JP2000228295A - 圧電トランスインバータ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない部品点数で冷陰極管電流の応答性が良
好で、冷陰極管を間欠点灯させる圧電トランスインバー
タ回路を提供する。 【解決手段】 圧電トランス１は駆動回路６から入力さ
れた交流電圧を電圧変換して冷陰極管２に印加し、これ
を点灯させる。冷陰極管２に流れる電流が電流電圧変換
回路３に与えられて電圧に変換され、誤差増幅回路４に
よって基準電圧Ｖ１との差電圧が増幅され、その電圧に
基づいて電圧周波数変換回路５が駆動回路６の駆動周波
数を決定する。間欠駆動制御信号Ｓ１に基づいて制御回
路７が駆動回路６の動作を停止させたとき、制御回路８
は負荷９によって誤差増幅回路４の出力から電流を消費
させ、誤差増幅回路４の出力電圧を低下させて電圧周波
数変換回路５からの周波数を低く制御させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電トランスイン
バータに関し、特に、圧電トランスを用いて液晶バック
ライト用冷陰極管を点灯させるような圧電トランスイン
バータに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電トランスを用いた圧電トランスイン
バータは、近年主として携帯機器やノートパソコンの液
晶バックライト用冷陰極管を点灯させる目的で開発が進
められてきている。そして、従来より、圧電トランスを
用いたインバータで冷陰極管を間欠点灯させて、輝度を
調光する方法が行なわれている。

【０００３】図７は従来の圧電トランスインバータ回路
のブロック図である。図７において、圧電トランス１は
駆動回路６から一次側電極に入力された交流電圧を電圧
変換して冷陰極管２に印加する。冷陰極管２は圧電トラ
ンス１の出力電圧によって点灯する。冷陰極管２に流れ
る電流は電流電圧変換回路３に与えられて電圧に変換さ
れて誤差増幅回路４に与えられ、管電流を制御するため
の基準電圧Ｖ１との差電圧が増幅される。

【０００４】誤差増幅回路４の出力は電圧周波数変換回
路５に与えられて駆動周波数が決定される。駆動回路６
はその駆動周波数によって圧電トランス１を駆動する。
このために、駆動回路６はＦＥＴドライブ回路６１とド
ライブ用のＭＯＳＦＥＴ６２，６３とを含む。制御回路
７は制御用トランジスタＴＲ１，ＴＲ２を含み、内部か
らの間欠駆動制御信号Ｓ１によって制御用トランジスタ
ＴＲ１，ＴＲ２が駆動回路６のＭＯＳＦＥＴ６２，６３
をオン，オフさせる。

【０００５】図７に示す圧電トランス１は圧電トランス
固有の共振周波数で最大の周波数特性を持ち、その共振
周波数より離れると昇圧が小さくなるという周波数昇圧
特性を持っている。この周波数昇圧特性を利用して、誤
差増幅回路４によって冷陰極管電流を電圧に変換した値
と、管電流を設定する基準電圧Ｖ１とを比較し、その比
較電圧を周波数に変換し、圧電トランス２１を駆動する
ことにより、圧電トランス１の昇圧を変えて管電流を一
定にするように動作している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した圧電トラ
ンスインバータ回路において、冷陰極管２の間欠点灯を
行なうと、冷陰極管２が消灯している間は冷陰極管電流
が流れず、圧電トランスインバータ回路は、電流を流そ
うと周波数を共振周波数に近づけるように動作する。こ
の状態で点灯を行なうと、点灯時に管電流が多く流れ、
輝度のちらつきが発生する。これを解決するために、消
灯時には管電流と基準電圧の比較電圧を一定にする方法
が考えられている。すなわち、図７に示した従来例で
は、誤差増幅回路４の出力にサンプルホールド回路９を
設けて消灯時に誤差増幅回路４の出力を一定にしてい
る。しかしながら、図７に示した回路は、部品点数が多
いという問題がある。

【０００７】図８は従来の圧電トランスインバータ回路
の他の例を示すブロック図である。この図８に示した例
では、誤差増幅回路４の出力に大容量のコンデンサＣ１
を接続することによって、消灯時の誤差増幅回路４の出
力を一定にしている。しかし、コンデンサＣ１を設けた
ことによって、圧電トランスインバータ回路の応答性が
遅くなり、冷陰極管２の点灯時間が遅くなり、管電流変
化時の応答性が遅くなるという問題があった。

