JP2003168585A - 放電管用インバータ回路 - Google Patents
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Abstract
の共振周波数の影響を受け難くする放電管用インバータ
回路を提供する。 【解決手段】 本発明の放電管用インバータ回路は、放
電管9の持つ寄生容量3により共振回路が形成されるト
ランス1と、共振回路の共振周波数未満で、かつトラン
ス1の一次側の電圧と電流との位相差θが最小点より予
め定めた範囲内にある周波数でトランス1の一次側を駆
動するHブリッジ回路17とを備えた構成とした。
Description
に使用される放電管用インバータ回路に関し、特に高い
電力効率を引き出す放電管用インバータ回路に関する。
ランスの二次側のリーケージインダクタンスと負荷とし
て接続される放電管の持つ寄生容量とで共振回路が形成
され、共振回路の共振周波数でトランスの一次側を駆動
するものがある(例えば、特許文献1参照)。
次側の電圧と電流とに位相差を伴い、必ずしもトランス
の電力効率のよいものではない。
数が存在し、その共振周波数で動作をしてしまう現象
や、高次の共振周波数に影響を受けやすい動作になって
しまうことがあり、トランスの設計が難しいという問題
がある。
鑑みてなされたものであって、トランスの一次側の電圧
と電流との位相差が少ない範囲が電力効率の良いことに
着目し、その周波数の範囲でトランスを駆動し、トラン
スの電力効率を向上すると共に、高次の共振周波数の影
響を受け難くする放電管用インバータ回路を提供するこ
とを目的とする。
ータ回路は、放電管の持つ寄生容量により共振回路が形
成されるトランスと、前記共振回路の共振周波数未満
で、かつ前記トランスの一次側の電圧と電流との位相差
が最小点より予め定めた範囲内にある周波数で前記トラ
ンスの一次側を駆動するHブリッジ回路とを備えた構成
とした。
振周波数未満で前記最小点より−30°の範囲とするこ
ととした。
バースト回路をさらに備え、前記バースト信号により前
記トランスの一次側を断続的に駆動することとした。
決める抵抗値を高インピーダンスとすることにより入力
したパルス信号をバースト信号として出力し、前記抵抗
値を低インピーダンスとすることにより予め定めたDC
信号と発振した三角波よりバースト信号を出力すること
とした。
たとき、前記放電管の電流をフィードバック制御するエ
ラーアンプの反転入力をプルアップし、前記トランスの
一次側を非作動とすることとした。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記PMOS
のゲート回路に遅延回路を接続することとした。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のP
MOSのゲートの立ち上がりは、予め定めた三角波の上
限側の頂点ごとに交互に行い、前記2個のNMOSのゲ
ートの立ち上がりは、前記三角波の下限側の頂点ごとに
交互に行うこととした。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のN
MOSのゲートの立ち下がりは、予め定めた三角波と前
記エラーアンプの出力電圧とのクロスポイントとし、前
記2個のPMOSのゲートの立ち下がりは、前記NMO
Sのゲートの立ち下がりより遅延させることとした。
バック制御する電圧帰還用エラーアンプを設けることと
した。
還用エラーアンプの出力電圧が予め定めた値を上回った
とき、前記Hブリッジ回路の動作を停止するプロテクト
回路を設けることとした。
た値を上回ったときまたは前記トランスの出力電流が予
め定めた値を上回ったとき、前記Hブリッジ回路の動作
を停止するプロテクト回路を設けることとした。
ト回路にあるコンパレータ回路の基準電圧とした。
て、図面を用いて説明する。
の放電管用インバータ回路のブロック図である。
の放電管用インバータ回路に使用するバースト回路22
のブロック図である。
の放電管用インバータ回路において二次側に共振回路が
形成されたときのトランス一次側のアドミタンス|Y|
の周波数特性と、電圧と電流の位相差θの周波数特性で
ある。
