JP2000156296A - 陰極管駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電トランスで陰極管を駆動する回路におい
て、調整作業等を必要とせず、陰極管や圧電トランスの
個体差や経時変化、環境変化等に応じて著しく変動する
最適な駆動周波数に追従し、常に高い効率で陰極管を点
灯駆動させる。 【解決手段】圧電トランス19の駆動周波数を変化させる
電圧制御発信器14と、駆動周波数が変化する間の陰極管
11を流れる電流値を検出する電流検出回路12、Ａ／Ｄ変
換器21と、圧電トランス19の駆動周波数を連続的に変化
させた場合に検出される結果から、陰極管11を流れる電
流値が最大となるように上記電圧制御発信器14を制御す
る制御部22とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶表示パ
ネルのバックライトとして用いられる陰極管を駆動する
陰極管駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示パネルのバックライトと
して用いられる陰極管の駆動回路として、従来は図４に
示すような構成のものが用いられていた。同図で、１１
は駆動対象となる陰極管であり、この陰極管１１を流れ
る電流を電流検出回路１２により検出する。この電流検
出回路１２で検出された電流値は積分器１３により積分
されて電圧値に変換され、電圧制御発信器（ＶＣＯ）１
４に与えられる。

【０００３】電圧制御発信器１４は、与えられた電圧に
対応した周波数で発振するもので、この電圧制御発信器
１４の発振した信号によりＦＥＴゲート駆動回路１５が
動作し、ともにｎチャネルのＦＥＴ１６，１７のゲート
を直接駆動あるいはインバータを介して反転駆動する。

【０００４】これらＦＥＴ１６，１７は、ともにソース
が接地され、各ドレインが補助トランスとしての巻線ト
ランス１８の一次巻線の両端に接続されるもので、この
一次巻線に対して電源入力端子ＩＴが接続されているた
め、ＦＥＴ１６，１７が交互に導通してそれぞれ所定の
入力電圧が該一次巻線に印加される。

【０００５】そして、この巻線トランス１８の二次巻線
の両端間に圧電トランス１９が接続されるとともに、該
二次巻線の一端が接地される。

【０００６】しかして、この圧電トランス１９が上記陰
極管１１を駆動するようになるもので、圧電トランス１
９は機械振動の共振によりエネルギーを伝送して陰極管
１１を点灯駆動するため、駆動周波数を共振周波数と合
致させる必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記圧電トランス１９
は、トランス自身の長さや厚さ等のばらつき、陰極管１
１のインピーダンスの変化などによって共振周波数が変
動するため、駆動周波数をより細かく制御しなければな
らない。

【０００８】そのために上記図４においては、陰極管１
１を流れる電流の値を電流検出回路１２により検出して
積分器１３で電圧変換し、その電圧値を電圧制御発信器
１４に供給することで駆動周波数を制御するようにして
いた。

【０００９】しかしながら、圧電トランス１９は以下に
述べる点で不具合があった。すなわち、圧電トランス１
９、陰極管１１の各個体の特性のばらつきで機器毎に最
適な駆動周波数が異なり、制御系としては陰極管１１に
流れる電流を一定にするためにしか動作しないため、機
器毎に最適な駆動周波数を見つけ出してその周波数とな
るようなオフセット調整を施さなければならず、目標値
の設定が必要であること、陰極管１１の経年変化による
インピーダンスの変化で最適な駆動周波数が変化した場
合に、実際の駆動周波数を追従させることができないた
め、最適な駆動周波数からずれたままで駆動を続けるこ
とになり、駆動効率が低下すること、及び周囲の温度な
どの陰極管１１の環境変化によるインピーダンスの変化
で最適な駆動周波数が変化した場合にも、実際の駆動周
波数を追従させることができないため、最適な駆動周波
数からずれたままで駆動を続けることになり、駆動効率
が低下することの３点である。