【０００８】しかも、圧電トランス１の性質により、圧
電トランス１を駆動する駆動回路６を停止させても、圧
電トランス１の出力がすぐに止まらず、図９の間欠駆動
制御部信号と管電流との関係を示す図から明らかなよう
に、冷陰極管２には圧電トランス１の出力が減衰するま
で管電流が流れ、冷陰極管２は駆動回路６が動作を停止
しても圧電トランス１の出力が減衰するまで点灯を続け
てしまう。これにより、冷陰極管２を間欠点灯する場
合、消灯時間を長くしていくと、駆動回路６が動作を停
止した後の圧電トランス１の出力が減衰するまでに流れ
る管電流が無視できなくなり、駆動回路６の動作と停止
の時間比率と、冷陰極管電流の流れる電流の比率が異な
り、比例した制御ができないという課題があった。

【０００９】それゆえに、この発明の主たる目的は、少
ない部品点数で冷陰極管電流の応答性が良好で、冷陰極
管を間欠点灯させることのできるような圧電トランスイ
ンバータ回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
一次側電極間に印加された交流電圧を電圧変換して二次
電極に接続された負荷に供給する圧電トランスと、圧電
トランスの出力電圧により点灯する冷陰極管と、冷陰極
管に流れる管電流を電圧に変換する電流電圧変換回路
と、電流電圧変換回路の出力と、管電流を制御するため
の基準電圧との差電圧を増幅する誤差増幅回路と、誤差
増幅回路の出力電圧で駆動周波数が決まる電圧周波数変
換回路と、電圧周波数変換回路の発振周波数によって圧
電トランスを駆動する駆動回路とを有する圧電トランス
インバータ回路において、間欠駆動制御信号によって駆
動回路出力をオン，オフさせる第１の制御回路と、間欠
駆動制御信号によって誤差増幅回路出力の負荷に流れる
電流をオン，オフさせる第２の制御回路とを備えて構成
される。

【００１１】請求項２に係る発明は、圧電トランスを用
いて冷陰極管を間欠に点灯させることにより、冷陰極管
を調光する圧電トランスインバータ回路において、冷陰
極管の間欠点灯動作の消灯前に圧電トランスの昇圧比が
低くなるように駆動周波数を高くする。

【００１２】請求項３に係る発明では、請求項１の圧電
トランスインバータ回路において、、冷陰極管の間欠点
灯動作時の消灯前に、圧電トランスの昇圧比が低くなる
ように駆動周波数を高くする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態のブ
ロック図である。図１において、圧電トランス１と冷陰
極管２と電流電圧変換回路３と誤差増幅回路４と電圧周
波数変換回路５と駆動回路６と制御回路７は前述の図７
と同様にして構成される。さらに、この実施形態では、
第２の制御回路８と負荷９とが設けられる。そして冷陰
極管２が消灯して制御回路７が間欠駆動制御信号Ｓ１に
よって駆動回路６の出力を停止させているときに、誤差
増幅回路４の出力電流が負荷９に流れるように制御回路
８によって制御される。

【００１４】電圧周波数変換回路５は誤差増幅回路４の
出力電圧が低い場合は高い周波数を発振し、出力電圧が
高くなると低い周波数を発振する。そして、電圧周波数
変換回路５は誤差増幅回路４の電圧に応じて発振周波数
を制御し、誤差増幅回路４の電圧が０Ｖのときは予め設
定された最大周波数を発振し、電圧が高くなると低い発
振周波数を出力する。

【００１５】次に、具体的な動作について説明する。電
源が投入されると、電圧周波数変換回路５が動作し、駆
動回路６が圧電トランス１を駆動し始める。電源投入時
には冷陰極管２は点灯していないので、冷陰極管２に電
流は流れず、誤差増幅回路４には冷陰極管２からの電圧
が帰還されないため、誤差増幅回路４の出力が０Ｖから
徐々に大きくなり、電圧周波数変換回路５の発振周波数
が低くなる。周波数が低くなる共振点に近づくと、出力
電圧が高くなり、冷陰極管２の点灯開始電圧に達すると
冷陰極管２が点灯し、管電流は電流電圧変換回路３を経
て誤差増幅回路４に入力される。そこで、誤差増幅回路
４によって、基準電圧Ｖ１との差電圧が出力され、その
電圧により電圧周波数変換回路５の周波数が決まり、圧
電トランス１が駆動回路６によって駆動される。

【００１６】定常状態では、管電流を電圧に変換した値
と基準電圧Ｖ１との差電圧が一定になるように動作す
る。そして、制御回路８によって負荷９の値を調整する
ことにより、冷陰極管２の消灯時に誤差増幅回路４の出
力電圧が高くなることを抑えることができ、点灯時に管
電流が多く流れ、輝度のちらつきが発生することを防止
できる。また、制御回路７が駆動回路６の動作を停止す
る前に、負荷９に電流が流れるように制御回路８を動作
させることにより、駆動回路６の動作停止の時間比率
と、冷陰極管電流の流れる電流の比率が比例するように
制御できる。

