpulssignal; das Treiben wird mit einer Frequenz A vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t2 ausgeführt; das Treiben wird mit einer Frequenz B vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4 ausgeführt; das Treiben wird mit einer Frequenz C vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t6 ausgeführt; schließlich wird das Treiben mit einer Frequenz D vom Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t8 ausgeführt. (b) von 46 zeigt die Ausgangsspannungswellenform des piezoelektrischen Transformators 201 und einen Zustand, demnach die Ausgangsspannung abhängig von der Treiberfrequenz allmählich größer wird. (c) von 46 zeigt das Stromermittlungsimpulssignal Tt; wenn das Signal sich auf dem L-(Niedrig)-Pegel befindet, wird die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 ausgegeben; wenn dieses Signal mit dem H-(Hoch-)Pegel gewählt ist, wird ein Sperrzustand erreicht. Hierdurch wird das in (d) von 46 gezeigte Signal von der Spannungsermittlungsschaltung 219 ausgegeben.
(e) von 46 zeigt die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 219 sowie einen Zustand, in welchem kein Strom durch die Kaltkathodenröhre 203 strömt, weil die Röhre zum Startzeitpunkt nicht aufleuchtet. (f) von 46 zeigt ein Wellenformdiagramm des Ausgangssignals der Maximalwert-Ermittlungsschaltung, d. h., der Spitzenwerthalteschaltung 251. Wenn kein Strom durch die Kaltkathodenröhre 203 (vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t7) fließt, wird lediglich die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 gleichgerichtet und ausgegeben.
Da die Treiberschaltung der Ausführungsform 10 so konfiguriert ist, wie vorstehend erläutert, ist das Signal, das von der Spitzenwerthalteschaltung 251 zu dem Zeitpunkt ausgegeben wird, zu welchem das Stromermittlungsimpulssignal Tt durch "H"-Pegel führt, auf das Ausgangssignal der Stromermittlungschaltung 204 begrenzt. Dies ermöglicht die Ausführung der Aufleuchtermittlung der Kaltkathodenröhre 203, wie nachfolgend erläutert.
Andererseits ist es für Ermittlungsdaten, die zur Steuerung ermittelt werden, erforderlich, eine Zeitdauer zu verwenden, während welcher die effektiven Daten ausgegeben werden, während das Stromermittlungsimpulssignal Tt den "L"-Pegel führt. Deshalb ist eine Wahl so getroffen worden, dass das Spannungsermittlungssignal zum Startzeitpunkt ausgegeben wird, während das Stromermittlungssignal zum Aufleuchtzeitpunkt ausgegeben wird, als Ermittlungsdaten für dies "L"-Periode.
Um die vorstehend genannte Einstellung durchzuführen, verwendet die Ausführungsform 10 die Eigenschaft des piezoelektrischen Transformators 201, demnach das Spannungserhöhungsverhältnis sich abhängig von der Lasthöhe ändert, wie nachfolgend erläutert.
Üblicherweise besitzt der piezoelektrische Transformator 201 eine Eigenschaft, demnach sein Spannungserhöhungsverhältnis signifikant kleiner wird, wenn die Last größer wird. (b) von 46 zeigt die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201. Wenn ein Strom beginnt durch die Kaltkathodenröhre 203 im Bereich des Zeitpunkts t7 zu fließen, wird die Belastung des piezoelektrischen Transformators 201 größer; die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 wird deshalb selbst dann kleiner, wenn die Treiberfrequenz konstant ist. Wenn aus diesem Grund der Ermittlungsspannungspegel der Stromermittlungsschaltung 204 höher gewählt wird als der Ermittlungsspannungspegel der Spannungsermittlungsschaltung 219, nimmt die Ausgangsspannung der Spitzenwerthaltespannung 251, während des Stromermittlungsimpulssignals Tt mit dem "L"-Pegel gewählt ist, die Ermittlungsspannung für die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 zum Startzeitpunkt ein; und die Ausgangs spannung nimmt die Ermittlungsspannung für den Röhrenstrom ein, der durch die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchtzeitpunkt fließt. In der Treiberschaltung der Ausführungsform 10 ist es deshalb unter Verwendung von ausschließlich einem A/D-Wandler 206 möglich, die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 zum Startzeitpunkt zu steuern, um den Strom zu steuern, der durch die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchtzeitpunkt fließt.
Bei der Treibersteuerung der vorstehend genannten Kaltkathodenröhre 203 ist es zum Verschieben der Startsteuerung in Richtung auf die Aufleuchtsteuerung erforderlich, eine Einrichtung bereitzustellen zum tatsächlichen Ermitteln des Aufleuchtzustands. Eine derartige Einrichtung zum Ermitteln des Aufleuchtzustands kann erreicht werden durch Überwachen des Ausgangssignals der Spitzenwerthalteschaltung 251, die als Maximalwert-Ermittlungsschaltung genutzt wird, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt. Dies ist deshalb der Fall, weil dann, wenn kein Strom durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, das Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 251 mit dem "L"-Pegel festgelegt ist, während das Stromermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt, und wenn der Röhrenstrom fließt, wird die Spannung entsprechend der Stromhöhe von der Spitzenwerthalteschaltung 251 ausgegeben. (g) von 46 zeigt ein Aufleuchtermittlungssignal, welches von der Aufleuchtermittlungsschaltung 21 ausgegeben wird.
In dem in 46 gezeigten Wellenformdiagramm ist ein Beispiel gezeigt, demnach die Aufleuchtermittlung an den abfallenden Flanken des Stromermittlungsimpulssignals (c) ausgeführt wird; die Aufleuchtermittlung kann jedoch jederzeit für die Zeitdauer ausgeführt werden, während welcher das Stromermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt.
Als nächstes wird die konkrete Arbeitsweise der Treiberschaltung der Ausführungsform 10 erläutert.
In 44, welche ein Blockdiagramm der Konfiguration der Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung zeigt, wird das Frequenzteilungsverhältnisverteilungszyklusimpulssignal des Treiberimpulssignals in die Taktimpulserzeugungsschaltung 218 eingegeben und die Schaltung gibt ein Zyklussignal Ts aus.
47 zeigt ein Wellenformdiagramm des Arbeitstakts bzw. Betriebstakts der Ausgangssignale, wie etwa des Frequenzteilungsverhältnisverteilungszyklusimpulssignals (a), des Zyklussignals Ts (b) und des Stromermittlungsimpulssignals (c). Die Taktimpulserzeugungsschaltung 218 gibt das Zyklussignal Ts, das in (b) von 47 gezeigt ist, als erstes Ausgangsimpulssignal aus. Das Zyklussignal Ts wird in den Zwei-Zykluseinheiten des Eingangsimpulssignals wiederholt. Das Signal führt den "H"-Pegel für die Zeitdauer eines ersten Zyklus und den "L"-Pegel für die Zeitdauer des nächsten Zyklus. Die Taktimpulserzeugungsschaltung 218 gibt außerdem das Stromermittlungsimpulssignal Tt aus, d. h., dass in (c) von 47 gezeigte Zyklussignal, und zwar als zweites Ausgangsimpulssignal. Bei diesem Stromermittlungsimpulssignal Tt handelt es sich um ein Zyklussignal, welches den "H"-Pegel für eine vorbestimmte Zeitdauer führt, während welcher das vorstehend genannte Zyklussignal Ts den "L"-Pegel führt.
Die Spannungsermittlungsschaltung 219 wandelt die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 in eine Spannung, welche in den A/D-Wandler 206 eingegeben werden kann. Die Spannungsermittlungsschaltung 219 ist dahingehend konfiguriert, das Spannungsausgangssignal (das 0-V-Ausgangssignal) zu null zu machen, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt, welches von der Taktimpulserzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird, den "H"-Pegel führt. Insbesondere und wie in 44 gezeigt, teilt die Spannungsermittlungsspannung 219 die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 unter Verwendung von zwei Widerständen 219A und 219B, um die Spannung auf einen Spannungspegel zu senken, der in den A/D-Wandler 206 eingegeben werden kann. Daraufhin wird in der Spannungsermittlungsschaltung 219 seine Ausgangsspannung 0 V mittels eines Transistors 219C, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt.
Die Spitzenwerthalteschaltung 251 führt ein Spitzenwerthalten der Spannung durch, die durch den Stromdetektor 204 gewonnen wird, und richtet diese gleich. Diese Spitzenwerthalteschalter 251 entspricht der Maximalwert-Ermittlungsschaltung, die in 45 gezeigt ist. Die Spitzenwerthalteschaltung 251 umfasst einen Kondensator 251A, einen Widerstand 251B und zwei Dioden 251C und 251D. Die Spitzenwerthalteschaltung 251 führt im wesentlichen denselben Betriebsablauf aus wie die Gleichrichtungsschaltung 205 der vorstehend genannten und in 24 gezeigten Ausführungsform 6. Diese Schaltung unterscheidet sich jedoch von der Gleichrichtungsschaltung 205 der Ausführungsform 6 darin, dass die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 204 von der Diode 251C der Ausführungsform 10 eingegeben wird, dass die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 von der Diode 251D eingegeben wird und dass die höhere Spannung bezüglich ihres Spitzenwerts gehalten wird.
Eine zweite Glättungsschaltung 271 glättet die Ausgangsspannung Vad des A/D-Wandlers 206 durch Mittelwertbildung ausschließlich dann, während das Zyklusimpulssignal Ts, das von der Taktimpulserzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird, den "H"-Pegel führt. Wie in (e) von 47 gezeigt, gibt die zweite Glättungsschaltung 271 eine Glättungsspannung Vlpf synchron zu dem Mastertakt aus, unmittelbar nach den abfallenden Flanken des Zyklussignals Ts. Die Arbeitsweise dieser zweiten Glättungsschaltung 271 unterscheidet sich von derjenigen der Glättungsschaltung 207 der vorstehend genannten Ausführungsform 6, die in 24 gezeigt ist, ausschließlich bezüglich des Glättungszyklus, während die Arbeitsweise im wesentlichen in den übrigen Punkten dieselbe ist.
Die Aufleuchtermittlungsschaltung 221 beurteilt das Aufleuchten oder nicht Aufleuchten auf Grundlage der Ausgangsspannung des A/D-Wandlers 206, während das Stromermittlungsimpulssignal Tt, welches von der Taktimpulserzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird, den "H"-Pegel führt. Mit anderen Worten gibt die Aufleuchtermittlungsschaltung 221 ein Aufleuchtermittlungssignal Vstate aus; die Schaltung gibt ein "L"-Pegelsignal zum Zeitpunkt des Nichtaufleuchtens aus und ein "H"-Pegelsignal, wenn sie beurteilt, dass die Röhre leuchtet bzw. aufleuchtet.
Ein Wähler 222 führt ein Umschalten zwischen den Referenzdaten Vref (Zielspannung) zum Zeitpunkt des Aufleuchtens und den Referenzdaten Vopen (Zielspannung) zum Startzeitpunkt aus, das von außen bereitgestellt wird, und er gibt die Daten an die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 aus. Der Wähler 222 gibt die Referenzdaten Vopen aus, wenn das Aufleucht ermittlungssignal Vstate den "L"-Pegel führt, und andererseits Vref aus, wenn das Signal den "H"-Pegel führt.
