JP2004071226A

JP2004071226A - 定電流供給制御システム及び分流バランス回路

Info

Publication number: JP2004071226A
Application number: JP2002226114A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Suzuki; 鈴木　智一
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】一つの供給源から複数の負荷に電流を分流し供給する場合に、従来の電流制御回路を各々の負荷に独立して付加することなく、各負荷に供給される電流を一定に保持できる定電流供給制御システム及び分流バランス回路を提供する。
【解決手段】各々の負荷１３に流れる電流の総和が定電流になるように制御し、各々の負荷１３へ供給される電流を一定の比率で配分する分流バランス回路を各負荷ライン側に設けた。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶バックライト用冷陰極蛍光ランプの多灯駆動回路などに用いられる複数の負荷へ一定の電流を供給するための定電流供給制御システム及び分流バランス回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来例に係る分流バランス回路の構成図である。図において、１は電源、２、５は制御回路、３、６は負荷、４、７は電流検出回路を示す。同図に示すように複数の負荷３、６への定電流供給を行う場合、負荷ラインの電流検出回路４、７による電流検出と、それが一定になるように供給電圧を制御する制御回路２、５を、各負荷３、６ごとに設ける方法が一般的である。
【０００３】
直流負荷への供給電流を制御する従来の方法としては、ＤＣ−ＤＣコンバータ等によるスイッチング制御、トランジスタ等によるドロッパー制御がある。交流負荷への供給電流を制御する従来の方法としては、ＤＣ−ＡＣインバータ等によるスイッチング制御、トライアック等による位相導通角制御がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来方法によれば、複数の負荷への供給電流を制御する場合、負荷の増加に応じて検出回路及び制御回路がその分だけ必要となるため、部品点数が増加し、回路が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また複数の負荷への供給電流を制御するに当たり、スイッチング制御で行う場合、相互干渉の影響による不安定動作を防止するために、スイッチング周波数を同期させるなど回路構成が複雑となる。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、一つの供給源から複数の負荷に電流を分流し供給する場合に、従来の電流制御回路を各々の負荷に独立して付加することなく、各負荷に供給される電流を一定に保持できる定電流供給制御システム及び分流バランス回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、複数の負荷へ定電流を分流供給する複数負荷への定電流供給制御システムにおいて、前記各々の負荷に流れる電流の総和が定電流になるように制御し、各々の負荷へ供給される電流を一定の比率で配分する分流バランス回路を各負荷ライン側に設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の手段は、複数の負荷への供給電流の配分を一定に保持する分流バランス回路において、各トランジスタのエミッタ側にバランス抵抗を介して共通接続して、コレクタ、ベースを各々共通接続とするトランジスタの並列駆動回路を有し、前記バランス抵抗の共通接続部を供給バイアスの片側へ接続し、各々のコレクタに負荷を挿入接続することにより、各負荷への供給電流の配分を一定に保持することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記各々のコレクタからバイアス抵抗を介して共通ベースへ接続する自己バイアス駆動とすることにより、負荷ライン側のみで各負荷への供給電流配分を一定に保持することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、供給バイアスを交流供給源とし、ＮＰＮとＰＮＰの一対のトランジスタ、及びそれらへの逆バイアスを阻止するためのダイオードによって構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第５の手段は前記第４の手段の分流バランス回路を複数の冷陰極蛍光ランプ点灯ラインに接続し、並列駆動される冷陰極蛍光ランプの電流総和値を検出して、その電流総和値が一定になるように制御する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る複数負荷への定電流供給回路の構成図である。
【００１３】
この図において、符号１１は電源、１２は制御回路、１３は負荷、１４は電流検出回路、１５はベース抵抗、１９は分流バランス回路を示す。
【００１４】
複数の負荷１３、１３へ電流を分流供給する場合に、各々の負荷１３、１３への電流配分比を一定にする分流バランス回路１９を各々の負荷ラインに挿入し、供給負荷電流の総和、すなわち供給源である電源１１からの電流のみを一定となるように定電流制御を行う。
【００１５】
この手段によれば供給源の電流制御を主制御回路とし、各負荷に応じた電流配分を行うバランス回路を補助制御回路として、それぞれの負荷ラインに挿入するだけで複数負荷１３、１３への定電流供給が可能となる。
【００１６】
次に上記を実現するために発明された分流バランス回路について説明する。トランジスタを並列接続で駆動する場合に、それぞれのエミッタ側に小さな値の抵抗を挿入することにより、各トランジスタから供給する電流をバランスさせる方法は既に公知の技術である。
【００１７】
本発明の分流バランス回路は、図２に示すように並列接続したトランジスタ１６の各コレクタ側に、電流の被供給体である負荷１３を各々挿入し、バランス抵抗の共通接続部を供給バイアスの片側に接続することにより構成される。従来の並列接続においては電流供給負荷が各々のトランジスタの共通負荷であることに対して、本発明の分流バランス回路は各々のトランジスタに電流供給負荷を分割するという点において、その動作、機能が異なるものである。
【００１８】
本発明の分流バランス回路の動作について図２を参照しながら説明する。２個以上のトランジスタ１６で構成される分流バランス回路でベースが共通接続されているため、各トランジスタ１６のベース電位Ｖ_Ｂ　は同一であり、各々のエミッタ電位Ｖ_Ｅ　、ベースエミッタ間電圧Ｖ_ＢＥ、エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ　、ベース電流Ｉ_Ｂ　及び負荷電流Ｉ_ｌ　を用いて、次式で表される。
【００１９】

