JP2003088129A

JP2003088129A - 圧電インバータ

Info

Publication number: JP2003088129A
Application number: JP2001271248A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sato; 宏行佐藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】スペースコスト面及び効率が優れると共に、
従来通りの過電圧保護機能を備えた冷陰極管用駆動回路
を提供すること。【解決手段】負荷１０３としての冷陰極管に印加する
電圧を出力電圧として生成するための圧電トランス１０
２を備える。電圧制御型発振器３０５が圧電トランスの
共振周波数付近の周波数をもつ発振信号を生成する。こ
の発振信号に応じて、駆動回路２０１が圧電トランスを
駆動する。さらに、電磁結合により圧電トランスの出力
電圧を検知し、該出力電圧に基いて発振信号の周波数を
制御する周波数制御手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極管等の負荷
を駆動するための圧電インバータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開２００１−０１６８５８には
「圧電トランスの駆動回路」と題して圧電インバータに
関する技術が開示されている。その技術では、ドライブ
周波数の設定不適合による効率の低下、圧電トランスの
過振動あるいは異常共振にともなう破壊、負荷を時分割
駆動した時の出力不安定、液晶ディスプレー用バックラ
イトの駆動回路とした時の出力不安定、液晶ディスプレ
ー用バックライトの駆動回路とした時の出力調整による
チラツキの発生の問題等を解決しようとしている。図１
を参照して、その技術に係る圧電インバータについて説
明する。

【０００３】駆動回路２０１は、圧電トランス１０２の
一次電極１０６に接続しており電圧制御型発振器３０５
からの掃引周波数信号を圧電トランス１０２の駆動に必
要な波形に増幅して、圧電トランス１０２を駆動する。
圧電トランスの２次電極１０７は負荷１０３の負荷高圧
側端子１０８に接続しており、圧電トランス１０２によ
り昇圧した電圧を負荷高圧端子１０８に与える。

【０００４】負荷１０３の負荷低圧側端子１０９は負荷
電流比較回路１０４に接続されている。負荷電流比較回
路１０４は、流入してきた負荷電流を電流−電圧変換を
行い、予め与えられている希望負荷電流値に相当する基
準電圧と比較する。負荷電流比較回路１０４は周波数掃
引発振器（図示せず）と接続しており、負荷電流比較回
路１０４の比較結果にしたがって周波数掃引の方向を決
定する。

【０００５】本例では、判定結果が正の場合には周波数
掃引は周波数を減じる方向に掃引を実施し、判定結果が
負の場合には周波数掃引は周波数を増加する方向に掃引
を実施している。負荷電流が希望負荷電流値に到着した
場合は、周波数掃引発振器の出力周波数が頻繁に掃引方
向を変更することによって、負荷電流が希望負荷電流値
を発生する駆動周波数近傍に留まることになり、負荷電
流は常に希望負荷電流の近傍に留まることになる。

【０００６】さらに電圧制御型発振器３０５は掃引周波
数の上限及び下限を決定する機能を有しており、負荷電
流が希望負荷電流に達しなかった場合には掃引周波数が
下限の周波数に到着する。掃引周波数が下限の周波数に
到着した場合には、高速に掃引周波数の下限周波数から
上限周波数まで掃引し、再度周波数の減少方向へ掃引を
開始する機能を有している。

【０００７】さらに、出力電圧比較回路２０６が圧電ト
ランス１０２の二次電極１０７に接続されており、出力
電圧比較回路２０６の判定結果を電圧制御型発振器３０
５に与えている。出力電圧比較回路２０６は圧電トラン
ス１０２の２次電極１０７に出力される電圧を分圧整流
する機能を有しており、該分圧整流した電圧を予め設定
してある基準電圧２１２と比較することにより、圧電ト
ランス１０２の二次電極１０７に出力されている電圧が
予め設定した出力電圧に対して越えているか否かを判定
する機能を有しており、その判定を電圧制御型発振器３
０５に与える。電圧制御型発振器３０５は、出力電圧比
較回路２０６の判定結果が、予め設定してある出力電圧
を超えたものである場合には、周波数の掃引方向を周波
数が減少する方向から、周波数を増加する方向に反転し
周波数掃引を切り替える機能を有している。