の放電管用インバータ回路の動作タイミングチャート図
である。
実施の形態の放電管用インバータ回路は、トランス1の
二次側の放電管とリフレクターの間に生じる寄生容量3
により共振回路が形成され、図3に示すように、一次側
の電圧と電流の位相差θが最小のピーク位置である最小
点A0が最もトランス1の電力効率が良く、最小点A0
より−30°の範囲が測定データの検討結果でも優位差
のない最小電力の周波数範囲Aとなる。Bの点は、二次
側の共振周波数であり、従来技術で行われていたトラン
ス1の駆動位置である。トランス1の二次側に形成され
る共振回路は、トランス1に直列にチョークコイル(図
示せず)を設置し寄生容量3とで形成することも、ま
た、トランス1の一部(例えば、漏洩磁束型のトランス
の疎結合部)と寄生容量3とで形成することもできる。
図1の発振回路4の抵抗5とコンデンサ6の値を設定す
る。
放電管用インバータ回路の動作につき図1から図4によ
り説明する。
28aの所定電圧Vaがエラーアンプ11の反転入力部
11aに入力されず調光が行われない場合について説明
する。
(図4(A)参照)の出力はPWM回路8に入力する。
トランス1の二次側の液晶表示ユニット(LCDユニッ
ト)2には液晶のバックライト用の放電管9が設置さ
れ、この放電管9に流れる電流を電圧に変換する電流電
圧変換回路10によりその電圧9aをエラーアンプ11
の反転入力部11aに入力する。
た出力電圧12をPWM回路8に出力し、PWM回路8
は三角波7とエラーアンプ11の出力電圧12を比較し
パルス信号13をカウンタ回路14に入力する。
カウンタ回路14、15とロジック回路29に入力す
る。発振回路4の出力パルス信号16とカウンタ回路1
4、15の出力パルス信号により、ロジック回路29は
Hブリッジ回路17へ入力するゲート信号18、19、
20、21を作る。
とNMOS(B2)の直列回路と、PMOS(A2)と
NMOS(B1)の直列回路が並列に接続されて構成さ
れている。ゲート信号18、19、20、21によりH
ブリッジ回路17は動作し、トランス1の一次側を周波
数Aの範囲の交流電流が流れ、電力効率よくLCDユニ
ット2内の放電管9を駆動する。
子28aからの所定電圧Vaがエラーアンプ11の反転
入力部11aに入力されない場合には、調光は行われ
ず、放電管9の電流がエラーアンプ11の反転入力部1
1aに入力し、放電管9はフィードバック制御され、電
力効率の良い範囲で定電流制御が行われる。
調光を行うときの動作につき説明する。
CR発振器40と、三角波電圧発生回路41と、コンパ
レータ42とで構成され、抵抗23を所定値以上とする
ことでDUTY端子24aに入力した所定のパルス信号
24が第1のバースト信号25b(図4(D)参照)と
してバースト回路22から出力されるモードと、抵抗2
3を所定値未満とすることで抵抗23とコンデンサ26
とで決まり発振する三角波電圧27(図4(B)参照)
とDUTY端子24aに入力する直流電圧36(図4
(B)参照)とが比較されパルス波の第2のバースト信
号25a(図4(C)参照)が出力されるモードとのい
ずれかに設定することができる。
bが“H”のときは、トランジスタ28はONとなりエ
ラーアンプ11は放電管9の電流に応じた出力電圧12
をPWM回路8に出力し、Hブリッジ回路17により、
図4(E)に示すパルス波により放電管9は作動状態と
なる。
5bが“L”のときは、トランジスタ28はOFFとな
りエラーアンプ11の反転端子11aは端子28aに与
えられている所定電圧Vaにプルアップされ、エラーア
ンプ11は非作動状態となりHブリッジ回路17の作動
を停止し、放電管9は非作動状態となる。このように第
1のバースト信号25bにより放電管9は断続的に作動
し、調光が行われることになる。なお、第2のバースト
信号25aを使用する場合にも、同様にして放電管9の
調光が行われ、いずれかのバースト信号を選択的に使用
することができる。
ンサ31、32で分圧した信号33はプロテクト回路3
0に入力する。プロテクト回路30は、信号33の電圧
が予め設定した閾値を超えたときロジック回路29の動
作を停止し、放電管9への過電流を防止する。なお、ゲ
ート信号18、19、20、21の立ち下りが同一タイ
