JP2004056926A - 高電圧出力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単に高電圧が得られる多倍圧整流回路を用いてＣＲＴの高電圧出力装置を提供する。
【解決手段】電圧供給トランス１１の二次巻線２２に多倍圧整流回路１２を接続したうえで、この多倍圧整流回路１２の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続して所定の高電圧ＨＶを得ると共に、二次巻線Ｎ２の中間タップより得られる中間電圧を分圧して調整抵抗回路１４によりフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】電圧供給トランス１１の二次巻線２２に多倍圧整流回路１２を接続したうえで、この多倍圧整流回路１２の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続して所定の高電圧ＨＶを得ると共に、二次巻線Ｎ２の中間タップより得られる中間電圧を分圧して調整抵抗回路１４によりフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管表示装置等に好適な高電圧出力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えばテレビジョン受像機やプロジェクタ装置等の電子機器においては、画像表示を行うために陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を備えたものがある。このようなＣＲＴ表示装置では、ＣＲＴのアノードに供給する高電圧を発生させて出力する高圧出力回路が設けられている。このような高圧出力回路では、通常、アノード電圧と共にＣＲＴのフォーカス電圧、スクリーン電圧等も出力可能に構成されている。
【０００３】
図６は、ＣＲＴのフォーカス電圧、スクリーン電圧を出力可能な高圧出力回路の構成を示した図である。
この図６（ａ）に示す高圧出力回路は、フライバックトランス１００に発生するアノード電圧ＨＶを、ブリーダー抵抗１０１と調整抵抗器１０２との直列回路により構成される分圧回路で分圧し、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶ（Ｇ２）を出力するように構成されている。
この場合、フライバックトランス１００の一次側には一次巻線Ｎ１が巻装されている。また二次側には二次巻線Ｎ２１〜Ｎ２５と整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２５とを図示するように接続したいわゆるマルチシングラー方式の半波整流回路が形成されている。
【０００４】
なお、フライバックトランス１００の二次巻線Ｎ２１の一端の電圧（ＡＢＬ電圧）は、図示していない自動輝度制限回路へ供給され、ＣＲＴの輝度が異常に高くなったときにＣＲＴに流れるアノード電流（ビーム電流）が増大することによる高圧出力回路の過負荷と、ＣＲＴのイオン焼け等の弊害を防止するようにしている。
【０００５】
調整抵抗器１０２は、図示するように抵抗Ｒ１−可変抵抗ＶＲ１−抵抗Ｒ２−可変抵抗ＶＲ２の直列回路により構成され、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を可変調整することでフォーカス電圧ＦＶとスクリーン電圧ＳＶとを出力するようにされる。この場合は、アノード電圧ＨＶとフォーカス電圧ＦＶの比を常に一定に保つことができるという利点がある。
【０００６】
このようにアノード電圧ＨＶをブリーダ抵抗１０１と調整抵抗器１０２とに回路により分圧し、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成した分圧回路のいことをトップブリーダ方式の分圧回路という。
【０００７】
一方、図６（ｂ）に示す高圧出力回路は、フライバックトランス１００の二次側に巻装されている二次巻線Ｎ２３と整流ダイオードＤ２２のカソードとの接続点から中点電圧ＭＶを取り出して調整抵抗器１０２に供給することにより、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成されている。なお、本明細書では、フライバックトランスＦＢＴの中点電圧ＭＶを調整抵抗器１０２に直接入力し、調整抵抗器１０２でフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成された分圧回路のことＭＶ方式の分圧回路という。
【０００８】
ところで、上記したようなトップブリーダー方式及びＭＶ方式の分圧回路は、マルチシングラー方式のフライバックトランス１００を備えた高圧出力回路において広く採用されているが、上記図６（ａ）に示したようなトップブリーダー方式の分圧回路を構成した場合には以下のような欠点があった。
高圧出力回路からフォーカス電極、及びスクリーン電極へ流れる電流は、「０」でなくＣＲＴ特有の電流値を持つとされる。このため、表示状態、時間経過、環境条件により電流値が不規則に変化する。
この結果、フォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶが変化して、フォーカスボケや、画面明度の変化などの不具合が発生する。
このためにトップブリーダー方式の分圧回路では、ブリーダ抵抗１０１にフォーカス電極、スクリーン電極へ流れる電流を無視できる程度の大きな電流を流すように回路を構成する必要があった。
また、この場合は、分圧抵抗の発熱が大きく、しかも高電圧であるため、安全性に十分注意して設計、製造を行う必要があった。
【０００９】
これに対して、上記図６（ｂ）に示したＭＶ方式では、フライバックトランス１００から取り出される中点電圧ＭＶがアノード電圧ＨＶの１／３〜１／２程度とされる。また、調整抵抗器１０２だけで構成することができるため、回路のインピーダンスが小さく、上記トップブリーダー方式のような欠点はないものとされる。従って、高圧出力回路からフォーカス電圧ＦＶやスクリーン電圧ＳＶを得る場合の分圧回路の構成としては、上記図６（ｂ）に示したＭＶ方式のほうが好適とされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧出力回路としては、複数個の倍電圧整流回路を直列に接続した多倍圧整流回路なども利用されている。
多倍圧整流回路は、両波整流であること、入力電圧を低くできることなどから、小型、高効率で安全な高電圧出力装置を実現することができるものの、上記したようなＭＶ方式の分圧回路をカスケード整流回路に適用した場合には以下ような欠点がある。
【００１１】
例えばＭＶ方式の分圧回路を基本型カスケード整流回路として知られているコッククロフト・ウォルトン整流回路に適用した場合、コッククロフト・ウォルトン整流回路は複数個の倍電圧整流回路を直列に接続しているため、回路のインピーダンスが大きく、入力段の倍電圧回路から離れた段の倍電圧回路ほど入力電圧が小さくなる。このため 、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの比はアノード電流に応じて変化し、例えばアノード電流を大きくすると中点電圧ＭＶが高くなる。このように中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの比がアノード電流に応じて変化する場合は、ＣＲＴのフォーカスにぼけが発生するため、実用化することが困難であった。
【００１２】
これに対して、変形型のカスケード整流回路として知られているミッチェル（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ）回路は、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの電圧を常に一定に保つことができるため、上記したようなＣＲＴのフォーカスにぼけが発生しないとされる。
図７は、ミッチェル回路の回路構成を示した図である。
この図７に示すミッチェル整流回路は、整流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８という８つのダイオードを直列に接続したダイオード直列回路により形成される。そして図示するように、整流ダイオードＤ２のアノードと整流ダイオードＤ７のカソード間には、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を直列に接続した第１のコンデンサ直列回路が形成されている。また、整流ダイオードＤ１のアノードと整流ダイオードＤ８のカソード間には、コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を直列に接続した第２のコンデンサ直列回路が形成されている。
【００１３】
そして、第１のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ１が、ダイオード直列回路を形成する整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、２本の整流ダイオードＤ２，Ｄ３の直列接続回路に対して並列に接続されている。また、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列接続回路が、整流ダイオードＤ４，Ｄ５の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ４が整流ダイオードＤ６，Ｄ７の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００１４】