【０００８】さらに電圧制御型発振器３０５の発振周波
数を検出して基準周波数と比較し、正常か異常かを判断
する周波数判定回路３０１と、駆動停止回路３０２とを
備えている。その結果、負荷がオープン時やショート時
等の異常の判定及び遮断を行っている。

【０００９】図１の技術では、駆動回路の駆動周波数を
検出して正常か異常かを測定することで様々な異常を検
出することが可能となり、異常時に駆動回路を遮断ラッ
チさせることで安全性に優れた駆動回路を実現してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この駆
動回路における出力電圧比較回路２０６は、圧電トラン
ス１０２の二次電極１０７に接続されており、二次電極
１０７は高電圧を発生しているため、高電圧を数ボルト
程度に分圧する手段を有する必要があった。具体的に
は、形状の大きな高耐圧部品を使用するか、部品を複数
個以上接続して構成する必要があり、スペース及びコス
ト面において問題点がある。また、出力電圧比較回路２
０６は圧電トランス１０２の二次電極１０７に直接接続
されているために出力電力の一部を消費し、効率が低下
するという問題点もある。

【００１１】それ故に本発明の課題は、スペースコスト
面及び効率が優れると共に、従来通りの過電圧保護機能
を備えた冷陰極管点灯用駆動回路の実現を可能にした圧
電インバータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、負荷に
印加する電圧を出力電圧として生成するための圧電トラ
ンスと、前記圧電トランスの共振周波数付近の周波数を
もつ発振信号を生成する発振手段と、前記発振信号に応
じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを含む圧電
インバータにおいて、前記圧電トランスとの電磁結合に
より前記圧電トランスの出力電圧を検知し、該出力電圧
に基いて前記発振信号の周波数を制御する周波数制御手
段を備えたことを特徴とする圧電インバータが得られ
る。

【００１３】前記周波数制御手段は、前記圧電トランス
の出力電極の近傍に配置されたアンテナパターンと、前
記アンテナパターンに発生した電圧を基準電圧と比較
し、比較結果を生成する比較手段と、前記比較結果にし
たがって前記発振信号の周波数を制御する手段とを含ん
でもよい。

【００１４】前記アンテナパターンを回路基板の板面に
設けてもよい。

【００１５】前記アンテナパターンを回路基板の板内に
設けてもよい。

【００１６】前記圧電トランスは前記回路基板に搭載さ
れていてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２を参照して、本発明の実施の
形態に係る圧電インバータについて説明する。図１と同
様な部分には同じ参照符号を付し、説明については省略
することがある。

【００１８】図２において、負荷１０３としては例えば
冷陰極管が使用され得る。圧電トランス１０２は、負荷
１０３に印加する電圧を出力電圧として生成するための
ものである。電圧制御型発振器３０５は、圧電トランス
１０２の共振周波数付近の周波数をもつ発振信号を生成
するものであり、発振手段を構成している。駆動回路２
０１は、電圧制御型発振器３０５からの発振信号に応じ
て圧電トランス１０２を駆動する。

【００１９】圧電トランス１０２の出力電極の近傍には
アンテナパターン４０１が配置されている。アンテナパ
ターン４０１は、圧電トランス１０２の二次電極１０７
から発生する高電圧を電磁結合を利用して検出し、検出
電圧を発生する。アンテナパターン４０１に発生した検
出電圧は比較手段を構成する出力電圧比較回路２０６に
供給される。

【００２０】出力電圧比較回路２０６は、アンテナパタ
ーン４０１に発生した電圧を予め設定した基準電圧と比
較し、比較結果を表す電圧信号を生成する。即ち、出力
電圧比較回路２０６は、アンテナパターン４０１により
検出された検出電圧が基準電圧を越えているか否かを判
定する機能を有している。比較結果を表す電圧信号は、
電圧制御型発振器３０５に送られる。

【００２１】電圧制御型発振器３０５は、発振信号を生
成する上に、出力電圧比較回路２０６から送られてくる
電圧信号にしたがってその発振信号の周波数を制御する
機能をも有している。出力電圧比較回路２０６において
検出電圧が基準電圧を超えたと判定した場合には、電圧
制御型発振器３０５は、周波数の掃引方向を周波数が減
少する方向から周波数を増加する方向に反転させる。即
ち、電圧制御型発振器３０５は、周波数掃引を切り替え
る機能を有している。なお、アンテナパターン４０１、
出力電圧比較回路３０５、及び電圧制御型発振器３０５
は、合わせて周波数制御手段として働く。