ミングとなると、Hブリッジ回路17の直列につながる
PMOS(A1)とNMOS(B2)または、PMOS
(A2)とNMOS(B1)が同時にONになる可能性
があり、遅延回路35が挿入されている。
の放電管用インバータ回路におけるゲート信号のタイミ
ングチャート図である。
(C)に示すゲート信号19との立ち上がりは、図1に
示すカウンタ回路14、15とロジック回路29とによ
り、図5(A)に示すように、三角波7の上限側の頂点
18u、19uごとに交互に行われ、ゲート信号18と
ゲート信号19との立ち下がりは、三角波7とエラーア
ンプ11の出力電圧12とのクロスポイント18d、1
9dで行われる。このゲート信号18とゲート信号19
とにより、PMOS(A1)とPMOS(A2)とのゲ
ートの立ち上がりと立ち下がりがそれぞれ行われる。
図5(E)に示すゲート信号21との立ち上がりは、三
角波7の下限側の頂点20u、21uごとに交互に行わ
れ、ゲート信号20とゲート信号21との立ち下がり
は、三角波7とエラーアンプ11の出力電圧12とのク
ロスポイント20d、21dで行われる。このゲート信
号20とゲート信号21とにより、NMOS(B1)と
NMOS(B2)とのゲートの立ち上がりと立ち下がり
がそれぞれ行われる。
ように、ゲート信号18、19の立ち上がりに対し、ゲ
ート信号20、21の立ち上がりが遅延しており、ま
た、図5(F)に示すように、ゲート信号20、21の
立ち下がりに対し、ゲート信号18、19の立ち下がり
を遅延回路35により予め定めた時間t1だけ遅延させ
ている。そのため、PMOS(A1)、(A2)とNM
OS(B1)、NMOS(B2)が同時にオンにならな
いようにすることができる。
り、PMOS(A1)、(A2)とNMOS(B1)、
NMOS(B2)が同時にオンにならない適切なゲート
信号18、19、20、21を簡潔容易に作ることがで
きる。
実施の形態の放電管用インバータ回路は、トランスの電
力効率を向上させることができると共に、共振周波数よ
り低く周波数を設定するため、高次の周波数の影響を受
け難くできトランス設計を容易にすることができる。
の放電管用インバータ回路のブロック図である。
実施の形態の放電管用インバータ回路には、電圧帰還用
エラーアンプ51が設けられ、この電圧帰還用エラーア
ンプ51は、反転入力部51aに入力する放電管9の印
加電圧信号55と予め定めた設定値Vcとを比較し、放
電管9への印加電圧に応じた出力電圧52をPWM回路
8に出力する。さらに、プロテクト回路50は内部にコ
ンパレータ回路を有しており、電圧帰還用エラーアンプ
51からの出力電圧52と、トランス1の出力側と直列
に設けられた抵抗57と接続してトランス出力電流信号
53を入力する。印加電圧信号55は、トランス1の出
力側に直列に設けられたコンデンサ31、32同士の接
続部の電圧を、抵抗58、59で分圧した電圧である。
用インバータ回路における電圧帰還用エラーアンプ51
とプロテクト回路50以外の構成と動作は、本発明に関
わる第1の実施の形態の放電管用インバータ回路と同様
のため、説明は省略する。
放電管用インバータ回路における電圧帰還用エラーアン
プ51とプロテクト回路50の動作につき説明する。
プ51は、反転入力部51aに放電管9の印加電圧信号
55が入力すると、印加電圧信号55と予め定めた設定
値Vcとを比較して出力電圧52をPWM回路8に出力
し、放電管9への印加電圧のフィードバック制御が行わ
れる。そのため、例えば放電管9が接続されていないと
きや、接続不良などのときに、開放電圧を設定値にする
ことができる。
接続不良などのときにはトランス1の2次側出力電圧が
異常な値となることがあるが、その場合プロテクト回路
50は、電圧帰還用エラーアンプ51の出力電圧52ま
たはトランス出力電流信号53がプロテクト回路50内
部のコンパレータ回路の基準電圧と比較され、その基準
電圧を上回ったとき、ロジック回路29の動作を停止
し、放電管9への過電流や、トランス1への過電圧を防
止することができる。また、プロテクト回路50は、エ
ラーアンプ11の出力電圧12を入力し、放電管9への
過電流や、トランス1への過電圧を防止することもでき
る。
なだらかな立ち上げのスタート駆動信号56をPWM回
