JP2000307165A - 圧電トランスの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い昇圧比を得ることができ、四端子構造で
あって、圧電インバータとして用いた場合に漏れ電流も
少ない圧電トランスの駆動方法を提供する。 【解決手段】 ２つの圧電トランス本体１、２を備え、
各圧電トランス本体１、２の一次側３、４の分極は同方
向で、二次側５、６の分極をそれぞれ逆としたり、或い
は一次側３，４の分極を逆とし、二次側５，６の分極を
同方向とした構成とた。

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、パソコン等に用
いられている液晶を裏側から光で照らすバックライト用
の光源に使用される冷陰極管の駆動回路や、その他テレ
ビジョン受像機、電子複写機などの直流高電圧発生装置
等に用いられる圧電トランスの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の圧電トランスは、例えば図
５に示すように、矩形板形が用いられている。図におい
て１１は一次側（入力側）で表裏にはそれぞれ一次側電
極１１ａが設けられ、また、１２は二次側（出力側）で
その端部には出力取出用の二次側電極１２ａが設けられ
ている。

【０００３】また、矢印はそれぞれ分極方向を示すもの
で、一次側１１は厚さ方向に高電界で分極し、かつ二次
側１２は長さ方向に分極し、一次側１１に長さ寸法で決
まる固有共振周波数の電圧を入力すると、逆圧電効果に
より機械振動が生じ圧電効果によって振動に応じた高電
圧が二次側１２から出力されるようになっている。

【０００４】しかして、従来上記形状（矩形板形）のも
のはそれ自体の昇圧比が低いために、冷陰極管を点灯さ
せる場合、前段に巻線トランス等の昇電圧用手段が必要
であった。

【０００５】これを解決するために近年積層型圧電トラ
ンスが活発に検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この積
層型圧電トランスでは、昇圧比は高いものの内部電極に
用いる材料コストが高いことや層間での剥離等、信頼性
に問題がある。

【０００７】また、昇圧比を高くするために、図６に示
すような構成の対称三次ローゼン型トランスがあるが、
図５に示したような２ヵ所の節（振動が生じない部分
で、ノード点という）を有する従来の一般的な二次ロー
ゼン型のものに比べて長さが同じであっても周波数が高
くなってしまい、周波数が高くなると圧電トランスと接
続され駆動される冷陰極管からの漏れ電流が大きくなる
ので、インバータの効率の観点から考えると好ましくな
い。

【０００８】また、従来方式の三端子方式の圧電トラン
スであれば設計上不便であることや漏れ電流等も考慮し
なければならない、という課題があった。

【０００９】この発明は上記のことに鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、積層型でなく単板タイ
プであっても高い昇圧比を得ることができ、しかも四端
子であるため、設計が容易になり、圧電インバータとし
て用いた場合には漏れ電流についても従来型よりも低減
し得る圧電トランスの駆動方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１、第２の
圧電トランス本体１、２を備え、各圧電トランス本体
１、２の入力側である一次側３、４の分極は、同方向に
形成し、出力側の二次側５，６はそれぞれ逆に分極し、
かつこれら二次側５、６の二次側電極５ａ、６ａ間に冷
陰極管Ｌを接続し、駆動する構成とし、上記目的を達成
している。また、一次側３、４の分極は逆方向とし、二
次側５、６はそれぞれ同方向に分極し、かつこれら二次
側５、６の二次側電極５ａ、６ａ間に冷陰極管Ｌを接続
し、駆動する構成とし、上記目的を達成している。

【００１１】

【発明の実施の形態】いわゆるローゼン型圧電トランス
はＰＺＴ等の圧電セラミックスに一次、二次の電極を設
け、それぞれ高電界で分極したものである。一次側の長
さ方向で決まる固有共振周波数の電圧を印加すると、逆
圧電効果により素子が振動し、圧電効果により振動に見
合っただけの電圧が二次側から取出すことができる。

【００１２】ところで、圧電体はセラミックスのある方
向に高電界をかけ、結晶軸を揃えることで得ることがで
きる。そして、圧電体には、張力を加えたときにその力
に対する座標軸の正の向きに正の電荷を発生させる（圧
電の符号が正）ものと負の電荷を発生させる（圧電の符
号が負）ものがある。そこで、同じ材料でできた圧電ト
ランスの二次側あるいは一次側の分極を逆にした場合、
一次側に共振周波数の電圧を印加するとそれぞれ異符号
の同じ大きさの電位が二次側に発生する。