Wenn das von außen zugeführte Startsignal den "L"-Pegel führt, gibt eine zweite Frequenzeinstellschaltung 291 vorbestimmter Anfangsfrequenzteilungsverhältnisdaten aus; wenn das Signal den "H"-Pegel führt, werden die Daten auf Grundlage der Fehlerspannung Verr, die von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 ausgegeben werden, zu den vorausgehenden Frequenzeinstelldaten Fprev addiert und daraufhin ausgegeben. Diese zweite Frequenzeinstellschaltung 291 ist so konfiguriert, dass sie die Ausgabe synchron zum Mastertakt ausführt, unmittelbar nach bzw. hinter den ansteigenden Flanken des Zyklussignals Ts. Die zweite Frequenzeinstellschaltung 291 unterscheidet sich von der Frequenzeinstellschaltung 209 der in 24 gezeigten vorstehend genannten Ausführungsform in dem Datenausgabezyklus und darin, dass die Schaltung 291 mit einer Funktion zum Ausgeben der anfänglichen Frequenzteilungsverhältnisdaten unter Verwendung des Wählers 291C versehen ist, und sie sind dieselben in den übrigen Konfigurationen.
In einer Ausgabefreigabeschaltung 223 wird ihr Ausgangssignal bzw. ihre Ausgabe mit einem Sperrzustand gewählt, wenn das Startsignal den "L"-Pegel führt; wenn das Signal den "H"-Pegel führt, gibt die Schaltung das Treiberimpulssignal aus.
In der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 10 sind die übrigen Konfigurationen und Betriebsabläufe als diejenigen, die vorstehend angesprochen sind, dieselben wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsform 6, und ihre Erläuterungen erübrigen sich.
Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 10 ist so konfiguriert, dass die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 und der Röhrenstrom, der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, in Übereinstimmung mit dem Zeitteilungsverfahren unter Verwendung eines A/D-Wandlers ermittelt werden können, wodurch eine Startsteuerung vor dem Aufleuchten und eine Aufleuchtermittlung ausgeführt werden können, wobei die Startsteuerung gleichmäßig in Richtung auf eine gewöhnliche Steuerung nach dem Aufleuchtvorgang verschoben werden kann.
Die Arbeitsweise der Treiberschaltung der Ausführungsform 10 wird nunmehr erläutert.
Wenn das Startsignal den "L"-Pegel führt, gibt die zweite Frequenzeinstellschaltung 291 vorbestimmte anfängliche Frequenzteilungsverhältnisdaten aus. Die Treiberfrequenz, die von diesen anfänglichen Frequenzteilungsverhältnisdaten abhängt, ist mit einer Frequenz gewählt worden, die ausreichend höher ist als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 201, wodurch verhindert wird, dass eine große Ausgangsspannung schlagartig auftritt. Wenn das Startsignal den "L"-Pegel führt, befindet sich außerdem die Freigabeschaltung 223 in einem Sperrzustand; obwohl ein Treiberimpulssignal mit anfänglicher Frequenz innerhalb der Ausgabefreigabeschaltung 223 gewonnen worden ist, wird das Signal nicht an dem Leistungstransistor 220 ausgegeben, der sich dadurch in einem Bereitschaftszustand befindet. Wenn das Startsignal sich zum "H"-Pegel verschiebt, wird das Treiberimpulssignal von der Ausgabefreigabeschaltung 223 ausgegeben, und eine Ausgangsspannung wird von dem piezoelektrischen Trans formator 201 gewonnen. Die vorstehend genannte Arbeitsweise wird unter Bezug auf 48 erläutert. 48 zeigt ein Wellenformdiagramm unter Darstellung des Betriebstakts von jedem Signal in der Treiberschaltung.
(a) von 48 zeigt eine Spannungswellenform, die durch die beiden Widerstände 219A und 219B der Spannungsermittlungsschaltung 219 widerstandsgeteilt ist. Während das Spannungsermittlungsimpulssignal Tt, das in (b) von 48 gezeigt ist, den "H"-Pegel führt, gelangt der Transistor in den "EIN"-Schaltzustand, wodurch die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 0 V wird. Dieser Vorgang wird ausgeführt durch Ausschalten der Spannungsermittlung des piezoelektrischen Transformators 201, während das Spannungsermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt, um ausschließlich die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 204 in den A/D-Wandler einzugeben, und um zu beurteilen, ob die Kaltkathodenröhre 203 sich in dem Aufleuchtzustand oder dem Nichtaufleuchtzustand befindet. Wenn die Kaltkathodenröhre 203 nicht aufleuchtet bzw. leuchtet, fließt mit anderen Worten kein Röhrenstrom; die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 204 wird deshalb 0 V. Wenn andererseits die Kaltkathodenröhre 203 aufleuchtet, fließt der Röhrenstrom und eine Spannung wird durch die Stromermittlungsschaltung 204 ermittelt. In dieser Weise ist es durch Überwachen der Ausgangsspannung des A/D-Wandlers 206, während das Spannungsermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel führt, möglich, zu beurteilen, ob die Kaltkathodenröhre 203 leuchtet bzw. aufleuchtet oder nicht.
(d) von 48 zeigt die Ausgangsspannung der Spitzenwerthalteschaltung 251. Da das Ausgangssignal der Stromermitt lungsschaltung 204 0 V beträgt, ist die Spannung A vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 eine Spannung, welche durch Spitzenwerthalten der Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 gewonnen wird. Selbst zur Zeit t1 bis t2 bzw. vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird die Kaltkathodenröhre 203 deshalb nicht zum Aufleuchten gebracht; während das Stromermittlungsimpulssignal Tt für diese Zeitdauer den "H"-Pegel führt, wird die Ausgangsspannung der Spitzenwerthalteschaltung 251 0 V. Die zweite Glättungsschaltung 271 glättet außerdem die Spannung A in der Zeit t0 bis t1 und gibt Glättungsdaten Vlpf zum Zeitpunkt t1 aus. Diese Glättungsdaten Vlpf werden synchron zu dem Mastertakt unmittelbar hinter den abfallenden Flanken des Zyklussignals Ts ausgegeben. Die Glättungsdaten Vlpf werden als Glättungsausgangsspannung in dem Takt ausgegeben, der in (g) von 48 gezeigt ist.
Wenn die Kaltkathodenröhre 203 nicht zum Aufleuchten gebracht wird, gibt die Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 die Differenzdaten zwischen den Referenzdaten Vopen zum Zeitpunkt des Starts und der Glättungsspannung Vlpf als Fehlerspannung Verr aus. In der zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 werden daraufhin die Daten auf Grundlage der Fehlerspannung Verr zu den vorausgehenden Frequenzdaten Fprev addiert, wodurch die nächste Treiberfrequenz ermittelt wird. Die grundsätzliche Arbeitsweise dieser zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 und die Arbeitsweise der Frequenzteilungsverhältnisverteilungsteilerschaltung 210 sind im wesentlichen dieselben wie die Arbeitsweise in der vorstehend genannten Ausführungsform 6.
Wenn in der Ausführungsform 10 die Kaltkathodenröhre 203 nicht zum Aufleuchten gebracht ist, wird die Glättungsspan nung Vlpf, die von der zweiten Glättungsschaltung 271 ausgegeben wird, derart gesteuert, dass sie gleich den Referenzdaten Vopen zum Startzeitpunkt ist, und zwar durch die vorstehend genannten Betriebsabläufe; die Betriebsabläufe dauern an, bis die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten gebracht ist.
Als nächstes wird die Arbeitsweise zu dem Zeitpunkt erläutert, in welchem die Kaltkathodenröhre 203 sich von dem Nichtaufleuchtezustand zum Aufleuchtezustand verschiebt.
22 zeigt einen Zustand, in welchem die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 allmählich größer wird und der Röhrenstrom beginnt, im Bereich des Zeitpunkts t7 zu fließen. Wenn das Spannungsermittlungsimpulssignal Tt den "H"-Pegel in der Zeit t7 bis t8 führt, während welcher Zeit der Röhrenstrom fließt, gibt die Spitzenwerthalteschaltung 251 die Spannung aus, die durch die Stromermittlungsschaltung 204 erhalten wird. Wenn diese Ermittlungsspannung größer als ein vorbestimmter Wert ist, beurteilt die Aufleuchtermittlungsschaltung 221, dass die Röhre zum Aufleuchten gebracht ist, und verschiebt das Aufleuchtermittlungssignal Vstate vom "L"-Pegel zum "H"-Pegel. In dem in 48 gezeigten Beispiel wird die Aufleuchtermittlung mit dem Takt des Zeitpunkts t7' ausgeführt, d. h., mit dem Takt bzw. zum Zeitpunkt der abfallenden Flanken des Spannungsermittlungsimpulssignals Tt.
In der Ausführungsform 10 wird keinerlei spezifischer Schwellenwert zum Beurteilen des Aufleuchtvorgangs, d. h., keine ein Kriterium darstellende Spannung angezeigt; in dem Zustand, in welchem die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschal tung 219 nach dem Aufleuchten ausreichend kleiner ist als die Ausgangsspannung der Stromermittlungsspannung 204 solle hingegen lediglich eine Spannung vorliegen, die ausreichend größer als 0 V prinzipiell und nicht größer als die Referenzdaten Vopen ist. Dies ist deshalb der Fall, weil die Aufleuchtermittlungsschaltung 221 so arbeitet, dass die Spannungseingabe von dem A/D-Wandler 206 gleich den Referenzdaten Vopen zum Startzeitpunkt ist, bis die Aufleuchtermittlungsschaltung 221 beurteilt, dass die Röhre zum Aufleuchten gebracht ist, und zwar selbst nachdem der Röhrenstrom geflossen ist.
Wenn der Röhrenstrom fließt, nimmt die Spannung der Kaltkathodenröhre 203 stark ab, das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators 201 wird kleiner und die Spannung, die von der Spannungsermittlungsschaltung 219 gewonnen wird, nimmt ebenfalls stark ab. Wenn die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten gebracht ist, kann die Einstellung problemlos ausgeführt werden, demnach die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219 kleiner als die Ausgangsspannung der Stromermittlungsschaltung 204 ist.
Wenn das Aufleuchtermittlungssignal von der Aufleuchtermittlungsschaltung 221 den "H"-Pegel durch die vorstehend genannte Betriebsabläufe erreicht, werden die der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 zugeführten Referenzdaten auf die Referenzdaten Vref umgeschaltet, die zum Aufleuchtzeitpunkt verwendet werden, und die Steuerung wird so ausgeführt, dass die Spannung Vref, die von dem A/D-Wandler 206 eingegeben wird, gleich Vref wird.
Nach dem Aufleuchten wird durch Einstellen der Spannung, die von der Stromermittlungsschaltung 204 ausgegeben wird, auf einen höheren Wert als die Ausgangsspannung der Spannungsermittlungsschaltung 219, die Startsteuerung vor dem Aufleuchten auf den Steuerstrom umgeschaltet, wobei der Strom, der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt, gesteuert wird. Der Vorgang bzw. Betriebsablauf nach dem Umschalten auf die Stromsteuerung ist derselbe wie derjenige, der in der vorstehend genannten Ausführungsform 6 erläutert ist.