さらに第２のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ５が、ダイオード直列回路を形成する整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、整流ダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ６が整流ダイオードＤ３，Ｄ４の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらにまた、コンデンサＣ７が整流ダイオードＤ５，Ｄ６の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ８が整流ダイオードＤ７，Ｄ８の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００１５】
そして、この場合は電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２の一端部が第１のコンデンサ直列回路の中点に接続され、その他端部がダイオード直列回路と、第２のコンデンサ直列回路の中点にそれぞれ接続されている。
【００１６】
この図７に示すような接続形態により構成されるミッチェル回路においては、各部の電圧レベル、及び電圧波形は図示するようになる。
つまり、整流ダイオードＤ１のカソードの電圧波形は、３．３８ｋＶを中心にそのピークｔｏピーク電圧レベル（以下「Ｖｐ−ｐ」と表記する）が０〜６．７５ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。また、整流ダイオードＤ２のカソードの電圧波形は、６．７５ｋＶを中心に３．３８〜１０．１３ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。電圧レベル（Ｖｐ−ｐ）が３ｋＶ〜６ｋＶの正弦波形になる。
【００１７】
以下同様に、整流ダイオードＤ３のカソードの電圧波形は、１０．１３ｋＶを中心に６．７５〜１３．５ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形は、１３．５ｋＶを中心に１０．１３〜１６．８８ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。なお、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を介して整流ダイオードＤ４のカソードと接続されるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点の電圧波形は、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形とは位相が１８０度異なる波形になるだけで他は同一とされる。
【００１８】
また、整流ダイオードＤ５のカソードの電圧波形は、１６．８８ｋＶを中心に１３．５〜２０．２５ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ６のカソードの電圧波形は、２０．２５ｋＶを中心に１６．８８〜２３．６３ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ７のカソードの電圧波形は、２３．６３ｋＶを中心に２０．２５〜２７ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。そして、最終的に電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に誘起される誘起電圧（３．３８ｋＶｐ−ｐ）の８倍の２７ｋＶのアノード電圧ＨＶを出力するようにしている。
【００１９】
このようなミッチェル回路では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２が整流回路の中点に接続され、整流回路の中点に入力電圧を印加するように構成されているので、中点を基点として高圧側のインピーダンスとアース側のインピーダンスが同じになる。このため、この整流回路の電圧を中点電圧ＭＶとすると、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの電圧を常に一定に保つことができる。よって、上記したようにＣＲＴのフォーカスぼけの発生を防止することが可能になる。
【００２０】
従って、これまでの説明から分かるように、ＭＶ方式の分圧回路を備えた高圧出力回路をカスケード整流回路により構成する場合は、ミッチェル整流回路により形成することが好ましいとされる。
【００２１】
しかしながら、ミッチェル回路を利用してＣＲＴの高圧出力回路を形成した場合は、電圧供給トランス１１の一次側を高いスイッチング周波数で駆動すると、整流回路が有する分布容量による電力損失が大きくなり、電力変換効率が低下するという欠点がある。また、電圧供給トランス１１の温度が上昇するという欠点があった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記したような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の高電圧出力装置は、入力される直流入力電圧を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、一次巻線と二次巻線とが巻装され、一次巻線に得られるスイッチング手段の出力を二次巻線に対して伝送するトランスと、コンデンサとダイオードとからなる整流回路を多段接続して形成され、二次巻線に発生する交番電圧を入力して整流動作を行う多倍圧整流回路を備えることで、所定の高圧レベルとされる第１の直流高電圧を生成する第１の直流高電圧生成手段と、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ接続される整流ダイオードと、二次巻線に中間タップを設けたうえで、この中間タップを介するようにして取り出した多倍圧整流回路の中点に得られる電圧を利用して、第１の直流高電圧より低いレベルとされる第２の直流高電圧を生成する第２の直流高電圧生成手段と、第１の直流高電圧のレベルに応じて、スイッチング手段のスイッチング動作を制御することで、第１の直流高電圧の定電圧制御を行うように構成された定電圧制御手段とを備えている。
【００２３】
本発明によれば、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ整流ダイオードを接続するようにしている。これにより、トランスの二次巻線は、交流的に他の回路から分離されるので、二次巻線にはその中央を基点として両端に逆位相の交番電圧が発生することになる。このため、多倍圧整流回路に発生する交流電圧のピーク電圧レベルは、従来のように、二次巻線の一端の電位を強制的に０電位にした場合の約１／２以下にすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態として本発明を適用したテレビジョン受像機の高圧出力回路とその周辺回路の構成を示した図である。
【００２５】
この図１において、図示しない商用交流電源からの電源入力は、整流ダイオード、平滑コンデンサからなる整流・平滑回路１において整流、平滑化されてスイッチング回路２に入力される。
スイッチング回路２は、例えば２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をハーフブリッジ結合した電流共振形コンバータにより構成される。
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、制御回路２ａによって、そのスイッチング動作の制御が行われる。
【００２６】
制御回路２ａは、後述する高圧出力回路３からフィードバックされてくるフィードバック電圧に基づいて、電圧供給トランス１１の一次巻線Ｎ１に入力する一次側電流を制御して、高圧出力回路３から出力される高電圧（アノード電圧）ＨＶの定電圧化を図るようにしている。
【００２７】
高圧出力回路３は、電圧供給トランス１１、多倍圧整流回路１２、平滑回路１３、調整抵抗回路１４からなる。
電圧供給トランス１１は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２により形成され、一次巻線Ｎ１に入力される一次側入力を二次巻線Ｎ２に伝送するようにされる。このような電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２には、破線で囲って示すように多倍圧整流回路１２が接続されている。
【００２８】
なお、このような電圧供給トランス１１は、５００ターン程度の巻線を１個設ければ良いので、例えば巻線方式をセクション巻き方式とすれば、十分太い銅線を使用することができるので、安全なコイルを安価に実現することができる。勿論、フライバックトランスＦＢＴ等で主流とされる層巻き方式により形成することも可能である。
また、電圧供給トランス１１のコアには、フライバックトランスＦＢＴにおいて使用されるＵ字形タイプのコアを使用以外にも、Ｕ字形コアより漏洩磁束が少ない形状のコア、例えばＥＥ字形タイプやＥＩ型タイプのコアを使用することが可能である。
【００２９】
そして、本実施の形態では、第１の直流高電圧生成回路として、この多倍圧整流回路１２のアース側端部と高圧出力側端部に対して、図示するように、それぞれダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続するようにしている。
【００３０】
