JP2005285476A

JP2005285476A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2005285476A
Application number: JP2004096203A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kuroiwa; 司黒岩
Original assignee: Iiyama Corp
Current assignee: Iiyama Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】保護回路の誤動作を防止する構成を、低コスト且つコンパクトにできるインバータ装置を提供する。
【解決手段】直流を交流に変換し、変換された交流を蛍光管２２に出力するインバータ装置２０において、直流を交流に変換して出力する出力回路２４と、出力回路２４を駆動するドライブ回路２６と、ユーザが操作する輝度調整手段２１に基づいて、出力回路２４によって変換される交流の電流量の調節を行なって蛍光管２２の輝度を調整する輝度調整回路２８と、蛍光管２２に流れる管電流が閾値ｓよりも小さいことを検出した場合には、ドライブ回路２６へ制御信号ａを出力して出力回路２４の動作をオフさせる保護回路３０と、輝度調整回路２８からの輝度に関する情報ｂに基づいて、輝度の変化に伴って閾値ｓの値を変化させる調整回路３２とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蛍光管等の電源として用いられるインバータ装置に関する。

液晶ディスプレイのバックライトを駆動するためのインバータ装置には、バックライト等の異常状態を検出してインバータ装置の出力をオフにするための、保護回路が設けられていることが一般的である。

ここでいう異常状態とは、インバータ装置からバックライトへの出力部分の一部が筐体等に接触したりして筐体側に電流が漏れてインバータ装置から過電流が出力されたり、またバックライトが破損してしまってバックライトにはほとんど電流が流れなくなった場合等をいう。

これらの異常状態を放置すると、過電流による発熱により発煙、発火等が生じる可能性もある。
そこで、インバータ装置には保護回路を設け、保護回路は、バックライトの管電流を検出し、管電流が所定の閾値よりも低下した場合には上述したような異常が生じたものとして、インバータ装置の出力をオフにするように制御するのである。

一方、現在のバックライトは輝度調整が広範囲にわたって可能となってきている。
したがって、バックライトを最低輝度に設定した場合の管電流はかなり小さい値となっているので、保護回路の閾値が常に一定であるとすると、正常な管電流であっても閾値を下回ってしまい、異常であると判断されてしまうおそれもある。

また、同様に最高輝度に設定した場合の管電流は大きな値となっているので、保護回路の閾値が常に一定であるとすると、正常時よりも電流量が減少して異常な管電流であっても閾値を下回ることがなく、正常であると判断されるおそれもある。
このように輝度調整が広範囲で調整可能となるにつれ、保護回路が誤動作するおそれがあるという課題がでてきた。

そこで、閾値を一定にするのではなく、輝度の変化に応じて保護回路における動作レベルを調整する機能を設けたインバータ装置が開発されてきている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５５９６０号公報

上述した従来のインバータ装置では、輝度に応じて保護回路の動作レベルを変更するので、誤動作を防止して確実に保護回路を作動させることができる。
しかし、このような従来のインバータ装置では、コンピュータ回路によって保護回路を作動させるようにしていたので、比較的高価な部品を使うこととなり、コスト高になってしまうという課題があった。
また、このような従来のインバータ装置では、コンピュータ回路を接続するためにインターフェイスの構造も考慮にいれなくてはならず、インバータ装置全体のコンパクト化が達成しにくいという課題もあった。

そこで、本発明者は、コンピュータ回路を用いずに保護回路の誤動作を防止することができる回路構成を見出し、本発明に想到した。

本発明の目的は、保護回路の誤動作を防止する構成を、低コスト且つコンパクトにできるインバータ装置を提供することにある。

本発明にかかるインバータ装置によれば、直流を交流に変換し、変換された交流を蛍光管に出力するインバータ装置において、直流を交流に変換して出力する出力回路と、該出力回路を駆動するドライブ回路と、ユーザが操作する輝度調整手段に基づいて、出力回路によって変換される交流の電流量の調節を行なって蛍光管の輝度を調整する輝度調整回路と、蛍光管に流れる管電流が閾値よりも小さいことを検出した場合には、前記ドライブ回路へ制御信号を出力して出力回路の動作をオフさせる保護回路と、前記輝度調整回路からの輝度に関する情報に基づいて、輝度の変化に伴って閾値の値を変化させる調整回路とを具備することを特徴としている。

