JP2000172230A - 蛍光表示管の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＣ−ＤＣコンバータへの突入電流による電
力損失の防止、及び出力特性の安定化を図ること。 【解決手段】 入力電圧が供給されてから遅延回路４０
により設定した遅延時間が経過するまでは、入力電圧が
電流制限抵抗１０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に
供給すると共に、遅延回路４０による遅延時間の経過後
は、入力電圧がスイッチ回路３０を介してＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２０に供給することで、電源が投入された際に
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電源ラインに流れるチ
ャージ電流を含めた突入電流を電流制限抵抗１０により
制限する。また、通常動作時はスイッチ回路３０を介し
てＤＣ−ＤＣコンバータ２０に入力電圧が供給されるの
で電流制限抵抗１０による電力損失がなく、しかもＤＣ
−ＤＣコンバータに対して安定した入力電圧を供給でき
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光表示管の駆動
回路に関わり、特に直流−直流電圧変換器に流れ込む突
入電流を防止するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光表示管ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent
Display）は、真空容器の中でフィラメントから放出さ
れる熱電子を、加速してアノード上の表示すべきパター
ン形状に塗布された蛍光体に衝突させて発光表示するも
のであり、通常、電子の動きを制御するためのグリッド
を備えた３極管構造のものが多く用いられている。この
ため、蛍光表示管（以下、「ＶＦＤ」という）を駆動す
る駆動回路では、入力電圧からＶＦＤのアノード電圧、
グリッド電圧等を生成するために昇圧型のフライバック
（Fly Back）タイプのＤＣ−ＤＣコンバータが備えられ
ている。

【０００３】ところで、ＶＦＤの駆動回路に設けられて
いるフライバックタイプのＤＣ−ＤＣコンバータは、入
力電圧の供給が開始された時点から例えば数ｍＳ〜数十
ｍＳの間、通常時より数倍程度大きい電流、いわゆる突
入電流が流れることが知られている。このため、従来の
ＶＦＤの駆動回路では、回路を構成する回路部品、例え
ばヒューズ等を突入電流が流れた場合でも耐えられるよ
うに大きい定格のものを用いるようにしていた。

【０００４】しかしながら、上記したような構成の駆動
回路では、突入電流が流れた際に各回路部品に過大なス
トレスを与えるため、駆動回路の信頼性を損ない、また
通常より大きい定格の回路部品を使用することによる回
路の大型化及びコストアップを招くという問題点があっ
た。

【０００５】そこで、従来のＤＣ−ＤＣコンバータを使
用した駆動回路では、突入電流を軽減するための様々な
提案がなされている。例えばＤＣ−ＤＣコンバータの入
力電源ラインに突入電流を制限するための電流制限抵抗
を挿入したり、ＤＣ−ＤＣコンバータの発振周波数をコ
ントロールしてＤＣ−ＤＣコンバータを徐々に立ち上げ
るようにしたり、また、ＤＣ−ＤＣコンバータに入力電
圧を供給する入力電源をコントロールして、図６に示す
ように入力電圧を徐々に立ち上げるようにするものがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＣ−
ＤＣコンバータの入力電源ラインに電流制限抵抗を挿入
した場合、突入電流は制限できるものの、通常動作時は
この電流制限抵抗が負荷となり電力損失が発生するとい
う問題点があった。また、電流制限抵抗を挿入した場合
は電流値によってＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧が変
動するため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力特性が不安定
になるといった悪影響を及ぼす恐れがあった。

【０００７】また、例えばＤＣ−ＤＣコンバータの発振
周波数をコントロールして、ＤＣ−ＤＣコンバータを徐
々に立ち上げるようにしたり、入力電源をコントロール
して入力電圧を徐々に立ち上げるようにした場合は、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの発振周波数や入力電源をコントロ
ールするための制御回路が複雑になったり、専用ＩＣ等
を準備する必要があり、駆動回路の大型化及びコストア
ップを招くという問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記したような
問題点を鑑みてなされたものであり、入力電圧を蛍光表
示管を駆動する所要の駆動電圧に変換して出力する直流
−直流電圧変換器と、直流−直流電圧変換器の入力電圧
端子に入力電圧が供給された際に、直流−直流電圧変換
器に流れ込む突入電流を制限するための電流制限抵抗
と、電流制限抵抗と並列に接続されたスイッチ回路と、
入力電圧が供給されてからスイッチ回路がオン状態とな
るまでの遅延時間を設定する遅延回路とを備え、入力電
圧が供給されてから遅延回路により設定した遅延時間が
経過するまでは、入力電圧を電流制限抵抗を介して直流
−直流電圧変換器に供給すると共に、遅延時間の経過後
は、入力電圧をスイッチ回路を介して直流−直流電圧変
換器に供給するようにした。また、直流−直流電圧変換
器と電流制限用抵抗との接続ラインに整流コンデンサを
設けるようにした。

