JP2005005059A - Separately excited inverter circuit for discharge tube lighting - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管を点灯するための他励式インバータ回路に関し、更に詳しく述べると、1次側のトランス電圧を検出するトランス電圧検出部の検出電圧を入力とする管電流安定化増幅器のゲインを数倍以下に低く設定することにより、管電流をほぼ一定に間接制御するようにした放電管点灯用他励式インバータ回路に関するものである。この技術は、例えば大型液晶パネルのバックライト用冷陰極放電管の点灯装置に有用である。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特許第2948684号公報
【特許文献2】
特開平8−78180号公報
【0003】
液晶ディスプレイ装置におけるバックライト光源としては、通常、冷陰極放電管が用いられている。このような放電管では、入力電圧が変動すると管電流(放電管に流れる放電電流)も変動し、そのためにバックライトとしての明るさが変化する。そこで、放電管に直列に電流トランスを入れたり(例えば特許文献1参照)、抵抗を挿入して(例えば特許文献2参照)、管電流を直接検出して該管電流が一定値を保つように制御することが行われている。
【0004】
近年、大型液晶ディスプレイ装置用など液晶パネルの大型化に伴い、そのバックライト光源として長尺の放電管が用られている。その場合、放電管の低圧側をリターン線で戻す一般的な接続形態では、両端に接続される配線長が長くなるため発光効率が低下したり、高価な高耐圧配線材を多量に必要とするためコストアップとなるなどの問題が生じる。
【0005】
そこで、1本の長い放電管またはU型放電管の両端に位相反転された高電圧を印加したり、2本の放電管を低圧側で接続し、それぞれの放電管に逆位相の高電圧を印加する方式が開発されている。これによって、放電管のリターン線が不要となるため、上記の問題を解決できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電管リターン線が無い接続形態の放電管を他励式インバータ回路によって駆動する場合、トランスの2次側高圧巻線と並列に共振コンデンサが存在するため、管電流を直接検出して制御することができない。放電管に直列に抵抗や電流トランスを入れると、管電流と共振電流が合わせて流れ、共振電流も入力電圧に比例して変動するため、管電流を安定に制御できないからである。
【0007】
そこで、トランスの1次側に抵抗や電流トランスを入れて電流を検出し制御する方法も考えられるが、入力電圧に反比例して流れる1次電流特性があり、共振電流増加分の補正ができないため、やはり管電流を安定に制御できない。
【0008】
本発明の目的は、放電管リターン線が無い接続形態の場合に、放電管を流れる電流をほぼ一定に制御できる他励式インバータ回路を提供することである。本発明の他の目的は、同一構造のインバータユニットを1乃至複数並設し共通の制御部で制御することによって小型化、低コスト化を図ることができる他励式インバータ装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、管駆動周波数の三角波信号を発生する発信器と、該発信器からの三角波信号と制御電圧を比較してタイミング信号を生成するパルス幅制御部と、該パルス幅制御部からのタイミング信号に基づいてオン・オフ制御される複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子によって互いに逆相で駆動される第1及び第2のトランスと、両トランスの2次側に並列に設けた共振コンデンサを具備し、両トランスの2次側間に接続した1本又は2本直列の放電管の両端電極に交互に逆位相の高電圧を印加することで放電管を点灯させる他励式インバータ回路である。本発明では、1次側のトランス電圧を検出するトランス電圧検出部と、その検出電圧に応じてパルス幅制御部の2つの制御電圧を制御する管電流安定化増幅器を設け、入力電圧の変動に対して検出電圧がある傾きをもって変化するように管電流安定化増幅器のゲインを数倍以下(例えば5〜0.1程度)に低く設定し、それによって管電流がほぼ一定となるように間接制御しており、この点に特徴がある。
【0010】
本発明において前提となる放電管点灯用他励式インバータ回路のスイッチング方式としては、例えばアクティブクランプ方式がある。その場合には、管駆動周波数の三角波信号を発生する発信器と、該発信器からの三角波信号と2つの互いに異なる制御電圧とをそれぞれ比較してタイミング信号を生成する第1及び第2のコンパレータを備えたパルス幅制御部と、該パルス幅制御部からのタイミング信号に基づいてオン・オフ制御される第1及び第2のスイッチング素子などを具備している。パルス幅制御部の2つのコンパレータは、発信器からの三角波信号と2つの互いに異なる制御電圧とをそれぞれ比較し、その比較信号で2つのスイッチング素子をオン・オフ制御するタイミング信号を生成するものであり、2つのコンパレータ出力期間に同時休止期間を設けるようにし、回路の破損を防止する。