Durch Ausführen eines Umschaltens zwischen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 und der Stromermittlung des Röhrenstroms, der durch die Kaltkathodenröhre 203 in Übereinstimmung mit dem Zeitteilungsverfahren in der Ausführungsform 10 fließt, die vorstehend erläutert ist, werden die Startsteuerung zum Startzeitpunkt und die Aufleuchtsteuerung durch den 1-Kanal-A/D-Wandler 206 ermöglicht, wodurch sowohl die Startsteuerung wie die Aufleuchtsteuerung erzielt werden, und die Glättungsverschiebung des Steuerumschaltvorgangs wird ausgeführt.
Die Treiberschaltung der Ausführungsform 10 ist derart konfiguriert, dass ein (einziger) Steuerzyklus in den Zwei-Frequenz-Teilungsverhältnis-Teilungszyklen gewählt wird, die jeweils dasselbe Frequenzteilungsverhältnis aufweisen, wobei die Spannung zum Einstellen der nächsten Frequenz in dem ersten Zyklus erreicht wird, und wobei die Spannungsermittlung ausgeschaltet wird und die Stromermittlung im zweiten Zyklus ausgeführt wird. Aufgrund dieser Konfiguration wird in der Ausführungsform 10 die vorstehend genannte Zeitteilungssteuerung ermöglicht unter Verwendung der Schaltungskonfiguration mit wenigen Bauteilen.
Außerdem ist es in der Ausführungsform 10 möglich, die Referenzdaten Vopen zum Startzeitpunkt und die Referenzdaten Vref zum Aufleuchtzeitpunkt individuell einzustellen; die offene Spannung (die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 vor dem Aufleuchten) kann deshalb insbesondere in gewünschter Weise gewählt werden, wodurch die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 so niedrig wie möglich gewählt werden kann, während die niedrigste Spannung erreicht wird, bei welcher die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten gebracht wird, und eine Feineinstellung kann vorgenommen werden.
In der Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung werden durch Ausführen des Umschaltens zwischen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators und die Ermittlung des Stroms, der durch die Kaltkathodenröhre in Übereinstimmung mit dem Zeitteilungsverfahren fließt, das vorstehend erläutert ist, die Startsteuerung zum Startzeitpunkt und die Aufleuchtsteuerung durch den 1-Kanal-(1-ch)-A/D-Wandler ermöglicht, wodurch sowohl die Startsteuerung wie die Aufleuchtsteuerung erzielt werden, und die gleichmäßige Verschiebung des Steuerumschaltvorgangs wird ausgeführt. Ein (einziger) Steuerzyklus wird außerdem in den beiden Frequenzteilungsverhältnisteilungszyklen gewählt, die jeweils dasselbe Frequenzteilungsverhältnis aufweisen, wobei die Spannung zum Einstellen der nächsten Frequenz im ersten Zyklus erreicht wird, und wobei die Spannungsermittlung ausgeschaltet wird und die Stromermittlung im zweiten Zyklus ausgeführt wird. Die vorstehend genannte Zeitteilungssteuerung wird ermöglicht unter Verwendung der wenige Bauteile aufweisenden Schaltung. Außerdem können die Referenzdaten Vopen zum Startzeitpunkt und die Referenzdaten zum Aufleuchtzeitpunkt individuell eingestellt bzw. gewählt werden, wodurch die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators so niedrig wie möglich gewählt werden kann, während die niedrigste Spannung erzielt wird, mit welcher die Kaltkathodenröhre 3 zum Aufleuchten gebracht ist, und ein Feineinstellvorgang kann ausgeführt werden.
« Ausführungsform 11 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung erläutert.
49 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung. In 44 sind die Komponenten mit denselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsformen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Erläuterung erübrigt sich.
In der Ausführungsform 10 ist ein Startsteuersystem vorgeschlagen, welches zur Digitalisierung der Treiberschaltung geeignet ist, wobei das Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre verbessert ist, während der Stress für den piezoelektrischen Transformator zum Startzeitpunkt auf ein Minimum unterdrückt ist.
Wenn in 49 das Aufleuchten selbst dann nicht erreicht worden ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit während der offenen Steuerung zum Startzeitpunkt abgelaufen ist, stoppt eine Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 die Ausgabe des Treiberimpulssignals sofort und führt einen Wiederstart bzw. Neu start ausgehend von der Anfangsfrequenz durch. 50 zeigt ein Blockdiagramm eines konkreten Beispiels einer Wiederstartverarbeitungsschaltung 224. In 50 zählt eine erste Zählerschaltung 224A die ansteigenden Flanken des Zyklussignals Ts, welches von der Takt- bzw. Zeitsteuerimpulserzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird. Zum Zeitpunkt desjenigen Zustands vor dem Start bzw. dem Zustand nach dem Aufleuchten wird die erste Zählerschaltung 224A außer Synchronisation mit dem Zyklussignal Ts rückgesetzt; wenn der Zählerwert einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Schaltung synchron zum Zyklussignal Ts rückgesetzt.
Die Rücksetzverarbeitung der ersten Zählerschaltung 224A wird durch ein AND-Gatter 224E, einen Inverter 224F und eine erste Dekoderschaltung 224B ausgeführt. Wenn das Startsignal den L-(Niedrig-)Pegel führt, oder wenn das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den H-(Hoch-)Pegel führt, wird ein L-Pegelsignal von dem AND-Gatter 224E ausgegeben, wodurch die erste Zählerschaltung 224A rückgesetzt wird. Die erste Dekoderschaltung 224B ist so konfiguriert, dass sie ein L-Pegelsignal ausgibt, wenn der Zählerwert der ersten Zählerschaltung 224A den vorbestimmten Wert erreicht, um ein H-Pegelsignal in den anderen Fällen auszugeben. Wenn der Zählerwert wie vorstehend erläutert den vorbestimmten Wert der ersten Dekoderschaltung 224B erreicht, wird in L-Pegelsignal von der ersten Dekoderschaltung 224B ausgegeben, wodurch der Ausgangs des AND-Gatters 224G den L-Pegel einnimmt. Die erste Zählerschaltung 224A wird deshalb synchron zur ansteigenden Flanke des nächsten Zyklussignals Ts rückgesetzt.
Eine zweite Zählerschaltung 224C führt einen Zählvorgangs durch, wenn das Zyklussignal Ts, welches von der Taktimpuls erzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird, den H-Pegel führt, und wenn das Ausgangssignal von der ersten Dekoderschaltung 224B des L-Pegel führt. Diese zweite Zählerschaltung 224C wird asynchron in den Zustand vor dem Start oder in den Zustand nach dem Aufleuchten rückgesetzt. Die zweite Zählerschaltung 224C ist so konfiguriert, dass sie den Zählerprozessablauf stoppt, wenn der Zählerwert einen vorbestimmten Wert erreicht.
Die Verarbeitung des Stoppvorgangs des vorstehend genannten Zählerprozessablaufs wird ausgeführt durch eine zweite Dekoderschaltung 224D und ein AND-Gatter 224H. Mit anderen Worten gibt die zweite Dekoderschaltung 224D ein L-Pegelsignal aus, wenn der Zählwert der zweiten Zählerschaltung 224C den vorbestimmten Wert erreicht, und sie gibt ein H-Pegelsignal in den übrigen Fällen aus. Wenn der Zählwert der zweiten Zählerschaltung 224C den vorbestimmten Wert erreicht, gibt die zweite Dekoderschaltung 224D ein L-Pegelsignal aus, wodurch das Ausgangssignal des AND-Gatters 224H auf dem L-Pegel festgelegt wird, woraufhin das Zyklussignal Ts und das L-Pegelsignal von der ersten Dekoderschaltung 224B ignoriert werden.
Die Rücksetzverarbeitung der zweiten Zählerschaltung 224C ist grundsätzlich dieselbe wie die Rücksetzverarbeitung der vorstehend genannten ersten Zählerschaltung 224A. Ein AND-Gatter 224J gibt das logische AND des Ausgangs bzw. Ausgangssignals der ersten Dekoderschaltung 224B und des Ausgangs bzw. des Ausgangssignals der zweiten Dekoderschaltung 224D aus.
Wie vorstehend angeführt, ist die Ausführungsform 11 mit der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 versehen, welche die erste Zählerschaltung 224A und die erste Dekoderschaltung 224B aufweist. Wenn ein Aufleuchten selbst dann nicht erzielt wird, wenn die offene Steuerung für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt wird, wird deshalb die Ausgabe des Treiberimpulssignals sofort gestoppt, und die Treiberfrequenz wird auf die Anfangsfrequenz rückgesetzt. Wenn ein Aufleuchten selbst dann nicht erzielt wird, wenn der vorstehend genannte Wiederstartprozessablauf eine vorbestimmte Anzahl von Malen durchgeführt worden ist, wird ein Prozessablauf zum Stoppen des Startprozessablaufs ausgeführt.
In 49 gibt das AND-Gatter 225 das logische AND des Startsignals aus und das Ausgangssignal der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224. Wenn jedes Eingangssignal den L-Pegel führt, schaltet das AND-Gatter 225 den Eingang des Wählers 231C auf das anfängliche Frequenzteilungsverhältnis um und sperrt die Ausgabe der Ausgangsfreigabe der Ausgabefreigabeschaltung 223.
Weitere Konfigurationen und Arbeitsweisen der Ausführungsform 11 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen der Treiberschaltung der vorstehend genannten Ausführungsform 10.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Wiederstartverarbeitungsschaltung in der Treiberschaltung der Ausführungsform 11 erläutert, die so konfiguriert ist, wie vorstehend angegeben. 51 zeigt ein Takt- bzw. Zeitlaufwellenformdiagramm, welches den Wiederstartverarbeitungsvorgang in der Ausführungsform 11 zeigt. In 51 bezeichnet (b) die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 zum Zeitpunkt der Wiederstartverarbeitung und (c) bezeichnet die Wellenform des Stroms, welcher durch die Kaltkathodenröhre 203 fließt.
Die Arbeitsweise des Wiederstartprozessablaufs wird nunmehr unter Bezug auf (b) und (c) von 51 erläutert. Wenn das Startsignal, das in (a) von 51 gezeigt ist, vom L-(Niedrig-)Pegel auf den H-(Hoch-)Pegel zum Zeitpunkt t1 steigt, wird das Treiberimpulssignal ausgegeben, und die Ausgangsspannung wird von dem piezoelektrischen Transformator 201 gewonnen. Daraufhin steigt die Ausgangsspannung, bis sie die Referenzdaten Vopen erreicht, der Zielspannung zum Startzeitpunkt; wenn das Aufleuchten nicht erreicht ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, wird das Treiben sofort zum Zeitpunkt t2 gestoppt. Dies vermeidet eine über lange Zeit laufende Offensteuerung zur Verhinderung, dass der piezoelektrische Transformator 201 zu Bruch geht. Um, wie vorstehend erläutert, die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten zu bringen, ist es erforderlich, eine große Spannung an die Kaltkathodenröhre 203 anzulegen. Da zu diesem Zeitpunkt der piezoelektrische Transformator 201 eine starke Vibration hervorruft, unterliegt er signifikant einem Stress. Wenn das Aufleuchten nicht erreicht ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, wird das Treiben deshalb sofort gestoppt, um zu verhindern, dass der piezoelektrische Transformator 201 zu Bruch geht.