【００１０】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、調整作業等を必要
とせずに、陰極管や圧電トランスの個体差や経時変化、
環境変化等に応じて著しく変動する最適な駆動周波数に
追従し、常に高い効率で陰極管を点灯駆動させることが
可能な陰極管駆動回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧電トランスにより陰極管を駆動する回路において、上
記圧電トランスの駆動周波数を変化させる周波数可変手
段と、この駆動手段により駆動周波数が変化する間の上
記陰極管を流れる電流値を検出する検出手段と、上記周
波数可変手段により上記圧電トランスの駆動周波数を連
続的に変化させた場合に上記検出手段で得られる結果か
ら、上記陰極管を流れる電流値が最大となるように上記
周波数可変手段を制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする。

【００１２】このような構成とすれば、調整作業等を必
要とせずに、陰極管や圧電トランスの個体差や経時変
化、環境変化等に応じて著しく変動する最適な駆動周波
数に追従し、常に高い効率で陰極管を点灯駆動させるこ
とが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の一形態について説明する。

【００１４】図１はその回路構成を示すもので、基本的
には上記図４に示したものと同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明は省略する。

【００１５】しかして、電流検出回路１２で検出された
陰極管１１を流れる電流値はＡ／Ｄ変換器２１で所定の
サンプリング周波数、量子化ビット数をもってデジタル
化された後に制御部２２に送られる。

【００１６】この制御部２２にはまた、上記電源入力端
子ＩＴと接続され、その電源供給により、予め設定され
た一定時間を計測動作する計時部２３が接続されてお
り、制御部２２はこの計時部２３を用いて後述する制御
処理を実行し、ＰＷＭ信号を積分器１３に送出する。

【００１７】この制御部２２の出力したＰＷＭ信号が積
分器１３で積分されて直流電圧に変換された後に上記電
圧制御発信器１４へ供給されて、発振周波数が制御され
る。

【００１８】次に上記実施の形態の動作について説明す
る。

【００１９】図２は主として上記制御部２２が実行する
制御処理の内容を示すもので、ここでは制御部２２はそ
の内部にレジスタＡ〜Ｃを有するものとする。

【００２０】電源が投入されると、制御部２２はプリセ
ットされている電圧Ｖ0 を表わすＰＷＭ信号を出力し、
これが積分器１３で直流電圧に変換されて電圧制御発信
器１４に印加される。

【００２１】電圧制御発信器１４は、この電圧Ｖ0 の印
加により励振されて周波数Ｆ0 ないしはその整数倍で発
振するもので、その発振出力を受けたＦＥＴゲート駆動
回路１５が該周波数Ｆ0 でＦＥＴ１６，１７を交互に導
通してそれぞれ所定の入力電圧が該一次巻線に印加され
る。

【００２２】したがって、巻線トランス１８の一次巻線
の電源入力端子ＩＴとの接続点で分割されるそれぞれの
巻数と同二次巻線の巻き数との比に応じて交互に電源入
力端子ＩＴへの入力電圧が昇圧されて圧電トランス１９
に印加され、圧電トランス１９はその印加電圧に対応し
て陰極管１１を駆動するようになるもので、その時陰極
管１１に流れる電流を電流検出回路１２が検出して整流
し、電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換器２１を介してデジタ
ル化した後に制御部２２へ出力する。

【００２３】制御部２２では、上記電圧Ｖ0 を出力した
時点で計時部２３による計時を開始させ、その計時内容
が一定の値となるまでの間、同状態を維持し、その後に
Ａ／Ｄ変換器２１を介して送られてくる電圧値ＶA をレ
ジスタＡに保持する一方（ステップＳ０１）、出力して
いる電圧値Ｖ0 をレジスタＣに保持する（ステップＳ０
２）。

【００２４】その後、レジスタＣに保持した電圧値Ｖ0
と予め設定されている微小電圧ΔＶとを加算した値「Ｖ
0 ＋ΔＶ」を新たな電圧値Ｖ0 として更新設定し、上記
積分器１３を介して電圧制御発信器１４に印加させ、電
圧制御発信器１４の発振周波数を変化させる（ステップ
Ｓ０３）。

