JP2003302933A - プラズマテレビジョンディスプレイ用給電回路、該給電回路を備えたプラズマテレビジョン装置及びそれぞれの給電方法 - Google Patents

プラズマテレビジョンディスプレイ用給電回路、該給電回路を備えたプラズマテレビジョン装置及びそれぞれの給電方法

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JP2003302933A JP2003056070A JP2003056070A JP2003302933A JP 2003302933 A JP2003302933 A JP 2003302933A JP 2003056070 A JP2003056070 A JP 2003056070A JP 2003056070 A JP2003056070 A JP 2003056070A JP 2003302933 A JP2003302933 A JP 2003302933A
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Antonio Canova
カノヴア アントニオ
Lorenzo Cincinelli
チンチネリ ロレンツオ
Mauro Piazzesi
ピアツエシ モーロー
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Magnetek SpA
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

(57)【要約】 【課題】既存の給電方式の欠点を解消するプラズマディ
スプレイ用給電回路を提供する。また、新規の給電回路
を備えたテレビジョンなど用のディスプレイを提供す
る。 【解決手段】プラズマディスプレイ（３）の給電回路は
共振変換器（９）を有する。 変換器に印加される負荷
と上記変換器自体との間に電流制御ループ（２５）及び
電圧制御ループ（３７）が設けられる。電流制御ループ
（２５）及び電圧制御ループ（３７）は変換器の動作周
波数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマテレビジ
ョンディスプレイ用給電回路に関するものである。ま
た、本発明は、該給電回路を備えたプラズマテレビジョ
ン装置及び給電回路を介してディスプレイの給電を制御
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマテレビジョンは、昔から当該技
術分野において公知であり、最近の技術的な完全性によ
り市場で益々一般的となってきている。プラズマディス
プレイ技術に関する特許としては特許文献１〜５に記載
のものを挙げることができる。
【０００３】プラズマディスプレイは、それらの容量負
荷が高いためにかなりの給電問題を含んでいる。
【０００４】最近では、これらの形式のディスプレイは
ＰＷＭ変換器（一般には高電圧を発生するフライバック
型のもの及び低電圧を発生する順方向型のもの）によっ
て給電される。
【０００５】プラズマディスプレイを給電するのにこの
形式の変換器を使用すると、かなりの問題及び欠点があ
る。特に、高周波数調波を発生する高ｄｖ／ｄｔ及びｄ
ｌ／ｄｔスイッチング（ハードスイッチング）は電磁干
渉の問題を生じ、性能は必ずも高くない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，１３０，７７７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２３３，６２３号明細書
【特許文献３】米国特許第４，３２９，６２６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８０８，４２０号明細書
【特許文献５】米国特許第６，２１１，８６７号明細書
【非特許文献１】Ｍ．Ｋ．Kazimierczuk “Class Ｄ
Voltage Switching Power Inverter”ＩＥＥ Ｐ
ｒｏｃ．Ｖｏｌ．１３８，１９９１年１１月
【非特許文献２】Ｍ．Ｋ．Kazimierczuk 及びＷ．Szar
aniec “Class Ｄ Voltage SwitchingInverter wi