この場合の多倍圧整流回路１２は、上記図７に示したミッチェル整流回路により形成される。即ち、多倍圧整流回路１２は、整流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８という８つのダイオードを直列に接続したダイオード直列回路が設けられている。
そして、この整流ダイオードＤ２のアノードと整流ダイオードＤ７のカソード間には、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を直列に接続した第１のコンデンサ直列回路が設けられていると共に、整流ダイオードＤ１のアノードと整流ダイオードＤ８のカソード間には、コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を直列に接続した第２のコンデンサ直列回路が設けられている。
【００３１】
そして、第１のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ１が、整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、２本の整流ダイオードＤ２，Ｄ３の直列接続回路に対して並列に接続されている。また、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列接続回路が、整流ダイオードＤ４，Ｄ５の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ４が整流ダイオードＤ６，Ｄ７の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００３２】
また、第２のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ５が、整流ダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ６が整流ダイオードＤ３，Ｄ４の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ７が整流ダイオードＤ５，Ｄ６の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ８が整流ダイオードＤ７，Ｄ８の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００３３】
そして、この場合は電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２の一端部が第１のコンデンサ直列回路の中点であるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点に接続され、その他端部がダイオード直列回路と、第２のコンデンサ直列回路の中点であるコンデンサＣ６とコンデンサＣ７との接続点にそれぞれ接続されている。
【００３４】
本実施の形態では、上記のような接続形態により形成されるミッチェル回路のダイオード直列回路の両端部に、それぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続するようにしている。つまり、整流ダイオードＤ１のアノードに整流ダイオードＤ１０のカソードを接続し、整流ダイオードＤ８のカソードに整流ダイオードＤ１１のアノードを接続することで、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を交流的に他から分離するようにしている。そして、整流ダイオードＤ１のアノードを抵抗Ｒ５を介してアースに接地すると共に、整流ダイオードＤ１１のカソードからアノード電圧ＨＶを出力するようにしている。
【００３５】
このような多倍圧整流回路の各部の電位レベル、及び電圧波形は図２のように示すことができる。
図２に示すように、本実施の形態の多倍圧整流回路では、整流ダイオードＤ１０のカソードの電圧波形は、電圧レベルが０〜３ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。また、整流ダイオードＤ１のカソードの電圧波形は、電圧レベルが３〜６ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。
以下同様に、整流ダイオードＤ２のカソードの電圧波形は、電圧レベルが６〜９ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ３のカソードの電圧波形は、電圧レベルが９〜１２ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形は、電圧レベルが１２〜１５ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。なお、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を介して整流ダイオードＤ４のカソードと接続されるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点の電圧波形は、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形とは位相が１８０度異なる波形になるだけで他は同一とされる。
【００３６】
また、整流ダイオードＤ５のカソードの電圧波形は電圧レベルが１５〜１８ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ６のカソードの電圧波形は電圧レベルが１８〜２１ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ７のカソードの電圧波形は電圧レベルが２１〜２４ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ８のカソードの電圧波形は電圧レベルが２４〜２７ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。そして、最終的に整流ダイオードＤ１１のカソードから２７ｋＶのアノード電圧ＨＶが出力されることになる。
【００３７】
多倍圧整流回路１２から出力されるアノード電圧ＨＶは、平滑回路１３に入力され、この平滑回路１３に設けられている平滑コンデンサＣ１１，Ｃ１２により平滑化されて、ＣＲＴ５のアノードボタン５ａからＣＲＴ内部に供給される。
また平滑回路１３には、アノード電圧ＨＶの電位レベルを検出する検出回路として抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４を直列に接続した直列回路が設けられている。そして、この直列回路の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３と抵抗Ｒ１４により分圧し、平滑コンデンサＣ１２により平滑した電圧が、アノード電圧ＨＶのレベル制御のための制御電圧として、スイッチング回路２にフィードバックされる。
【００３８】
また、本実施の形態では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２のほぼ中間位置に中間タップを設け、この中間タップより中点電圧ＭＶを得るようにしている。
この場合には、この中点電圧ＭＶを平滑コンデンサＣ９で平滑して、第２の直流高電圧生成手段である直流調整抵抗回路１４に供給するようにしている。
調整抵抗回路１４は、図示するように、抵抗Ｒ１−可変抵抗ＶＲ１−抵抗Ｒ２−可変抵抗ＶＲ２の直列回路によって構成され、可変抵抗ＶＲ１、ＶＲ２により電圧調整を行って、第２の直流高電圧として、ＣＲＴ５のフォーカス電圧ＦＶとスクリーン電圧ＳＶを出力するようにしている。
このようにして得られたフォーカス電圧ＦＶは、ＣＲＴ５のフォーカス電極（第４のグリッド電極）に供給される。また、スクリーン電圧ＳＶは、ＣＲＴ５の第２のグリッド電極Ｇ２に供給される。
【００３９】
ここで、これまで説明した高圧出力回路３の構造例を、図５に示す断面図を用いて説明しておく。
この図５に示すように、高圧出力回路３においては、ボビン２１を利用して、一次巻線Ｎ１と二次巻線（高圧コイル）Ｎ２とが巻装されている。そして、ボビン２１に対して図示するようにコア２２が取り付けられている。
また、上記した多倍圧整流回路１２、平滑回路１３、調整抵抗回路１４を形成するコンデンサＣや整流器（整流ダイオード）Ｄはプリント配線板２３に実装されている。また、このプリント配線板２３からは高圧出力ケーブル２４がケース２５の外部へと引き出されている。また、フォーカス電圧ＦＶを調整する可変抵抗ＶＲ１のつまみ２６部分やスクリーン電圧ＳＶを調整する可変抵抗ＶＲ２のつまみ２７部分がケース２５から外部に突き出すように取り付けられている。
なお、このような高圧出力回路３の内部には、絶縁性を確保するため、そのケース２５の内部にモールド樹脂２８が充填されている。
【００４０】
映像出力回路４は、ＣＲＴ５において映像表示を行うために、映像入力に応じた信号をＣＲＴ５のカソード電極に供給する。
また、映像出力回路４には、ＣＲＴ５の輝度が異常に高くなったときに、ＣＲＴ５のアノード電流（ビーム電流）が増大することにより高圧出力回路３が過負荷状態になること、及びＣＲＴ５のイオン焼け等の弊害を防止するために、アノード電流が一定値以上に増加しないように制御する自動輝度制限機能（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｅａｍ Ｌｉｍｉｔｅｒ；ＡＢＬ）が設けられている。そして、このような映像出力回路４のＡＢＬ機能の入力信号として、本実施の形態の多倍圧整流回路１２のアース端子（ｔ１０）に発生する電圧（ＡＢＬ電圧）を用いている。
