JP2000270543A - Inverter circuit using a piezoelectric transformer - Google Patents
Inverter circuit using a piezoelectric transformerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶用のバックラ
イトの蛍光管等を点灯するためのインバータ回路に関す
るもので、圧電トランスと昇圧コイルを用いて点灯に必
要な昇圧を行う、圧電トランスを用いたインバータ回路
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter circuit for lighting a fluorescent tube or the like of a backlight for a liquid crystal, and more particularly, to a piezoelectric transformer for performing boosting necessary for lighting using a piezoelectric transformer and a boosting coil. It relates to the used inverter circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】パソコンのディスプレイ等に用いられる
液晶表示装置で透過型のものはバックライトとして蛍光
管が用いられ、この蛍光管の点灯には高い電圧を必要と
する。そのために電源電圧を昇圧する手段が必要となる
ので、従来は大型の巻線トランスを用いて高電圧の出力
を得ていた。2. Description of the Related Art A transmissive liquid crystal display device used for a display of a personal computer or the like uses a fluorescent tube as a backlight, and a high voltage is required for lighting the fluorescent tube. For this purpose, means for boosting the power supply voltage is required, and a high-voltage output has conventionally been obtained using a large winding transformer.
【0003】大出力のトランスを用いると、装置が大型
化・重量化するので小型の携帯用機器等には好ましくな
く、圧電トランスを用いることが検討され、実用化され
ている。しかし、圧電トランスを用いる場合にはバッテ
リーなどの入力電圧の変動や負荷状態によって周波数を
変化させる必要がある。また、単独で用いたのでは十分
な輝度を維持する出力が得られない問題がある。[0003] The use of a large-output transformer is not preferable for small-sized portable equipment and the like because the apparatus becomes large and heavy, and the use of a piezoelectric transformer has been studied and put into practical use. However, when a piezoelectric transformer is used, it is necessary to change the frequency depending on a change in input voltage of a battery or the like or a load state. In addition, there is a problem that an output maintaining sufficient luminance cannot be obtained when used alone.
【0004】そこで、圧電トランスの前段に昇圧コイル
を併用して2段階で昇圧し、安定した出力を得ることが
一般的に行われている。しかし、これでも圧電トランス
を入力電圧や出力側の負荷の変動によって、共振周波数
から大きくずれた周波数で駆動する必要が生じる場合が
あり、効率の低下が著しくなる。Therefore, it is common practice to boost the voltage in two stages by using a booster coil in front of the piezoelectric transformer to obtain a stable output. However, even in this case, it may be necessary to drive the piezoelectric transformer at a frequency greatly deviated from the resonance frequency due to a change in the input voltage or the load on the output side, and the efficiency is significantly reduced.
【0005】図4は、入力電圧範囲を5Vから10Vと
し、5Vの最低入力電圧で所定の出力電圧を得られるよ
うに設定し、不足の電圧を巻線トランスで得て、圧電ト
ランスの出力の和を全体の出力として得るインバータ回
路の入力電圧対効率の特性を示したものである。入力電
圧が上昇するにしたがって圧電トランスの駆動周波数が
共振周波数からずれて効率が低下することを示してい
る。FIG. 4 shows that the input voltage range is set to 5 V to 10 V so that a predetermined output voltage can be obtained with the minimum input voltage of 5 V, an insufficient voltage is obtained by the winding transformer, and the output of the piezoelectric transformer is obtained. FIG. 9 shows characteristics of input voltage versus efficiency of an inverter circuit that obtains a sum as an entire output. FIG. This shows that as the input voltage increases, the driving frequency of the piezoelectric transformer deviates from the resonance frequency, and the efficiency decreases.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、入力電圧の
変動や出力側の負荷の変動の際に必要となる昇圧比制御
のための周波数制御によって発生する、圧電トランスの
効率の低下を小さくして、効率の改善を図るものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention reduces the decrease in the efficiency of the piezoelectric transformer caused by the frequency control for controlling the step-up ratio required when the input voltage fluctuates and the load on the output side fluctuates. Thus, efficiency is improved.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、昇圧コイルを
用いてその出力を可変とし、圧電トランスの駆動周波数
のずれを小さく抑えることによって、上記の課題を解決
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems by making the output variable by using a step-up coil to suppress the deviation of the driving frequency of the piezoelectric transformer.
