JP2005267923A - 放電管点灯制御回路およびその異常検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの冷陰極管を点灯制御するインバータ回路において、回路異常などが生じても、少なくとも一つの冷陰極管が点灯するような場合でも、正確に回路異常を検出する。
【解決手段】 二つの冷陰極管６，７の正極性電流および負極性電流の各バランスを、ダイオード８，９，１１，１２および抵抗１０，１３，１８，２２により検出する。これらバランス検出出力を、ダイオード２５，２６によりコンデンサ２８へ入力し、このコンデンサ２８の両端電圧により電流バランスを検出する。例えば、コネクタ５の端子５−３が地絡となると、冷陰極管６に電流が流れ点灯するが、冷陰極管６，７の電流バランス検出回路では、電流バランスが崩れるので、それが検出されて異常が検出できる。また、コネクタ５の端子５−２が地絡となると、冷陰極管７のみが点灯するので、電流バランスが崩れこれが検出されて異常検出可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は放電管点灯制御回路およびその異常検出回路に関し、特に冷陰極管などの放電管を複数本並列に点灯させるための放電管点灯制御回路の異常検出方式に関するものである。

複数本の冷陰極管（放電管）を点灯制御するためのインバータ回路の例として、図４に示す如き回路がある。図４において、１は他励式インバータ用の制御ＩＣであり、直流電圧１−１と、オンオフ信号１−２と、調光信号１−３とを入力信号として、スイッチング信号をドライバ回路２へ出力する。ドライバ回路２はＦＥＴからなるスイッチング素子で構成されており、リーケージ式のトランス３を矩形波のスイッチングパルスにより、スイッチング制御する。コンデンサ４はトランス３の二次側のインダクタンス成分と共振回路を構成しており、この共振によりサイン波形を生成して、コネクタ５を介して冷陰極管６、７を駆動するようになっている。

冷陰極管６の正極性の管電流に比例した正極電圧が、抵抗１０とダイオード９との接続点より、ダイオード１５を介して導出され、また冷陰極管７の正極性の管電流に比例した正極電圧が、抵抗１３とダイオード１２との接続点より、ダイオード１４を介して導出される。これら導出電圧はコンデンサ１６へ入力され、管電流フィードバック信号１−４として制御ＩＣ１へ供給される。なお、ダイオード８は冷陰極管６の管電流の負極成分を地絡（アース）し、ダイオード１１は冷陰極管７の管電流の負極成分を地絡するものである。また、抵抗１７はコンデンサ１６の放電用抵抗である。

図５は図４における管電流フィードバック信号１−４を説明するための動作タイムチャートである。一般的に、冷陰極管の初期起動時間の仕様は、１〜２秒程度であり、従って制御ＩＣ１は管電流フィードバック信号１−４をこの１〜２秒間にわたって無視して起動動作を行い、その後、管電流フィードバック制御に入るようになっている。

制御ＩＣ１の入力であるオンオフ信号１−２がハイレベルになり、調光信号（ＰＷＭ制御信号）１−３が入力されると、冷陰極管６、７に、管電流が図示の如く流れるが、起動時の１〜２秒間は、制御ＩＣ１は管電流フィードバック信号１−４を無視することになる。その後、管電流フィードバック信号１−４は安定状態であるハイレベルに達する。

このとき、仮に、図４のコネクタ５の端子５−１と５−２とが接触、もしくは共にグランド９９にショートした場合、あるいは冷陰極管６、７が共に接続されていないか、コネクタ５の端子５−３と５−４とが共にグランド９９にショートした場合、管電流フィードバック信号１−４はゼロボルトとなり、制御ＩＣ１はこの信号１−４が一定値（ＶL ）以下であることを認識し、動作を停止することになる。また、冷陰極管６もしくは７が故障などにより管電流が異常に増加した場合には、管電流フィードバック信号１−４が上昇し、制御ＩＣ１はこの信号１−４が一定値（ＶH ）以上であることを認識して動作を停止することになる。

この様な冷陰極管（放電管）を点灯制御するためのインバータ回路の異常検出方法の他の例として、特許文献１の第７図を参照すると、２本の放電管にそれぞれ対応して瞬時電流を検出する電流検出回路を設けておき、これら瞬時電流の位相差を検出して管電流の異常信号として用いるようにしたものである。
特公平６−３４３９６号公報

図４に示した従来例においては、冷陰極管のケーブル配線の線カミや故障などによる地絡があった場合、片方の冷陰極管が点灯している条件では、不具合を検出することができず、よって動作停止がなされないという問題がある。