【0011】
しかし本発明は、このようなアクティブクランプ方式のみに限られるものではなく、他のスイッチング方式、即ちプッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式の放電管点灯用他励式インバータ回路にも適用できることは言うまでもない。
【0012】
ここでトランスの2次側で共振コンデンサと直列に別のコンデンサを接続し、その中間点の電圧によって開放電圧及び高圧火花放電を検出する開放電圧・火花放電検出部を備え、検出した開放電圧に基づいて1次側発振を制御すると共に、検出した高圧火花放電電圧に基づいて1次側発振を停止させるように構成するのが好ましい。コネクタ接触不良や半田付け不良などがあると、高圧火花放電が発生することがあり、管駆動電圧にパルス状の電圧ノイズが重畳する。すると、発火や発煙など重大な問題が引き起こされる恐れがある。このような異常を検出して1次側発振を停止させることで、安全性を確保することができる。
【0013】
また本発明としては、このような放電管点灯用他励式インバータ回路の他に、複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子によって互いに逆相で駆動される2つのトランスと、各トランスの2次側に並列に設けた共振コンデンサを具備するインバータユニットを、1ユニット以上並設し、前記放電管点灯用他励式インバータ回路のパルス幅制御部からのタイミング信号によってインバータユニットの各スイッチング素子を同時駆動する構成もある。このような構成を採用すると、多数の放電管を点灯する安価な他励式インバータ装置が得られる。
【0014】
【実施例】
図1は本発明に係る放電管点灯用他励式インバータ回路の一実施例を示す回路図である。この実施例は、2本の放電管10a,10bを低圧側で相互接続し、それぞれの放電管に逆位相の高電圧を印加することにより、放電管のリターン線を不要とする接続形態である。この構成では、前述のように放電管リターン線が不要となるため、高価な高耐圧配線材を多く必要とせずコストダウンが可能となる利点がある。
【0015】
このような接続形態の放電管10a,10bを点灯させる他励式インバータ回路は、発信器12と、パルス幅制御部14と、パルス幅制御されるスイッチング部16と、該スイッチング部16で駆動される第1及び第2のトランスT1,T2と、各トランスの2次側に並列に設けた共振コンデンサC1,C2を具備している。各トランスT1,T2にそれぞれ放電管(冷陰極放電管)10a,10bが接続され、この回路によって両トランスの2次側間に接続した2本直列の放電管の両端電極に交互に逆位相の高電圧を印加し点灯する。
【0016】
発信器12は、管駆動周波数(例えば数十kHz程度)の三角波信号を発生する。パルス幅制御部14は、回路の電源電圧VCCを分割して2つの異なる制御電圧Va,Vbを発生するように直列接続した3個の抵抗R1,R2,R3と、発信器12からの三角波信号と2つの互いに異なる制御電圧とをそれぞれ比較する第1及び第2のコンパレータ18a,18bを備え、比較結果によって矩形波状の2種類のタイミング信号を発生する。スイッチング部16は第1のスイッチング素子(pチャンネルMOS)Q1と第2のスイッチング素子(nチャンネルMOS)Q2を直列に結合した構成であり、前記タイミング信号をpMOSドライバ20を介して供給することによって第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2が交互にオン・オフ制御される。そして両スイッチング素子Q1,Q2によって、第1及び第2のトランスT1,T2は互いに逆相で駆動される。
【0017】
スイッチング素子を駆動するタイミング信号の例を図2に示す。発信器12からの三角波信号が2つのコンパレータ18a,18bの−端に供給され、他方、回路の電源電圧を3個の抵抗R1,R2,R3の直列接続で分割することで得られる2つの異なる制御電圧Va,Vbが第1及び第2のコンパレータ18a,18bの+端に印加される。第1のコンパレータ18aは制御電圧Vaと三角波信号を比較して第1のタイミング信号を生成し、それが第1のスイッチング素子Q1に入力し、同様に第2のコンパレータ18bは制御電圧Vbと三角波信号を比較して第2のタイミング信号を生成し、それが第2のスイッチング素子Q2に入力する。第1のタイミング信号は、pチャンネルMOSである第1のスイッチング素子Q1を駆動するものであるため、第2のタイミング信号に対して逆相となっている。
【0018】
このようにして、第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2が交互にオン・オフすることで回路は動作する。第2のスイッチング素子Q2がトランス2次側にエネルギーを伝送するための主スイッチとして機能し、第1のスイッチング素子Q1はトランスをリセットするための補助スイッチとして機能する。
【0019】