【００１３】上記のことに鑑み、この発明は単板の圧電
トランスを２つ用い、一次側の分極方向をそれぞれ同方
向にし、二次側を逆としたり、或いは一次側の分極方向
を逆とし、二次側を同方向とし、各圧電トランスの各々
二次側間に負荷を接続し、一方の二次側に正の電位、他
方の二次側に負の電位を発生させ、冷陰極管を挟んで大
きな電位差を生じさせるようにし、高い昇圧比を期待で
きるようにしたものである。

【００１４】

【実施例１】図１は本発明の第１実施例を示す。この実
施例では矩形板形の第１の圧電トランス本体１と、同形
状の第２の圧電トランス本体２とを備えている。図示の
状態において、これら第１、第２の圧電トランス本体
１，２のほぼ左半部はそれぞれ一次側３，４となってお
り、反対側の右半部は二次側５，６となっている。

【００１５】そして、特徴的なことは、一次側３，４は
矢印で示すように、厚み方向は同方向に分極されている
が、二次側５，６はその長さ方向においてそれぞれ矢印
で示すように逆に分極されている。

【００１６】なお、周知のように各一次側３，４の表裏
面にはそれぞれ一次側電極３ａ，３ａ′，４ａ，４ａ′
が設けられ、二次側５，６の外端部には出力取出用の二
次側電極５ａ，６ａが設けられる。

【００１７】また、第１の圧電トランス本体１の表面側
の一次側電極３ａには電源Ｖ_０の一端が接続され、かつ
一次側電極３ａは第２の圧電トランス本体２の一次側電
極４ａに接続されている。また、第１の圧電トランス本
体１の裏面側の一次側電極３ａ′は第２の圧電トランス
本体２の一次側電極４ａ′に接続されているとともに、
電源Ｖ_０の他端に接続され、かつ接地されている。ま
た、第１、第２の圧電トランス本体５，６の二次側電極
５ａ，６ａ間に冷陰極管Ｌが接続され、圧電トランス本
体１，２を駆動し、二次側出力により冷陰極管Ｌを点灯
するように構成されている。

【００１８】図２（ａ）は従来の圧電インバータの駆動
方式を示す。なお、図中Ｃは冷陰極管Ｌの駆動時に生じ
る浮遊容量Ｃを模式的に簡単に表わしたものである、ま
た、Ｉａは浮遊容量Ｃによって生じる漏れ電流であり、
浮遊容量Ｃが大きいとこの漏れ電流も大きくなる。ま
た、図２（ｂ）は従来例と対比した上記した本発明の駆
動方式を示す。

【００１９】従来では、図２（ａ）に示すように、圧電
トランスの二次側１２に負荷である冷陰極管Ｌの一端を
つなぎ、他端をアースに落とし、かつ一次側１１に電源
Ｖ_０を介し入力電圧を印加し、冷陰極管Ｌを点灯するよ
うにしていた。

【００２０】しかし、この方法においては、冷陰極管Ｌ
に寄生する浮遊容量Ｃのために漏れ電流Ｉａが生じ、こ
の漏れ電流は圧電インバータの効率や冷陰極管Ｌの輝度
ムラに大きく影響する、という欠点があった。なお、こ
こでの漏れ電流ＩａはＩａ＝２πｆＣ・Ｖ（ｆは駆動周
波数、Ｖは点灯電圧）である。

【００２１】これに対し本発明の第１実施例では、図
１、図２（ｂ）に示すように、各圧電トランス本体１，
２の一次側３，４の分極をそれぞれ同方向とし、二次側
５，６は逆にし、二次側電極５ａ，６ｂ間に冷陰極管Ｌ
を接続している。

【００２２】このように、二次側５，６の分極をそれぞ
れ逆にした圧電トランス本体１，２を冷陰極管Ｌの点灯
に用いた場合、各圧電トランス本体１，２の各二次側
５，６はそれぞれ分極方向が逆であるため、冷陰極管Ｌ
の電位差Ｖだけ生じさせようとすると、一方の二次側部
分には正の電圧＋Ｖ／２が、他方の二次側部分には負の
電圧−Ｖ／２が発生し、冷陰極管Ｌを挟んで大きな電位
差が生じる。つまり、二つの圧電トランス本体１，２を
このように駆動すれば、高い昇圧比を期待することがで
きる。

【００２３】すなわち、図２（ａ）のように、圧電トラ
ンスが一つであると、二次側に例えば＋１０００Ｖの電
圧Ｖが生じるとすると、これをアース（０Ｖ）に落とし
てしまうと電位差は１０００Ｖである。これに対し、図
２（ｂ）の本発明のように第１、第２の２つの圧電トラ
ンス１，２を用いると、各二次側間は＋１０００Ｖ−
（−１０００Ｖ）となり、電位差は２０００Ｖとなり、
結局、図２（ａ）と同程度の輝度を冷陰極管Ｌに求めれ
ば電源電圧Ｖ_０は１／２で済むことになる。