【００２５】図３は圧電トランス１９の駆動周波数と出
力電圧との関係を示すもので、上記微小電圧ΔＶに対応
した周波数ΔＦ分の変化により、圧電トランス１９の出
力電圧も変化していることがわかる。

【００２６】しかして、この圧電トランス１９の出力電
圧の変化により陰極管１１を流れる電流も変化する。

【００２７】制御部２２では、上記と同様に上記電圧Ｖ
0 を変化させた時点で計時部２３による計時をリセット
させ、その計時内容が再び一定の値となるまでの間、同
状態を維持し、その後にＡ／Ｄ変換器２１を介して送ら
れてくる電圧値ＶX をレジスタＢに保持する（ステップ
Ｓ０４）。

【００２８】次いで、レジスタＡに保持した電圧値がレ
ジスタＢに保持した同値より高いか否か、すなわち上記
圧電トランス１９の駆動周波数をプラス方向に変化させ
たことでその出力電圧値が減少したか否かを判断する
（ステップＳ０５）。

【００２９】これは、圧電トランス１９への駆動周波数
をプラス方向に変化することで、上記図３で示した特性
におけるピーク値を越えた右下がりの領域にあるか否か
を判断するためのもので、レジスタＢの保持する電圧値
の方が大きいか、または等しいと判断した場合には、再
び上記ステップＳ０１からの処理に戻ってさらに圧電ト
ランス１９の駆動周波数を「ΔＦ」分だけプラス方向に
変化させるという処理サイクルを繰返し実行する。

【００３０】そして、ステップＳ０５でレジスタＡに保
持した電圧値がレジスタＢに保持した同値より高いと判
断した場合、すなわち圧電トランス１９の駆動周波数を
プラス方向に変化させたことでその出力電圧値が減少
し、上記図３で示した特性におけるピーク値を越えた右
下がりの領域にあると判断した場合には、次いでレジス
タＣに保持している１つ前の処理サイクルで使用した電
圧値Ｖ1 を新たに電圧値Ｖ0 として上記積分器１３を介
して電圧制御発信器１４に印加させ、電圧制御発信器１
４の発振周波数を変化させる（ステップＳ０６）。

【００３１】その後、上記電圧Ｖ0 を出力した時点で計
時部２３による計時をリセットさせ、その計時内容が一
定の値となるまでの間、同状態を維持し、その後にＡ／
Ｄ変換器２１を介して送られてくる電圧値ＶA をレジス
タＡに保持する一方（ステップＳ０７）、出力している
電圧値Ｖ0 をレジスタＣに保持する（ステップＳ０
８）。

【００３２】そして、レジスタＣに保持した電圧値Ｖ0
から予め設定されている微小電圧ΔＶを減算した値「Ｖ
0 −ΔＶ」を新たな電圧値Ｖ0 として更新設定し、上記
積分器１３を介して電圧制御発信器１４に印加させ、電
圧制御発信器１４の発振周波数を変化させる（ステップ
Ｓ０９）。

【００３３】しかして、この圧電トランス１９の出力電
圧の変化により陰極管１１を流れる電流も変化する。

【００３４】制御部２２では、上記と同様に上記電圧Ｖ
0 を変化させた時点で計時部２３による計時をリセット
させ、その計時内容が再び一定の値となるまでの間、同
状態を維持し、その後にＡ／Ｄ変換器２１を介して送ら
れてくる電圧値ＶX をレジスタＢに保持する（ステップ
Ｓ１０）。

【００３５】次いで、レジスタＡに保持した電圧値がレ
ジスタＢに保持した同値より高いか否か、すなわち上記
圧電トランス１９の駆動周波数をマイナス方向に変化さ
せたことでその出力電圧値が減少したか否かを判断する
（ステップＳ１１）。

【００３６】これは、圧電トランス１９への駆動周波数
をマイナス方向に変化することで、上記図３で示した特
性におけるピーク値となったか否かを判断するためのも
ので、レジスタＢの保持する電圧値の方が大きいか、ま
たは等しいと判断した場合には、再び上記ステップＳ０
７からの処理に戻ってさらに圧電トランス１９の駆動周
波数を「ΔＦ」分だけマイナス方向に変化させるという
処理サイクルを繰返し実行する。