ここで第1及び第2のコンパレータ18a,18bは、それらの出力期間に同時休止期間tdを設けるようにしている。2つのスイッチング素子Q1,Q2と2つのトランスT1,T2を備えた他例式インバータ回路において、2つのスイッチング素子を交互にオン・オフ制御する場合、オフ信号に対するスイッチング素子の電流停止時間に遅れがあり、互いのスイッチング期間を同時にオン又はオフさせると、同時オン電流が流れ回路が破壊される恐れがある。そこで、上記のように2つのコンパレータ出力期間に同時休止期間を設け回路の破損を防止しているのである。
【0020】
基本的には、このようにして低圧側で相互接続された2本の放電管10a,10bは点灯する。放電管は、等価的にはツェナーダイオードと抵抗の直列接続で表現できる。従って、入力電圧VDDが変化すると管電流も変化し、それに伴って明るさが変動する。そこで、明るさを一定に保つために管電流を安定化する必要がある。放電管リターン線が無くなるために、管電流を直接検出しての制御ができないという問題は、次のように解決している。なお、入力電圧の変動に対するトランス2次側の変動要素は、放電管に流れる管電流の他、共振コンデンサに流れる共振電流がある。
【0021】
本発明では、図1に示すように、1次側のトランス電圧を検出するトランス電圧検出部22と、その検出電圧に応じてパルス幅制御部14の2つの制御電圧Va,Vbを制御する管電流安定化増幅器24を設け、その増幅器のゲインを数倍以下に低く設定する。設定するゲインの具体的な数値は、回路構成や回路定数などによって変わるが、例えば5〜0.1程度の範囲内であり、典型的な例としては2〜0.2程度である。因みに、一般の直流安定化電源装置等における定電圧・定電流制御のための誤差増幅器のゲインは1よりも遙かに大きく(通常、100〜200程度である)、それに比べれば本発明における管電流安定化増幅器24のゲインは著しく小さい。
【0022】
トランス電圧検出部22は、1次側のトランス電圧(スイッチング電圧)を、コンデンサC3で直流分を阻止し、ダイオードD1とコンデンサC4で整流し、抵抗R4の端子電圧(A点)で検出する。管電流安定化増幅器24では、A点の電圧を用い、基準電圧Vref を分圧した基準電圧との差分を増幅して制御電圧を制御する。つまり、2つの制御電圧をシフトさせタイミング信号のパルス幅を変えることにより、スイッチング素子のオン幅を制御する。
【0023】
まず、管電流安定化増幅器24による制御をかけていない状態(トランス電圧検出部22と管電流安定化増幅器24との接続を開放した状態)について検討する。この状態では、回路の電源電圧VCCは一定であるため両方の制御電圧Va,Vbも一定となり、スイッチング素子Q1,Q2のオン時間も一定となる。この状態で入力電圧VDDを変動させてA点での検出電圧を測定すると、図3の(A)に示すように、入力電圧の増加につれてA点での検出電圧も増加し、管電流も増加することが分かる。つまり、無制御の状態では入力電圧の増加に伴って管電流も増加する。
【0024】
次に、A点での検出電圧が一定となるように増幅器のゲインを1よりも遙かに大きく設定して、入力電圧が増加してもA点での検出電圧が一定となるような制御(定電圧制御)をかけたとすると、管電流は逆に減少する。つまり、トランス電圧検出部22の検出電圧について定電圧制御を行うと入力電圧の変動に伴って管電流も変動するのである。
【0025】
これらのことから、図3の(A)に示すように、A点での検出電圧が入力電圧に対してある傾きで変化する状態では、入力電圧の変動にかかわらず管電流をほぼ一定に維持できることが分かる。この状態を実現するには、管電流安定化増幅器24のゲインを、例えば5〜0.1というように低く(具体的な値は前記のように回路定数などに応じて個々に決定し調整する)に設定すればよい。すると、検出電圧(A点の電圧)は定電圧に維持されるのではなく、ある傾きをもって単調変化する。検出電圧の変動分は、共振電流の変動分を反映している。本発明では、このことを利用しており、逆に言うと入力電圧の変動に対する検出電圧の傾きは、管電流が一定となるように設定することになる。
【0026】
このように調整された検出電圧の変動に対して、2つの制御電圧Va,Vbは図3の(B)で示すように変化する。検出電圧の増大に対応して制御電圧Va,Vbが減少するので、第2のスイッチング素子Q2のオン幅が狭まり、管電流は減少する。逆に、検出電圧の減少に対応しては制御電圧Va,Vbが増大するので、第2のスイッチング素子Q2のオン幅が広がり、管電流は増加する。このようにして検出電圧を入力電圧に対して所定の傾きで変動するように設定することで、管電流が入力電圧の変動にかかわらずほぼ一定となるように間接的に制御しているのである。
【0027】
管電流安定化増幅器(OPアンプ)24のゲインを調整するには、具体的には帰還抵抗R5の値を調整すればよい。検出電圧の入力電圧に対する変動の傾きは、無制御状態での管電流の変動量と定電圧制御状態での管電流の変動量を考慮して決定する。つまり、入力電圧変動に対する共振電流の増減を含んだ形で、検出電圧を補正するのである。なお、トランス電圧検出部22の抵抗R4の値を変えることで管電流の調整が可能となる。