これにより、ＣＲＴ５に流れるアノード電流が一定値以上に増加しないように制御している。
【００４１】
このように本実施の形態においては、ＣＲＴ５に対して高電圧を供給する高圧出力回路３を、両波整流回路で、しかも低い入力電圧で構成することが可能な多倍圧整流回路の一つであるミッチェル整流回路を用いて形成するようにした。
そして、このように整流回路をミッチェル回路により形成した時に問題となる、多倍圧整流回路１２の持つ分布容量による損失の増大と、効率の低下、及び電圧供給トランス１１の温度上昇については、上述したようにミッチェル回路を形成するダイオード直列回路の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を設けることで解消するようにした。
【００４２】
これにより、本実施の形態では、多倍圧整流回路１２の各段において発生する交流電圧のピーク電圧値を、整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を設けることなく、多倍圧整流回路を構成した場合のピーク電圧値（図７参照）の約１／２にして、多倍圧整流回路１２が持つ分布容量による損失を約１／４に低減するようにしている。
【００４３】
本実施の形態の多倍圧整流回路１２のピーク値が、従来の約１／２になるのは、多倍圧整流回路１２の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続することで、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を交流的に他の回路から分離したことによるものとされる。
【００４４】
図３は、電圧供給トランスの二次側の整流器の動作を説明する説明図であり、同図（ａ）は二次巻線の一端が交流的に接地される場合、同図（ｂ）は二次巻線の両端が接地ラインから分離される場合を示した図である。
なお、図３では、説明を判りやすくするために波形をパルス状に描いたが実際は正弦波に近い波形となる。また、斜線部は個々の巻線の位置に対して、発生するパルス電圧の基底部と頂点のエンベロープを示している。
【００４５】
そして本実施の形態の多倍圧整流回路１２は、同図（ｂ）に示す状態になり、二次巻線Ｎ２の中央に中性点とよばれる基点が生じ、この中性点を境に二次巻線Ｎ２に発生する交番電圧の極性が、正電圧Ｖ１から負電圧Ｖ２（または負電圧Ｖ２から正電圧Ｖ１）に反転する。これにより、二次巻線Ｎ２の両端の電圧レベル（波高値）は、同図（ａ）に示すように、二次巻線Ｎ２の一端の電位を強制的に０電位にしたときの他端電圧の約１／２にすることができる。なお、この場合、二次巻線Ｎ２の中性点には直流電圧のみが発生する。
【００４６】
また、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に発生する交流電圧のピークレベルは、図２と図７とを比較すれば分かるように、本実施の形態では、従来の約１／２以下になるため、電圧供給トランス１１の巻線、配線等の寄生容量による損失を少なくすることが可能になる。
【００４７】
また本実施の形態では電圧供給トランス１１の巻線数が従来に比べて少なく、しかもコア−コイル間の耐圧も従来の１／２で済むので、一般的に使用されているＥＥタイプやＥＩタイプなどの小型形状でしかも安価なコアが使用することができるという利点もある。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に中間タップを設け、この中間タップからフォーカス電圧ＦＶ及びスクリーン電圧ＳＶ生成する調整抵抗回路１４に供給する中点電圧ＭＶを得るようにしている。このようにすれば、多倍圧整流回路１２から出力されるアノード電圧ＨＶと中点電圧ＭＶとの比を一定に保つことができ、ＣＲＴ５において発生するフォーカスぼけを防止することができる。
また、この場合は、直流電圧が発生するのは高圧出力電圧とこの中間タップだけであるため、整流ダイオードを設けることなく、中間タップから直流電圧を取り出すことができるという利点がある。
【００４９】
ところで、基本的にはＣＲＴ５に供給するアノード電圧とフォーカス電圧の比はアノード電流が変化しても一定であるが、見かけの画質向上のためにアノード電圧ＨＶとフォーカス電圧ＦＶの比をアノード電流に応じて変化させる場合がある。
例えばＣＲＴ５の輝度を上げたときに最適なフォーカス電圧ＦＶが上昇するように変化させる場合や、逆に輝度を上げると最適フォーカス電圧ＦＶを降下するように変化させる場合などもある。もちろん常に同じフォーカス電圧ＦＶとする場合もある。
【００５０】
そこで、このような場合、本実施の形態では、多倍圧整流回路１２を形成しているコンデンサＣ１〜Ｃ８の容量を必要に応じて変化させることで、上記したようにアノード電流ＩＨＶに応じてＣＲＴ５のフォーカス電圧ＦＶを変化させることが可能とされる。
【００５１】
例えば輝度を上げると最適なフォーカス電圧ＦＶが上昇する特性を有するＣＲＴ５であれば、多倍圧整流回路１２のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６の何れかまたは全部をコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８より大きな容量、例えばコンデンサＣ２，Ｃ６だけを他の２倍の容量値に設定すれば、図４に示すフォーカス電圧ＦＶ２のように、フォーカス電圧ＦＶをアノード電流ＩＨＶに比例して上昇させることができる。
【００５２】
また、常に同じフォーカス電圧ＦＶが最適なＣＲＴ５であれば、コンデンサＣ１〜Ｃ８をの容量を全て同じ容量（例えば１００ＰＦ）にすれば、図４に示すフォーカス電圧ＦＶ１のように、フォーカス電圧をほぼ一定レベルに保つことができる。
【００５３】
逆に輝度を上げると最適なフォーカス電圧ＦＶが下降する特性を有するＣＲＴ５であれば、多倍圧整流回路１２のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６の何れかまたは全部をコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８より小さい容量にすれば、図示していないがフォーカス電圧ＦＶをアノード電流ＩＨＶに比例して下降させることができる。
【００５４】
これは、コンデンサの容量を大きくするとコンデンサが蓄えられる電気量が大きくなるため、負荷が大きくなったときの電圧降下が小さく、また逆にコンデンサの容量を小さくした場合は電圧降下が大きくなるからである。
【００５５】
また、本実施の形態では多倍圧整流回路１２において、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に発生する電圧を、例えば２７ＫＶまで昇圧する場合を例に挙げたが、これはあくまでも一例であり、多倍圧整流回路１２を形成する倍電圧回路の数を変更すれば容易に出力電圧ＨＶの電圧レベルを可変することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高電圧出力装置によれば、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ整流ダイオードを接続するようにしている。これにより、トランスの二次巻線は、交流的に他の回路から分離されるので、二次巻線にはその中央を基点として両端に逆位相の交番電圧が発生することになる。このため、多倍圧整流回路に発生する交流電圧のピーク電圧レベルは、従来のように、二次巻線の一端の電位を強制的に０電位にした場合の約１／２以下にすることができる。
【００５７】
従って、例えばＣＲＴの高電圧出力装置を多倍圧整流回路を用いて構成した場合でも、整流回路が有する分布容量による電力損失を低減することができると共に、トランスの温度上昇も防止することができるため、小型、高効率で、しかも安全な高電圧出力装置を実現することができる。
【００５８】
また、ＣＲＴの特性に応じて、多倍圧整流回路を形成するコンデンサの容量値を設定すれば、ＣＲＴの特性に応じて高品位の画像表示を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてテレビジョン受像機に備えられる高圧出力回路とその周辺回路の構成を示した図である。
【図２】本実施の形態としての多倍圧整流回路の回路構成を示した図である。
【図３】電圧供給トランスの二次側の整流器の働きの説明図である。
【図４】フォーカス電圧とアノード電流との関係を示した図である。
【図５】電圧供給トランスの構造を示した断面図である。
【図６】フライバックトランスからフォーカス電圧とスクリーン電圧を出力する抵抗分圧回路の構成と、その接続形態を示した図である。
【図７】ミッチェル回路の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 整流・平滑回路、２ スイッチング回路、２ａ 制御回路、３ 高圧出力回路、４ 映像出力回路、５ ＣＲＴ、５ａ アノードボタン、１１ 電圧供給トランス、１２ 多倍圧整流回路、１３ 平滑回路、１４ 調整抵抗回路、２１ボビン、２２ コア、２３ プリント配線板、２４ 高圧出力ケーブル、２５ケース、２６ ２７ 調整つまみ、２８ モールド樹脂、Ｃ コンデンサ、Ｄ整流ダイオード、Ｎ１ 一次巻線、Ｎ２ 二次巻線、Ｒ 抵抗、ＶＲ 可変抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管表示装置等に好適な高電圧出力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えばテレビジョン受像機やプロジェクタ装置等の電子機器においては、画像表示を行うために陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を備えたものがある。このようなＣＲＴ表示装置では、ＣＲＴのアノードに供給する高電圧を発生させて出力する高圧出力回路が設けられている。このような高圧出力回路では、通常、アノード電圧と共にＣＲＴのフォーカス電圧、スクリーン電圧等も出力可能に構成されている。