この構成を採用することによって、輝度に基づいて保護回路の閾値を調整する調整回路を、保護回路に接続するように設けたので、低い輝度の場合には保護回路の閾値を下げ、高い輝度の場合には保護回路の閾値を上げることができる。このため、輝度に基づいて管電流が上がったり下がったりした場合でも誤動作が発生しないようになり、異常状態を確実に検出することができる。
そして、このような機能を安価な構成で実現でき、また調整回路はインバータ装置内に設けられているので、インターフェイス等を考慮する必要も無く、コンパクトな構成を実現できる。

また、前記輝度調整回路は、輝度を大きくするにしたがってデューティー比が大きくなるように生成されたＰＷＭ波形をドライブ回路に出力するＰＷＭ発振回路であって、前記調整回路は、輝度調整回路からＰＷＭ波形が入力され、ＰＷＭ波形のデューティー比の変化を電圧の変化に変換した輝度信号を生成し、該輝度信号を保護回路に出力し、前記保護回路は、管電流の電流量の変化を電圧の変化に変換した管電流信号を生成し、前記調整回路からの輝度信号に基づいて、輝度の変化に伴ってその値が変化する閾値を生成し、管電流信号と閾値との電圧を比較して、管電流信号の電圧が閾値よりも小さいと判断した場合には、出力回路の動作をオフさせるようにドライブ回路へ制御信号を出力することを特徴としてもよい。
これによれば、保護回路における誤動作を発生させずに、異常状態を確実に検出する構成を、比較的安価な部品を採用して低コストで実現できる。

本発明のインバータ装置によれば、コンピュータ回路等を用いずに保護回路の動作を調整することが可能である。このため、低コスト且つコンパクトな構成で、保護回路の誤動作を防止できるインバータ装置を提供することができる。

輝度を調整する輝度調整回路として、ＰＷＭ発振回路を用いる。なお、ＰＷＭ波形のデューティー比が大きい方が輝度が高く、小さい方が輝度が低くなるようにドライブ回路が出力回路を駆動する。
ＰＷＭ波形は、調整回路にも入力される。調整回路では、ＰＷＭ波形のデューティー比の変化を電圧の変化に変換した輝度信号を生成し、輝度信号を非反転増幅回路で増幅して保護回路に出力する。
保護回路では、管電流の電流量の変化を電圧の変化となるように管電流を変換した管電流信号を生成する。また、保護回路では、調整回路から入力された輝度信号に基づいて、輝度に伴って変化する閾値を生成する。
そして、保護回路内のコンパレータでは、管電流信号と閾値とを比較し、管電流信号の電圧が閾値を下回った場合には、ドライブ回路に対してバックライトへの交流出力を停止すべく、制御信号を出力する。

図１に本発明のインバータ装置の概略構成を説明するブロック図を示す。
本実施例のインバータ装置２０は、液晶ディスプレイのバックライト２２を点灯させるために直流を交流に変換する機能を有する装置である。
インバータ装置２０には、トランス２５およびロイヤー回路２３から構成される出力回路２４と、出力回路２４を駆動するためのドライブ回路２６と、ドライブ回路２６による出力回路２４の駆動タイミングを制御することでバックライト２２の輝度を調整することができる輝度調整回路２８とが設けられている。

また、インバータ装置２０には、異常状態時には出力回路２４からの交流出力をオフにするための保護回路３０と、保護回路３０の動作レベルをバックライト２２の輝度の変化に伴って調整する調整回路３２とが設けられている。

以下、各回路の構成および動作について説明する。
まず、保護回路３０および調整回路３２について説明する。
保護回路３０は、バックライト２２に流れる管電流ｉを検出し、この管電流ｉが所定の値（閾値）よりも小さい場合には（具体的には、後述するように電流値ではなく電圧値同士で比較している）、出力回路２４の交流出力をオフにするようにドライブ回路２６へ制御信号ａを出力する。
すなわち、管電流ｉが閾値よりも小さいということは、出力回路２４が出力した交流電流がいずれかに漏れている（過電流）か、またはバックライトが破損して電流が流れないようにオープンになっているかということであるので、管電流ｉを検出することによって、異常状態であるか否かを判断することができるのである。
そして、保護回路３０からの制御信号ａを受信したドライブ回路２６は、出力回路２４における交流出力を停止させる。

