JP2006318866A

JP2006318866A - 電源装置

Info

Publication number: JP2006318866A
Application number: JP2005142896A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Momoi; 洋之百井; Naoki Furuhashi; 直樹古橋
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】大型の放電灯を安定に駆動でき、省スペース低コストながら、一次側と二次側が絶縁された電源装置を提供すること。
【解決手段】一次側電極２から入力し二次側電極３から負荷４へ出力するための、一次側電極２と二次側電極３が絶縁されている第１の圧電トランス１と、一次側電極１２に入力し二次側電極１３から前記負荷４の他端に出力するための、一次側電極１２と二次側電極１３が絶縁されている第２の圧電トランス１１と、前記二次側電極３に接続された入力端と負荷４に接続された出力端との間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出し検出出力端に出力する検出回路５と、その検出出力を受けて第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路６と、制御回路６の出力を受けて前記一次側電極２と位相反転回路９に出力する駆動回路７と、駆動回路７の出力を受け位相を１８０度反転させて第２の圧電トランス１１の一次側電極１２に出力する位相反転回路９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は圧電トランスを用いた電源装置に関し、特に表示装置のバックライト用放電灯を点灯するのに適した電源装置に関する。

バックライト用の放電灯点灯電源は小型化軽量化をはかるために圧電トランスが使用されている。又、圧電トランスの構造を利用した一次二次間の絶縁方法に関して、例えば以下に示す技術が開示されている。

特許文献１においては、ひとつの圧電トランスから平衡した２出力を取り出し負荷の両側を駆動することにより、二次側を絶縁する技術が開示されている。

又、負荷に流れる電流を一定に制御するため、負荷に流れる電流を直流的に絶縁された方式で帰還させる方法としては、特許文献２が知られている。

特開平１０−２００１７４号公報特開２０００−３２３２９４号公報

特許文献１においては、ひとつの圧電トランスの両端から位相の違う２出力を取り出し負荷の両側を駆動するため、各々の出力間、及びそれらと低圧部の間には絶縁距離を確保する必要がある。そのため電源装置に占める絶縁距離確保のためのスペースが大きく必要となり電源装置自体が大型化してしまい、圧電トランスを利用した小型化の目的とは反してしまう。

特許文献２については、負荷に流れる電流を直流的に絶縁された方式で帰還させる方法ではあるが、請求項、明細書に負荷の低圧側の処理が記載されておらずシステム全体としては一次二次間が完全な絶縁となるとは限らない。

又、バックライトの大型化に伴い放電灯が長くなる傾向にあり、輝度傾斜対策などの理由により放電灯の両高圧駆動（放電灯の両端に位相が１８０度異なる高電圧を印加する駆動）の要求が多くなってきているが、特許文献２の方法は両高圧駆動には対応できない。

この状況にあって、本発明の課題は、省スペース低コストながら、両高圧駆動が可能な、一次側と二次側が絶縁された、圧電トランス型の電源装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の電源装置は、圧電型の電圧変換手段を用いて負荷を駆動するための、一次側と二次側とが互いに絶縁された電源装置であって、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記負荷の一端に出力するための第１の圧電トランスと、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記負荷の他端に出力するための第２の圧電トランスと、前記第１の圧電トランスの二次側電極に接続された入力端と前記負荷に接続された出力端の両端子間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出し、検出出力端に出力する検出回路と、前記検出回路の検出出力を受けて第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路と、前記制御回路の出力を受けて前記第１の圧電トランスの一次側電極及び前記第２の圧電トランスの一次側電極に電力を供給する駆動回路と、前記制御回路と前記第２の圧電トランスの一次側端子との間に挿入されて位相を１８０度反転させる位相反転回路とを備えることを特徴とする。

又、本発明の電源装置は圧電型の電圧変換手段を用いて負荷を駆動するための、一次側と二次側とが互いに絶縁された電源装置であって、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し第１の負荷の一端に出力するための第１の圧電トランスと、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記第１の負荷の他端に出力するための第２の圧電トランスと、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し第２の負荷の一端に出力するための第３の圧電トランスと、互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記第２の負荷の他端に出力するための第４の圧電トランスと、前記第１の圧電トランスの二次側電極に接続された入力端と前記第１の負荷に接続された出力端の間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出し、検出出力端に出力する検出回路と、前記検出回路の検出出力を受けて第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路と、前記制御回路の出力を受けて前記第１、第２、第３及び第４の圧電トランスの一次側電極に電力を供給する駆動回路と、前記制御回路と前記第２及び第４の圧電トランスの一次側端子との間に挿入されて位相を１８０度反転させる位相反転回路とを備えることを特徴とする。