th Only One Shunt Capacitor”ＩＥＥ Ｐｒｏ
ｃ．Ｖｏｌ．１３９，１９９２年９月
【非特許文献３】ＭarianＫ．Kazimierczuk 及びDariu
sz Czarkowski “Resonant Power Converters”Jho
n Wiley ＆ Ｓｏｎｓ 社１９９５年発行
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既存
の給電方式の欠点を解消するプラズマディスプレイ用給
電回路を提供することにある。本発明の付加的な目的
は、新規の給電回路を備えたテレビジョンなど用のディ
スプレイを提供することにある。
【０００８】本質的には、本発明によれば、プラズマデ
ィスプレイは、共振変換器好ましくは直並列形態の共振
変換器から成る給電回路によって給電される。従って、
本発明は、共振変換器の新規使用に基くものであり、上
記変換器がプラズマディスプレイ給電回路に用いられる
ことを特徴としている。
【０００９】プラズマディスプレイに給電するのに共振
変換器を用いることによって多くの利点が得られ、その
内の幾つかを以下に挙げる。 − 変換器ＭＯＳＦＥＴはゼロ電圧及びゼロ電流でスイ
ッチングし（ゼロ電圧スイッチング、ゼロ電流スイッチ
ング）、効率の高いスイッチングが得られる。 − 電流波形は正弦波形に近く、これにより誘導及び放
射ノイズが相当に低減され、電磁シールドは最少で良
い。 − 変換器の半ブリッジの半導体（ＭＯＳＦＥＴ）の寄
生容量及び変圧器の漏れインダクタンスを利用するの
で、回路はコスト上有利であり、使用する構成要素の数
が少ない。 − 単一巻線が用いられ、このことは組立体を更に簡単
化しかつ装置の重量を低減する。
【００１０】本発明の特に有利な実施の形態によれば、
給電回路は、変換器に印加される負荷と変換器自体との
間に設けられた電流制御ループ及び電圧制御ループを有
している。これらの制御ループは変換器の動作周波数を
制御する。この構成によって、変換器に印加された負荷
の高容量にもかかわらず、導通時に給電からディスプレ
イヘの電流出力を制限することが可能である。ディスプ
レイの容量が所望の電圧で充電されると、電力は電圧制
御される。電流制御リングは過電流の場合に再び動作し
始める。
【００１１】実際に、電流制御ループ及び電圧制御ルー
プは二者択一形態で変換器に接続され、これにより電流
制御ループは、変換器の出力端子間に予定値以下の電圧
が存在する場合に作動し、一方、電圧制御ループは、変
換器の出力端子間に予定値以上の電圧が存在する場合に
作動する。この目的で、本質的にはそれぞれのダイオー
ドから成る相応した一方向素子が上記二つの制御ループ
に挿入されたそれぞれの演算増幅器の出力に有利に配列
される。
【００１２】有利には、電圧及び電流制御ループは、例
えば光学カップラーすなわちホトカップラーを介在させ
ることにより、変換器のスイッチング制御回路から電気
的に分離される。
【００１３】本発明による回路は、プラズマディスプレ
イ例えばテレビジョンディスプレイに給電する方法を実
施するために用いられ、上記ディスプレイが共振変換器
で給電され、上記変換器の出力電流及び電圧が電流制御
ループ及び電圧制御ループによって制御され、上記変換
器の出力電圧が予定の値に到達するまで給電電流が上記
電流制御ループによって制限されることを特徴としてい
る。
【００１４】本発明を限定しない実施の形態を示す添付
図面を参照してなされる以下の説明から本発明はより良
く理解されよう。
【００１５】図１には、本発明によるプラズマディスプ
レイの給電回路を概略的に示す。給電回路は符号１で示
され、またプラズマディスプレイは符号３で示され、多
数のコンデンサ５Ａ、５Ｂ、……５Ｎ及び負荷７の並列
構成から成る容量装置の形態で概略的に示されている。
【００１６】給電回路１は、符号９で示す直並列形態の
共振変換器を備えている。この形式の変換器は、それ自
体公知であり、ここでは装置の動作については詳細には
説明しない。この形式の変換器の動作の詳細な理論的説
明については、非特許文献１、非特許文献２及び非特許
文献３が参照される。
【００１７】図１の線図において、符号１１Ａ、１１Ｂ