ここで各々のベースエミッタ間電圧はほぼ同一であるとし、各々のベース電流は小さいため無視できるとすると、上式は次式で近似でき、各負荷１３に供給される電流はエミッタ抵抗１７の値により一定の比率で配分される。
【００２０】
Ｉ_ｌ１・Ｒ_Ｅ１＝Ｉ_ｌ２・Ｒ_Ｅ２・・・・・＝Ｉ_１ｎ・Ｒ_Ｅｎ　≒Ｖ_Ｅｎ
Ｉ_ｌ１：Ｉ_ｌ２：・・・：Ｉ_ｌｎ＝１／Ｒ_Ｅ１：Ｒ_Ｅ２：・・・：１／Ｒ_Ｅｎ
またベース電流を制限するための共通ベース供給側インピーダンスに対して、各ベースエミッタ間のＰＮ接合を介して接続されるバランス用のエミッタ抵抗１７を十分小さな値とすることにより、共通ベース電位はそれぞれの負荷供給電流とエミッタ抵抗１７で決まるエミッタ電位の最小値に保持され、分流の基準電位となる。
【００２１】
これをもう少し詳しく考察するために、共通ベースを切り離した場合の、個々のトランジスタについての動作について考える。
【００２２】
トランジスタ１６が不飽和動作領域にある場合、負荷電流及びベース電位は直流電流利得ｈＦＥを用いて、
Ｉ_ｌ　＝ｈ_ＦＥ・Ｉ_Ｂ
Ｖ_Ｂ　＝Ｖ_ＢＥ＋（Ｉ_Ｂ　＋Ｉ_ｌ　）・Ｒ_Ｅ　＝Ｖ_ＢＥ＋（１＋ｈ_ＦＥ）・Ｉ_Ｂ　・Ｒ_Ｅ　≒ｈ_ＦＥ・Ｉ_Ｂ　・Ｒ_Ｅ
従って、ベースを共通接続とした場合の共通ベース電位は、個々のトランジスタ１６の上記で表されるベース電位の最小値に保持され、それを基準として他のトランジスタ１６も不飽和領域で動作し、各負荷１３に一定比の電流を供給する。
【００２３】
トランジスタ１６が飽和動作領域に入った場合、ベース電流をそれ以上増加させても負荷１３に供給される電流Ｉ_ｌ　は変化せず一定となる。
【００２４】
Ｉ_ｌ　＝（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ＣＥ（ｓａｔ）}　−Ｖ_Ｅ　）／Ｒ_Ｌ　＝（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ＣＥ（ｓａｔ）}　−Ｉ_Ｂ　・Ｒ_Ｅ）／（Ｒ_Ｌ　＋Ｒ_Ｅ　）≒Ｖ_ｃｃ／（Ｒ_Ｌ　＋Ｒ_Ｅ　）・・・・・一定
Ｖ_Ｂ　＝Ｖ_ＢＥ＋（Ｉ_Ｂ　＋Ｉ_ｌ　）・Ｒ_Ｅ　≒Ｒ_Ｅ　・Ｖ_ｃｃ／（Ｒ_Ｌ　＋Ｒ_Ｅ　）
従って、ベースを共通接続した場合の共通ベース電位は、個々のトランジスタ１６の上記で表される飽和動作時のベース電位の最小値に保持され、それを基準に他のトランジスタ１６は不飽和領域で動作し、各負荷１３に一定比率の電流を供給する。
【００２５】
以上のように本発明による分流バランス回路を採用すれば、共通接続ベースへの入力制御を行うことにより、各負荷１３への供給バイアス、及び負荷１３の変動に係わらず、各負荷１３への配分比率を一定に保持した状態で任意の電流供給が可能となる。また本分流バランス回路において、各々の負荷１３への供給バイアスは同じ極性であれば異なる電源１１から接続しても問題ない。
【００２６】
次に上記分流バランス回路において、共通接続ベースを外部入力の駆動とせず、各々のトランジスタ１６のコレクタから抵抗１５を経由し、共通ベースへ接続する自己バイアス駆動の実施形態を図３に示す。
【００２７】
この自己バイアス駆動方法によれば、各負荷１３へ供給される電流の一定比率配分を、バランス回路側自身で行うことが可能となる。自己バイアス駆動の場合、各負荷１３への供給バイアス、及び負荷１３の変動に対して電流供給量は変化するが、電流配分比率は一定に保持することができる。
【００２８】
従って自己バイアス駆動により、各負荷１３への電流供給量を制御する場合、負荷全体への供給電流、または供給バイアスを制御する手段１２，１４を設けることにより可能となる。
【００２９】
次に分流バランス回路を交流負荷に利用する場合の実施形態を図４に示す。分流バランス回路の一負荷ラインにおけるトランジスタ１６を、ＰＮＰとＮＰＮの一対の組み合わせとし、各トランジスタ１６の逆バイアスを防止する手段として、ダイオード１８等を配置することにより、双方向性の分流バランス回路を実現することができる。
【００３０】
但し、上記の双方向性分流バランス回路を自己バイアス型で使用する場合は、各交流負荷に流れる電流位相がほぼ同じであることが使用可能な条件となる。電流位相がほぼ同じ交流負荷であれば、上記自己バイアス型双方向性分流回路を使用することにより、各負荷１３の変動に対し一定の比率で電流を供給することが可能である。
【００３１】
すなわち同じ種類の交流負荷１３を複数個駆動する場合、負荷自身のばらつき、負荷１３の引き回し、配置によって生じる浮遊容量や浮遊インダクタンスの影響を受けることなく各負荷１３への供給電流比率を一定に抑制することが可能となる。
【００３２】
本発明の実施形態として図５に液晶バックライト用冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の多灯駆動回路を示す。一般に液晶バネルの輝度を高めるために、高周波交流点灯駆動のＣＣＦＬを複数使用し点灯させる場合、一個のトランスの出力から数個のＣＣＦＬを並列に接続し駆動する方法、またはＣＣＦＬを接続したトランスを複数個並列に駆動する方法等がある。
【００３３】
しかし上記の駆動方法によれば、ＣＣＦＬの寿命劣化による特性の変化、ＣＣＦＬの配置による浮遊容量の影響などにより、各ＣＣＦＬに流れる高周波の電流量にばらつきを生じるという問題があった。
【００３４】
本発明の双方向性自己バランス型分流回路１９を各ＣＣＦＬ２０ラインに配置し、並列駆動されるＣＣＦＬ２０の電流総和を検出し、一定になるように制御する手段を設けることにより、各ＣＣＦＬ２０に流れる電流のばらつきを抑制することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一つの電流供給源から並列に接続された複数の負荷への定電流供給を、各負荷ラインに簡単な分流バランス回路を設けることにより、それらに供給する電流を一定の比率で行うことが可能である。
【００３６】
更に自己バランス型とすれば負荷側単独で一定比率の分流供給が可能になるため、負荷への供給電流の総和を制御することにより、各負荷への定電流制御が可能となる。
【００３７】
更にＰＮＰ、ＮＰＮの一対のトランジスタで双方向性の自己バイアス型とすることにより、同じ特性を有する交流負荷を並列駆動する場合の、各負荷への電流ばらつきを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複数負荷への定電流供給回路の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る分流バランス回路の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る自己バイアス型分流バランス回路の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る交流負荷分流バランス回路の構成図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの多灯駆動回路の構成図である。
【図６】従来例に係る複数負荷定電流供給回路の構成図である。
【符号の説明】
１１　電源
１２　制御回路
１３　負荷
１４　電流検出回路
１５　ベース抵抗
１６　トランジスタ
１７　エミッタ抵抗
１８　ダイオード
１９　分流バランス回路
２０　液晶バックライト用冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）