【０００９】本発明によれば、入力電圧が供給されてか
ら遅延回路により設定した遅延時間が経過するまでは、
入力電圧が電流制限抵抗を介して直流−直流電圧変換器
に供給されるので、電源が投入された際に直流−直流電
圧変換器の入力電源ラインに流れるチャージ電流を含め
た突入電流を電流制限抵抗により制限することができ
る。そして、遅延時間の経過後は入力電圧がスイッチ回
路を介して直流−直流電圧変換器に供給されるので、電
流制限抵抗による電力損失がなく安定した入力電圧を供
給することが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態とさ
れる蛍光表示管の駆動回路の構成を示したブロック図で
ある。この図１において、１０は電流制限抵抗、２０は
ＤＣ−ＤＣコンバータ、３０はスイッチ回路、４０は遅
延回路をそれぞれ示している。

【００１１】電流制限抵抗１０は、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ２０の入力電圧端子ｔ１と、本実施の形態の駆動回路
に対して入力電圧（ＤＣ電圧）を供給する図示しない入
力電源との間に挿入され、その抵抗値は数Ω程度とされ
ている。この電流制限抵抗１０は、入力電源から入力電
圧が入力された際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０へ流れ
込む突入電流を防止するために設けられている、

【００１２】直流−直流電圧変換器とされるＤＣ−ＤＣ
コンバータ２０は、フライバックタイプの昇圧型のコン
バータとされ、入力電圧端子ｔ１に入力された入力電圧
（ＤＣ電圧）を昇圧して、図示しない蛍光表示管（ＶＦ
Ｄ）のアノード電圧ＥＡやグリッド電圧ＥＧを生成して
出力するようになされている。

【００１３】電流制限抵抗１０と並列に接続されたスイ
ッチ回路３０は、例えば電界効果トランジスタ（以下、
「ＦＥＴ」という）等により構成されており、入力電源
が投入されてから遅延回路４０により設定された所定の
遅延時間が経過するまでオフ状態のままで、その後にオ
ン状態となるように制御されている。なお、スイッチ回
路３０としては、入力電源からＤＣ−ＤＣコンバータ２
０に対して流れる電流値によってパワートランジスタや
リレースイッチ等を用いることが可能である。

【００１４】遅延回路４０は、例えば抵抗やコンデンサ
からなる時定数回路、或いはタイマーＩＣ（集積回
路）、リセットＩＣ等により構成され、その動作として
は入力電源が投入されてからスイッチ回路３０をオン状
態にするまでの遅延時間の設定することができるものと
される。本実施の形態の遅延回路４０は、入力電源が投
入されてからＤＣ−ＤＣコンバータ２０に対して突入電
流が流れる数十ｍＳ程度の期間は、スイッチ回路３０を
オフ状態となるように遅延時間が設定されている。

【００１５】このような構成とされる本実施の形態のＶ
ＦＤの駆動回路では、図示しない入力電源が投入されて
からスイッチ回路３０がオン状態となるまでの期間は、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電圧端子ｔ１に電流制
限抵抗１０を介して入力電圧が供給される。これに対し
て、入力電源が投入されてから所定時間経過してスイッ
チ回路３０がオン状態になると、入力電源からの入力電
圧はスイッチ回路３０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２
０に流れることになる。

【００１６】従って、本実施の形態の駆動回路は、入力
電源が投入された時点から数十ｍｓ程度の期間に流れる
突入電流を電流制限抵抗１０により制限することができ
る。そしてその期間経過後はスイッチ回路３０がオン状
態となる。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が定常動作
状態となる通常動作時は、入力電源からの入力電圧は電
流制限抵抗１０を流れることなくスイッチ回路３０を介
してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に供給されるので電流制
限抵抗１０による電力損失を防止することができる。

【００１７】また、通常動作時の入力電圧はスイッチ回
路３０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に供給される
ので、電流値によってＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧
が変動するといったこともなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０の入力電圧を安定させることができので、その出力
特性も安定した状態にすることができる。