【００１７】図２は従来例と図１に示した実施形態にお
ける間欠駆動制御信号と管電流波形とを対比して示す図
である。そして、図２（ａ）は従来例におけるオンデュ
ーティ８０％のときの間欠駆動制御信号の波形を示し、
図２（ｂ）はそのときの電流波形であり、図２（ｃ）は
従来例におけるオンデューティ２０％のときの間欠駆動
制御信号の波形を示し、図２（ｄ）はそのときの管電流
波形であり、図２（ｅ）はこの発明の一実施形態でのオ
ンデューティ２０％と８０％のときの間欠駆動制御信号
の波形であり、図２（ｆ）はそのときの管電流波形であ
る。

【００１８】図２（ｂ），（ｄ）に示すように、管電流
波形において黒い部分は駆動回路６が動作が停止しても
管電流が流れている期間である。特に、図２（ｄ）に示
すように、オンデューティ２０％のように駆動時間が短
くなると、管電流が流れている時間も短くなるので、駆
動回路６が動作が停止したときの電流の流れる時間比率
を無視できなくなる。これに対して、図２（ｆ）に示す
ように、この発明の一実施形態では、駆動回路６が止ま
っても管電流が流れる時間を短くできる。

【００１９】図３は図１に示した実施形態の具体的なブ
ロック図である。図３において、駆動回路６はＦＥＴド
ライブ回路６１と、このＦＥＴドライブ回路６１によっ
て駆動されるＭＯＳＦＥＴ６２，６３を含む。制御回路
７は間欠駆動制御信号Ｓ１によって駆動されるトランジ
スタＴＲ１とＴＲ２とを含み、トランジスタＴＲ１がオ
ンしたときに駆動回路６のＭＯＳＦＥＴ６２を強制的に
オフにし、同様にしてトランジスタＴＲ２は駆動回路６
のＭＯＳＦＥＴ６３をオフにする。

【００２０】制御回路８はトランジスタＴＲ３を含み、
このトランジスタＴＲ３は間欠駆動制御信号Ｓ１によっ
て駆動され、負荷９の一端を接地電位にして、誤差増幅
回路４の出力が負荷９に流れるように制御する。

【００２１】図４は図３の各部の波形図である。次に、
図４を参照しながら図３の実施形態の動作について説明
する。図４（ａ）に示す間欠駆動制御信号Ｓ１が「Ｌ」
レベルのとき、図４（ｂ）に示す駆動信号も「Ｌ」レベ
ルになるため、トランジスタＴＲ１とＴＲ２がオフし、
駆動回路６のＭＯＳＦＥＴ６２，６３はＦＥＴドライブ
回路６１からの駆動信号によって圧電トランス１を駆動
する。また、トランジスタＴＲ３は図４（ｃ）に示すよ
うに駆動信号が「Ｌ」レベルのとき、オフするので、図
４（ｅ）に示すように誤差増幅回路４の出力が負荷９に
電流を流すことなく、その出力波形を電圧周波数変換回
路５に与え、電圧周波数変換回路５が駆動回路６の駆動
周波数を決定する。このとき、冷陰極間２には図４
（ｄ）に示すような管電流が流れる。

【００２２】間欠駆動制御信号Ｓ１が「Ｈ」レベルの期
間では、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３が導通
し、駆動回路６のＭＯＳＦＥＴ６２，６３を非導通にし
て圧電トランス１の駆動を停止する。同時に、トランジ
スタＴＲ３によって負荷９の一端が接地電位にされ、誤
差増幅回路４の出力によって負荷９に電流が流れる。そ
の結果、誤差増幅回路４の出力が低下し、電圧周波数変
換回路５が駆動周波数を高くすることにより管電流を小
さくし、間欠駆動制御信号波形デューティ比率と管電流
のデューティ比率を近くする。

【００２３】図５はこの発明の他の実施形態の回路図で
ある。前述の図３に示した制御回路７のトランジスタＴ
Ｒ１とＴＲ２のベースには間欠駆動制御信号Ｓ１を遅延
させるために抵抗とコンデンサとからなる遅延回路７１
と７２が接続され、制御回路８のトランジスタ３のベー
スにも同様の遅延回路８１が接続され、遅延回路８１に
はダイオード８２が並列接続されている。