例えば、図４において、コネクタ５の端子５−２と冷陰極管６の間が、線カミなどによりグランド９９へショートしたと仮定する。ある瞬間の閉ループ電流は、コネクタ５の５−２→トランス３→コネクタ５の５−１→冷陰極管７→コネクタ５の５−４→ダイオード１２→抵抗１３→グランド９９→コネクタ５の５−２と流れる。このとき、トランス３はリーケージ式のものを用いているので、その二次側にはリーケージインダクタンスが形成され、直列共振回路の等価バラスト効果により、冷陰極管７には固有の定格電圧が加わり、定格電流が流れる。その結果、冷陰極管７は点灯することになる。

このように、冷陰極管６側に異常が生じても、他方の冷陰極管７は正常に点灯状態にあるために、管電流フィードバック信号１−４が一定値（ＶL ）以下にならないと、異常状態が検出されず、回路動作を停止させることができないという問題がある。

また、コネクタ５の端子５−３と冷陰極管６の間が、グランド９９へショートした場合、コネクタ５の５−２→トランス３→コネクタ５の５−１→冷陰極管７→コネクタ５の５−４→ダイオード１２→抵抗１３→グランド９９→コネクタ５の５−３→冷陰極管６→コネクタ５の５−２と、閉ループ電流が流れる。よって、冷陰極管６，７は共に点灯しているが、コネクタ５の端子５−３と冷陰極管６との間が地絡している異常状態が検出されず、回路動作を停止させることができない。このとき、管電流フィードバック信号１−４は、ダイオード１４からの給電のみとなるために適正な値でないことから、正常動作が得られない。

また、特許文献１の技術においては、二つの放電管の電流の差が一定値以上になったとき、すなわち一方の放電管に電流が流れなくなったときに、異常状態であると検出して、異常検出信号を生成するのであるから、例えば、コネクタ端子の地絡によっては、上述した如く、両放電管共に点灯していることがあるにもかかわらず、この状態を異常として検出することはできないという問題がある。

本発明の目的は、回路異常などにより二つの放電管（冷陰極管）のうち少くとも一つの放電管が点灯しているような場合であっても、正確に異常検出を行うことが可能な放電管点灯制御回路の異常検出回路を提供することである。

本発明による異常検出回路は、第一および第二の放電管を点灯制御する放電管点灯制御回路における異常検出回路であって、前記第一および第二の放電管の電流バランスを検出する電流バランス検出手段と、前記電流バランスがくずれた場合に、異常信号を生成する異常信号生成手段とを含むことを特徴とする。

そして、前記電流バランス検出手段は、前記第一および第二の放電管の正極性電流を検出する手段と、前記第一および第二の放電管の負極性電流を検出する手段とを有し、前記異常信号生成手段は、これら正極性および負極性電流を検出する手段の出力に基づいて前記異常信号を生成するようにしたことを特徴とする。

また、前記異常信号生成手段は、前記正極性および負極性電流を検出する手段の出力の加算信号に基づいて前記異常信号を生成するようにしたことを特徴とする。更に、前記正極性および負極性電流を検出する手段における検出抵抗とグランド間に、直流阻止用コンデンサを設けたことを特徴とする。

本発明による放電管点灯制御回路は、上記の異常検出回路を用いたことを特徴とし、液晶表示装置のバックライト（放電管）の点灯制御に用いることを特徴とする。

本発明の作用を述べる。二つの冷陰極管の正極性電流および負極性電流の各バランスを、ダイオードおよび抵抗による電流バランス検出回路により検出する。これらバランス検出出力を、加算合成してコンデンサへ入力し、このコンデンサの両端電圧により電流のアンバランスを検知する。

これにより、コネクタのある端子の地絡が発生して、一つの冷陰極管は点灯しないが、他の冷陰極管は点灯するような場合、二つの冷陰極管の電流バランス検出回路では、電流バランスが崩れるので、それが検出されて異常が検出できる。また、コネクタのある端子が地絡し、両冷陰極管が点灯するような場合でも、電流バランス検出回路では電流バランスが崩れてこれが検出されるので、異常検出が可能となる。

回路異常によっても２本の放電管のうち少なくとも１本が点灯しているような場合がある（２本共点灯している場合もある）が、本発明では、２本の放電管の電流バランスを検出しているので、かかる場合においても、正確に異常検出が可能になるという効果がある。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態の回路図であり、図４と同等部分は同一符号により示している。図１において、他励式インバータ用の制御ＩＣ１は、直流電源１−１と、オンオフ信号１−２と、調光信号１−３とを入力信号として、スイッチング信号をドライバ回路２へ出力する。ドライバ回路２は、ＦＥＴからなるスイッチング素子で構成され、リーケージ式のトランス３を矩形波でスイッチングする。コンデンサ４はトランス３の二次側の共振コンデンサであり、サイン波形を生成する。コネクタ５は、冷陰極管６，７のケーブル配線をインバータユニットから着脱可能とするものである。