前記検出回路での直流的に絶縁された検出手段にはコンデンサを用いることができる。

前記コンデンサは回路基板上のパターン配線により形成されたコンデンサとすることができる。

前記検出回路での直流的に絶縁された検出手段には一次二次間で絶縁された電磁トランスを用いることができる。

前記電磁トランスは回路基板上のパターン配線により形成された電磁トランスとすることができる。

本発明によれば、一次側電極から入力し二次側電極から負荷へ出力する、一次側電極と二次側電極が絶縁されている第１の圧電トランスと、一次側電極に入力し二次側電極から前記負荷の他端に出力する、一次側電極と二次側電極が絶縁されている圧電トランスと、前記二次側電極に接続された入力端と負荷に接続された出力端の両端子間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出する検出回路と、この検出回路の検出結果を受けて圧電トランスの駆動状態を制御する制御回路と、この制御回路の出力を受けて前記第１の圧電トランスの一次側電極と位相反転回路に出力する駆動回路と、この駆動回路の出力を受け位相を１８０度反転させて前記一次側電極に出力する位相反転回路とを備えることにより、放電灯などの両高圧駆動を実現すると同時に、省スペース低コストながら、一次側と二次側が絶縁された電源装置を提供することができる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１による電源装置のブロック図である。本電源装置は、（１）一次側電極２から入力し二次側電極３から負荷４へ出力する、一次側電極２と二次側電極３が絶縁されている第１の圧電トランス１と、（２）一次側電極１２に入力し二次側電極１３から前記負荷４の他端に出力する、一次側電極１２と二次側電極１３が絶縁されている第２の圧電トランス１１と、（３）前記二次側電極３に接続された入力端と負荷４に接続された出力端の両端子間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出して検出出力端に出力する検出回路５と、（４）検出回路５の検出出力を受けて第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路６と、（５）制御回路６の出力を受けて前記一次側電極２と位相反転回路９に出力する駆動回路７と、（６）駆動回路７の出力を受け位相を１８０度反転させて第２の圧電トランス１１の一次側電極１２に出力する位相反転回路９とを備え、一次側と二次側を互いに絶縁した電源装置である。

検出回路５の入力端と出力端をショートし、直流的に絶縁された検出手段を構成するために、安全規格取得済のコンデンサを使用する。二次側である負荷４に流れた電流をコンデンサカップリングし交流成分を一次側に戻し、その電流値が所定値よりも小さい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が大きくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値よりも大きい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が小さくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値と同じ場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が現状を継続するように駆動回路７に信号を送る。第１の圧電トランス１と第２の圧電トランス１１の特性を同一にしておけば、第２の圧電トランス１１の出力も第１の圧電トランス１の出力と同一の変化をする。又、前記コンデンサは回路基板上のパターン配線により構成されるコンデンサを使用しても問題ない。

検出回路５の直流的に絶縁された検出手段に、一次二次間絶縁された電磁トランスを使用する手段がある。検出回路５の入力端と出力端の間に電磁トランス一次側を配し負荷４に流れた電流を電磁トランスの電磁結合により電磁トランス二次側から制御回路６に戻し、その電流値が所定値よりも小さい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が大きくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値よりも大きい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が小さくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値と同じ場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が現状を継続するように駆動回路７に信号を送る。第１の圧電トランス１と第２の圧電トランス１１の特性を同一にしておけば、第２の圧電トランス１１の出力も第１の圧電トランス１の出力と同一の変化をする。又、前記電磁トランスの代わりに回路基板上のパターン配線により構成されるトランスを使用しても問題ない。

（実施の形態２）図２は、本発明の実施の形態２による、バックライトの更なる大型化に伴い多灯点灯を目的とした、電源装置のブロック図である。本実施の形態では、（１）一次側電極２から入力し二次側電極３から第１の負荷４へ出力するための、一次側電極２と二次側電極３が絶縁されている第１の圧電トランス１と、（２）一次側電極１２に入力し二次側電極１３から前記第１の負荷４の他端に出力するための、一次側電極１２と二次側電極１３が絶縁されている第２の圧電トランス１１と、（３）一次側電極２２から入力し二次側電極２３から第２の負荷１４へ出力するための、一次側電極２２と二次側電極２３が絶縁されている第３の圧電トランス２１と、（４）一次側電極３２に入力し二次側電極３３から前記第２の負荷１４の他端に出力するための、一次側電極３２と二次側電極３３が絶縁されている第４の圧電トランス３１と、（５）前記第１の圧電トランス１の二次側電極３に接続された入力端と第１の負荷４に接続された出力端の両端子間に流れる電流を直流的に絶縁された手段で検出して検出出力端に出力する検出回路５と、（６）検出回路５の検出出力を受けて第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路６と、（７）制御回路６の出力を受けて前記第１の圧電トランス１の一次側電極２と前記位相反転回路９と前記第３の圧電トランス２１の一次側電極２２とに出力する駆動回路７と、（８）前記駆動回路７の出力を受け位相を１８０度反転させて前記第２の圧電トランス１１の一次側電極１２と前記第４の圧電トランス３１の一次側電極３２とに出力する位相反転回路９とを備え、一次側と二次側を互いに絶縁した電源装置を構成する。