【0008】すなわち、圧電トランスを用いたインバー
タ回路において、圧電トランスの前段に昇圧コイルを具
え、昇圧コイルの出力を可変としたことに特徴を有する
ものである。That is, in an inverter circuit using a piezoelectric transformer, a booster coil is provided before the piezoelectric transformer, and the output of the booster coil is made variable.
【0009】具体的には、圧電トランスを用いたインバ
ータ回路において、圧電トランスの前段に昇圧コイルを
具え、昇圧コイルに複数のタップを設けてそれぞれのタ
ップとスイッチ手段を接続し、それらのスイッチ手段の
駆動回路により所定のタップに接続されたスイッチ手段
を動作させ、当該タップの入力側と出力側の巻数比を変
える切り替え手段を具え、昇圧コイルの出力を可変とし
たことに特徴を有するものであるSpecifically, in an inverter circuit using a piezoelectric transformer, a step-up coil is provided in a stage preceding the piezoelectric transformer, a plurality of taps are provided in the step-up coil, and each tap is connected to switch means. The switch circuit connected to a predetermined tap is operated by the drive circuit of the above, and a switching means for changing a turn ratio of the input side and the output side of the tap is provided, and the output of the booster coil is made variable. is there
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】昇圧コイル(トランス)部分が負
担する昇圧電圧を、タップの切り替えによって一次巻線
と二次巻線の巻数比に変化を生じさせて、変化させる。
入力電圧が一定値以上になった時に、スイッチ手段を動
作させて巻数比を減少させ、昇圧コイルの出力電圧を下
げるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The step-up voltage that is applied to a step-up coil (transformer) is changed by changing the turn ratio between a primary winding and a secondary winding by switching taps.
When the input voltage becomes equal to or higher than a predetermined value, the switch means is operated to reduce the turns ratio, thereby lowering the output voltage of the boosting coil.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は、本発明の実施例を示す回路図であ
る。入力端子11と出力端子12間にコイル13と圧電トラン
ス14が直列に接続されている。コイル13に2つのタップ
T1とT2が設けられ、これらのタップにトランジスタによ
るスイッチSW1、SW2がそれぞれ接続されている。スイッ
チSW1、SW2は端子15から入力される切替信号によって切
り替えられる切替回路16を介して、いずれか一方に駆動
信号を端子17から入力する。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. A coil 13 and a piezoelectric transformer 14 are connected in series between the input terminal 11 and the output terminal 12. Two taps on coil 13
T1 and T2 are provided, and switches SW1 and SW2 formed by transistors are connected to these taps, respectively. One of the switches SW1 and SW2 receives a driving signal from a terminal 17 via a switching circuit 16 that is switched by a switching signal input from a terminal 15.
【0013】このコイル13はタップによって一次側の巻
数と二次側の巻数が可変のトランスとして動作する。す
なわち、タップT1に接続したスイッチSW1をオンとし
たときには、二次側の巻数が多くなり、比較的高い電圧
が得られる。それに対して、スイッチSW2をオンすると
タップT2の入力側の巻数が多くなり、二次側の巻数が少
なくなって出力電圧が低くなる。The coil 13 operates as a transformer in which the number of turns on the primary side and the number of turns on the secondary side are variable by tapping. That is, when the switch SW1 connected to the tap T1 is turned on, the number of turns on the secondary side increases, and a relatively high voltage is obtained. On the other hand, when the switch SW2 is turned on, the number of turns on the input side of the tap T2 increases, the number of turns on the secondary side decreases, and the output voltage decreases.
【0014】入力電圧を5Vから10Vの範囲で変化した
場合を図3により説明する。図の点線は従来の回路の特
性を示し、実線は本発明による回路の特性を示してい
る。入力電圧が中間の7.5V付近でスイッチを切り替え
ることによって、コイルの昇圧比を変えるようにした例
を示すものである。The case where the input voltage is changed in the range of 5V to 10V will be described with reference to FIG. The dotted line in the figure shows the characteristics of the conventional circuit, and the solid line shows the characteristics of the circuit according to the present invention. This example shows an example in which a switch is switched near an intermediate input voltage of 7.5 V to change the step-up ratio of the coil.