【0028】
図4は本発明に係る放電管点灯用他励式インバータ回路の他の実施例を示す回路図である。放電管を点灯させる他励式インバータ回路の基本的な構成は、図1に示す実施例と同様であるので、説明を簡略化するために、対応する部分や部品には同一符号を付す。
【0029】
トランス電圧検出部32は、コンデンサC3で直流成分をカットし、ダイオードD1とコンデンサC4で整流し、抵抗R4の一端(A点)の電圧を検出電圧とするものである。このA点の検出電圧を用い、第1のツェナーダイオードZD1を基準電圧として管電流安定化増幅器(トランジスタ)34でパルス幅制御部14の制御電圧を制御する。トランス等との関係によるが、管電流安定化増幅器34のゲインを5〜0.1というような低い値に設定する。具体的には、ゲインはトランジスタQ3のhfeとエミッタ抵抗RE で決まるため、エミッタ抵抗を調整することで所望のゲインに設定できる。検出電圧が基準電圧を超えると、増幅器が動作する。これによって、間接的にではあるが、管電流をほぼ一定に制御することができる。
【0030】
また本実施例では、トランスT1,T2の2次側で共振コンデンサC1,C2と直列にそれぞれ別のコンデンサC5,C6を接続し、その中間点の電圧をダイオードD2,D3で整流することによって開放電圧及び高圧火花放電を検出する開放電圧・火花放電検出回路36a,36bを設けている。
【0031】
放電管は使用時間が長くなると劣化が進み、それにつれて点灯し難くなる。そのため、電源投入時に管駆動電圧を上げておき、点灯開始後は所定の管駆動電圧に下げて点灯を維持することが行われる。開放電圧・火花放電検出回路36a,36bにおけるB点での電圧の時間的変化の例を図5に模式的に示す。電源投入から点灯開始までは開放電圧を示し、点灯開始後は開放電圧よりも低い電圧(点灯時電圧)を示す。放電管の劣化が進むにつれて、点灯開始時が遅くなる(白抜き矢印で示す)。そこで、開放電圧・火花放電検出回路36a,36bによって開放電圧を検出し、第2のツェナーダイオードZD2による基準電圧に基づいてパルス幅制御部14により1次側発振の制御(パルスのオン幅を下げる制御)を行っている。
【0032】
ところで、万一、コネクタ接触不良や半田付け不良などがあると、高圧火花放電が発生することがあり、発火や発煙など重大な問題が引き起こされる恐れがある。このとき、管駆動電圧にはパルス状の高電圧ノイズが重畳する。そのため、開放電圧・火花放電検出回路36a,36bからの出力電圧(B点の電圧)は、図5で破線で示すように、開放電圧よりも遙かに高くなる(火花放電時電圧)。このような異常を検知した時に1次側発振を停止させる発振停止回路38を設けることで、安全を確保することができる。
【0033】
発振停止回路38は、開放電圧・火花放電検出回路36a,36bで検出される電圧を、直列に接続した2個の抵抗R6,R7で分割すると共に抵抗R7に並列にコンデンサC9を設けて抵抗R6,R7の中点の電圧と基準電圧Vref を比較するコンパレータ39と、抵抗R8,R9及びトランジスタQ6で構成するラッチアップ回路を備えている。抵抗R6,R7の中点の電圧が火花放電により上昇して基準電圧Vref を超えると、コンパレータ39はオン状態となり、その状態がラッチアップ回路によって保持される。コンパレータ39の出力はパルス幅制御部14に入力しており、コンパレータ39がオン状態になるとパルス幅制御部14の制御電圧は0Vとなり、パルス幅をゼロとしスイッチング素子16の発振を強制的に停止状態にする。このようにして、万一、コネクタ接触不良や半田付け不良などによって火花放電が発生しても、装置の安全が確保される。
【0034】
なお本回路には、スイッチング動作を間欠的に停止させることで調光する調光回路、放電管が点灯状態にあるか開放状態にあるかを報知する管開放検出回路などを付加することができる。
【0035】
図6に本発明の更に他の実施例を示す。図1に示すような管電流制御機能を有する放電管点灯用他励式インバータ回路の他に、2つのスイッチング素子Q4,Q5と、両スイッチング素子で互いに逆相で駆動される2のトランスT3,T4と、各トランスの2次側に並列に設けた共振コンデンサC7,C8を具備するインバータユニット40を並設する。そして前記放電管点灯用他励式インバータ回路のパルス幅制御部14で生成されるタイミング信号によって、インバータユニット40のスイッチング素子Q4,Q5を同時駆動する。これによって、多数の放電管10a,…,10dを点灯する小型で且つ安価な他励式インバータ装置が得られる。なお図6では、インバータユニットを1つ設けた例を示しているが、同様のインバータユニットを複数並設できることはいうまでもない。
【0036】
上記の実施例ではスイッチング方式がアクティブクランプ方式の場合であったが、前述のように本発明は、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式の放電管点灯用他励式インバータ回路にも適用できることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】