路8に出力し、スタート時に瞬間的な過電圧が発生する
ことを防止している。なんらかの原因による瞬間的な過
電圧の発生に対応するため、プロテクト回路50は内蔵
するタイマーにより予め設定された一定時間後に出力電
圧52や出力電圧12が予め定めた値を上回ったときに
ロジック回路29の動作を停止し、誤ってロジック回路
29の動作を停止することがないようにされている。
出力電流信号53が内蔵するコンパレータ回路の基準電
圧を上回り異常な状況になったとき、ロジック回路29
の動作を停止し、トランス1や各回路が破損されること
を防止する。
実施の形態の放電管用インバータ回路は、本発明に関わ
る第1の実施の形態の放電管用インバータ回路の効果に
加え、放電管9への過電流やトランス1への過電圧の防
止や、トランス1や各回路の破損防止を容易にすること
ができる。
電管の持つ寄生容量により共振回路が形成されるトラン
スと、前記共振回路の共振周波数未満で、かつ前記トラ
ンスの一次側の電圧と電流との位相差が最小点より予め
定めた範囲内にある周波数で前記トランスの一次側を駆
動するHブリッジ回路とを備えた構成としたため、トラ
ンスの電力効率を向上させることができると共に、高次
の周波数の影響を受け難くできトランス設計を容易にす
ることができる。
振周波数未満で前記最小点より−30°の範囲とするこ
ととしたため、確実にトランスの電力効率を向上させる
ことができる。
バースト回路をさらに備え、前記バースト信号により前
記トランスの一次側を断続的に駆動することとしたた
め、広範囲の調光を容易に行うことが可能となる。
決める抵抗値を高インピーダンスとすることにより入力
したパルス信号をバースト信号として出力し、前記抵抗
値を低インピーダンスとすることにより予め定めたDC
信号と発振した三角波よりバースト信号を出力すること
としたため、複数のバースト信号を容易に出力すること
ができる。
たとき、前記放電管の電流をフィードバック制御するエ
ラーアンプの反転入力をプルアップし、前記トランスの
一次側を非作動とすることとしたため、広範囲の調光を
確実容易に行うことが可能となる。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記PMOS
のゲート回路に遅延回路を接続することとしたため、直
列回路のPMOSとNMOSとが同時ONとなることを
避け、誤作動防止と回路保護を行うことがきる。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のP
MOSのゲートの立ち上がりは、予め定めた三角波の上
限側の頂点ごとに交互に行い、前記2個のNMOSのゲ
ートの立ち上がりは、前記三角波の下限側の頂点ごとに
交互に行うこととしたため、Hブリッジ回路のPMOS
とNMOSとが同時にオンにならない適切なゲート信号
を簡潔容易に作ることができる。
NMOSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のN
MOSのゲートの立ち下がりは、予め定めた三角波とエ
ラーアンプの出力電圧とのクロスポイントとし、前記2
個のPMOSのゲートの立ち下がりは、前記NMOSの
ゲートの立ち下がりより遅延させることとしたため、P
MOSとNMOSとが確実に同時にオンにならないよう
にすることができる。
バック制御する電圧帰還用エラーアンプを設けることと
したため、放電管が接続されていないときや、接続不良
などのときに、開放電圧を常に一定にすることができ
る。
還用エラーアンプの出力電圧が予め定めた値を上回った
とき、前記Hブリッジ回路への動作を停止するプロテク
ト回路を設けることとしたため、放電管への過電流や、
トランスへの過電圧を防止することができる。
た値を上回ったとき、前記Hブリッジ回路への動作を停
止するプロテクト回路を設けることとしたため、トラン
スや各回路が破損されることを確実に防止することがで
きる。
ンバータ回路のブロック図である。
するバースト回路のブロック図である。
タ回路において二次側に共振回路が形成されたときのト
ランス一次側のアドミタンス|Y|の周波数特性と、電
圧と電流の位相差θの周波数特性である。
タ回路の動作タイミングチャート図である。