【０００３】
図６は、ＣＲＴのフォーカス電圧、スクリーン電圧を出力可能な高圧出力回路の構成を示した図である。
この図６（ａ）に示す高圧出力回路は、フライバックトランス１００に発生するアノード電圧ＨＶを、ブリーダー抵抗１０１と調整抵抗器１０２との直列回路により構成される分圧回路で分圧し、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶ（Ｇ２）を出力するように構成されている。
この場合、フライバックトランス１００の一次側には一次巻線Ｎ１が巻装されている。また二次側には二次巻線Ｎ２１〜Ｎ２５と整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２５とを図示するように接続したいわゆるマルチシングラー方式の半波整流回路が形成されている。
【０００４】
なお、フライバックトランス１００の二次巻線Ｎ２１の一端の電圧（ＡＢＬ電圧）は、図示していない自動輝度制限回路へ供給され、ＣＲＴの輝度が異常に高くなったときにＣＲＴに流れるアノード電流（ビーム電流）が増大することによる高圧出力回路の過負荷と、ＣＲＴのイオン焼け等の弊害を防止するようにしている。
【０００５】
調整抵抗器１０２は、図示するように抵抗Ｒ１−可変抵抗ＶＲ１−抵抗Ｒ２−可変抵抗ＶＲ２の直列回路により構成され、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を可変調整することでフォーカス電圧ＦＶとスクリーン電圧ＳＶとを出力するようにされる。この場合は、アノード電圧ＨＶとフォーカス電圧ＦＶの比を常に一定に保つことができるという利点がある。
【０００６】
このようにアノード電圧ＨＶをブリーダ抵抗１０１と調整抵抗器１０２とに回路により分圧し、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成した分圧回路のいことをトップブリーダ方式の分圧回路という。
【０００７】
一方、図６（ｂ）に示す高圧出力回路は、フライバックトランス１００の二次側に巻装されている二次巻線Ｎ２３と整流ダイオードＤ２２のカソードとの接続点から中点電圧ＭＶを取り出して調整抵抗器１０２に供給することにより、調整抵抗器１０２からフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成されている。なお、本明細書では、フライバックトランスＦＢＴの中点電圧ＭＶを調整抵抗器１０２に直接入力し、調整抵抗器１０２でフォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶを出力するように構成された分圧回路のことＭＶ方式の分圧回路という。
【０００８】
ところで、上記したようなトップブリーダー方式及びＭＶ方式の分圧回路は、マルチシングラー方式のフライバックトランス１００を備えた高圧出力回路において広く採用されているが、上記図６（ａ）に示したようなトップブリーダー方式の分圧回路を構成した場合には以下のような欠点があった。
高圧出力回路からフォーカス電極、及びスクリーン電極へ流れる電流は、「０」でなくＣＲＴ特有の電流値を持つとされる。このため、表示状態、時間経過、環境条件により電流値が不規則に変化する。
この結果、フォーカス電圧ＦＶ、スクリーン電圧ＳＶが変化して、フォーカスボケや、画面明度の変化などの不具合が発生する。
このためにトップブリーダー方式の分圧回路では、ブリーダ抵抗１０１にフォーカス電極、スクリーン電極へ流れる電流を無視できる程度の大きな電流を流すように回路を構成する必要があった。
また、この場合は、分圧抵抗の発熱が大きく、しかも高電圧であるため、安全性に十分注意して設計、製造を行う必要があった。
【０００９】
これに対して、上記図６（ｂ）に示したＭＶ方式では、フライバックトランス１００から取り出される中点電圧ＭＶがアノード電圧ＨＶの１／３〜１／２程度とされる。また、調整抵抗器１０２だけで構成することができるため、回路のインピーダンスが小さく、上記トップブリーダー方式のような欠点はないものとされる。従って、高圧出力回路からフォーカス電圧ＦＶやスクリーン電圧ＳＶを得る場合の分圧回路の構成としては、上記図６（ｂ）に示したＭＶ方式のほうが好適とされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧出力回路としては、複数個の倍電圧整流回路を直列に接続した多倍圧整流回路なども利用されている。
多倍圧整流回路は、両波整流であること、入力電圧を低くできることなどから、小型、高効率で安全な高電圧出力装置を実現することができるものの、上記したようなＭＶ方式の分圧回路をカスケード整流回路に適用した場合には以下ような欠点がある。
【００１１】
例えばＭＶ方式の分圧回路を基本型カスケード整流回路として知られているコッククロフト・ウォルトン整流回路に適用した場合、コッククロフト・ウォルトン整流回路は複数個の倍電圧整流回路を直列に接続しているため、回路のインピーダンスが大きく、入力段の倍電圧回路から離れた段の倍電圧回路ほど入力電圧が小さくなる。このため 、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの比はアノード電流に応じて変化し、例えばアノード電流を大きくすると中点電圧ＭＶが高くなる。このように中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの比がアノード電流に応じて変化する場合は、ＣＲＴのフォーカスにぼけが発生するため、実用化することが困難であった。
【００１２】
これに対して、変形型のカスケード整流回路として知られているミッチェル（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ）回路は、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの電圧を常に一定に保つことができるため、上記したようなＣＲＴのフォーカスにぼけが発生しないとされる。
図７は、ミッチェル回路の回路構成を示した図である。
この図７に示すミッチェル整流回路は、整流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８という８つのダイオードを直列に接続したダイオード直列回路により形成される。そして図示するように、整流ダイオードＤ２のアノードと整流ダイオードＤ７のカソード間には、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を直列に接続した第１のコンデンサ直列回路が形成されている。また、整流ダイオードＤ１のアノードと整流ダイオードＤ８のカソード間には、コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を直列に接続した第２のコンデンサ直列回路が形成されている。
【００１３】
そして、第１のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ１が、ダイオード直列回路を形成する整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、２本の整流ダイオードＤ２，Ｄ３の直列接続回路に対して並列に接続されている。また、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列接続回路が、整流ダイオードＤ４，Ｄ５の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ４が整流ダイオードＤ６，Ｄ７の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００１４】
さらに第２のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ５が、ダイオード直列回路を形成する整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、整流ダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ６が整流ダイオードＤ３，Ｄ４の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらにまた、コンデンサＣ７が整流ダイオードＤ５，Ｄ６の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ８が整流ダイオードＤ７，Ｄ８の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００１５】
そして、この場合は電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２の一端部が第１のコンデンサ直列回路の中点に接続され、その他端部がダイオード直列回路と、第２のコンデンサ直列回路の中点にそれぞれ接続されている。
【００１６】
この図７に示すような接続形態により構成されるミッチェル回路においては、各部の電圧レベル、及び電圧波形は図示するようになる。