本発明は上記のように、1次側のトランス電圧を検出するトランス電圧検出部の検出電圧を利用し、管電流安定化増幅器のゲインを数倍以下に低く設定するように構成しているので、放電管リターン線が無い接続形態でトランス2次側に共振電流と管電流が流れる場合でも、間接的にではあるが管電流をほぼ一定に制御することができる。この接続形態は、放電管リターン線が不要なために、大型の液晶パネルのバックライトを構成する際に高価な高耐圧配線材が少量で済む利点があり、この利点を生かしつつ管電流精度の比較的良好な装置が得られる。
【0038】
また、トランスの2次側で開放電圧・火花放電電圧を検出し、検出した開放電圧で管駆動電圧を制御すると共に、検出した火花電圧で1次側発振を停止させることで、コネクタ接触不良や半田付け不良などに起因する高圧火花放電による発煙や発火を防止でき、装置の安全を確保することができる。
【0039】
更に、より多くの放電管を配列する必要がある場合に、同一構造のインバータユニットを並設し単一の共通の制御部で制御する構成を採用することによって、装置の大幅な小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放電管点灯用他例式インバータ回路の一実施例を示す回路図。
【図2】そのスイッチング素子駆動用タイミング信号の説明図。
【図3】管電流をほぼ一定に制御する様子を示す説明図。
【図4】本発明の他の実施例を示すブロック図。
【図5】開放電圧・火花放電検出回路からの出力電圧の説明図。
【図6】本発明の更に他の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
10a,10b 放電管
12 発信器
14 パルス幅制御部
16 スイッチング部
22 トランス電圧検出部
24 管電流安定化増幅器
Q1,Q2 スイッチング素子
T1,T2 トランス
C1,C2 共振コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a separately-excited inverter circuit for lighting a discharge tube. More specifically, the present invention relates to a gain of a tube current stabilizing amplifier that receives a detection voltage of a transformer voltage detection unit that detects a transformer voltage on the primary side. The present invention relates to a separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube in which the tube current is indirectly controlled almost constant by setting it to be several times or less. This technique is useful, for example, for a lighting device for a cold cathode discharge tube for a backlight of a large liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2948684 [Patent Document 2]
JP-A-8-78180 [0003]
As a backlight light source in a liquid crystal display device, a cold cathode discharge tube is usually used. In such a discharge tube, when the input voltage fluctuates, the tube current (discharge current flowing through the discharge tube) also fluctuates, so that the brightness as the backlight changes. Therefore, a current transformer is inserted in series with the discharge tube (for example, see Patent Document 1), a resistor is inserted (for example, see Patent Document 2), and the tube current is directly detected to keep the tube current constant. To be controlled.