In der Ausführungsform 11 wird außerdem das Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre 203 verbessert durch Wiederholen des vorstehend genannten Prozessablaufs. Dieser wiederholte Prozessablauf wird nicht endlos wiederholt; nachdem der Prozessablauf eine vorbestimmte Anzahl von Malen ausgeführt worden ist, wird beurteilt, dass die Kaltkathodenröhre 203 nicht geeignet ist bzw. nicht arbeitet, dass ein Drahtkurzschluss in dem PC-Kartenmuster oder dergleichen aufgetreten ist und der Startverarbeitungsablauf wird gestoppt. Bei dem in 51 gezeigten Beispiel handelt es sich um ein Wellenformdiagramm zu dem Zeitpunkt, wenn die Kaltkathodenröhre 203 durch die dritte Startverarbeitung zum Aufleuchten gebracht worden ist, und wenn ein Strom zu fließen beginnt, nachdem die Startverarbeitung zweimal ausgeführt worden ist.
Als nächstes wird die konkrete Arbeitsweise der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 in der Ausführungsform 11 erläutert. Die Ausführungsform 11 wird erläutert auf Grundlage der Annahme, dass der Dekodierwert der ersten Dekoderschaltung 224B, die in 50 gezeigt ist, 7 beträgt, und dass der Dekodierwert der zweiten Dekoderschaltung 224D 3 beträgt.
Wenn das Startsignal den L-(Niedrig-)Pegel führt, führt das Ausgangssignal des AND-Gatters 24E den L-(Niedrig-)Pegel, und die erste Zählerschaltung 224A und die zweite Zählerschaltung 224C werden rückgesetzt, wodurch beide einen Zählerwert 0 haben. Beide der Ausgänge bzw. Ausgangssignale der ersten Dekoderschaltung 224B und der zweiten Dekoderschaltung 224D führen den H-(Hoch-)Pegel, und ein H-(Hoch-)Pegelsignal wird von dem AND-Gatter 224J ausgegeben.
Wenn der Pegel des Startsignals ausgehend vom L-Pegel auf den H-Pegel zum Zeitpunkt t1 steigt, führt als nächstes das Ausgangssignal des AND-Gatters 225 den H-Pegel; die Ausgabefreigabeschaltung 223 wird deshalb freigegeben und das Treiberimpulssignal wird ausgegeben. Daraufhin führt die erste Zählerschaltung 224A ein Zählen synchron zu den ansteigenden Flanken des Zyklussignals Ts aus. Dieser Zählervorgang dauert an, bis das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den H-Pegel einnimmt. Wenn der Zählwert 7 erreicht, wird das Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung 224B auf den L-Pegel verschoben und die erste Zählerschaltung 224A wird auf der ansteigenden Flanke des nächsten Zyklussignals Ts rückgesetzt. Dieser Vorgang ist in (f) und (g) von 51 gezeigt.
Wenn das Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung 224B den L-Pegel einnimmt, nimmt das Ausgangssignal des AND-Gatters 224J den L-Pegel ein. Hierdurch nimmt auch das Ausgangssignal des AND-Gatters 225 den L-Pegel ein, wodurch die Frequenzdaten, welche von der zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 ausgegeben werden, auf die Anfangsfrequenz rückgeführt werden, und die Ausgabefreigabeschaltung 223 wird gesperrt, wodurch das Treiberimpulssignal gestoppt wird.
Wenn die erste Zählerschaltung 224A zum Zeitpunkt t3 rückgesetzt wird, nimmt als nächstes das Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung 224B den H-Pegel ein, wodurch das Ausgangssignal des AND-Gatters 225 ebenfalls den H-Pegel einnimmt, wodurch das Treiberimpulssignal erneut ausgegeben wird. Die vorstehend genannten Betriebsabläufe dauern fort, bis das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den H-Pegel einnimmt.
Als nächstes führt die zweite Zählerschaltung 224C den Zählvorgang synchron zu den abfallenden Flanken des Ausgangssignals der ersten Dekoderschaltung 224B aus. In diesem Zählvorgang, der in (h) von 51 gezeigt ist, wird eine Inkrementierung an den abfallenden Flanken des Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung zum Zeitpunkt t2 und zum Zeitpunkt t4 ausgeführt. Dieser Zählervorgang dauert an, bis der Zählwert den Dekodierwert erreicht, der in der zweiten Dekoderschaltung 224D voreingestellt ist, vorausgesetzt, das Aufleuchtermittlungssignal Vstate nimmt nicht den H-Pegel ein. Wenn der Zählerwert der zweiten Zählerschaltung 224C 5 wird, nimmt das Ausgangssignal der zweiten Dekoderschaltung 224D den L-Pegel ein, wodurch der Betrieb der zweiten Zählerschaltung 224C gestoppt wird. Das AND-Gatter 224J wird hierdurch auf den L-Pegel festgelegt und die Ausgabefreigabeschaltung 223 wird gesperrt, wodurch das Treiberimpulssignal gestoppt wird.
Sobald die zweite Zählerschaltung 224C den Zählvorgang stoppt, hält sie den Stoppvorgang aufrecht, bis sie zu dem Zeitpunkt rückgesetzt wird, wenn das Startsignal den L-Pegel einnimmt. In dem in 51 gezeigten Beispiel verschiebt sich das Aufleuchtermittlungssignal Vstate vom L-Pegel zum H-Pegel zum Zeitpunkt t7; die erste Zählerschaltung 224A und die zweite Zählerschaltung 224C werden deshalb rückgesetzt und der Betrieb der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 wird gestoppt. Mit anderen Worten arbeitet die Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 ausschließlich während der offenen Steuerung; wenn die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten gebracht ist, wird der Betriebsablauf gestoppt und das Ausgangssignal des AND-Gatters 224J ist auf dem H-Pegel festgelegt.
Wie vorstehend erläutert, wird in der Treiberschaltung der Ausführungsform 11 die offene Steuerung daran gehindert, für eine lange Zeit fortgesetzt zu arbeiten, durch Bereitstellen der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224, wodurch verhindert werden kann, dass der piezoelektrische Transformator 201 zu Bruch geht. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 11 wiederholt außerdem den vorstehend genannten offenen Steuervorgang mehrere Male, wenn die Kaltkathodenröhre 203 durch einen (einzigen) offenen Steuervorgang nicht zum Aufleuchten ge bracht wird, wodurch das Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre 203 verbessert ist.
In dem herkömmlichen Treibersystem, welches in der vorstehend genannten japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. Hei 10-52068 offenbart ist, wird dann, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 größer als ein vorbestimmter Wert wird, die Treiberfrequenz zu der Hochfrequenzseite hin verschoben, um dadurch die Ausgangsspannung sofort abzusenken. Das Treibersystem der Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung ist hingegen derart konfiguriert, dass dann, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 den vorbestimmten Wert einnimmt, der Spannungswert für die bestimmte Zeit gehalten wird; dadurch können sowohl die Ausgangsspannung sowie die Zeit t3 gesteuert werden, und die Anzahl von Wiederstartprozessabläufen kann ebenfalls gesteuert werden. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 11 hat deshalb die signifikante Wirkung, die beste Einstellung zur Verbesserung des Aufleuchtvermögens der Kaltkathodenröhre 203 zu erzielen, während Stress für den piezoelektrischen Transformator 201 bestmöglich verhindert wird.
In der Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend erläutert, unter Verwendung der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 eine offene Steuerung daran gehindert, für lange Zeit anzudauern, wodurch verhindert wird, dass der piezoelektrische Transformator 201 zu Bruch geht. Selbst dann, wenn die Kaltkathodenröhre 203 durch einen einzigen Offenen Steuervorgang nicht zum Aufleuchten gebracht wird, wird die vorstehend genannte offene Steuerung mehrere Male wiederholt. Das Aufleuchtvermögen der Kaltkathodenröhre 203 wird deshalb nicht beeinträchtigt. Die Ausführungsform 11 ist derart konfiguriert, dass dann, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 den vorbestimmten Wert einnimmt, der Spannungswert für die vorbestimmte Zeit gehalten wird, wodurch sowohl die Ausgangsspannung wie die Zeit gesteuert werden können, und die Anzahl von Wiederstartprozessabläufen kann ebenfalls gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, die bestmögliche Einstellung zur Verbesserung des Aufleuchtvermögens der Kaltkathodenröhre 203 zu erzielen, während Stress für den piezoelektrischen Transformator 201 bestmöglich unterbunden wird.
« Ausführungsform 12 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung erläutert.
52 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung. In 52 sind diejenigen Komponenten mit denselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsformen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Erläuterung erübrigt sich.
Eine hohe Spannung wird von einem piezoelektrischen Transformator 201 ausgegeben; um diese in der Praxis nutzen zu können, sind ausreichende Gegenmaßnahmen erforderlich, um zu verhindern, dass das Gerät bzw. die Vorrichtung zu Bruch geht, Feuerbildung aufgrund eines großen Stroms und dergleichen auftritt. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 12 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellt einen Vorschlag zur Verbesserung dar, der geeignet ist für eine Digitalisierung unter Bezug auf die Schutzfunktion des piezoelektrischen Transformators 201. In der Ausführungsform 12 wird insbesondere ein Treibersystem vorgeschlagen, in welchem, wenn die Leistungsabgabe des piezoelektrischen Transformators 201 offen wird, aufgrund eines Drahtbruchs oder eines Kurzschlusses in einem Schaltkartenmuster während des Aufleuchtens einer Kaltkathodenröhre, dem Zusammenbrechen der Kaltkathodenröhre 203 oder dergleichen, das Ausgangssignal prompt bzw. sofort gestoppt wird; eine Wiederstartverarbeitung wird außerdem vorgeschlagen, und sie ist in dem Fall aktiv, in welchem die Stromversorgungsspannung vorübergehend fällt aufgrund einer momentanen Stromunterbrechung oder dergleichen, und die Kaltkathodenröhre 203 ausgeschaltet wird.
In 52 ermittelt eine Anormalitätsermittlungsschaltung 226 den offenen Lastzustand des piezoelektrischen Transformators 201 bzw. den Leistungsabfall aufgrund einer momentanen Stromunterbrechung oder dergleichen, abhängig von der Ausgangsspannung Vad eines A/D-Wandlers 206, aufgrund eines Stromermittlungsimpulssignals Tt, das von einer Takt- bzw. Zeitsteuerimpulserzeugungsschaltung 218 ausgegeben wird, und auf Grundlage eines Aufleuchtermittlungssignals Vstate, und sie gibt ein anormales Stoppsignal bzw. Anormalitätsstoppsignal Voff aus. Das Anormalitätsermittlungssignal Voff befindet sich üblicherweise auf dem H-(Hoch-)Pegel, und dieses Anormalitätsermittlungssignal Voff nimmt den L-(Niedrig-)Pegel zum Zeitpunkt der Anormalität ein. Wenn ermittelt wird, dass das Anormalitätsermittlungssignal Voff den L-(Niedrig-)Pegel führt, wird das Ausgangssignal eines AND-Gatters 225 auf den L-Pegel verschoben und das Ausgangssignal einer Ausgabefrei gabeschaltung 223 wird gesperrt, wodurch die Ausgabe des Treiberimpulssignals gestoppt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden durch Verschieben des Ausgangssignals des AND-Gatters 225 auf den L-Pegel die Frequenzdaten Ffreq, die von der zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 ausgegeben werden, auf die anfängliche Frequenz rückgeführt bzw. rückgesetzt.