つまり、整流ダイオードＤ１のカソードの電圧波形は、３．３８ｋＶを中心にそのピークｔｏピーク電圧レベル（以下「Ｖｐ−ｐ」と表記する）が０〜６．７５ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。また、整流ダイオードＤ２のカソードの電圧波形は、６．７５ｋＶを中心に３．３８〜１０．１３ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。電圧レベル（Ｖｐ−ｐ）が３ｋＶ〜６ｋＶの正弦波形になる。
【００１７】
以下同様に、整流ダイオードＤ３のカソードの電圧波形は、１０．１３ｋＶを中心に６．７５〜１３．５ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形は、１３．５ｋＶを中心に１０．１３〜１６．８８ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。なお、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を介して整流ダイオードＤ４のカソードと接続されるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点の電圧波形は、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形とは位相が１８０度異なる波形になるだけで他は同一とされる。
【００１８】
また、整流ダイオードＤ５のカソードの電圧波形は、１６．８８ｋＶを中心に１３．５〜２０．２５ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ６のカソードの電圧波形は、２０．２５ｋＶを中心に１６．８８〜２３．６３ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ７のカソードの電圧波形は、２３．６３ｋＶを中心に２０．２５〜２７ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。そして、最終的に電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に誘起される誘起電圧（３．３８ｋＶｐ−ｐ）の８倍の２７ｋＶのアノード電圧ＨＶを出力するようにしている。
【００１９】
このようなミッチェル回路では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２が整流回路の中点に接続され、整流回路の中点に入力電圧を印加するように構成されているので、中点を基点として高圧側のインピーダンスとアース側のインピーダンスが同じになる。このため、この整流回路の電圧を中点電圧ＭＶとすると、中点電圧ＭＶとアノード電圧ＨＶとの電圧を常に一定に保つことができる。よって、上記したようにＣＲＴのフォーカスぼけの発生を防止することが可能になる。
【００２０】
従って、これまでの説明から分かるように、ＭＶ方式の分圧回路を備えた高圧出力回路をカスケード整流回路により構成する場合は、ミッチェル整流回路により形成することが好ましいとされる。
【００２１】
しかしながら、ミッチェル回路を利用してＣＲＴの高圧出力回路を形成した場合は、電圧供給トランス１１の一次側を高いスイッチング周波数で駆動すると、整流回路が有する分布容量による電力損失が大きくなり、電力変換効率が低下するという欠点がある。また、電圧供給トランス１１の温度が上昇するという欠点があった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記したような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の高電圧出力装置は、入力される直流入力電圧を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、一次巻線と二次巻線とが巻装され、一次巻線に得られるスイッチング手段の出力を二次巻線に対して伝送するトランスと、コンデンサとダイオードとからなる整流回路を多段接続して形成され、二次巻線に発生する交番電圧を入力して整流動作を行う多倍圧整流回路を備えることで、所定の高圧レベルとされる第１の直流高電圧を生成する第１の直流高電圧生成手段と、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ接続される整流ダイオードと、二次巻線に中間タップを設けたうえで、この中間タップを介するようにして取り出した多倍圧整流回路の中点に得られる電圧を利用して、第１の直流高電圧より低いレベルとされる第２の直流高電圧を生成する第２の直流高電圧生成手段と、第１の直流高電圧のレベルに応じて、スイッチング手段のスイッチング動作を制御することで、第１の直流高電圧の定電圧制御を行うように構成された定電圧制御手段とを備えている。
【００２３】
本発明によれば、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ整流ダイオードを接続するようにしている。これにより、トランスの二次巻線は、交流的に他の回路から分離されるので、二次巻線にはその中央を基点として両端に逆位相の交番電圧が発生することになる。このため、多倍圧整流回路に発生する交流電圧のピーク電圧レベルは、従来のように、二次巻線の一端の電位を強制的に０電位にした場合の約１／２以下にすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態として本発明を適用したテレビジョン受像機の高圧出力回路とその周辺回路の構成を示した図である。
【００２５】
この図１において、図示しない商用交流電源からの電源入力は、整流ダイオード、平滑コンデンサからなる整流・平滑回路１において整流、平滑化されてスイッチング回路２に入力される。
スイッチング回路２は、例えば２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をハーフブリッジ結合した電流共振形コンバータにより構成される。
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、制御回路２ａによって、そのスイッチング動作の制御が行われる。
【００２６】
制御回路２ａは、後述する高圧出力回路３からフィードバックされてくるフィードバック電圧に基づいて、電圧供給トランス１１の一次巻線Ｎ１に入力する一次側電流を制御して、高圧出力回路３から出力される高電圧（アノード電圧）ＨＶの定電圧化を図るようにしている。
【００２７】
高圧出力回路３は、電圧供給トランス１１、多倍圧整流回路１２、平滑回路１３、調整抵抗回路１４からなる。
電圧供給トランス１１は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２により形成され、一次巻線Ｎ１に入力される一次側入力を二次巻線Ｎ２に伝送するようにされる。このような電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２には、破線で囲って示すように多倍圧整流回路１２が接続されている。
【００２８】
なお、このような電圧供給トランス１１は、５００ターン程度の巻線を１個設ければ良いので、例えば巻線方式をセクション巻き方式とすれば、十分太い銅線を使用することができるので、安全なコイルを安価に実現することができる。勿論、フライバックトランスＦＢＴ等で主流とされる層巻き方式により形成することも可能である。
また、電圧供給トランス１１のコアには、フライバックトランスＦＢＴにおいて使用されるＵ字形タイプのコアを使用以外にも、Ｕ字形コアより漏洩磁束が少ない形状のコア、例えばＥＥ字形タイプやＥＩ型タイプのコアを使用することが可能である。
【００２９】
そして、本実施の形態では、第１の直流高電圧生成回路として、この多倍圧整流回路１２のアース側端部と高圧出力側端部に対して、図示するように、それぞれダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続するようにしている。
【００３０】
この場合の多倍圧整流回路１２は、上記図７に示したミッチェル整流回路により形成される。即ち、多倍圧整流回路１２は、整流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８という８つのダイオードを直列に接続したダイオード直列回路が設けられている。
そして、この整流ダイオードＤ２のアノードと整流ダイオードＤ７のカソード間には、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を直列に接続した第１のコンデンサ直列回路が設けられていると共に、整流ダイオードＤ１のアノードと整流ダイオードＤ８のカソード間には、コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を直列に接続した第２のコンデンサ直列回路が設けられている。
【００３１】
そして、第１のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ１が、整流ダイオードＤ１〜Ｄ８の内、２本の整流ダイオードＤ２，Ｄ３の直列接続回路に対して並列に接続されている。また、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列接続回路が、整流ダイオードＤ４，Ｄ５の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ４が整流ダイオードＤ６，Ｄ７の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００３２】