調整回路３２は、保護回路３０における閾値を、バックライト２２の輝度に基づいて変更することができるように設けられた回路である。
すなわち、調整回路３２には、輝度調整回路２８からの輝度に関する情報ｂ（具体的にはＰＷＭ波形）に基づいて、輝度の変化に伴って電圧が変化する輝度信号ｃを生成する。
調整回路３２は、この輝度信号ｃを保護回路３０に出力し、保護回路３０は、輝度信号ｃに基づいて輝度の変化に伴って変化する閾値を生成する。

以下、直流を交流に変換して出力する側の回路について説明する。
トランス２５は１次巻線と２次巻線を有しており、１次巻線側に所定時間おきに印加方向が逆向きになるように直流が印加され、これによって２次巻線側から交流が出力される。１次巻線側には、複数のトランジスタ等から成るロイヤー回路２３が接続されている。ロイヤー回路２３内の複数のトランジスタが交互にオン−オフ動作することで、直流が所定時間おきに印加方向が逆向きになるようにトランス２５の１次巻線に印加される。

ドライブ回路２６は、輝度調整回路２８からの信号を受けて動作するトランジスタ等から構成されており、ロイヤー回路２３の動作を制御することができる。
輝度調整回路２８は、ユーザが操作するスイッチ（輝度調整手段）２１によって操作可能に設けられており、ユーザはバックライト２２の輝度を任意の輝度に調整することができる。
輝度調整回路２８の具体例としてＰＷＭ発振回路がある。ＰＷＭ発振回路は、輝度を高くする際にはデューティー比が大きいＰＷＭ波形を出力し、輝度を低くする際にはデューティー比が小さいＰＷＭ波形を出力する。

次に、図２に基づいて、保護回路３０と調整回路３２の具体的な回路構成について説明する。
保護回路３０へは、バックライト２２の一端部から延びる管電流入力ラインＬ１から管電流ｉが入力される。
管電流入力ラインＬ１には、抵抗Ｒ１の一端側がＧＮＤに接続されて設けられている。また、抵抗Ｒ１と並列となるように、ダイオードＤ１のアノード側がＧＮＤに接続されて設けられている。

ダイオードＤ１の後段には、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ２が、管電流ｉの入力方向に沿って直列に接続されている。この抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２によって、管電流ｉは整流され、且つ電流値の変化が電圧値の変化となるような管電流信号ｄに変換される。管電流信号ｄは、コンパレータＩＣ１のプラス側に入力される。
なお、直流電圧ＶｃｃがコンデンサＣ１を介してダイオードＤ２と抵抗Ｒ２との間に接続されている。このコンデンサＣ１が管電流信号ｄのノイズ除去や、電源オン直後の一定時間は出力回路２４の交流出力をオフさせる制御信号ａを、ＩＣ１からドライブ回路２６へ出力しないように設けられている。

コンパレータＩＣ１のマイナス側には、閾値ｓが入力される。閾値ｓは、直流電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４で分圧して所定の値の電圧値にしたところに調整回路３２の輝度信号ｃが入力され、輝度信号ｃに基づき、輝度の変化に伴って電圧値が変化するように形成される。
コンパレータＩＣ１は、輝度信号ｃに基づいて輝度が高くなればその値が大きく、輝度が低くなればその値が小さくなる閾値ｓと、管電流信号ｄの電圧とを比較する。コンパレータＩＣ１は、管電流信号ｄの電圧が閾値ｓを下回ったことを検出した場合には、制御信号ａ（具体的には、出力側をＧＮＤへショートさせる）をドライブ回路２６に出力する。

次に、調整回路３２について説明する。
調整回路３２は、輝度に関する情報ｂであるＰＷＭ波形から輝度信号ｃを生成して、輝度信号ｃを保護回路３０に出力する回路である。
ＰＷＭ波形は、ＰＷＭ発振回路２８から出力されて調整回路３２の入力ラインＬ２へ入力される。
調整回路３２の入力ラインＬ２には、直列にダイオードＤ３、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６が接続されている。