Die übrigen Konfigurationen und Betriebsabläufe der Treiberschaltung der Ausführungsform 12 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen, die in der vorstehend genannten Ausführungsform 11 erläutert sind.
Als nächstes wird das Anormalitätsermittlungsverfahren der Anormalitätsermittlungsschaltung 226 der Ausführungsform 12 unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Das in 24 gezeigte Wellenformdiagramm zeigt ein Beispiel, demnach die Last des piezoelektrischen Transformators 201 einen offenen Zustand eingenommen hat aufgrund des Drahtbruchs oder eines Kurzschlusses in Schaltkartenmuster, aufgrund des Zusammenbruchs der Kaltkathodenröhre 203 oder dergleichen, beispielsweise eines Bruchs der Verbindungsdrähte zwischen dem Ausgang des piezoelektrischen Transformators 201 und dem Eingang der Kaltkathodenröhre 203 oder eines Kurzschlusszusammenbruchs der Stromermittlungsschaltung 204. (a) von 54 zeigt die Wellenform des Stroms, die Kaltkathodenröhre 203 fließt, und (b) zeigt die Ausgangswellenform dies piezoelektrischen Transformators 201; diese zeigen, dass ein offener Lastzustand zum Zeitpunkt t3 aufgetreten ist, aufgrund einer bestimmten Ursache.
Wenn ein offener Lastzustand aufgetreten ist, wie vorstehend erläutert, fließt kein Strom durch die Stromermittlungsschaltung, wie in (a) von 54 gezeigt, und die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 wird größer, wie in (b) von 54 gezeigt. Dieser Zustand ist derselbe wie derjenige, bevor die Kaltkathodenröhre 203 zum Aufleuchten gebracht wird; die Ausgangsspannung Vad des A/D-Wandlers 206 fällt signifikant, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt den H-(Hoch-)Pegel führt, und sie nimmt im wesentlichen denselben Pegel ein wie im Aufleuchtzustand mittels der Spannung einer Spannungsermittlungsschaltung 219, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt den L-(Niedrig-)Pegel führt.
Das in 55 gezeigte Wellenformdiagramm zeigt ein Beispiel, demnach die Stromversorgungsspannung vorübergehend abgefallen ist aufgrund einer momentanen Stromunterbrechung. (a) von 55 zeigt die Stromwellenform der Kaltkathodenröhre 203 und die (b) zeigt die Ausgangsspannungswellenform des piezoelektrischen Transformators 201. In diesem Beispiel fallen sowohl der Röhrenstrom der Kaltkathodenröhre 203 wie die Spannung des piezoelektrischen Transformators 201 während einer momentanen Stromunterbrechung. Die Spannung Vad, die von dem A/D-Wandler 206 ausgegeben wird, fällt deshalb ebenfalls gleichzeitig.
Die momentane Stromunterbrechung, die vorstehend angesprochen ist, bildet einen Zustand, in welchem ausschließlich diejenige Spannung, die an den elektromagnetischen Transformator 202 angelegt ist, fällt, während die Stromversorgungsspannung der Treiberschaltung gehalten wird. Üblicherweise besitzen tragbare Kompakt-Videogeräte, wie etwa DVD-Film-Betrachtungsgeräte und dergleichen eine interne Stromversorgungsschaltung und sie sind derart konfiguriert, dass die Ausgangsspannung ungeachtet der momentanen Stromunterbrechung gehalten werden kann. Um den Verlust an Stromwandlung bzw. Energiewandlung für die Hinterleuchtung zu verringern, wird jedoch die Stromversorgungsspannung zum Treiben der Kaltkathodenröhre 203 direkt in zahlreichen Fällen von einem Wechselstromadapter zugeführt. In tragbaren Videogeräten ist in dem Fall, in welchem elektrischer Strom direkt über einen Wechselstromadapter anstelle einer Batterie zugeführt wird, das Gerät direkt beeinträchtigt durch momentane Stromunterbrechung, und die Stromversorgung stoppt während der Unterbrechung. Eine Hinterleuchtungsstromversorgung eines tragbaren Videogeräts ist insbesondere derart konfiguriert, dass elektrischer Strom direkt von einem Wechselstromadapter zugeführt wird, ohne durch eine Stromversorgungsschaltung zu laufen, um einen Abfall des Wirkungsgrads aufgrund der Verwendung einer Stromversorgungsschaltung zu unterbinden. Die Hinterleuchtungsstromversorgung wird deshalb gerne durch die momentane Stromunterbrechung im Vergleich zu demjenigen Spannungsabschnitt beeinträchtigt, welchem elektrischer Strom über die Stromversorgungsschaltung zugeführt wird. Die Stromversorgungsspannung des LSI wird deshalb im Fall einer gewöhnlichen momentanen Stromunterbrechung gehalten; ausschließlich die Spannung zum Treiben der Kaltkathodenröhre 203 kann jedoch in einigen Fällen fallen. In der elektrischen Stromversorgung für den Einsatz im Heimbereich kann eine momentane Stromunterbrechung von mehreren 10 ms in einigen Fällen auftreten, aufgrund von Stromversorgungsumständen im jeweiligen Heim bzw. Bereich, im Fall eines Gewitters oder dergleichen.
Wie vorstehend angesprochen, liegen in einer piezoelektrischen Transformator-Treiberschaltung zwei Fälle von anormalen Zuständen vor, wie in 54 und 55 gezeigt. In beiden Fällen sollte ein Stoppen bevorzugt unmittelbar zum Zeitpunkt des offenen Ausgangszustands ausgeführt werden, wie in 54 gezeigt; wenn die in 55 gezeigte momentane Stromunterbrechung auftritt, ist es bevorzugt, dass die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal sofort gestoppt wird, um zu verhindern, dass die Treiberschaltung außer Kontrolle gerät und dass ein Wiederstarten unmittelbar nach dem Zeitpunkt gestartet werden soll, nachdem die Stromversorgungsspannung wiedergewonnen worden ist. Es ist deshalb erforderlich, die vorstehend angeführten anormalen Zustände zu unterscheiden.
In der Treiberschaltung der Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung werden zwei anormale Zustände auf Grundlage des nachfolgend erläuterten Prinzips ermittelt.
Wenn das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 206 signifikant kleiner wird bzw. abnimmt, während das Stromermittlungsimpulssignal Tt den L-(Niedrig-)Pegel führt, werden die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 201 und der Strom der Kaltkathodenröhre 203 abgesenkt; dieser Zustand wird als momentane Stromunterbrechung beurteilt.
Wenn das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 206 signifikant sinkt, während das Stromermittlungsimpulssignal Tt den H-(Hoch-)Pegel führt, wird als nächstes davon ausgegangen, dass hierfür zwei Ursachen vorliegen, d. h., eine momentane Stromunterbrechung und ein offener Ausgangszustand. Wenn das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 206 in der Ausführungsform 12 signifikant sinkt, sind die beiden unterscheidbar, abhängig vom Ermittlungssignal Vad des A/D-Wandlers 206 zu dem Zeitpunkt, wenn der nächste Stromermittlungsimpuls Tt sich auf den L-Pegel verschiebt. Dies ist deshalb der Fall, weil im Fall eines offenen Ausgangszustands die Ausgangsspannung Vad des A/D-Wandlers 6 rückgewonnen wird, wenn der nächste Stromermittlungsimpuls Tt sich auf den L-Pegel verschiebt; üblicherweise wird jedoch die Spannung im Fall einer momentanen Stromunterbrechung nicht rückgewonnen. Wenn in der Treiberschaltung der Ausführungsform 12 deshalb das Ermittlungssignal Vad zu dem Zeitpunkt, zu welchem der nächste Stromermittlungsimpuls Tt sich auf den L-Pegel verschiebt, größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird beurteilt, dass ein offener Ausgangszustand aufgetreten ist, und in den übrigen Fällen wird beurteilt, dass eine momentane Stromunterbrechung aufgetreten ist.
53 zeigt ein Blockdiagramm eines konkreten Beispiels der Anormalitätsermittlungsschaltung 226 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 12.
In 53 gibt eine Vergleichsschaltung 226F einen H-(Hoch)Pegelsignal aus, wenn das Eingangssignal von dem A/D-Wandler 206 niedriger als ein vorbestimmter Wert Voff ist; die Schaltung gibt ein L-(Niedrig-)Pegelsignal aus, wenn das Eingangssignal höher ist. Eine erste RS-Flip-Flop-Schaltung 226A wird gewählt, um das H-Pegelsignal auszugeben, wenn das Startsignal den L-Pegel führt, und sie wird zum Zeitpunkt der Offenzustandsermittlung rückgesetzt, wodurch ein L-Pegelsignal ausgegeben wird. Ein AND-Gatter 226B gibt ein H-Pegelsignal zum Zeitpunkt der Offenzustandsermittlung aus. Eine Verriegelungsschaltung 266C verriegelt das Ausgangssignal bzw. den Ausgang der Vergleichsschaltung 226F unmittelbar vor den abfallenden Flanken des Stromermittlungsimpulssignals Tt und gibt es aus. Ein Inverter 226D invertiert die Polarität des Stromermittlungsimpulssignals Tt. Die Verriegelungsschaltung 226K verriegelt den Ausgang bzw. das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 226F ausschließlich dann, wenn das Stromermittlungsimpulssignal den L-Pegel führt und gibt es aus. Ein Inverter 226E invertiert den Ausgang bzw. das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 226K. Ein AND-Gatter 226J gibt ein L-Pegelsignal zum Zeitpunkt der momentanen Stromunterbrechung aus. Ein AND-Gatter 226H gibt das logische AND des Startsignals aus, und das Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung 224B in der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224. Eine zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G wird zum Zeitpunkt der momentanen Stromunterbrechung rückgesetzt und gibt ein L-Pegelsignal aus; es gibt ein H-Pegelsignal aus, wenn das Startsignal den L-Pegel führt, oder wenn das Ausgangssignal der ersten Dekoderschaltung 224B in der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 den L-Pegel führt. Ein AND-Gatter 226M gibt ein L-Pegelsignal aus, wenn eine Anormalität ermittelt wird.
In der Anormalitätsermittlungsschaltung 226 der Ausführungsform 12, die so wie vorstehend erläutert konfiguriert ist, werden die erste RS-Flip-Flop-Schaltung 226A, das AND-Gatter 226B, die Verriegelungsschaltung 226C und die Vergleichsschaltung 226F für die Offenzustandsermittlung verwendet; die zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G, die AND-Gatter 226J und 226H, die Verriegelungsschaltung 226K und die Vergleichsschaltung 226F werden verwendet, um eine momentane Stromunterbrechung zu ermitteln.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Treiberschaltung der Ausführungsform 12 zum Zeitpunkt der momentanen Stromunterbrechung erläutert.