また、第２のコンデンサ直列回路を形成するコンデンサＣ５が、整流ダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ６が整流ダイオードＤ３，Ｄ４の直列接続回路に対して並列に接続されている。さらに、コンデンサＣ７が整流ダイオードＤ５，Ｄ６の直列接続回路に対して並列に接続され、コンデンサＣ８が整流ダイオードＤ７，Ｄ８の直列接続回路に対して並列に接続されている。
【００３３】
そして、この場合は電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２の一端部が第１のコンデンサ直列回路の中点であるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点に接続され、その他端部がダイオード直列回路と、第２のコンデンサ直列回路の中点であるコンデンサＣ６とコンデンサＣ７との接続点にそれぞれ接続されている。
【００３４】
本実施の形態では、上記のような接続形態により形成されるミッチェル回路のダイオード直列回路の両端部に、それぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続するようにしている。つまり、整流ダイオードＤ１のアノードに整流ダイオードＤ１０のカソードを接続し、整流ダイオードＤ８のカソードに整流ダイオードＤ１１のアノードを接続することで、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を交流的に他から分離するようにしている。そして、整流ダイオードＤ１のアノードを抵抗Ｒ５を介してアースに接地すると共に、整流ダイオードＤ１１のカソードからアノード電圧ＨＶを出力するようにしている。
【００３５】
このような多倍圧整流回路の各部の電位レベル、及び電圧波形は図２のように示すことができる。
図２に示すように、本実施の形態の多倍圧整流回路では、整流ダイオードＤ１０のカソードの電圧波形は、電圧レベルが０〜３ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。また、整流ダイオードＤ１のカソードの電圧波形は、電圧レベルが３〜６ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。
以下同様に、整流ダイオードＤ２のカソードの電圧波形は、電圧レベルが６〜９ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ３のカソードの電圧波形は、電圧レベルが９〜１２ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形は、電圧レベルが１２〜１５ｋＶｐ−ｐの正弦波形になる。なお、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を介して整流ダイオードＤ４のカソードと接続されるコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点の電圧波形は、整流ダイオードＤ４のカソードの電圧波形とは位相が１８０度異なる波形になるだけで他は同一とされる。
【００３６】
また、整流ダイオードＤ５のカソードの電圧波形は電圧レベルが１５〜１８ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ６のカソードの電圧波形は電圧レベルが１８〜２１ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ７のカソードの電圧波形は電圧レベルが２１〜２４ｋＶｐ−ｐの正弦波形、整流ダイオードＤ８のカソードの電圧波形は電圧レベルが２４〜２７ｋＶｐ−ｐの正弦波形となる。そして、最終的に整流ダイオードＤ１１のカソードから２７ｋＶのアノード電圧ＨＶが出力されることになる。
【００３７】
多倍圧整流回路１２から出力されるアノード電圧ＨＶは、平滑回路１３に入力され、この平滑回路１３に設けられている平滑コンデンサＣ１１，Ｃ１２により平滑化されて、ＣＲＴ５のアノードボタン５ａからＣＲＴ内部に供給される。
また平滑回路１３には、アノード電圧ＨＶの電位レベルを検出する検出回路として抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４を直列に接続した直列回路が設けられている。そして、この直列回路の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３と抵抗Ｒ１４により分圧し、平滑コンデンサＣ１２により平滑した電圧が、アノード電圧ＨＶのレベル制御のための制御電圧として、スイッチング回路２にフィードバックされる。
【００３８】
また、本実施の形態では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２のほぼ中間位置に中間タップを設け、この中間タップより中点電圧ＭＶを得るようにしている。
この場合には、この中点電圧ＭＶを平滑コンデンサＣ９で平滑して、第２の直流高電圧生成手段である直流調整抵抗回路１４に供給するようにしている。
調整抵抗回路１４は、図示するように、抵抗Ｒ１−可変抵抗ＶＲ１−抵抗Ｒ２−可変抵抗ＶＲ２の直列回路によって構成され、可変抵抗ＶＲ１、ＶＲ２により電圧調整を行って、第２の直流高電圧として、ＣＲＴ５のフォーカス電圧ＦＶとスクリーン電圧ＳＶを出力するようにしている。
このようにして得られたフォーカス電圧ＦＶは、ＣＲＴ５のフォーカス電極（第４のグリッド電極）に供給される。また、スクリーン電圧ＳＶは、ＣＲＴ５の第２のグリッド電極Ｇ２に供給される。
【００３９】
ここで、これまで説明した高圧出力回路３の構造例を、図５に示す断面図を用いて説明しておく。
この図５に示すように、高圧出力回路３においては、ボビン２１を利用して、一次巻線Ｎ１と二次巻線（高圧コイル）Ｎ２とが巻装されている。そして、ボビン２１に対して図示するようにコア２２が取り付けられている。
また、上記した多倍圧整流回路１２、平滑回路１３、調整抵抗回路１４を形成するコンデンサＣや整流器（整流ダイオード）Ｄはプリント配線板２３に実装されている。また、このプリント配線板２３からは高圧出力ケーブル２４がケース２５の外部へと引き出されている。また、フォーカス電圧ＦＶを調整する可変抵抗ＶＲ１のつまみ２６部分やスクリーン電圧ＳＶを調整する可変抵抗ＶＲ２のつまみ２７部分がケース２５から外部に突き出すように取り付けられている。
なお、このような高圧出力回路３の内部には、絶縁性を確保するため、そのケース２５の内部にモールド樹脂２８が充填されている。
【００４０】
映像出力回路４は、ＣＲＴ５において映像表示を行うために、映像入力に応じた信号をＣＲＴ５のカソード電極に供給する。
また、映像出力回路４には、ＣＲＴ５の輝度が異常に高くなったときに、ＣＲＴ５のアノード電流（ビーム電流）が増大することにより高圧出力回路３が過負荷状態になること、及びＣＲＴ５のイオン焼け等の弊害を防止するために、アノード電流が一定値以上に増加しないように制御する自動輝度制限機能（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｅａｍ Ｌｉｍｉｔｅｒ；ＡＢＬ）が設けられている。そして、このような映像出力回路４のＡＢＬ機能の入力信号として、本実施の形態の多倍圧整流回路１２のアース端子（ｔ１０）に発生する電圧（ＡＢＬ電圧）を用いている。
これにより、ＣＲＴ５に流れるアノード電流が一定値以上に増加しないように制御している。
【００４１】
このように本実施の形態においては、ＣＲＴ５に対して高電圧を供給する高圧出力回路３を、両波整流回路で、しかも低い入力電圧で構成することが可能な多倍圧整流回路の一つであるミッチェル整流回路を用いて形成するようにした。
そして、このように整流回路をミッチェル回路により形成した時に問題となる、多倍圧整流回路１２の持つ分布容量による損失の増大と、効率の低下、及び電圧供給トランス１１の温度上昇については、上述したようにミッチェル回路を形成するダイオード直列回路の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を設けることで解消するようにした。
【００４２】
これにより、本実施の形態では、多倍圧整流回路１２の各段において発生する交流電圧のピーク電圧値を、整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を設けることなく、多倍圧整流回路を構成した場合のピーク電圧値（図７参照）の約１／２にして、多倍圧整流回路１２が持つ分布容量による損失を約１／４に低減するようにしている。
【００４３】
本実施の形態の多倍圧整流回路１２のピーク値が、従来の約１／２になるのは、多倍圧整流回路１２の両端部にそれぞれ整流ダイオードＤ１０，Ｄ１１を接続することで、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２を交流的に他の回路から分離したことによるものとされる。
【００４４】
図３は、電圧供給トランスの二次側の整流器の動作を説明する説明図であり、同図（ａ）は二次巻線の一端が交流的に接地される場合、同図（ｂ）は二次巻線の両端が接地ラインから分離される場合を示した図である。
なお、図３では、説明を判りやすくするために波形をパルス状に描いたが実際は正弦波に近い波形となる。また、斜線部は個々の巻線の位置に対して、発生するパルス電圧の基底部と頂点のエンベロープを示している。
【００４５】
そして本実施の形態の多倍圧整流回路１２は、同図（ｂ）に示す状態になり、二次巻線Ｎ２の中央に中性点とよばれる基点が生じ、この中性点を境に二次巻線Ｎ２に発生する交番電圧の極性が、正電圧Ｖ１から負電圧Ｖ２（または負電圧Ｖ２から正電圧Ｖ１）に反転する。これにより、二次巻線Ｎ２の両端の電圧レベル（波高値）は、同図（ａ）に示すように、二次巻線Ｎ２の一端の電位を強制的に０電位にしたときの他端電圧の約１／２にすることができる。なお、この場合、二次巻線Ｎ２の中性点には直流電圧のみが発生する。