[0004]
In recent years, along with the increase in size of liquid crystal panels such as for large liquid crystal display devices, long discharge tubes have been used as the backlight light source. In that case, in a general connection configuration in which the low pressure side of the discharge tube is returned by a return line, the wiring length connected to both ends becomes long, so that the light emission efficiency is lowered or a large amount of expensive high voltage wiring material is required. Therefore, problems such as an increase in cost occur.
[0005]
Therefore, a high voltage that is phase-inverted is applied to both ends of one long discharge tube or U-shaped discharge tube, or two discharge tubes are connected on the low-pressure side, and a high voltage in the opposite phase is applied to each discharge tube. An application method has been developed. As a result, the return line of the discharge tube becomes unnecessary, and the above problem can be solved.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a discharge tube having a connection form without a discharge tube return line is driven by a separately-excited inverter circuit, a resonant capacitor exists in parallel with the secondary side high-voltage winding of the transformer, so the tube current is directly detected and controlled. I can't. This is because when a resistor or a current transformer is inserted in series in the discharge tube, the tube current and the resonance current flow together and the resonance current also fluctuates in proportion to the input voltage, so that the tube current cannot be controlled stably.
[0007]
Therefore, a method of detecting and controlling the current by inserting a resistor or a current transformer on the primary side of the transformer is also conceivable. Again, the tube current cannot be controlled stably.
[0008]
An object of the present invention is to provide a separately-excited inverter circuit capable of controlling the current flowing through the discharge tube to be substantially constant in the case of a connection configuration having no discharge tube return line. Another object of the present invention is to provide a separately-excited inverter device that can be reduced in size and cost by arranging one or more inverter units having the same structure in parallel and controlling them by a common control unit. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a transmitter that generates a triangular wave signal having a tube driving frequency, a pulse width control unit that generates a timing signal by comparing a triangular wave signal from the transmitter with a control voltage, and a timing from the pulse width control unit. A plurality of switching elements controlled to be turned on / off based on a signal, first and second transformers driven in opposite phases by the switching elements, and a resonant capacitor provided in parallel on the secondary side of both transformers. This is a separately-excited inverter circuit that turns on the discharge tube by alternately applying a high voltage of opposite phase to both end electrodes of one or two series discharge tubes connected between the secondary sides of both transformers. In the present invention, a transformer voltage detector that detects a transformer voltage on the primary side and a tube current stabilization amplifier that controls two control voltages of the pulse width controller according to the detected voltage are provided to reduce fluctuations in the input voltage. On the other hand, the gain of the tube current stabilizing amplifier is set to be several times or less (for example, about 5 to 0.1) so that the detection voltage changes with a certain slope, so that indirect control is performed so that the tube current becomes substantially constant. This point is unique.
[0010]
As a switching method of the separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube, which is a premise in the present invention, for example, there is an active clamp method. In that case, the first and second comparators for generating a timing signal by comparing a triangular wave signal from the transmitter with a triangular wave signal from the transmitter and two different control voltages, respectively. And a first and second switching elements that are on / off controlled based on a timing signal from the pulse width controller. The two comparators of the pulse width control unit compare the triangular wave signal from the transmitter with two different control voltages, respectively, and generate a timing signal for controlling on / off of the two switching elements with the comparison signal. Yes, a simultaneous pause period is provided in the two comparator output periods to prevent circuit damage.