【００１８】ところで、上記したようなＶＦＤの駆動回
路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に供給される入力電
圧にリップル等のノイズ成分が含まれている場合があ
る。このため、ＶＦＤの駆動回路ではＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２０の入力電圧端子ｔ１に入力電圧を整流する整流
コンデンサを設けることがある。

【００１９】図２は、その場合の蛍光表示管の駆動回路
の構成を示したブロック図である。なお、図１と同一ブ
ロックには同一番号を付し、その説明は省略する。この
図２に示すように整流コンデンサ５０は、電流制限抵抗
１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電圧端子ｔ１と
の接続ラインに設けられる。この整流コンデンサ５０
は、数百μＦ〜数千μＦと比較的容量の大きいコンデン
サとされている。

【００２０】ところが、この場合は入力電源が投入され
てから整流コンデンサ５０がチャージされるまでの期間
に整流コンデンサ５０に大きなチャージ電流が流れ込む
ことになる。そこで、本実施の形態のＶＦＤの駆動回路
は、電源投入時に整流コンデンサ５０に流れ込むチャー
ジ電流を制限するために、遅延回路４０によりスイッチ
回路３０の遅延期間を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流
れる突入電流及び整流コンデンサ５０に大きなチャージ
電流が流れ込む期間となるように設定する。

【００２１】この結果、図２に示す駆動回路では、入力
電源が投入されてから遅延回路４０により設定された遅
延時間が経過してスイッチ回路３０がオン状態となるま
では、整流コンデンサ５０に対して流れ込むチャージ電
流、及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０への突入電流を電流
制限抵抗１０により制限することができる。

【００２２】図３は、他の実施の形態されるＶＦＤの駆
動回路の構成を示したブロック図である。なお、図１と
同一ブロックには同一番号を付しその説明は省略する。
この図３において、５１は商用交流電源ＡＣから一次側
に供給される商用交流電圧を全波整流する整流回路とさ
れるブリッジダイオード、５２はブリッジダイオード５
１で全波整流された整流電流を平滑する平滑コンデンサ
である。この場合も電源投入時は、平滑コンデンサ５２
がチャージされるまでの期間は平滑コンデンサ５２に対
して比較的大きなチャージ電流が流れ込む。

【００２３】そこで、この場合も電源投入時に平滑コン
デンサ５２へ流れ込むチャージ電流を制限するために、
電流制限抵抗１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０との接続
ラインに平滑コンデンサ５２を設けるようにする。そし
て、この平滑コンデンサ５２に大きなチャージ電流が流
れ込む期間はスイッチ回路３０をオフ状態となるように
した。これにより、入力電源が投入されてからスイッチ
回路３０がオン状態となるまでは、電流制限抵抗１０に
より平滑コンデンサ５２に流れ込むチャージ電流を制限
することができる。

【００２４】図４は、上記図２に示したＶＦＤの駆動回
路の具体的な回路構成を示した図である。この図２にお
いて、６０は入力電源と電流制限抵抗１０との間に設け
られているヒューズを示している。破線で囲って示した
スイッチ回路３０は、例えばＦＥＴ３１、抵抗Ｒ１，Ｒ
２、コンデンサＣ１，Ｃ２、及びＮＰＮトランジスタ
（以下、単に「トランジスタ」という）３２により構成
される。なお、この図に示すＦＥＴ３１は、１つのＦＥ
ＴをＩＣ化したものであり、ソース−ドレイン間に比較
的大きな電流を流すことができるように、ソース端子Ｓ
が３つ、ドレイン端子Ｄが４つそれぞれ設けられてい
る。

【００２５】ＦＥＴ３１は、オン状態の時に入力電源か
ら入力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電圧端子
ｔ１に供給するようになされており、そのソース端子Ｓ
は、入力電源と電流制限抵抗１０の一方とが接続されて
いる入力電源側の入力電源ラインと接続され、ドレイン
端子ＤはＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電圧端子ｔ１
と電流制限抵抗１０の他方とが接続されているＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２０側の入力電源ラインと接続されてい
る。

【００２６】また、ＦＥＴ３１のゲート端子Ｇは、一方
が入力電源側の入力電源ラインと接続されている抵抗Ｒ
２と、一方がトランジスタ３２のエミッタに接続されて
いる抵抗Ｒ３との接続ラインに接続されている。また、
入力電源側の入力電源ラインとゲート端子Ｇとの間にコ
ンデンサＣ２が設けられている。