【００４６】
また、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に発生する交流電圧のピークレベルは、図２と図７とを比較すれば分かるように、本実施の形態では、従来の約１／２以下になるため、電圧供給トランス１１の巻線、配線等の寄生容量による損失を少なくすることが可能になる。
【００４７】
また本実施の形態では電圧供給トランス１１の巻線数が従来に比べて少なく、しかもコア−コイル間の耐圧も従来の１／２で済むので、一般的に使用されているＥＥタイプやＥＩタイプなどの小型形状でしかも安価なコアが使用することができるという利点もある。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に中間タップを設け、この中間タップからフォーカス電圧ＦＶ及びスクリーン電圧ＳＶ生成する調整抵抗回路１４に供給する中点電圧ＭＶを得るようにしている。このようにすれば、多倍圧整流回路１２から出力されるアノード電圧ＨＶと中点電圧ＭＶとの比を一定に保つことができ、ＣＲＴ５において発生するフォーカスぼけを防止することができる。
また、この場合は、直流電圧が発生するのは高圧出力電圧とこの中間タップだけであるため、整流ダイオードを設けることなく、中間タップから直流電圧を取り出すことができるという利点がある。
【００４９】
ところで、基本的にはＣＲＴ５に供給するアノード電圧とフォーカス電圧の比はアノード電流が変化しても一定であるが、見かけの画質向上のためにアノード電圧ＨＶとフォーカス電圧ＦＶの比をアノード電流に応じて変化させる場合がある。
例えばＣＲＴ５の輝度を上げたときに最適なフォーカス電圧ＦＶが上昇するように変化させる場合や、逆に輝度を上げると最適フォーカス電圧ＦＶを降下するように変化させる場合などもある。もちろん常に同じフォーカス電圧ＦＶとする場合もある。
【００５０】
そこで、このような場合、本実施の形態では、多倍圧整流回路１２を形成しているコンデンサＣ１〜Ｃ８の容量を必要に応じて変化させることで、上記したようにアノード電流ＩＨＶに応じてＣＲＴ５のフォーカス電圧ＦＶを変化させることが可能とされる。
【００５１】
例えば輝度を上げると最適なフォーカス電圧ＦＶが上昇する特性を有するＣＲＴ５であれば、多倍圧整流回路１２のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６の何れかまたは全部をコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８より大きな容量、例えばコンデンサＣ２，Ｃ６だけを他の２倍の容量値に設定すれば、図４に示すフォーカス電圧ＦＶ２のように、フォーカス電圧ＦＶをアノード電流ＩＨＶに比例して上昇させることができる。
【００５２】
また、常に同じフォーカス電圧ＦＶが最適なＣＲＴ５であれば、コンデンサＣ１〜Ｃ８をの容量を全て同じ容量（例えば１００ＰＦ）にすれば、図４に示すフォーカス電圧ＦＶ１のように、フォーカス電圧をほぼ一定レベルに保つことができる。
【００５３】
逆に輝度を上げると最適なフォーカス電圧ＦＶが下降する特性を有するＣＲＴ５であれば、多倍圧整流回路１２のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６の何れかまたは全部をコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８より小さい容量にすれば、図示していないがフォーカス電圧ＦＶをアノード電流ＩＨＶに比例して下降させることができる。
【００５４】
これは、コンデンサの容量を大きくするとコンデンサが蓄えられる電気量が大きくなるため、負荷が大きくなったときの電圧降下が小さく、また逆にコンデンサの容量を小さくした場合は電圧降下が大きくなるからである。
【００５５】
また、本実施の形態では多倍圧整流回路１２において、電圧供給トランス１１の二次巻線Ｎ２に発生する電圧を、例えば２７ＫＶまで昇圧する場合を例に挙げたが、これはあくまでも一例であり、多倍圧整流回路１２を形成する倍電圧回路の数を変更すれば容易に出力電圧ＨＶの電圧レベルを可変することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高電圧出力装置によれば、第１の直流高電圧生成手段に備えられる多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ整流ダイオードを接続するようにしている。これにより、トランスの二次巻線は、交流的に他の回路から分離されるので、二次巻線にはその中央を基点として両端に逆位相の交番電圧が発生することになる。このため、多倍圧整流回路に発生する交流電圧のピーク電圧レベルは、従来のように、二次巻線の一端の電位を強制的に０電位にした場合の約１／２以下にすることができる。
【００５７】
従って、例えばＣＲＴの高電圧出力装置を多倍圧整流回路を用いて構成した場合でも、整流回路が有する分布容量による電力損失を低減することができると共に、トランスの温度上昇も防止することができるため、小型、高効率で、しかも安全な高電圧出力装置を実現することができる。
【００５８】
また、ＣＲＴの特性に応じて、多倍圧整流回路を形成するコンデンサの容量値を設定すれば、ＣＲＴの特性に応じて高品位の画像表示を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてテレビジョン受像機に備えられる高圧出力回路とその周辺回路の構成を示した図である。
【図２】本実施の形態としての多倍圧整流回路の回路構成を示した図である。
【図３】電圧供給トランスの二次側の整流器の働きの説明図である。
【図４】フォーカス電圧とアノード電流との関係を示した図である。
【図５】電圧供給トランスの構造を示した断面図である。
【図６】フライバックトランスからフォーカス電圧とスクリーン電圧を出力する抵抗分圧回路の構成と、その接続形態を示した図である。
【図７】ミッチェル回路の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 整流・平滑回路、２ スイッチング回路、２ａ 制御回路、３ 高圧出力回路、４ 映像出力回路、５ ＣＲＴ、５ａ アノードボタン、１１ 電圧供給トランス、１２ 多倍圧整流回路、１３ 平滑回路、１４ 調整抵抗回路、２１ボビン、２２ コア、２３ プリント配線板、２４ 高圧出力ケーブル、２５ケース、２６ ２７ 調整つまみ、２８ モールド樹脂、Ｃ コンデンサ、Ｄ整流ダイオード、Ｎ１ 一次巻線、Ｎ２ 二次巻線、Ｒ 抵抗、ＶＲ 可変抵抗
Claims (3)
- 入力される直流入力電圧を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、
一次巻線と二次巻線とが巻装され、上記一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を上記二次巻線に対して伝送するトランスと、
コンデンサとダイオードとから成る整流回路を多段接続して形成され、上記二次巻線に発生する交番電圧を入力して整流動作を行う多倍圧整流回路を備えることで、所定の高圧レベルとされる第１の直流高電圧を生成する第１の直流高電圧生成手段と、
上記第１の直流高電圧生成手段に備えられる上記多倍圧整流回路の両端部に対して、それぞれ接続される整流ダイオードと、
上記二次巻線に中間タップを設けたうえで、この中間タップを介するようにして取り出した上記多倍圧整流回路の中点に得られる電圧を利用して、上記第１の直流高電圧より低いレベルとされる第２の直流高電圧を生成する第２の直流高電圧生成手段と、
上記第１の直流高電圧のレベルに応じて、上記スイッチング手段のスイッチング動作を制御することで、上記第１の直流高電圧の定電圧制御を行うように構成された定電圧制御手段と、
を備えていることを特徴とする高電圧出力装置。 - 上記多倍圧整流回路は、ミッチェル回路により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高電圧出力装置。
- 上記第１の直流高電圧が入力される陰極線管の特性に応じて、上記多倍圧整流回路を形成するコンデンサのうち、所要のコンデンサの容量値を設定することを特徴とする請求項１に記載の高電圧出力装置。
Priority Applications (1)
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| JP2002211545A JP2004056926A (ja) | 2002-07-19 | 2002-07-19 | 高電圧出力装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5447651B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2014-03-19 | 株式会社村田製作所 | スイッチング電源装置 |
| EP4336722A1 (en) * | 2022-09-08 | 2024-03-13 | E-Square Holding B.V. | Ac/dc voltage multiplier |
-
2002
- 2002-07-19 JP JP2002211545A patent/JP2004056926A/ja active Pending
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