【００２２】さらに電圧制御型発振器３０５の発振周波
数を検出して基準周波数と比較し、発振周波数が正常か
異常かを判断する周波数判定回路３０１と、発振周波数
が異常のときに駆動回路２０１の動作を停止する駆動停
止回路３０２とを備えている。この結果、駆動回路２０
１では異常時に動作が停止ラッチされるので安全性に優
れたものとなる。こうして、負荷１０３がオープン時や
ショート時等の異常の判定と動作の停止とを行うように
している。

【００２３】図３は、アンテナパターン４０１を回路基
板４０２の板面のうち上面に配置した第１の例を示す。
圧電トランス１０２及び出力コネクタ４０３も回路基板
４０２の同じく上面に搭載されている。圧電トランス１
０２の二次電極１０７や出力コネクタ４０３に配置され
る高圧部及び高圧パターンからアンテナパターン４０１
までの距離を可変することで、アンテナパターン４０１
の検出電圧を微調整することが可能となる。結果とし
て、アンテナパターン４０１は高電圧を印加されること
なく出力電圧を制御可能となるため、出力電圧比較回路
２０６に高耐圧部品は不要でありを、スペース及びコス
ト面において優れた圧電インバータを実現できる。な
お、圧電トランス１０２としては電極構造が単純ローゼ
ンのものを使用できる。

【００２４】図４は、アンテナパターン４０１を回路基
板４０２の板内即ち内層に配置した第２の例を示す。こ
の場合も図３と同様の回路が実現できるのは明らかであ
る。

【００２５】図５は、アンテナパターン４０１を回路基
板４０２の板面のうち下面に配置した第３の例を示す。
この場合も図３と同様の回路が実現できるのは明らかで
ある。

【００２６】上述では圧電トランスの電極構造が単純ロ
ーゼンのものを例にとって説明したが、高圧を発生する
２次側電極を有する圧電トランスにおいては、全て同様
な効果が得られることは明らかである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スペースコスト面及び効率が優れると共に、従来通りの
過電圧保護機能を備えた冷陰極管点灯用駆動回路の実現
を可能にした圧電インバータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の圧電インバータのブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る圧電インバータのブ
ロック図である。

【図３】図２の圧電インバータにおけるアンテナパター
ンの第１の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。

【図４】図２の圧電インバータにおけるアンテナパター
ンの第２の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。

【図５】図２の圧電インバータにおけるアンテナパター
ンの第３の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。

【符号の説明】

１０２圧電トランス１０３負荷１０４負荷電流比較回路１０６圧電トランスの一次電極１０７圧電トランスの二次電極１０８負荷高圧側端子１０９負荷低圧側端子２０１駆動回路２０６出力電圧比較回路３０１周波数判定回路３０２駆動停止回路３０５電圧制御型発振器４０１アンテナパターン４０２回路基板４０３出力コネクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷に印加する電圧を出力電圧として生
成するための圧電トランスと、前記圧電トランスの共振
周波数付近の周波数をもつ発振信号を生成する発振手段
と、前記発振信号に応じて前記圧電トランスを駆動する
駆動回路とを含む圧電インバータにおいて、前記圧電ト
ランスとの電磁結合により前記圧電トランスの出力電圧
を検知し、該出力電圧に基いて前記発振信号の周波数を
制御する周波数制御手段を備えたことを特徴とする圧電
インバータ。
【請求項２】前記周波数制御手段は、前記圧電トラン
スの出力電極の近傍に配置されたアンテナパターンと、
前記アンテナパターンに発生した電圧を基準電圧と比較
し、比較結果を生成する比較手段と、前記比較結果にし
たがって前記発振信号の周波数を制御する手段とを含む
請求項１に記載の圧電インバータ。
【請求項３】前記アンテナパターンを回路基板の板面
に設けた請求項1に記載の圧電インバータ。
【請求項４】前記アンテナパターンを回路基板の板内
に設けた請求項1に記載の圧電インバータ。
【請求項５】前記圧電トランスは前記回路基板に搭載
されている請求項３又は４に記載の圧電インバータ。