Wenn in der Konfiguration von 53 das Startsignal, das an die Anormalitätsermittlungsschaltung 226 angelegt ist, den L-Pegel führt, ist das Ausgangssignal der zweiten RS-Flip-Flop-Schaltung 226G auf dem H-Pegel festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Aufleuchtermittlungssignal Vstate mit dem L-Pegel derart gewählt bzw. eingestellt, dass der Betriebsablauf für die momentane Stromunterbrechung zum Startzeitpunkt nicht ausgeführt wird; das Ausgangssignal des AND-Gatters 226J nimmt den L-Pegel ein und die zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G wird nicht rückgesetzt.
Nachdem das Startsignal den H-Pegel eingenommen hat und die Verschiebung in den Aufleuchtzustand durchgeführt ist, wird das Ausgangssignal der zweiten Dekoderschaltung 224B in der Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 auf dem H-pegel festgelegt. Die zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G wird deshalb nicht gesetzt, bis das Startsignal den L-Pegel einnimmt, und das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den H-Pegel einnimmt. Nach dem Aufleuchten wird deshalb ausschließlich das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 226K wirksam.
Wenn die Ausgangsspannung Vad des A/D-Wandlers 206 höher als die vorbestimmte Spannung Voff ist, wird ein L-Pegelsignal in die Verriegelungsschaltung 226K über die Vergleichsschaltung 226F eingegeben. Wenn andererseits die Ausgangsspannung Vad des A/D-Wandlers 206 niedriger als die vorbestimmte Spannung Voff ist, wird in die Verriegelungsschaltung 226K ein H-Pegelsignal eingegeben. Wenn das Eingangssignal den L-Pegel führt, wenn das Stromermittlungsimpulssignal Tt den L-Pegel führt, gibt die Verriegelungsschaltung 226K das L-Pegelsignal direkt aus, um die zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G rückzu setzen. Hierdurch nimmt das Ausgangssignal des AND-Gatters 226M den L-pegel an und der Ausgabevorgang stoppt sofort. Zu diesem Zeitpunkt wird ein L-Pegelsignal in die Aufleuchtermittlungsschaltung 221 eingegeben, wodurch das Aufleuchtermittlungssignal Vstate auf den L-Pegel verschoben wird. Die Wiederstartverarbeitungsschaltung 224 beginnt deshalb zu arbeiten; wenn die erste Dekoderschaltung 225B den L-Pegel einnimmt, wird die zweite RS-Flip-Flop-Schaltung 226G gesetzt und das Ausgangssignal des AND-Gatters 226M nimmt den H-Pegel ein. Hierdurch wird die Ausgabefreigabeschaltung 223 freigegeben und der Treibvorgang startet. Da der darauffolgende Betriebsablauf derselbe ist wie der Wiederstartverarbeitungsablauf in der vorausstehenden genannten Ausführungsform 11, erübrigt sich eine Erläuterung. Als nächstes wird der Offenzustandermittlungsbetriebsablauf in der Ausführungsform 12 erläutert.
Wenn das Startsignal den L-Pegel führt, wird das Ausgangssignal der ersten RS-Flip-Flop-Schaltung 226A auf dem H-Pegel festgelegt. Wenn das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den L-Pegel führt, wird das Ausgangssignal des AND-Gatters 226B auf dem L-Pegel festgelegt, um einen Offenzustandsermittlungsvorgang zum Startzeitpunkt zu unterbinden, wodurch die erste RS-Flip-Flop-Schaltung 226A nicht rückgesetzt wird.
Nachdem das Startsignal den H-Pegel eingenommen hat und die Verschiebung in den Aufleuchtzustand durchgeführt ist, wird dann, wenn sämtliche der vier Eingänge des AND-Gatters 226B den H-Pegel einnehmen, beurteilt, dass ein offener Zustand aufgetreten ist, wodurch die erste RS-Flip-Flop-Schaltung 226A rückgesetzt wird, und ein L-Pegelsignal von dem AND- Gatter 226M ausgegeben wird. Der Treibvorgang wird dadurch durch die Ausgabefreigabeschaltung 223 gestoppt.
Die Bedingungen, demnach sämtliche der vier Eingänge des AND-Gatters 226B den H-Pegel einnehmen, wie vorstehend erläutert, beruhen auf der Logik, die in dem vorstehend genannten Prinzip erläutert ist.
Die erste Bedingung besteht darin, dass das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 226C den H-Pegel führt, mit anderen Worten, dass das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 206 kleiner als die vorbestimmte Spannung Voff ist, unmittelbar vor dem abfallenden Flanken des Stromermittlungsimpulssignals Tt.
Die zweite Bedingung betrifft eine Zeitdauer, während welcher das Stromermittlungsimpulssignal Tt den L-Pegel führt. In dieser Zeitdauer führt das Ausgangssignal des Inverters 226D den H-Pegel.
Die dritte Bedingung besteht darin, dass das Ausgangssignal Vad des A/D-Wandlers 206 größer als die vorbestimmte Spannung Voff in der zweiten Bedingung ist, wobei das Ausgangssignal des Inverters 226E den H-Pegel einnimmt.
Die vierte Bedingung besteht darin, dass die Kaltkathodenröhre aufleuchtet, wobei das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den H-Pegel einnimmt.
Die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung der Ausführungsform 12, die wie vorstehend erläutert konfiguriert ist, ist so konfiguriert, dass sie den Treibvorgang prompt stoppt, wenn die Verbindungen im Bereich der Kaltkathodenröhre 203 während des Aufleuchtvorgangs aus einem bestimmten Grund zu Bruch gehen, oder wenn das Ausgangssignal des piezoelektrischen Transformators 201 einen offenen Zustand einnimmt, weil die Kaltkathodenröhre 203 aufgrund von Stößen zerbricht. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 12 ist außerdem derart konfiguriert, dass zum Zeitpunkt der momentanen Stromunterbrechung der Ausgangvorgang sofort gestoppt wird und ein Wiederstarten beginnt, nachdem eine vorbestimmte Zeit nach dem Stoppen abgelaufen ist; dadurch kann ein Zusammenbrechen des piezoelektrischen Transformators 201 unterbunden werden sowie das Zusammenbrechen von Geräten bzw. Vorrichtungen, wie etwa dem Leistungstransistor 220 und dergleichen aufgrund einer kontrollfreien Bedingung aufgrund einer momentanen Stromunterbrechung.
In Übereinstimmung mit der Konfiguration der Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung und wie vorstehend erläutert, wird dann, wenn Verbindungen im Bereich der Kaltkathodenröhre 203 während des Aufleuchtvorgangs aufgrund einer bestimmten Ursache zerbrechen, oder dann, wenn das Ausgangssignal des piezoelektrischen Transformators 201 den offenen Zustand einnimmt, weil die Kaltkathodenröhre 203 aufgrund von Stößen zerbricht, der Treibervorgang prompt bzw. sofort gestoppt; zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgabevorgang sofort gestoppt zum Zeitpunkt der momentanen Stromunterbrechung und ein Wiederstarten beginnt, nachdem die vorbestimmte Zeit nach dem Stoppvorgang abgelaufen ist. In Übereinstimmung mit der Treiberschaltung der Ausführungsform 12 kann dadurch der Zusammenbruch des piezoelektrischen Transformators 200 und der Zusammenbruch von Einrichtungen, wie etwa dem Leistungstransistor 220 und dergleichen, aufgrund einer kontrollfreien Bedin gung wegen der momentanen Stromunterbrechung unterbunden werden.
« Ausführungsform 13 »
Als nächstes wird eine piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 13 der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
56 zeigt ein Blockdiagramm der Konfiguration der piezoelektrischen Treiberschaltung der Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung. In 56 sind diejenigen Komponenten mit denselben Funktionen und Konfigurationen wie diejenigen der vorstehend genannten Ausführungsform mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterungen erübrigen sich.
Im Gegensatz zu dem Fall, in welchem ein Treiberimpulssignal in einem analogen System erzeugt wird, wird in dem Fall, in welchem ein Treiberimpulssignal in einem digitalen System erzeugt wird, die Treiberfrequenz diskret; wenn die Treiberfrequenz sich ändert, wird an den piezoelektrischen Transformator ein Stoß, wenn auch ein geringer Stoß, angelegt. In der Treiberschaltung der Ausführungsform 13 wird ein Treibersystem vorgeschlagen, bei welchem die Änderung der Treiberfrequenz während der Aufleuchtsteuerung oder eine Startsteuerung so sanft wie möglich ausgeführt wird, um den Stoß zu minimieren. In der Ausführungsform 13 ist außerdem ein Treibersystem vorgeschlagen zur Unterdrückung von Flackern, das zu dem Zeitpunkt auftritt, wenn die Treiberfrequenz sich stark ändert aufgrund einer Steuerung im Bereich des Resonanzpunkts des piezoelektrischen Transformators 201, wie vorstehend anhand der Ausführungsformen 8 und 9 erläutert.
Zusätzlich zu der Konfiguration der vorstehend genannten und in 44 gezeigten Ausführungsform 10 weist die Treiberschaltung der Ausführungsform 13 eine Spitzenwertermittlungsschaltung 213 und die Polaritätsinversionsschaltung 214 auf, die in 35 gezeigt ist, und sie außerdem mit einer Funktion versehen, die Steuerung im Bereich des Resonanzpunkts des piezoelektrischen Transformators 201 auszuführen (nachfolgend wird hierauf der Einfachheit halber als Spitzenwertsteuerfunktion Bezug genommen). Die Treiberschaltung der Ausführungsform 13 ist außerdem mit einer Statusermittlungsschaltung 227 zum Ermitteln des Steuerzustands zum Aufleuchtzeitpunkt versehen, mit einer Clip-Verarbeitungsschaltung 228 zum Clippen der Fehlerspannung Verr, die von einer Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 ausgegeben wird unter Verwendung eines Clip-Werts, der vom Steuerzustand abhängig abhängt, und eine Ersatzschaltung 229 zum Ersetzen von ausschließlich den Frequenzteilungsverhältnisverteilungsdaten in den Frequenzdaten, die von einer zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 zum Startsteuerzeitpunkt vor dem Aufleuchten ausgegeben werden. Als nächstes werden die Statusermittlungsschaltung 227, die Clip-Verarbeitungsschaltung 228 und die Ersatzschaltung 229 in der Treiberschaltung des piezoelektrischen Transformators 201 der Ausführungsform 13, die in 56 gezeigt ist, näher erläutert.
Bei der Statusermittlungsschaltung 227 handelt es sich um eine Schaltung zum Ermitteln, ob der Zustand der Spitzenwertsteuerzustand oder der gewöhnliche Steuerzustand zum Aufleuchtzeitpunkt ist. In der Ausführungsform 13 ist die Schaltung derart konfiguriert, dass sie in L-Pegelsignal während der gewöhnlichen Steuerung und ein H-Pegelsignal während der Spitzenwertsteuerung ausgibt. Ein konkretes Steuerschaltungsbeispiel der Statusermittlungsschaltung 227 ist in 57 gezeigt.