【００２７】トランジスタ３２は、ＦＥＴ３１のオン／
オフをコントロールしており、そのベースは抵抗Ｒ１を
介して入力電源側の入力電源ラインと接続されていると
共に、後述する遅延回路４０のタイマーＩＣ４１のＯＵ
Ｔ端子と接続されている。また、トランジスタ３２のベ
ース−グランド間には電源が投入された際にオン状態と
なるのを防止するためのコンデンサＣ１が設けられてい
る。また、トランジスタ３２のエミッタは接地（ＧＮ
Ｄ）されている。

【００２８】破線で囲って示した遅延回路４０は、タイ
マーＩＣ（集積回路）４１、抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデン
サＣ３，Ｃ４により構成される。タイマーＩＣ４１のＶ
ｃｃ端子には、例えば動作電圧Ｖｃｃ（５Ｖ）が供給さ
れ、ＧＮＤ端子は接地（ＧＮＤ）されている。なお、タ
イマーＩＣ４１のＶｃｃ端子とＧＮＤ端子との間には、
ノイズを除去するためのコンデンサＣ４が設けられてい
る。タイマーＩＣ４１のＩＮＰＵＴ端子は、電圧監視用
端子とされており、分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５により動作電圧
Ｖｃｃを分圧した分圧電圧が入力されている。また、タ
イマーＩＣ４１のＤＥＬＡＹ端子には時定数を設定する
ためのコンデンサＣ３が設けられている。

【００２９】このようなタイマーＩＣ４１では、ＩＮＰ
ＵＴ端子に入力される分圧電圧と、図示しないタイマー
ＩＣ４１内で基準電圧の生成を行っていると共に、ＤＥ
ＬＡＹ端子に接続されるコンデンサＣ３と、タイマーＩ
Ｃ４１内に設けられている図示しない抵抗やコンデンサ
などにより時定数回路を形成している。

【００３０】従って、本例の駆動回路は、遅延回路４０
を構成しているタイマーＩＣ４１のＩＮＰＵＴ端子に入
力される電圧が所定の基準電圧より大きくなった時に、
コンデンサＣ３により構成される時定数回路により設定
された所定時間だけ遅延したタイミングでＯＵＴ端子か
ら出力電圧が出力される。そして、このタイマーＩＣ４
１の出力電圧によりスイッチ回路３０のトランジスタ３
２がオンになり、ＦＥＴ３１をオンさせるようにしてい
る。

【００３１】これにより、入力電源が投入されてからス
イッチ回路３０のＦＥＴ３１がオン状態となるまでは、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電圧端子ｔ１には、電
流制限抵抗１０を介して入力電圧が供給されるので、入
力電源を投入した際にＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流れ
込む突入電流を軽減することができると共に、整流コン
デンサ５０に流れ込むチャージ電流を制限することがで
きる。

【００３２】また、入力電源が投入されてから遅延回路
４０のタイマーＩＣ４１により設定された遅延時間経過
後は、スイッチ回路３０のＦＥＴ３１がオン状態となる
ため、入力電源からの入力電圧は、電流制限抵抗１０を
流れることなくスイッチ回路３０を介してＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２０に供給されることになる。

【００３３】この結果、従来の駆動回路では、図５
（ａ）に示すように入力電源が投入された時点（ｔ１）
から所定の時間経過するまでは、チャージ電流を含めた
突入電流が流れるのに対して、本実施の形態の駆動回路
では、図５（ｂ）に示すように入力電源が投入された時
点（ｔ１）でのチャージ電流を含めた突入電流を制限す
ることができる。

【００３４】なお、本実施の形態においては、遅延回路
４０としてタイマーＩＣ４１を使用する場合を例にとっ
て説明したが、例えば抵抗、コンデンサにより構成した
時定数回路によって構成することも当然可能である。但
し、入力電源にチャッタリングが生じた場合等において
は、時定数回路では追従することができず場合によって
チャージ電流を含めた突入電流がスイッチ回路３０のＦ
ＥＴ３１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流れ込む
恐れがあるので、遅延回路４０はタイマーＩＣ４１等を
用いた方が好適である。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の蛍光表示
管の駆動回路は、入力電源が投入された時点では、入力
電圧を電流制限抵抗を介して直流−直流電圧変換器に供
給すると共に、突入電流が流れる所定期間経過後は、ス
イッチ回路を介して直流−直流電圧変換器に入力電圧を
供給するようにしている。従って、電源が投入された際
に直流−直流電圧変換器の入力電源ラインに流れる突入
電流を電流制限抵抗により軽減することができる。ま
た、通常動作時はスイッチ回路を介して直流−直流電圧
変換器に対して入力電圧が供給されるので、電流制限抵
抗による電力損失をなくすことができると共に、電流値
によって直流−直流電圧変換器の入力電圧が変動するこ
とがないため、その出力特性が不安定になるといったこ
とを防止することができる。