は半ブリッジ形態の2つのＭＯＳＦＥＴを表し、これら
のスイッチングは制御回路１３によって制御される。こ
れは例えばInternational Rectifier（ＵＳＡ）製のＩ
Ｒ２１５７１の集積回路又はＳＴＭ（イタリア国）製の
Ｌ６５９８集積回路或いは多の同等の回路であり得る。
符号１５は出力変圧器であり、また符号１７、１９は変
圧器１５の二次巻線出力における二つの整流器ダイオー
ドである。符号２１は変圧器１５の一次巻線に直列にさ
れた共振コンデンサである。変圧器１５の一次巻線に並
列の共振コンデンサ二つのＭＯＳＦＥＴ１１Ａ、１１Ｂ
の内部寄生容量で表される。
【００１８】変換器９の負の出力端子、特に読取り用抵
抗２３には電流センサーが設けられ、変換器９からディ
スプレイ３への電流出力を読取る。読取り用抵抗２３の
端子における電圧降下は、変換器９からの出力電流Ｉに
比例し、そして出力電流の最大値を制限するために符号
２５で示す電流制御ループで用いられる。
【００１９】電流制御ループは第１演算増幅器２７を有
し、第１演算増幅器２７の反転端子には、読取り用抵抗
２３の上流の電圧に比例した電圧が印加される。電圧Ｖ
ｒｅｆで表された基準電圧は第１演算増幅器２７の非反
転端子に印加される。符号２９、３１は、反転端子と出
力との間における第１演算増幅器２７の反応ブランチの
抵抗及びコンデンサである。第１演算増幅器２７の出力
はダイオード３３を介してホトカップラー３５に接続さ
れている。従って第１演算増幅器２７の出力信号は以下
に説明する目的で電気的な非結合を介して制御回路１３
に接続されている。
【００２０】上記の電流制御ループに加えて、給電回路
１は符号３７で示す電圧制御ループを備えている。この
電圧制御ループは第２演算増幅器３９を備え、第２演算
増幅器３９の反転入力には、変換器９から負荷すなわち
プラズマディスプレイ３に印加される電圧に比例した電
圧が印加される。基準電圧は第２演算増幅器３９の非反
転入力に印加される。抵抗４１及びコンデンサ４３から
成る反応ブランチは第２演算増幅器３９の反転入力と出
力との間に設けられる。第１演算増幅器２７の出力と同
様に、第２演算増幅器３９はダイオード４５を介してホ
トカップラー３５に接続されている。
【００２１】上記回路の動作は次の通りである。コンデ
ンサは、ディスプレイ３が導通されている時に放電され
る。コンデンサの容量が非常に高い（数千μＦ台）の
で、給電回路のスイッチングは変換器９を短絡させ、そ
の結果内部構成要素に取消すことのできないような損傷
を生じさせることになる。電流制御ループ２５の目的
は、最大電流値を加えることによりこの事態を避けるこ
とにある。スクリーンすなわちディスプレイがオン状態
にされると、第１演算増幅器２７の出力は、反転端子に
印加される電圧（読取り用抵抗２３の上流の電圧）が非
反転端子に印加された基準電圧より大きくなるので、読
取り用抵抗２３における高い電圧降下によって低いレベ
ルに保たれる。その結果、ダイオード３３は導通状態と
なり、ホトカップラー３５を介して制御回路１３に信号
が送られる。この信号は、ＭＯＳＦＥＴ１１Ａ、１１Ｂ
のスイッチング周波数を低減するように働き、共振周波
数より高い動作周波数から離す。
【００２２】電流制御ループ２５の動作における避けら
れない遅延で生じる給電回路１による電流ピーク出力に
追従して、第１演算増幅器２７からの信号出力は電流Ｉ
の値を一定の制御された値に保ち、ディスプレイ３のコ
ンデンサに徐々に電荷が蓄積されて行くので、第１演算
増幅器２７の出力電圧を徐々に増大させ、そして結果と
してホトカップラー３５のホトダイオードのエミッショ
ンを低減させる。その結果、変換器９のスイッチング周
波数は低減される。
【００２３】この初期の状態において、第２演算増幅器
３９の出力は高く、ダイオード４５はブロックされる。
その結果、電圧制御ループ３７は作動されない。
【００２４】ディスプレイ３のコンデンサ５Ａ〜５Ｎ
は、電流制御ループ２５で制御された電流がディスプレ
イ３に流れるので徐々に充電される。その結果、給電回
路１の出力端子間電圧Ｖは、第２演算増幅器３９の反転
端子に印加される電圧が相応した非反転端子に印加され
る基準電圧を超えるまで、徐々に増大する。その結果、