In 57 vergleicht eine Vergleichsschaltung 227B das Ausgangssignal (äquivalent zu der Fehlerspannung Verr) eines Addierers 208A mit einer vorab gewählten Konvergenzbeurteilungsspannung Vconv (nachfolgend erläutert); die Schaltung gibt ein L-Pegelsignal aus, wenn das Ausgangssignal des Addierers 208A größer als die Konvergenzbeurteilungsspannung Vconv ist, und andererseits ein H-Pegelsignal aus, wenn das Ausgangssignal kleiner ist. Die Vergleichsschaltung 227B beurteilt, ob der aktuelle Strom der Kaltkathodenröhre 203 sich im Konversionszustand befindet, größer oder kleiner als ein Zielstrom ist. Eine RS-Flip-Flop-Schaltung 227A wird rückgesetzt, wenn das Aufleuchtermittlungssignal Vstate sich in dem Zustand vor dem Aufleuchten befindet, d. h., auf dem L-Pegel, oder wenn das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 227B den H-Pegel führt, d. h., wenn der Strom der Kaltkathodenröhre 203 sich im Konvergenzzustand befindet oder größer als der Zielstrom ist. Außerdem wird die RS-Flip-Flop-Schaltung 227A gesetzt, wenn das Ausgangssignal der Spitzenwertermittlungsschaltung 13 den H-Pegel führt.
Die Statusermittlungsschaltung 227, die so konfiguriert ist, wie vorstehend erläutert, gibt ein H-Pegelsignal zum Zeitpunkt des Spitzenwertsteuerzustands aus und ein L-Pegelsignal zum Zeitpunkt des gewöhnlichen Steuerzustands. Die Clip-Verarbeitungsschaltung 228 ist eine Schaltung zum Clippen des Werts der Fehlerspannung Verr, die von der Fehlerspannungsberechnungsschaltung 208 mit einem vorbestimmten Wert ausgegeben wird. Dieser Clipwert wird umgeschaltet abhängig von dem Zustand vor dem Aufleuchten, dem Spitzenwertsteuerzustand und dem gewöhnlichen Zustand nach dem Aufleuchten. Eine konkrete beispielhafte Schaltung der Clip-Verarbeitungsschaltung 228 ist in 57 gezeigt.
In 57 gibt eine Clip-Schaltung 228A einen vorbestimmten Wert aus, wenn die Fehlerspannung Verr größer oder kleiner als ein getrennt gewählter vorbestimmter Wert ist. Der getrennt gewählte bzw. eingestellte vorbestimmte Wert wird von einem Wähler 228B ausgegeben.
Der Wähler 228B ist gewählt bzw. eingestellt worden, um einen ersten Clipwert vor dem Aufleuchten auszugeben, um einen zweiten Clipwert im Fall des gewöhnlichen Steuerzustands nach dem Aufleuchten auszugeben, und um einen dritten Clipwert im Fall des Spitzenwertsteuerzustands ebenfalls nach dem Aufleuchten auszugeben.
Der erste Clipwert vor dem Aufleuchten ist in der Clipschaltung 228 gewählt bzw. eingestellt worden und die Schaltung gibt 0 aus, wenn die Fehlerspannung Verr kleiner als 0 ist. Wenn die Fehlerspannung Verr eine Fehlerspannung ist, welche eine oder mehr Frequenzteilungen im Hinblick auf das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals aufweist, wird sie auf den Wert der einen Frequenzteilung geclippt. In dem Fall, in welchem die Frequenzdaten Ffreq, die von der zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 ausgegeben werden, als 8-Bit-Daten gewählt worden sind, werden beispielsweise ihre höherwertigen 4 Bits dazu genutzt, ein Frequenzteilungsverhältnis einzustellen, und ihre niederwertigen 4 Bits werden genutzt, um Verteilungsdaten einzustellen, und wenn die Fehlerspannung Verr 16 oder größer ist, ändert sich das Fre quenzteilungsverhältnis um 1 oder mehr. In diesem Fall ist der erste Clipwert mit 16 oder einem kleineren Wert gewählt.
In dem Fall des zweiten Clipwerts wird die Fehlerspannung mit dem Wert der einen Frequenzteilung geclippt, wenn der absolute Wert der Fehlerspannung Verr eine Fehlerspannung mit einer oder mehreren Frequenzteilungen im Hinblick auf das Frequenzteilungsverhältnis des Treiberimpulssignals ist. Der Clipwert wird deshalb mit –16 (minus 16) oder einem größeren Wert oder mit 16 oder kleiner gewählt, wenn das vorstehend genannte Beispiel zum Einsatz kommt. Ferner wird angenommen, dass der dritte Clipwert mit einem kleinen Wert derart gewählt worden ist, dass die Änderung der Helligkeit der Hinterleuchtung nahezu zu vernachlässigen ist.
Die Clipverarbeitungsschaltung 228 ist so konfiguriert, wie vorstehend erläutert; wenn die Fehlerspannung Verr 0 beträgt oder kleiner ist vor dem Aufleuchten, wird deshalb die Fehlerspannung mit 0 geclippt und der Betriebsablauf wird so durchgeführt, dass die Treiberfrequenz nicht in Frequenzerhöhungsrichtung verschoben wird. Während der gewöhnlichen Steuerung nach dem Aufleuchten wird der Betriebsablauf derart durchgeführt, dass das Verschiebungsausmaß der Treiberfrequenz mit Sicherheit eine 1-Frequenzteilung oder weniger ist; während der Spitzenwertsteuerung wird der Betriebslauf derart durchgeführt, dass die mittlere Treiberfrequenz sich nicht deutlich ändert (so dass die Treiberfrequenz lediglich allmählich sich zu ändern vermag), und zwar selbst dann, wenn der Absolutwert der Fehlerspannung Verr groß ist, d. h., selbst dann, wenn die Fehlerspannung von dem Zielwert beabstandet ist.
Die Ersatzschaltung 229 der Ausführungsform 13 ist gewählt worden, um die Verteilung des Frequenzverteilungsverhältnisses vor dem Aufleuchten zu stoppen. Ein konkretes Schaltungsbeispiel der Ersatzschaltung 229 ist in 58 gezeigt.
Wenn in 58 das Aufleuchtermittlungssignal Vstate sich auf dem L-Pegel befindet, d. h., während der Startsteuerung vor dem Aufleuchten, gibt ein Wähler 229A 0 als Verteilungsdaten aus, um die Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses zu stoppen. Nach dem Aufleuchten wählt der Wähler 229A die Verteilungsdaten, die von der zweiten Frequenzeinstellschaltung 291 ausgegeben werden und gibt sie aus, um das Frequenzteilungsverhältnis derart zu verteilen, dass ein Dimmvorgang bzw. eine Dimmleistung erzielt werden kann.
Weitere Konfigurationen und Betriebsabläufe der Ausführungsform 13 sind dieselben wie diejenigen, die in den vorstehend genannten Ausführungsformen 8 bis 10 erläutert sind, weshalb sich ihre Erläuterung erübrigen.
Die erste Eigenschaften der Ausführungsform 13 besteht darin, dass sie so konfiguriert ist, dass sie empfindlich auf eine diskrete Frequenzänderung zum Startzeitpunkt reagiert, wenn die Last des piezoelektrischen Transformators insbesondere im offenen Zustand sich befindet. In der Konfiguration der Ausführungsform 13 wird zur möglichst starken Reduzierung des Stresses, der auf den piezoelektrischen Transformator ausgeübt wird, die Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses gestoppt. Wenn eine Zielspannung erreicht ist, wird die Treiberfrequenz festgelegt und das Aufleuchten der Kaltkathodenröhre 203 wird abgewartet. Hierdurch wird verhindert, dass die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators sich aufgrund der Schwankung der Treiberfrequenz im Bereich der Zielspannung während der offenen Steuerung zum Startzeitpunkt ändert.
Die zweite Eigenschaft besteht darin, dass das Änderungsausmaß des Frequenzteilungsverhältnisses während der Frequenzsteuerung auf 1 oder einen kleineren Wert beschränkt ist, um die Auswirkung einer schlagartigen Frequenzänderung auf den piezoelektrischen Transformator 201 zu reduzieren.
Die dritte Eigenschaft besteht darin, dass das mittlere Frequenzänderungsausmaß während der Frequenzsteuerung verringert wird aufgrund einer Spitzenwertsteuerung, um Flackern aufgrund der großen Frequenzänderung im Bereich des Resonanzpunkts während der Spitzenwertsteuerung zu unterdrücken.
Die Arbeitsweise auf Grundlage der vorstehend genannten ersten Eigenschaft wird nunmehr unter Verwendung der Arbeitsweise in der Ausführungsform 13 erläutert, die in 56 gezeigt ist.
Zunächst führt das Aufleuchtermittlungssignal Vstate den L-Pegel während der Aufleuchtstartsteuerung; wenn die Fehlerspannung Verr ein negativer Wert ist, wird sie deshalb auf 0 durch die Clipverarbeitungsschaltung 228 geclippt. Aus diesem Grund verschiebt sich die Frequenz nicht in einer Richtung, in welcher das Frequenzteilungsverhältnis kleiner wird, d. h., zur Hochfrequenzseite. 59 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz und der Ausgangsspannung während der Treibersteuerung. Die Änderung des Frequenzeinstellvorgangs während der Treibersteuerung wird unter Bezug auf 59 erläutert.
Zunächst wird die Anfangsfrequenz zum Startzeitpunkt mit einem Punkt gewählt, der ausreichend höher ist als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 201. Dieser Einstellpunkt wird als Punkt A angenommen. Ausgehend von der Spannung im Punkt A steigt die Ausgangsspannung allmählich auf den Punkt B und daraufhin auf den Punkt C; wenn die Spannung die Zielspannung Vopen übertrifft und den Punkt erreicht, weist die Fehlerspannung Verr einen negativen Wert auf. Die Clipverarbeitungsschaltung 228 clippt deshalb die Fehlerspannung Verr bei 0 bzw. auf 0, wodurch dieselbe Frequenz wie die vorausgehende Treiberfrequenz erzielt wird, wobei die Spannung auf der Spannung des Punkts D gehalten wird und das Aufleuchten der Kaltkathodenröhre 203 abgewartet wird. Zum Startzeitpunkt wird der Vorgangs zum Stoppen der Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses so ausgeführt, wie unter Bezug auf die vorstehend genannte Ersatzschaltung 229 erläutert.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der vorstehend genannten zweiten Eigenschaft erläutert. In 59 wird die Fehlerspannung Verr zu der Ausgangsspannung der Treiberfrequenz des Punkts A addiert, wodurch die Treiberfrequenz des Punkts B ermittelt wird. Wenn die Fehlerspannung Verr, die addiert werden soll, zu diesem Zeitpunkt groß ist, ändert die Frequenz sich schlagartig; wenn deshalb die Fehlerspannung Verr größer als der Wert einer Frequenzteilung ist, wird sie auf Daten entsprechend der einen Frequenzteilung durch die Clipverarbeitungsschaltung 228 geclippt, wodurch eine schlagartige Frequenzänderung verhindert wird. Diese Clipverarbeitung wird außerdem in ähnlicher Weise nach dem Aufleuchtvorgang durchgeführt. Der durch die Kaltkathodenröhre 203 fließende Strom kann sich jedoch von einem größeren Wert auf einen kleineren Wert nach dem Aufleuchten ändern, beispielsweise dann, wenn die Helligkeit durch Dimmen oder dergleichen verringert wird; der Clipvorgang wird deshalb so ausgeführt, dass der Absolutwert der Fehlerspannung Verr gleich dem Clipwert ist.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der dritten Eigenschaft erläutert. 60 zeigt eine Kennlinie des Röhrenstroms der Kaltkathodenröhre 203 als Funktion der Treiberfrequenz und sie zeigt den Fall, demnach der Röhrenstrom der Kaltkathodenröhre 203 kleiner als ein Zielstrom ist.