【００２４】また、本発明では、各圧電トランス本体
１，２の二次側は互いに同じ大きさの異符号電圧＋１／
２Ｖ，−１／２Ｖを出しているため、冷陰極管Ｌの中央
部分が０Ｖとなり、浮遊容量はＣ／２となり、漏れ電流
が低減する。

【００２５】この方式によれば、両高圧であることか
ら、輝度ムラが起こりにくい。また、漏れ電流も出力の
片方だけに注目すると、次式のようになる。

【００２６】Ｉｂ１＝２πｆ（Ｃ／２）・（Ｖ／２）

【００２７】全体の漏れ電流は次のようになる。

【００２８】 Ｉｂ_１＋Ｉｂ_２＝πｆＣ・Ｖ＝（１／２）Ｉａ

【００２９】したがって、漏れ電流も半減する。

【００３０】

【実施例２】図３は本発明の第２の実施例に用いられる
２つの圧電トランス本体１，２の斜視図を示す。この実
施例では各圧電トランス本体１，１を用い、一方を裏返
して用い、各一次側３，３の厚さ方向の分極を矢印で示
すように互いに逆にし、また、二次側５，５は長さ方向
においてはそのまま同方向に配置して用いることに特徴
を有している。この場合、各一次側３，３の分極を逆に
し、各二次側に異符号の同じ大きさの電位を発生させ、
大きな電位差としている。

【００３１】これらの２つの圧電トランス本体１，１を
用い、第２図（ｂ）の駆動回路に適用した圧電インバー
タにおいても第１実施例と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００３２】図４は、これらにさらに補助１次電極３
ｂ，３ｂ′をそれぞれ増設したもので、この応用例にお
いては補助電極を増設し、駆動部を増大させている。ま
た、矢印で示すように、分極を逆にすることで、昇圧比
を上げることが可能となる。また、補助一次電極３ｂ，
３ｂ′の大きさ変えれば駆動部を調節でき、圧電トラン
スの効率を損なうことなく昇圧比を制御することができ
る。

【００３３】なお、上記実施例は対称三次ローゼンにも
適用できる。また、冷陰極管Ｌを駆動する例について説
明したが、高電圧電源用としても用いることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明では、２つの圧電ト
ランスを用い二次側または一次側の分極を逆にするなど
の構成とし、各二次側の出力端にそれぞれ正、負の電位
を発生させて大きな電位差を生じさせるようにすれば、
実質的に高い昇圧比を期待でき、四端子構造であって漏
れ電流を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を示す。

【図２】 （ａ）は従来の圧電インバータ方式、（ｂ）
は本発明の方式を示す。

【図３】 本発明の第２実施例を示す。

【図４】 本発明の第３実施例を示す。

【図５】 従来の二次ローゼン型圧電トランスの斜視図
を示す。

【図６】 従来の対称三次ローゼン型圧電トランスの斜
視図を示す。

【符号の説明】

１，２ 圧電トランス本体 ３，４ 一次側 ３ａ，３ａ′，４ａ，４ａ′ 一次電極 ３ｂ，３ｂ′ 補助一次電極 ５，６ 二次側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児嶋 正基 埼玉県坂戸市千代田５丁目５番30号 株式 会社タムラ製作所埼玉事業所内 (72)発明者 和田 哲哉 埼玉県坂戸市千代田５丁目５番30号 株式 会社タムラ製作所埼玉事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２の圧電トランス本体（１）、
   （２）を備え、各圧電トランス本体（１）、（２）の入
   力側である一次側（３）、（４）は同方向に分極し、出
   力側の二次側（５）、（６）はそれぞれ逆方向に分極
   し、かつこれら二次側（５）、（６）の二次側電極（５
   ａ）、（６ａ）間に冷陰極管Ｌを接続し、駆動すること
   を特徴とした圧電トランスの駆動方法。
2. 【請求項２】 第１、第２の圧電トランス本体
   （１）、（２）を備え、各圧電トランス本体（１）、
   （２）の入力側である一次側（３）、（４）は逆方向に
   分極し、出力側の二次側（５）、（６）はそれぞれ同方
   向に分極し、かつこれら二次側（５）、（６）の二次側
   電極（５ａ）、（６ａ）間に冷陰極管Ｌを接続し、駆動
   することを特徴とした圧電トランスの駆動方法。