冷陰極管６の管電流に比例した電圧を、抵抗１０とダイオード９の中点（接続点）から正極性で導出し、抵抗１８とダイオード８の中点から負極性で導出する。同様に、抵抗冷陰極管７の管電流に比例した電圧を、抵抗１３とダイオード１２の中点から正極性で導出し、抵抗２２とダイオード１１の中点から負極性で導出する。

冷陰極管６，７は、基本的に、トランス３と共に直列に接続されて閉回路を構成しているので、正常な状態では、両冷陰極管６，７に流れる電流値は等しく、抵抗１０，１３，１８，２２を同じ定数にすることで、これら抵抗に現れるそれぞれの電圧値も等しい値を示す。

冷陰極管６の管電流を正極電圧で導出するダイオード９のカソードから抵抗２７を接続し、冷陰極管７の管電流を負極電圧で導出するダイオード１１のアノードに向かって、抵抗２４とダイオード２３を接続する。正常な状態では、冷陰極管６，７の管電流が等しいために、抵抗２７と抵抗２４の中点では、常にゼロボルトを示す。同様に、冷陰極管７の管電流を正極電圧で導出するダイオード１２のカソードから抵抗２１を接続し、冷陰極管６の管電流を負極電圧で導出するダイオード８のアノードに向かって、抵抗２０とダイオード１９を接続する。正常状態では、同様に、抵抗２１と抵抗２０の中点は、常にゼロボルトを示す。

そして、これら中点の電圧を、ダイオード２６，２５により加算合成して、コンデンサ２８へ入力し、このコンデンサ２８の両端電圧を地絡検出信号１−５として、制御ＩＣ１へ供給する。なお、他の構成は図４のそれと同等であるものとする。

次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。直流電源１−１と、オンオフ信号１−２と、調光信号１−３とが制御ＩＣ１へ入力されると、調光信号１−３に対応したＰＷＭ（パルス幅変調）信号にあわせてドライバ回路２がスイッチングされ、リーケージ式のトランス３が矩形波でドライブされる。トランス３の二次側とコンデンサ４とが共振し、高電圧が発生されて冷陰極管６，７に放電が起こる。

図２は、図１の動作を説明するためのタイムチャートである。正常状態では、、地絡検出信号１−５は、下記に説明するように、オンすることはない。閉回路におけるある瞬間の電流のルートは、コネクタ５の５−２→トランス３→コネクタ５の５−１→冷陰極管７→コネクタ５の５−４→ダイオード１２→抵抗１３→グランド９９→抵抗１８→ダイオード８→コネクタ５の５−３→冷陰極管６→コネクタ５の５−２となる。このとき、抵抗１３とグランド９９の間には、冷陰極管７の管電流に比例した正極電圧が発生する。抵抗１８とグランド９９の間には、冷陰極管６の管電流に比例した負極電圧が発生する。

正常状態の冷陰極管６，７には等しい電流が流れ、抵抗１３と抵抗１８並びに抵抗２１と抵抗２０にそれぞれ等しい抵抗定数を選べば、抵抗２１と抵抗２０の中点では常にゼロボルトを示す。

トランス３の二次側には、４０〜７０ｋＨｚの交流電流が流れており、上述の逆方向電流は、コネクタ５の５−１→トランス３→コネクタ５の５−２→冷陰極管６→コネクタ５の５−３→ダイオード９→抵抗１０→グランド９９→抵抗２２→ダイオード１１→コネクタ５の５−４→冷陰極管７→コネクタ５の５−１と流れる。このとき、抵抗１０とグランド９９の間には、冷陰極管６の管電流に比例した正極電圧が発生する。抵抗１８とグランド９９の間には、冷陰極管７の管電流に比例した負極電圧が発生する。正常状態の冷陰極管６，７には等しい電流が流れ、抵抗１０と抵抗２２並びに抵抗２７と抵抗２４にそれぞれ等しい抵抗定数を選べば、抵抗２７と抵抗２４の中点では常にゼロボルトを示す。