ＰＷＭ波形は、ダイオードＤ３によって整流され、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６で分圧されて所定の電圧以下に形成されて、後段のＣＲ積分回路３４へ出力される。
ＣＲ積分回路３４は、一端側がＧＮＤに接続されたコンデンサＣ２と、入力方向に直列に接続された抵抗Ｒ７とから構成されている。
ＣＲ積分回路３４は、入力されたＰＷＭ波形を積分波形に変換する。なお、ここでの積分波形とは三角波またはのこぎり波のような形状の波形ではなく、ほぼ一定レベルの直流信号に近い波形である。ＣＲ積分回路３４は、Ｃ２とＲ７の定数の設定によってＰＷＭ波形をほぼ一定レベルの直流信号に変換する。このＣＲ積分回路３４で、ＰＷＭ波形のデューティー比が大きいほど電圧が高く、ＰＷＭ波形のデューティー比が小さいほど電圧が低い輝度信号ｃが生成される。
かかる輝度信号ｃは、非反転増幅器ＩＣ２のプラス側に入力される。

非反転増幅器ＩＣ２のマイナス側には、出力側への増幅率を決定するために、出力側からフィードバックした信号が抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９で分圧されて入力される。
輝度信号ｃは、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９によって決定された増幅率で非反転増幅され、抵抗Ｒ１０を介して保護回路３０のコンパレータＩＣ１のマイナス側に出力される。
そして、上述したように、輝度信号ｃは、保護回路内３０の直流電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４で分圧して形成された所定の電圧を、輝度の変化に伴って変化させることができる。この輝度の変化に伴って変化する電圧が閾値ｓとなる。

保護回路３０および調整回路３２を上述したような回路構成とすることにより、コンピュータ回路を用いなくとも、安価に保護回路３０の動作レベルを変更するように制御することが可能になった。

上述した実施例では、本発明のインバータ装置は液晶ディスプレイのバックライトに用いるものとして説明をしてきた。
しかし、本発明のインバータ装置を適用するのは液晶ディスプレイのバックライトに限られるものではなく、他機器の蛍光管の電源として用いることもできる。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明のインバータ装置の概略構成を示すブロック図である。保護回路と調整回路を詳細に示した回路図である。

符号の説明

２０インバータ装置
２１輝度調整手段
２２バックライト
２３ロイヤー回路
２４出力回路
２５トランス
２６ドライブ回路
２８輝度調整回路（ＰＷＭ発振回路）
３０保護回路
３２調整回路
３４ＣＲ積分回路
Ｌ１管電流入力ライン
Ｌ２入力ライン
Ｖｃｃ直流電圧
ａ制御信号
ｂ輝度に関する情報
ｃ輝度信号
ｄ管電流信号
ｉ管電流
ｓ閾値

Claims

直流を交流に変換し、変換された交流を蛍光管に出力するインバータ装置において、
直流を交流に変換して出力する出力回路と、
該出力回路を駆動するドライブ回路と、
ユーザが操作する輝度調整手段に基づいて、出力回路によって変換される交流の電流量の調節を行なって蛍光管の輝度を調整する輝度調整回路と、
蛍光管に流れる管電流が閾値よりも小さいことを検出した場合には、前記ドライブ回路へ制御信号を出力して出力回路の動作をオフさせる保護回路と、
前記輝度調整回路からの輝度に関する情報に基づいて、輝度の変化に伴って閾値の値を変化させる調整回路とを具備することを特徴とするインバータ装置。
前記輝度調整回路は、輝度を大きくするにしたがってデューティー比が大きくなるように生成されたＰＷＭ波形をドライブ回路に出力するＰＷＭ発振回路であって、
前記調整回路は、輝度調整回路からＰＷＭ波形が入力され、ＰＷＭ波形のデューティー比の変化を電圧の変化に変換した輝度信号を生成し、該輝度信号を保護回路に出力し、
前記保護回路は、管電流の電流量の変化を電圧の変化に変換した管電流信号を生成し、前記調整回路からの輝度信号に基づいて、輝度の変化に伴ってその値が変化する閾値を生成し、管電流信号と閾値との電圧を比較して、管電流信号の電圧が閾値よりも小さいと判断した場合には、出力回路の動作をオフさせるようにドライブ回路へ制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。