Wenn der Arbeitspunkt der Punkt A in 60 ist, verschiebt sich die Treiberfrequenz zur Niederfrequenzseite, um die Spannung nahe an die Zielspannung zu bringen. Wenn die Frequenz zum Punkt B und daraufhin zum Punkt C sich verschoben hat, wird die Steuerung zur Spitzenwertsteuerung verschoben, wie in der vorstehend genannten Ausführungsform 8 erläutert. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich die Ausgangsspannung der Spitzenwertermittlungsschaltung 213 zum H-(Hoch-)Pegel; ein H-Pegelsignal wird deshalb von der Statusermittlungsschaltung 227 ausgegeben und der Clipwert wird umgeschaltet von einem zweiten Clipwert auf einen dritten Clipwert. Aus diesem Grund wird das Bewegungsausmaß vom Punkt C zu Punkt D klein; außerdem verschiebt sich die Frequenz zum Punkt E und daraufhin zum Punkt F. Die Steuerung wird deshalb in der Nähe des Resonanzpunkts ausgeführt und das Ausmaß der Stromänderung wird kleiner, wodurch das Auftreten von Flackern signifikant verringert ist.
In dem Fall, in welchem der Zielstrom kleiner als der aktuelle Stromwert wird, wird daraufhin durch Verringern von bei spielsweise dem Zielstrom ein H-(Hoch-)Pegelsignal von der Vergleichsschaltung 227B ausgegeben, wodurch die RS-Flip-Flop-Schaltung 227 rückgesetzt wird. Hierdurch wird ein L-(Nieder-)Pegelsignal von der Statusermittlungsschaltung 227 ausgegeben, und der Clipwert wird auf den ursprünglichen Wert verschoben, d. h., auf den zweiten Clipwert. Dadurch ist es möglich, cin promptes Verschieben auf den Zielstrom auszuführen.
In der Ausführungsform 13 wird die Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses zum Startzeitpunkt gestoppt, eine abrupte bzw. schlagartige Frequenzänderung wird unterbunden und das Frequenzänderungsinkrement wird verkleinert während der Spitzenwertsteuerung unter Verwendung der Statusermittlungsschaltung 227, der Clipverarbeitungsschaltung 228 und der Verschiebungsschaltung 229, wie vorstehend erläutert. Dadurch können signifikante Effekte zur Verringerung des Stresses für den piezoelektrischen Transformator 201 und zur Veränderung des Flackerns während der Spitzenwertsteuerung erzielt werden.
In der Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung wird außerdem die Verteilung des Frequenzteilungsverhältnisses zum Startzeitpunkt gestoppt, eine abrupte bzw. schlagartige Frequenzänderung wird unterbunden, und das Frequenzänderungsinkrement wird während der Spitzenwertsteuerung verringert. Die Treiberschaltung der Ausführungsform 13 zeichnet sich deshalb durch signifikante Effekte beim Reduzieren des Stresses für den piezoelektrischen Transformator 201 und zum Verhindern von Flackern während der Spitzenwertsteuerung aus.
Jede der Treiberschaltungen, die in den vorstehend genannten Ausführungsformen gezeigt sind, weist ein Treibersystem auf, das für eine digitale LSI-Ausbildung geeignet ist; durch Kombinieren des Treibersystems mit einer Flüssigkristallsteuereinheit und dergleichen zur Bildung von einem (einzigen) Chip, kann die Anzahl von Bauteilen signifikant verringert werden. Es ist deshalb ein Effekt zu erwarten, der es gestaltet, Kompakt-Videogeräte noch kompakter zu machen. Die vorliegende Erfindung hat effektive Gegenmaßnahmen in Bezug auf verschiedene Schutzfunktionen und dergleichen ergriffen, um das Problem einer Schwankung der Stromversorgungsspannung zu unterbinden, ein Problem, das für den praktischen Einsatz zu lösen ist, und um ungünstige Bedingungen zu verhindern; die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb für den praktische Einsatz signifikant effektiv.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die aktuellen bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, wird bemerkt, dass diese Offenbarung nicht als beschränkend anzusehen ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die piezoelektrische Transformatorschaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um eine Kaltkathodenröhre zur Hinterleuchtung eines Flüssigkristallmonitors und dergleichen zu treiben, und außerdem wird sie verwendet für Personal Computer (PC), Flüssigkristall-Fernsehanlagen bzw. für einen Videorecorder bzw. VCR mit integrierter Kamera mit Flüssigkristallanzeige und dergleichen. Insbesondere verwendet die erfindungsgemäße piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung ein digitales System. Deshalb kann sie in einem einzigen Chip zusammen mit weiteren LSI integriert werden und eine Platzeinsparung ist erzielbar, weshalb sie besonders effektiv ist für einen Videorecorder mit integrierter Kamera, eine Digitalkamera und dergleichen, welche Geräte ultrakompakt gemacht werden sollen. Da die Treiberschaltung das digitale System nutzt, gestaltet sich eine Informationsänderung für ein Mikrocomputersystem problemlos und eine technisch fortgeschrittene Dimmsteuerung und dergleichen können erzielt werden; automatisches Dimmen ist abhängig von der Videoszene und der Umgebungshelligkeit kann auch bei einem Leistungsvermögen erzielt werden, das höher ist als dasjenige der herkömmlichen Dimmsteuerung.

Claims

Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung, aufweisend: Einen piezoelektrischen Transformator (1), dem ein gesteuerter Strom zugeführt wird, der einer Kaltkathodenröhre (3) zugeführt werden soll, und der mit einer Frequenz eines Treiberimpulssignals getrieben wird, einen Leistungstransistor zum Treiben des piezoelektrischen Transformators, einen Stromdetektor (4) zum Ermitteln eines Laststroms, der durch die Kaltkathodenröhre (3) fließt, eine Gleichrichtungsschaltung (5) zum Umsetzen einer Sinuswelle, wie etwa einer Wechselspannung, die von einem Stromdetektor (4) gewonnen wird, in eine Spannung, die im wesentlichen Gleichspannung ist, einen A/D-Wandler (6) zum Wandeln des Stromsignals, welches durch die Gleichrichtungsschaltung (5) gleichgerichtet wurde, in ein digitales Signal, eine Fehlerspannungsberechnungsschaltung (7) zum Multiplizieren der Differenzdaten zwischen den Ausgangsdaten des A/D-Wandlers (6) und den Referenzdaten, die von außen zugeführt werden, mit einer Konstanten, und zum Ausgeben des Ergebnisses als Fehlerdaten, und eine Frequenzeinstellschaltung (8) zum Einstellen der Frequenz des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators (1) als M-Bit-Daten (M ist eine ganze Zahl), abhängig von den Fehlerdaten, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung außerdem eine Teilerschaltung (9) zum Teilen eines Takts mit vorbestimmter Frequenz mit einem vorbestimmten Frequenzteilungsverhältnis umfasst, um ein Treiberimpulssignal des piezoelektrischen Transformators (1) zu erzeugen, zum Verteilen des Frequenzteilungsverhältnisses für die Perioden von N Zyklen (N ist eine ganze Zahl) des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators und zum Ausführen einer Steuerung derart, dass das mittlere Frequenzteilungsverhältnis für die Periode von N Zyklen im wesentlichen gleich dem Wert ist, der durch Teilen der M-Bit-Daten, die von der Frequenzeinstellschaltung ausgegeben werden, durch N gewonnen wird.
Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung nach Anspruch 1, wobei das Frequenzteilungsverhältnis der Teilerschaltung (9) für die Periode von vorbestimmten Zyklen verteilt wird, und das Frequenzteilungsverhältnis im (A0·2° + A1·2¹+... +A0, A1,..., An–1·2^n–1)ten Zyklus (wobei vorstehend genannter Ausdruck Ax, dargestellt durch A0, A1,..., An–1, ein numerischer Wert von 0 oder 1 ist) gegeben ist von den niederwertigen N-Bit-Daten (B0·2° + B1·2¹ +... + Bn –1·2^n–1, wobei in dem vorstehend genannten Ausdruck Bx, dargestellt durch B0, B1,..., B–1 ein numerischer Wert, 0 oder 1), und den hochwertigen m-Bit-Daten C hoher Ordnung (C: Dezimalzahl) der M-Bit-Daten, die von der vorstehend genannten Frequenzeinstellschaltung (8) ausgegeben werden, durch die folgende Gleichung (1) {A0·Bn–1 + A0·A1·Bn–2 +... + A0·A1·....An–2·An–1·B0} + C (1).
Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: Eine Hinterflankenverarbeitungsschaltung (211A) zum Verriegeln des Ausgangsimpulssignals der Teilerschaltung an den hinteren Flanken des Takts und zum Ausgeben der verriegelten Signals, und Einen Wähler (211B) zum Wählen des Treiberimpulssignals, welches von der Teilerschaltung (9, 210) ausgegeben wird, bzw. des Treiberimpulssignals, welches von der Hinterflankenverarbeitungsschaltung (211A) ausgegeben wird, und zum Ausgeben des gewählten Impulssignals, wobei das Frequenzteilungsverhältnis der Teilerschaltung (9, 210) für die Zeitdauer von N Zyklen des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators derart verteilt wird, dass die Schwankung des Frequenzteilungsverhältnisses für die Perioden von N Zyklen 1 beträgt oder kleiner ist.
Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung, wobei das Frequenzteilungsverhältnis der Teilungsschaltung (210C) gegeben ist durch die Summe von Daten Div, die gegeben sind durch die hochwertigen Mu-Bits in den M-Bit-Daten, die von der Frequenzeinstellschaltung (8, 209) ausgegeben werden, und den Ausgangsdaten der Verteilungsschaltung (210A), die so gewählt sind, dass die Daten A, die gegeben sind durch die niederwertigen M-Mu-Bits in den M-Bit-Daten verwendet werden zum Ausgeben eines H-(Hoch-)Pegelsignals A Mal für die Periode von Zyklen N (= 2M – Mu) des Treiberimpulssignals des piezoelektrischen Transformators.
Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung, wobei der Wähler (211B) das Treiberimpulssignal ausgibt, das von der Hinterflankenverarbeitungsschaltung (211A) ausgegeben wird, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsschaltung (210A) ein H-(Hoch-)Pegelsignal ist, oder das Treiberimpulssignal ausgibt, das von der Teilerschaltung (210C) ausgegeben wird, wenn das Ausgangssignal der Verteilungsschaltung (A) ein L-(Niedrig-)Pegelsignal ist.
Piezoelektrische Transformator-Treiberschaltung nach Anspruch 4, wobei die Verteilungsschaltung (210A) ein H-(Hoch-)Pegelsignal ausgibt, um das Signal eine geradzahlige Anzahl von Malen oder eine ungeradzahlige Anzahl von Malen für die Zeitdauer von N (= 2M – Mu) Zyklen auszugeben, wenn die Daten A der niederwertigen M-Mu-Bits, die von der Frequenzeinstellschaltung (8, 209) ausgegeben werden, kleiner sind als 2M – Mu/2.