第２演算増幅器３９の出力電圧は低下し、ダイオード４
５は導通状態となる。第１演算増幅器２７の出力電圧の
相応した増大によりダイオード３３はブロックされる。
このようにして、電圧制御ループ３７は作動状態とな
り、一方、電流制御ループ２５は非作動状態され、変換
器９のスイッチング周波数はランニング値に到達する。
【００２５】装置の通常の動作中には、過電流が生じな
い限り、スイッチング周波数制御及び従って給電状態は
電圧制御ループ３７によって行われ、過電流が生じる場
合には、電流制御ループ２５は電流Ｉを最大値に制限す
る。
【００２６】図２には、ディスプレイ３が作動されてい
るときの電流Ｉ及び電圧Ｖの波形を示す。変換器９は瞬
時ｔ１において作動される。電流制御ループ動作におけ
る遅延による電流ピークは、瞬時ｔ１、ｔ２間に生じ
る。瞬時ｔ２、ｔ３の間では、電流Ｉは、本質的に一定
であるレベルＩ１に維持され、そして瞬時ｔ３において
最小値Ｉ２に戻る。同時に、電圧Ｖは値Ｖ１から値Ｖ２
へ増大し、瞬時ｔ３において本質的に直線状の形態に達
する。瞬時ｔ３は、ディスプレイ３のコンデンサの両端
間のランニング電圧が到達された時である。
【００２７】図３には、図１に示す給電回路１の実施の
形態のより詳細な回路線図を示している。各符号は図１
のものと一致するか又は相応する部品を示す。
【００２８】中央タップ型の変圧器及び二つのダイオー
ド１７、１９の構成は明かに等価の構成で例えば非中央
タップ型の変圧器及びダイオードブリッジ整流器に置き
かえられている。
【００２９】図面は単に、本発明の概念の範囲から逸脱
せずに形態及び構成において変更し得る本発明の可能な
実施の形態を示すことが理解されるべきである。特許請
求の範囲に用いた符号は単に上記の説明及び添付図面の
観点において特許請求の範囲をより容易に理解できるよ
うにするためのものであり、本発明の保護の範囲を制限
するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマディスプレイに応用した給電回路の簡
略化した回路線図。
【図２】プラズマディスプレイがオン状態の時の給電回
路出力における電流及び電圧波形パターンを示すグラ
フ。
【図３】本発明による回路の実施の形態を詳細に示す回
路線図。
【符号の説明】
１ ：給電回路 ３ ：プラズマディスプレイ ５Ａ〜５Ｎ ：コンデンサ ７ ：負荷 ９ ：共振変換器 １１Ａ、１１Ｂ：ＭＯＳＦＥＴ １３ ：制御回路 １５ ：出力変圧器 １７、１９ ：整流器ダイオード ２１ ：共振コンデンサ ２３ ：読取り用抵抗 ２５ ：電流制御ループ ２７ ：第１演算増幅器 ２９ ：抵抗 ３１ ：コンデンサ ３３ ：ダイオード ３５ ：ホトカップラー ３７ :電圧制御ループ ３９ ：第２演算増幅器 ４１ ：抵抗 ４３ ：コンデンサ ４５ ：ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０４Ｎ 5/63 Ｚ Ｈ０４Ｎ 5/63 5/66 １０１Ｚ 5/66 １０１ Ｇ０９Ｇ 3/28 Ｊ (72)発明者 ロレンツオ チンチネリ イタリア国 アレッツオ，52023 レヴア ネ，ヴイア アルチデ デ ガスペリ 35 (72)発明者 モーロー ピアツエシ イタリア国 アレッツオ，52026 テラヌ オヴア ブラチオリニ，ヴイア エ．タラ ンテリ ４ Ｆターム(参考） 5C026 EA02 EA05 5C058 AA11 BA01 BA33 5C080 AA05 DD12 DD28 FF03 JJ03 JJ04 JJ05 5H730 AA02 AS01 AS14 BB21 BB61 DD04 EE03 EE07 FD01 FD31 FF01 FF19 FG09

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変換器（９）を有し、上記変換器が共振変
    換器であることを特徴とするプラズマディスプレイの給
    電回路。
  2. 【請求項２】変換器に印加される負荷と上記変換器との
    間に設けられた電流制御ループ（２５）及び電圧制御ル
    ープ（３７）を有し、上記電流制御ループ（２５）及び