[0011]
However, the present invention is not limited to such an active clamp system, but can be applied to other switching systems, that is, a push-pull system, a half-bridge system, and a full-bridge system separately-excited inverter circuit for lighting a discharge tube. Needless to say.
[0012]
Here, another capacitor is connected in series with the resonant capacitor on the secondary side of the transformer, and an open-circuit voltage / spark discharge detection unit that detects an open-circuit voltage and a high-voltage spark discharge according to the voltage at the intermediate point is provided. It is preferable that the primary oscillation is controlled on the basis of this, and the primary oscillation is stopped based on the detected high-voltage spark discharge voltage. If there is a connector contact failure or soldering failure, high-pressure spark discharge may occur, and pulse voltage noise is superimposed on the tube drive voltage. Then, serious problems such as ignition and smoke may be caused. By detecting such an abnormality and stopping the primary oscillation, safety can be ensured.
[0013]
In addition to such a separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube, the present invention includes a plurality of switching elements, two transformers driven in opposite phases by the switching elements, and a secondary side of each transformer. A configuration in which one or more inverter units each having a resonance capacitor provided in parallel are arranged in parallel, and each switching element of the inverter unit is simultaneously driven by a timing signal from a pulse width control unit of the separately excited inverter circuit for discharge tube lighting There is also. When such a configuration is adopted, an inexpensive separately-excited inverter device for lighting a large number of discharge tubes can be obtained.
[0014]
【Example】
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube according to the present invention. In this embodiment, two
[0015]
The separately-excited inverter circuit for lighting the
[0016]
The
[0017]
An example of a timing signal for driving the switching element is shown in FIG. A triangular wave signal from the
[0018]
In this way, the circuit operates when the first and second switching elements Q1, Q2 are alternately turned on and off. The second switching element Q2 functions as a main switch for transmitting energy to the transformer secondary side, and the first switching element Q1 functions as an auxiliary switch for resetting the transformer.
[0019]
Here, the first and
[0020]
Basically, the two
[0021]
In the present invention, as shown in FIG. 1, a
[0022]
The transformer
[0023]
First, a state in which control by the tube
[0024]
Next, the gain of the amplifier is set to be much larger than 1 so that the detection voltage at the point A is constant, and the detection voltage at the point A is constant even when the input voltage increases. If (constant voltage control) is applied, the tube current decreases conversely. That is, when constant voltage control is performed on the detection voltage of the transformer
[0025]
Therefore, as shown in FIG. 3A, when the detected voltage at point A changes with a certain slope with respect to the input voltage, the tube current is maintained almost constant regardless of the fluctuation of the input voltage. I understand that I can do it. In order to realize this state, the gain of the tube current stabilizing
[0026]
The two control voltages Va and Vb change as shown in FIG. 3B with respect to the fluctuation of the detection voltage adjusted in this way. Since the control voltages Va and Vb decrease corresponding to the increase in the detection voltage, the ON width of the second switching element Q2 is narrowed and the tube current is decreased. On the contrary, since the control voltages Va and Vb increase corresponding to the decrease in the detection voltage, the ON width of the second switching element Q2 increases and the tube current increases. In this way, by setting the detection voltage so as to fluctuate with a predetermined slope with respect to the input voltage, the tube current is indirectly controlled so as to be substantially constant regardless of the fluctuation of the input voltage. .
[0027]
In order to adjust the gain of the tube current stabilizing amplifier (OP amplifier) 24, specifically, the value of the feedback resistor R5 may be adjusted. The inclination of the fluctuation of the detection voltage with respect to the input voltage is determined in consideration of the fluctuation amount of the tube current in the uncontrolled state and the fluctuation amount of the tube current in the constant voltage control state. That is, the detected voltage is corrected in a manner that includes the increase / decrease of the resonance current with respect to the input voltage fluctuation. The tube current can be adjusted by changing the value of the resistor R4 of the
[0028]
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of a separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube according to the present invention. Since the basic configuration of the separately-excited inverter circuit for lighting the discharge tube is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the corresponding parts and components for the sake of simplicity.