【００２４】図６は図５の各部の波形図である。この実
施形態では、図６（ａ）に示す間欠駆動制御信号Ｓ１が
遅延回路７１，７２によって図６（ｂ）に示すように遅
延される。同様にして、トランジスタＴＲ３の駆動信号
も図６（ｃ）に示すように遅延される。図６（ｂ）に示
すトランジスタＴＲ１，ＴＲ２の駆動信号が「Ｌ」レベ
ルのとき、圧電トランス１が駆動されるが、遅延回路８
１にはダイオード８２が並列接続されているため、図６
（ｃ）に示すようにトランジスタＴＲ３の駆動波形がト
ランジスタＴＲ１，ＴＲ２よりも先に「Ｈ」レベルに立
上げられる。それによって、トランジスタＴＲ３がオン
し、誤差増幅回路４の出力から負荷９に電流が流れ、誤
差増幅回路４の出力電圧が下げられる。その結果、電圧
周波数変換回路５は圧電トランスの駆動周波数を高く
し、それによって管電流が小さくされ、間欠駆動制御信
号波形のデューティ比率と管電流のデューティ比率を近
づけることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、間欠
駆動制御信号によって圧電トランスを駆動する駆動回路
の出力をオン，オフさせるとともに間欠駆動制御信号に
よって管電流と基準電圧とを比較する誤差増幅回路の出
力から負荷に流れる電流をオン，オフさせるようにした
ので、負荷の値を調整すれば誤差増幅回路の出力電圧が
高くなるのを防止でき、点灯時に管電流が多く流れ、輝
度のちらつきが発生するのを防止できる。それによっ
て、少ない部品点数で冷陰極管電流の応答性を良好にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。

【図２】従来例と図１に示した実施形態における間欠駆
動制御信号と管電流波形とを対比して示す図である。

【図３】図１に示した実施形態の具体的なブロック図で
ある。

【図４】図３の各部の波形図である。

【図５】この発明の他の実施形態の回路図である。

【図６】図５に示した実施形態の各部の波形図である。

【図７】従来の圧電トランスインバータ回路の回路図で
ある。

【図８】従来の圧電トランスインバータ回路の他の例の
回路図である。

【図９】従来の圧電トランスインバータ回路における間
欠駆動制御信号と管電流の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧電トランス ２ 冷陰極管 ３ 電流電圧変換回路 ４ 誤差増幅回路 ５ 電圧周波数変換回路 ６ 駆動回路 ７，８ 制御回路 ９ 負荷 ６１ ＦＥＴドライブ回路 ６２，６３ ＭＯＳＦＥＴ ７１，７２，８１ 遅延回路 ＴＲ１〜ＴＲ３ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾本 哲郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 松本 博徳 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 3K072 AA01 AA19 BA03 BC07 EB07 GA03 GB14 GC04 HA06 HA10 HB03 5H007 AA04 BB03 CA02 CC32 DA03 DA06 DB01 DC02 FA01 5H730 AA10 AS11 DD04 DD13 DD28 EE48 FD31 FG01 FG06 FG07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側電極間に印加された交流電圧を電
   圧変換して二次電極に接続された負荷に供給する圧電ト
   ランスと、 前記圧電トランスの出力電圧により点灯する冷陰極管
   と、 前記冷陰極管に流れる管電流を電圧に変換する電流電圧
   変換回路と、 前記電流電圧変換回路の出力と、管電流を制御するため
   の基準電圧との差電圧を増幅する誤差増幅回路と、 前記誤差増幅回路の出力電圧で駆動周波数が決まる電圧
   周波数変換回路と、 前記電圧周波数変換回路の発振周波数によって圧電トラ
   ンスを駆動する駆動回路とを有する圧電トランスインバ
   ータ回路において、 間欠駆動制御信号によって前記駆動回路出力をオン，オ
   フさせる第１の制御回路と、 前記間欠駆動制御信号によって前記誤差増幅回路出力の
   負荷に流れる電流をオン，オフさせる第２の制御回路と
   を備えた、圧電トランスインバータ回路。
2. 【請求項２】 圧電トランスを用いて冷陰極管を間欠に
   点灯させることにより、冷陰極管を調光する圧電トラン
   スインバータ回路において、 前記冷陰極管の間欠点灯動作の消灯前に、前記圧電トラ
   ンスの昇圧比が低くなるように駆動周波数を高くするこ
   とを特徴とする、圧電トランスインバータ回路。
3. 【請求項３】 前記電圧周波数変換回路は、前記冷陰極
   管の間欠点灯動作時の消灯前に、前記圧電トランスの昇
   圧比が低くなるように駆動周波数を高くすることを特徴
   とする、請求項１の圧電トランスインバータ回路。