    電圧制御ループ（３７）が変換器の動作周波数を制御す
    ることを特徴とする請求項１に記載の給電回路。
  3. 【請求項３】変換器の出力端子間に予定値以下の電圧が
    存在する時には電流制御ループが作動し、一方、変換器
    の出力端子間に予定値以上の電圧が存在する時には電圧
    制御ループが作動するように二者択一形態で上記電流制
    御ループ（２５）及び電圧制御ループ（３７）が変換器
    に接続されることを特徴とする請求項２に記載の給電回
    路。
  4. 【請求項４】上記電流制御ループ及び電圧制御ループが
    電気絶縁性カップリング（３５）を介して変換器に接続
    されることを特徴とする請求項２又は３に記載の給電回
    路。
  5. 【請求項５】電気絶縁性カップリングが光学カップラー
    （３５）から成ることを特徴とする請求項４に記載の給
    電回路。
  6. 【請求項６】上記電流制御ループが上記変換器による電
    流出力を検出するセンサー（２３）を備えていることを
    特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の給電回
    路。
  7. 【請求項７】上記電流制御ループが演算増幅器（２７）
    を備え、この演算増幅器（２７）の反転入力に、上記変
    換器による電流出力に比例する電圧が印加され、また非
    反転端子には基準電圧が印加されることを特徴とする請
    求項１〜６のいずれか一項に記載の給電回路。
  8. 【請求項８】上記演算増幅器の出力が一方向素子（３
    ３）を介して上記電気絶縁性カップリングに接続される
    ことを特徴とする請求項４、７のいずれかに記載の給電
    回路。
  9. 【請求項９】上記電圧制御ループ（３７）が付加的な演
    算増幅器（３９）を備え、この付加的な演算増幅器（３
    ９）の反転入力に、上記変換器の出力電圧に比例する電
    圧が印加され、一方、非反転入力には基準電圧が印加さ
    れることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記
    載の給電回路。
  10. 【請求項１０】上記付加的な演算増幅器の出力がそれぞ
    れの一方向素子（４５）を介して上記電気絶縁性カップ
    リングに接続されることを特徴とする請求項４、９のい
    ずれかに記載の給電回路。
  11. 【請求項１１】上記変換器が直並列共振変換器であるこ
    とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の
    給電回路。
  12. 【請求項１２】上記給電回路が請求項１〜１１のいずれ
    か一項に記載の回路であることを特徴とする給電回路を
    備えたプラズマディスプレイ。
  13. 【請求項１３】プラズマディスプレイを共振変換器によ
    って給電することを特徴とするプラズマディスプレイの
    給電方法。
  14. 【請求項１４】上記変換器の出力電流及び出力電圧を電
    流制御ループ及び電圧制御ループで制御し、上記変換器
    の出力電圧が予定の値に達するまで給電電流を上記電流
    制御ループで制限することを特徴とする請求項１３に記
    載のプラズマディスプレイの給電方法。
JP2003056070A 2002-03-01 2003-03-03 プラズマテレビジョンディスプレイ用給電回路、該給電回路を備えたプラズマテレビジョン装置及びそれぞれの給電方法 Pending JP2003302933A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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EP02425113.4 2002-03-01
EP02425113A EP1341144B1 (en) 2002-03-01 2002-03-01 Power circuit for a plasma display

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