【0015】入力電圧が5Vから上昇して行くと、前記
のように効率が徐々に低下する。80%を切る7.5V付近
でトランジスタによるスイッチを昇圧比が小さくなるよ
うに切り替えると、効率がいったん上昇して84%まで回
復した。さらに入力電圧が上昇すると再び効率が低下し
始めるが、10Vでも78%程度を維持しており、従来の回
路よりも10%程度改善されていることが確認された。As the input voltage increases from 5 V, the efficiency gradually decreases as described above. Switching the transistor switch around 7.5V, which is less than 80%, so that the boost ratio became smaller, the efficiency once increased and recovered to 84%. When the input voltage further increases, the efficiency starts to decrease again, but the efficiency is maintained at about 78% even at 10 V, and it has been confirmed that the efficiency is improved by about 10% compared with the conventional circuit.
【0016】これは、従来は圧電トランスの周波数を調
整することで対応していたのに対して、昇圧コイルの出
力を変えることで圧電トランスの効率がある程度保たれ
ていることを示しており、圧電トランスが共振周波数か
らあまりずれない所で駆動されていることを示してい
る。すなわち、コイルによって圧電トランスの昇圧比の
変化を吸収していることになる。This indicates that the efficiency of the piezoelectric transformer can be maintained to some extent by changing the output of the boosting coil, whereas the frequency was conventionally adjusted by adjusting the frequency of the piezoelectric transformer. This shows that the piezoelectric transformer is driven at a position that does not significantly deviate from the resonance frequency. That is, the change in the step-up ratio of the piezoelectric transformer is absorbed by the coil.
【0017】図2は、本発明の他の実施例を示す回路図
である。入力端子21と出力端子22の間に巻線トランス23
と圧電トランス24が直列に接続されており、トランス23
の一次側巻線23aにタップT3が設けられ、このタップに
スイッチSW3、一次巻線の端部にSW4がそれぞれ接続さ
れている。スイッチSW3、SW4は切替回路26を介して、端
子25から供給される切替信号によっていずれか一方がオ
ンされるようになっている。FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. Winding transformer 23 between input terminal 21 and output terminal 22
And the piezoelectric transformer 24 are connected in series.
A tap T3 is provided on the primary winding 23a, and a switch SW3 is connected to this tap, and a switch SW4 is connected to an end of the primary winding. One of the switches SW3 and SW4 is turned on by a switching signal supplied from a terminal 25 via a switching circuit.
【0018】この例でもトランスの一次側と二次側の巻
数比をトランジスタのスイッチの動作によって変化さ
せ、トランスの出力を切り替えることができ、前記の例
と同様に動作する。Also in this example, the turns ratio of the primary side and the secondary side of the transformer can be changed by the operation of the switch of the transistor, and the output of the transformer can be switched.
【0019】本発明は、上記の例に限られるものではな
く、より多くのタップを設けて細かく切り替えることも
できる。また、スイッチとしてMOS−FETなどを用いる回
路でも同様の回路構成でよい。The present invention is not limited to the above-described example, and it is also possible to provide more taps and switch finely. Further, a circuit using a MOS-FET or the like as a switch may have a similar circuit configuration.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、広い入力電圧範囲にわ
たって圧電トランスの効率を良好な状態に維持すること
ができる。According to the present invention, the efficiency of the piezoelectric transformer can be maintained in a good state over a wide input voltage range.
【0021】また、負荷モードが複数ある場合でも、そ
れぞれのモードに適した巻数比となるようにタップを形
成することができるので、すべてのモードで最適の条件
を設定することも可能となる。Further, even when there are a plurality of load modes, taps can be formed so as to have a turns ratio suitable for each mode, so that optimum conditions can be set in all modes.
【図1】 本発明の実施例を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の他の実施例を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図3】 本発明によるインバータ回路の特性の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics of an inverter circuit according to the present invention.
【図4】 従来のインバータ回路の特性の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of a conventional inverter circuit.