[0029]
The
[0030]
Further, in this embodiment, separate capacitors C5 and C6 are connected in series with the resonant capacitors C1 and C2 on the secondary side of the transformers T1 and T2, respectively, and the voltage at the intermediate point is rectified by the diodes D2 and D3 to open the circuit. An open-circuit voltage / spark
[0031]
The discharge tube deteriorates as the usage time becomes longer, and it becomes difficult to light the lamp accordingly. For this reason, the tube drive voltage is raised when the power is turned on, and after the start of lighting, the tube drive voltage is lowered to a predetermined tube drive voltage to maintain the lighting. An example of the temporal change in voltage at point B in the open-circuit voltage / spark
[0032]
By the way, if there is a connector contact failure or soldering failure, high-pressure spark discharge may occur, which may cause serious problems such as ignition and smoke generation. At this time, pulsed high voltage noise is superimposed on the tube driving voltage. Therefore, the output voltage (voltage at point B) from the open-circuit voltage / spark
[0033]
The
[0034]
In addition, a dimming circuit for dimming by intermittently stopping the switching operation, a tube open detection circuit for notifying whether the discharge tube is in a lighting state or an open state can be added to the circuit. .
[0035]
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In addition to the separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube having a tube current control function as shown in FIG. 1, two switching elements Q4 and Q5 and two transformers T3 and T4 driven in opposite phases by both switching elements And an
[0036]
In the above embodiment, the switching method is the active clamp method, but as described above, the present invention can also be applied to a push-pull method, a half-bridge method, and a full-bridge type separately excited inverter circuit for lighting a discharge tube. Needless to say.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the present invention utilizes the detection voltage of the transformer voltage detector that detects the transformer voltage on the primary side, and is configured to set the gain of the tube current stabilizing amplifier to be several times lower. Even when the resonance current and the tube current flow on the secondary side of the transformer in a connection form having no discharge tube return line, the tube current can be controlled to be substantially constant, though indirectly. Since this connection form does not require a discharge tube return line, it has the advantage of requiring a small amount of expensive high voltage wiring material when constructing a backlight for a large liquid crystal panel. A relatively good device is obtained.
[0038]
In addition, by detecting the open-circuit voltage and spark discharge voltage on the secondary side of the transformer, and controlling the tube drive voltage with the detected open-circuit voltage, and stopping the primary-side oscillation with the detected spark voltage, Smoke and fire due to high-pressure spark discharge caused by poor soldering can be prevented, and the safety of the device can be ensured.
[0039]
Furthermore, when it is necessary to arrange a larger number of discharge tubes, by adopting a configuration in which inverter units having the same structure are arranged in parallel and controlled by a single common control unit, the apparatus can be significantly reduced in size and Cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of another type inverter circuit for lighting a discharge tube according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the timing signal for driving the switching element.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the tube current is controlled to be substantially constant.
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an output voltage from an open-circuit voltage / spark discharge detection circuit.
FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10a,
Claims (3)
1次側のトランス電圧を検出するトランス電圧検出部と、その検出電圧に応じてパルス幅制御部の2つの制御電圧を制御する管電流安定化増幅器を設け、入力電圧の変動に対して検出電圧がある傾きをもって変化するように管電流安定化増幅器のゲインを数倍以下に低く設定し、それによって管電流がほぼ一定となるように間接制御することを特徴とする放電管点灯用他励式インバータ回路。Based on the transmitter that generates a triangular wave signal having a tube driving frequency, a pulse width control unit that compares the triangular wave signal from the transmitter with a control voltage and generates a timing signal, and a timing signal from the pulse width control unit A plurality of switching elements controlled to be turned on and off, first and second transformers driven in opposite phases by the switching elements, and a resonant capacitor provided in parallel on the secondary side of both transformers, In a separately-excited inverter circuit for lighting a discharge tube by alternately applying a high voltage of opposite phase to both end electrodes of one or two series discharge tubes connected between the secondary sides of a transformer,
A transformer voltage detector for detecting the transformer voltage on the primary side and a tube current stabilization amplifier for controlling two control voltages of the pulse width controller according to the detected voltage are provided, and the detection voltage is detected against fluctuations in the input voltage. Separately-excited inverter for discharge tube lighting, characterized in that the gain of the tube current stabilization amplifier is set to be several times lower or less so as to change with a certain slope, and thereby the tube current is indirectly controlled to be substantially constant circuit.
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