【００３７】そして、ステップＳ１１でレジスタＡに保
持した電圧値がレジスタＢに保持した同値より高いと判
断した場合、すなわち圧電トランス１９の駆動周波数を
マイナス方向に変化させたことでその出力電圧値が減少
し、上記図３で示した特性におけるピーク値の若干左側
にあると判断した場合には、次いでレジスタＣに保持し
ている１つ前の処理サイクルで使用した電圧値Ｖ1 を新
たに最も効率のよい駆動周波数を得るための電圧値Ｖ0
として上記積分器１３を介して電圧制御発信器１４に印
加させ、電圧制御発信器１４の発振周波数を変化させて
（ステップＳ１２）、以上でこの処理を終了する。

【００３８】このように、圧電トランス１９の駆動周波
数をプラス、マイナスの双方向にわたって変化させて、
出力電圧がピークとなる点、すなわち共振点をサーチす
るため、動作当初の状態が該共振点を挟んでいずれの領
域にあったとしても、確実に出力電圧がピークとなる共
振点をサーチし、最も高い効率で陰極管１１を点灯駆動
させることができる。

【００３９】しかるに、上記図２で示した処理を例えば
装置の電源投入時毎に実施することで、使用者による調
整作業等を必要とせず、また陰極管１１や圧電トランス
１９の個体差や経時変化等に応じて著しく変動する最適
な陰極管１１の駆動周波数に正確に追従し、常に高い効
率で陰極管１１を点灯駆動させることが可能となる。

【００４０】なお、上記実施の形態では、制御部２２が
ＰＷＭ信号の形で電圧制御発信器１４への印加電圧を出
力し、これを積分器１３で積分してアナログの電圧信号
に変換して電圧制御発信器１４に供給するものとしてい
るが、制御部２２はデジタルデータの形で同印加電圧を
出力し、これをＤ／Ａ変換器によりアナログの電圧信号
に変換して電圧制御発信器１４に供給するものとしても
よい。

【００４１】また、上記実施の形態における処理を装置
の電源投入時のみならず、装置の使用時は一定時間毎、
例えば３０分毎に定期的に実施するものとしてもよく、
この場合には周囲の温度変化等の環境変化により陰極管
１１のインピーダンスが変化して圧電トランス１９の共
振点がずれた際，あるいは電池を電源とする携帯電子装
置で電源となる電池の電圧が消耗につれて徐々に低下し
て圧電トランス１９の共振点が変化した際などでも、常
に正確な効率で陰極管１１を点灯駆動させることが可能
となる。

【００４２】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲内で種々変形して実施することが可能であるものとす
る。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、調整作業
等を必要とせずに、陰極管や圧電トランスの個体差や経
時変化、環境変化等に応じて著しく変動する最適な駆動
周波数に追従し、常に高い効率で陰極管を点灯駆動させ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る回路構成を示すブ
ロック図。

【図２】同実施の形態に係る動作処理の内容を示すフロ
ーチャート。

【図３】同実施の形態に係る動作を説明するための図。

【図４】一般的な陰極管の駆動回路の構成を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１１…陰極管 １２…電流検出回路 １３…積分器 １４…電圧制御発信器（ＶＣＯ） １５…ＦＥＴゲート駆動回路 １６，１７…ＦＥＴ １８…巻線トランス １９…圧電トランス ２１…Ａ／Ｄ変換器 ２２…制御部 ２３…計時部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電トランスにより陰極管を駆動する回
   路において、 上記圧電トランスの駆動周波数を変化させる周波数可変
   手段と、 この駆動手段により駆動周波数が変化する間の上記陰極
   管を流れる電流値を検出する検出手段と、 上記周波数可変手段により上記圧電トランスの駆動周波
   数を連続的に変化させた場合に上記検出手段で得られる
   結果から、上記陰極管を流れる電流値が最大となるよう
   に上記周波数可変手段を制御する制御手段とを具備した
   ことを特徴とする陰極管駆動回路。