Claims

複数の負荷へ定電流を分流供給する複数負荷への定電流供給制御システムにおいて、前記各々の負荷に流れる電流の総和が定電流になるように制御し、各々の負荷へ供給される電流を一定の比率で配分する分流バランス回路を各負荷ライン側に設けたことを特徴とする複数負荷への定電流供給制御システム。
複数の負荷への供給電流の配分を一定に保持する分流バランス回路において、各トランジスタのエミッタ側にバランス抵抗を介して共通接続して、コレクタ、ベースを各々共通接続とするトランジスタの並列駆動回路を有し、前記バランス抵抗の共通接続部を供給バイアスの片側へ接続し、各々のコレクタに負荷を挿入接続することにより、各負荷への供給電流の配分を一定に保持することを特徴とする分流バランス回路。
請求項２記載の分流バランス回路において、前記各々のコレクタからバイアス抵抗を介して共通ベースへ接続する自己バイアス駆動とすることにより、負荷ライン側のみで各負荷への供給電流配分を一定に保持することを特徴とする分流バランス回路。
請求項３記載の分流バランス回路において、供給バイアスを交流供給源とし、ＮＰＮとＰＮＰの一対のトランジスタ、及びそれらへの逆バイアスを阻止するためのダイオードによって構成されることを特徴とする分流バランス回路。
請求項４記載の分流バランス回路を複数の冷陰極蛍光ランプ点灯ラインに接続し、並列駆動される冷陰極蛍光ランプの電流総和値を検出して、その電流総和値が一定になるように制御する手段を設けたことを特徴とする冷陰極蛍光ランプの多灯駆動回路。