13、23:コイル(トランス) 14、24:圧電トランス T1、T2、T3:タップ SW1、SW2、SW3、SW4:スイッチ(トランジスタ) 16、26:切替回路 13, 23: Coil (transformer) 14, 24: Piezoelectric transformer T1, T2, T3: Tap SW1, SW2, SW3, SW4: Switch (transistor) 16, 26: Switching circuit
Claims (5)
おいて、 圧電トランスの前段に昇圧コイルを具え、 昇圧コイルの出力を可変としたことを特徴とする圧電ト
ランスを用いたインバータ回路。1. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, wherein a booster coil is provided before the piezoelectric transformer, and an output of the booster coil is variable.
おいて、 圧電トランスの前段に昇圧コイルを具え、 昇圧コイルの一次側と二次側の巻数比を変える切り替え
手段を具え、 昇圧コイルの出力を可変としたことを特徴とする圧電ト
ランスを用いたインバータ回路。2. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising: a booster coil in a preceding stage of the piezoelectric transformer; switching means for changing a turns ratio between a primary side and a secondary side of the booster coil; An inverter circuit using a piezoelectric transformer.
おいて、 圧電トランスの前段に昇圧コイルを具え、 昇圧コイルに複数のタップを設けてこれを選択すること
により、一次側と二次側の巻数比を変える切り替え手段
を具え、 昇圧コイルの出力を可変としたことを特徴とする圧電ト
ランスを用いたインバータ回路。3. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising a step-up coil in front of the piezoelectric transformer, providing a plurality of taps in the step-up coil and selecting the tap, thereby reducing the turns ratio between the primary side and the secondary side. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising a switching means for changing the output of the step-up coil.
おいて、 圧電トランスの前段に昇圧コイルを具え、 昇圧コイルに複数のタップを設けてそれぞれのタップと
スイッチ手段を接続し、それらのスイッチ手段の駆動回
路により所定のタップに接続されたスイッチ手段を動作
させ、当該タップの入力側と出力側の巻数比を変える切
り替え手段を具え、 昇圧コイルの出力を可変としたことを特徴とする圧電ト
ランスを用いたインバータ回路。4. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising: a booster coil in a preceding stage of the piezoelectric transformer, a plurality of taps provided in the booster coil, each tap being connected to switch means, and a drive circuit for the switch means. A switching means for operating a switch means connected to a predetermined tap to change a turn ratio between an input side and an output side of the tap, and using a piezoelectric transformer characterized in that the output of the step-up coil is made variable. Inverter circuit.
おいて、 圧電トランスの前段に昇圧トランスを具え、 昇圧トランスの一次側にタップを設けてそのタップとス
イッチ手段を接続し、そのスイッチ手段の駆動回路によ
りタップに接続されたスイッチ手段を動作させてトラン
スの一次側の巻数を変える切り替え手段を具え、 昇圧トランスの出力を可変としたことを特徴とする圧電
トランスを用いたインバータ回路。5. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising a step-up transformer in front of the piezoelectric transformer, providing a tap on the primary side of the step-up transformer, connecting the tap to switch means, and using a drive circuit for the switch means. An inverter circuit using a piezoelectric transformer, comprising switching means for changing the number of turns on the primary side of the transformer by operating switch means connected to the tap, and making the output of the step-up transformer variable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11074880A JP2000270543A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Inverter circuit using a piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11074880A JP2000270543A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Inverter circuit using a piezoelectric transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000270543A true JP2000270543A (en) | 2000-09-29 |
Family
ID=13560123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11074880A Pending JP2000270543A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Inverter circuit using a piezoelectric transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000270543A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014119059A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社 村田製作所 | Power-reception device and power-transmission device |
JP2015204639A (en) * | 2014-04-10 | 2015-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion apparatus and control method thereof |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11074880A patent/JP2000270543A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014119059A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社 村田製作所 | Power-reception device and power-transmission device |
JPWO2014119059A1 (en) * | 2013-01-29 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | Power receiving device and power transmitting device |
JP2015204639A (en) * | 2014-04-10 | 2015-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion apparatus and control method thereof |
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