次に、図２に示すように、冷陰極管６とコネクタ５の５−３間が地落した場合について説明する。冷陰極管６とコネクタ５の５−３間のケーブル配線に異常が起こりグランド９９へショートした場合、コネクタ５の５−２→トランス３→コネクタ５の５−１→冷陰極管７→コネクタ５の５−４→ダイオード１２→抵抗１３→グランド９９→コネクタ５の５−３→冷陰極管６→コネクタ５の５−２と戻る。

したがって、冷陰極管６は点灯しているが、抵抗１８とグランド９９の間に負極電圧が発生せず、抵抗２１と抵抗２０の中点に正極電圧が現れ、ダイオード２６を経てコンデンサ２８が充電され、地絡検出信号１−５がオンとなり、制御ＩＣ１により冷陰極管６の異常が検出されることになる。

同様に、図２に示すように、冷陰極管６とコネクタ５の５−２間が地絡した場合について説明する。冷陰極管６とコネクタ５の５−２の間のケーブル配線に異常が起こりグランド９９へショートした場合、コネクタ５の５−２→トランス３→コネクタ５の５−１→冷陰極管７→コネクタ５の５−４→ダイオード１２→抵抗１３→グランド９９→コネクタ５の５−２の閉ループに電流がながれる。

このとき、冷陰極管６も点灯せず、抵抗１８とグランド９９の間に負極電圧も発生せず、抵抗２１と抵抗２０の中点に正極電圧が現れ、以下同様に異常が検出される。なお、冷陰極管７のケーブル配線の地絡についても同様に異常が検出される。

図１において、ダイオード１４のカソードは、ダイオード１５のカソードに接続される。抵抗１３とグランド９９の間に現れる冷陰極管６の管電流に比例した正極電圧は、ダイオード１４を経て、コンデンサ１６に充電される。同様に、抵抗１０とグランド９９の間に現れる冷陰極管７の管電流に比例した正極電圧は、ダイオード１５を経て、コンデンサ１６に充電される。コンデンサ１６の正極電圧は、冷陰極管６，７の管電流として制御ＩＣ１へフィードバックされ、パルス幅制御（ＰＷＭ）の補正がなされる。オンオフ信号１−２がオンの正常な状態では、常に管電流フィードバック信号１−４が一定範囲（ＶH 〜ＶL ）の電圧を示している。

図３は本発明の他の実施の形態の回路図であり、図１と同等部分は同一符号をもって示している。本例では、電流検出回路の部分に、直流カット用のコンデンサ３０〜３３を設けたものである。すなわち、電流検出用の抵抗１０，１８，１３，２２の各々とグランド９９との間に、コンデンサ３０〜３３を配置することにより、冷陰極管に流れる直流成分を除去することができ、よって、冷陰極管の水銀蒸気の偏りがなくなって、その寿命を延ばすことができる。また、これらコンデンサにより、電流検出回路を低インピーダンスとすることができ、よって、低耐電圧のコンデンサを用いることが可能になる。

上記実施の形態では、放電管として冷陰極管を用い、複数の冷陰極管の点灯制御のためのインバータ回路の異常検出に適用する場合を述べたが、特に、テレビジョン装置や映像モニタ装置などの液晶表示装置のバックライトのための点灯制御用インバータ回路に広く適用可能である。

本発明の一実施の形態の回路図である。 図１の回路の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の他の実施の形態の回路図である。 従来技術の例を示す回路図である。 図４の回路の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 制御ＩＣ
２ ドライバ回路
３ トランス
４ コンデンサ
５ コネクタ
６，７ 冷陰極管

Claims (6)

1. 第一および第二の放電管を点灯制御する放電管点灯制御回路における異常検出回路であって、前記第一および第二の放電管の電流バランスを検出する電流バランス検出手段と、前記電流バランスがくずれた場合に異常信号を生成する異常信号生成手段とを含むことを特徴とする異常検出回路。
2. 前記電流バランス検出手段は、前記第一および第二の放電管の正極性電流を検出する手段と、前記第一および第二の放電管の負極性電流を検出する手段とを有し、前記異常信号生成手段は、これら正極性および負極性電流を検出する手段の出力に基づいて前記異常信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の異常検出回路。
3. 前記異常信号生成手段は、前記正極性および負極性電流を検出する手段の出力の加算信号に基づいて前記異常信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項２記載の異常検出回路。
4. 前記正極性および負極性電流を検出する手段における検出抵抗とグランド間に、直流阻止用コンデンサを設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の異常検出回路。
5. 請求項１〜４いずれか記載の異常検出回路を用いたことを特徴とする放電管点灯制御回路。
6. 液晶表示装置のバックライト（放電管）の点灯制御に用いることを特徴とする請求項５記載の放電管点灯制御回路。

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