【００３６】さらにまた、本発明の蛍光表示管の駆動回
路は、従来の駆動回路のように回路構成が複雑になった
り、専用ＩＣ等を設ける必要がなく、例えば電流制限抵
抗と並列に電界効果トランジスタにより構成したスイッ
チ回路を接続すると共に、市販のタイマー回路により構
成した遅延回路を接続するといった簡単、且つ低コスト
で実現することができるという利点がある。

【００３７】また、直流−直流電圧変換器の入力電源ラ
インに整流コンデンサを設けた場合は、電源投入時に整
流コンデンサに流れ込むチャージ電流を含めた突入電流
を電流制限抵抗により軽減することができる。

【００３８】さらにまた、入力電源が商用交流電源とさ
れる時は、整流回路から出力される整流電流を平滑する
平滑コンデンサを直流−直流電圧変換器の入力電源ライ
ンに設けることで、電源投入時に平滑コンデンサに流れ
込むチャージ電流を電流制限抵抗により制限できるの
で、この平滑コンデンサへのチャージ電流を含めた突入
電流を電流制限抵抗により軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態とされる蛍光表示管の駆動回
路の構成を示したブロック図である。

【図２】本実施の形態の蛍光表示管の駆動回路の構成を
示したブロック図である。

【図３】他の実施の形態の蛍光表示管の駆動回路の構成
を示したブロック図である。

【図４】図２に示した蛍光表示管の駆動回路の具体的な
回路構成を示した図である。

【図５】蛍光表示管の駆動回路に流れるチャージ電流を
含めた突入電流の説明図である。

【図６】従来の蛍光表示管の駆動回路の入力電圧の様子
を示した図である。

【符号の説明】

１０ 電流制限抵抗、２０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、３
０ スイッチ回路、３１ ＦＥＴ、３２ トランジス
タ、４０ 遅延回路、４１ タイマーＩＣ、５０整流コ
ンデンサ、５１ ブリッジダイオード、５２ 平滑コン
デンサ、６０ ヒューズ、Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗、Ｃ１〜Ｃ
４ コンデンサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電圧を蛍光表示管を駆動する所要の
   駆動電圧に変換して出力する直流−直流電圧変換器と、 前記直流−直流電圧変換器の入力電圧端子に前記入力電
   圧が供給された際に、前記直流−直流電圧変換器に流れ
   込む突入電流を制限するための電流制限抵抗と、 前記電流制限抵抗と並列に接続されたスイッチ回路と、 前記入力電圧が供給されてから前記スイッチ回路がオン
   状態となるまでの遅延時間を設定する遅延回路とを備
   え、 前記入力電圧が供給されてから前記遅延回路により設定
   した遅延時間が経過するまでは、前記入力電圧を前記電
   流制限抵抗を介して前記直流−直流電圧変換器に供給す
   ると共に、 前記遅延時間の経過後は、前記入力電圧を前記スイッチ
   回路を介して前記直流−直流電圧変換器に供給するよう
   にしたことを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。
2. 【請求項２】 前記直流−直流電圧変換器と前記電流制
   限用抵抗との接続ラインに整流コンデンサを設けるよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光表示管の
   駆動回路。
3. 【請求項３】 前記入力電圧が商用交流電圧とされる時
   は、前記商用交流電圧を整流する整流回路から出力され
   る整流電流を平滑する平滑コンデンサを前記直流−直流
   電圧変換器と前記電流制限用抵抗との接続ラインに設け
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光表
   示管の駆動回路。
4. 【請求項４】 前記直流−直流電圧変換器は、フライバ
   ックタイプの直流−直流電圧変換器により構成されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の蛍光表示管の駆動回
   路。
5. 【請求項５】 前記スイッチ回路は、電界効果トランジ
   スタにより構成されることを特徴とする請求項１に記載
   の蛍光表示管の駆動回路。
6. 【請求項６】 前記遅延回路は、タイマー回路により構
   成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光表
   示管の駆動回路。