タ回路におけるゲート信号のタイミングチャート図であ
る。
ンバータ回路のブロック図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 放電管の持つ寄生容量により共振回路が
形成されるトランスと、前記共振回路の共振周波数未満
で、かつ前記トランスの一次側の電圧と電流との位相差
が最小点より予め定めた範囲内にある周波数で前記トラ
ンスの一次側を駆動するHブリッジ回路とを備えたこと
を特徴とする放電管用インバータ回路。 - 【請求項2】 前記予め定めた範囲は、2次側の共振周
波数未満で前記最小点より−30°の範囲とすることを
特徴とする請求項1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項3】 予め定めたバースト信号を出力するバー
スト回路をさらに備え、前記バースト信号により前記ト
ランスの一次側を断続的に駆動することを特徴とする請
求項1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項4】 前記バースト回路は、発振周波数を決め
る抵抗値を高インピーダンスとすることにより入力した
パルス信号をバースト信号として出力し、前記抵抗値を
低インピーダンスとすることにより予め定めたDC信号
と発振した三角波よりバースト信号を出力することを特
徴とする請求項1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項5】 前記バースト信号がHレベルとなったと
き、前記放電管の電流をフィードバック制御するエラー
アンプの反転入力をプルアップし、前記トランスの一次
側を非作動とすることを特徴とする請求項1に記載の放
電管用インバータ回路。 - 【請求項6】 前記Hブリッジ回路は、PMOSとNM
OSとの直列回路が並列に構成され、前記PMOSのゲ
ート回路に遅延回路を接続することを特徴とする請求項
1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項7】 前記Hブリッジ回路は、PMOSとNM
OSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のPMO
Sのゲートの立ち上がりは、予め定めた三角波の上限側
の頂点ごとに交互に行い、前記2個のNMOSのゲート
の立ち上がりは、前記三角波の下限側の頂点ごとに交互
に行うことを特徴とする請求項1に記載の放電管用イン
バータ回路。 - 【請求項8】 前記Hブリッジ回路は、PMOSとNM
OSとの直列回路が並列に構成され、前記2個のNMO
Sのゲートの立ち下がりは、予め定めた三角波と前記エ
ラーアンプの出力電圧とのクロスポイントとし、前記2
個のPMOSのゲートの立ち下がりは、前記NMOSの
ゲートの立ち下がりより遅延させることを特徴とする請
求項5に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項9】 前記放電管への印加電圧をフィードバッ
ク制御する電圧帰還用エラーアンプを設けたことを特徴
とする請求項1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項10】 前記エラーアンプまたは前記電圧帰還
用エラーアンプの出力電圧が予め定めた値を上回ったと
き、前記Hブリッジ回路の動作を停止するプロテクト回
路を設けたことを特徴とする請求項5または請求項9に
記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項11】 前記トランスの出力電圧が予め定めた
値を上回ったとき、または前記トランスの出力電流が予
め定めた値を上回ったとき、前記Hブリッジ回路の動作
を停止するプロテクト回路を設けたことを特徴とする請
求項1に記載の放電管用インバータ回路。 - 【請求項12】 前記予め定めた値は前記プロテクト回
路にあるコンパレータ回路の基準電圧としたことを特徴
とする請求項10または11に記載の放電管用インバー
タ回路。
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