検出回路５の入力端と出力端をショートし、直流的に絶縁された検出手段を構成するために安全規格取得済のコンデンサを使用する。二次側である第１の負荷４に流れた電流をコンデンサカップリングし交流成分を一次側に戻し、その電流値が所定値よりも小さい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が大きくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値よりも大きい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が小さくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値と同じ場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が現状を継続するように駆動回路７に信号を送る。第１の圧電トランス１と第２の圧電トランス１１と第３の圧電トランス２１と第４の圧電トランス３１の特性を同一にしておき第１の負荷４と第２の負荷１４の特性を同一にしておけば、第２の圧電トランス１１と第３の圧電トランス２１と第４の圧電トランス３１の出力は第１の圧電トランス１の出力と同一の変化をする。又、前記コンデンサは回路基板上のパターン配線により構成されるコンデンサを使用しても問題ない。

検出回路５の直流的に絶縁された検出手段に一次二次間絶縁された電磁トランスを使用する手段がある。検出回路５の入力端と出力端の間に電磁トランス一次側を配し第１の負荷４に流れた電流を電磁トランスの電磁結合により電磁トランス二次側から制御回路６に戻し、その電流値が所定値よりも小さい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が大きくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値よりも大きい場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が小さくなるように駆動回路７に信号を送る。前記電流値が所定値と同じ場合には、制御回路６は第１の圧電トランス１の出力が現状を継続するように駆動回路７に信号を送る。第１の圧電トランス１と第２の圧電トランス１１と第３の圧電トランス２１と第４の圧電トランス３１の特性を同一にしておき第１の負荷４と第２の負荷１４の特性を同一にしておけば、第２の圧電トランス１１と第３の圧電トランス２１と第４の圧電トランス３１の出力は第１の圧電トランス１の出力と同一の変化をする。又、前記電磁トランスの代わりに回路基板上のパターン配線により構成されるトランスを使用しても問題ない。

尚、図２に示した第３の圧電トランス２１と第４の圧電トランス３１と第２の負荷１４を含む並列駆動回路１０は、同一構造同一配線であれば更に多くの並列駆動が可能なことは自明である。

本発明はバックライト用放電灯を点灯するための電源装置に利用できるだけでなく、省スペース低コストで、一次側と二次側が絶縁された、両高圧駆動の電源装置として利用できる。

本発明の実施の形態１による電源回路の構成を示すブロック図。本発明の実施の形態２による電源回路の構成を示すブロック図。

符号の説明

１第１の圧電トランス
２，１２，２２，３２一次側電極
３，１３，２３，３３二次側電極
４，１４負荷
５検出回路
６制御回路
７駆動回路
９位相反転回路
１０並列駆動回路
１１第２の圧電トランス
２１第３の圧電トランス
３１第４の圧電トランス

Claims

圧電型の電圧変換手段を用いて負荷を駆動するための、一次側と二次側とが互いに絶縁された電源装置であって、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記負荷の一端に出力するための第１の圧電トランスと、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記負荷の他端に出力するための第２の圧電トランスと、
前記第１の圧電トランスの二次側電極に接続された入力端と前記負荷に接続された出力端の間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出し、検出出力端に出力する検出回路と、
前記検出回路の検出出力を受けて第１の圧電トランスの駆動状態を制御する制御回路と、
前記制御回路の出力を受けて前記第１の圧電トランスの一次側電極及び前記第２の圧電トランスの一次側電極に電力を供給する駆動回路と、
前記制御回路と前記第２の圧電トランスの一次側端子との間に挿入されて位相を１８０度反転させる位相反転回路とを備えることを特徴とする電源装置。
圧電型の電圧変換手段を用いて負荷を駆動するための、一次側と二次側とが互いに絶縁された電源装置であって、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し第１の負荷の一端に出力するための第１の圧電トランスと、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記第１の負荷の他端に出力するための第２の圧電トランスと、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し第２の負荷の一端に出力するための第３の圧電トランスと、
互いに絶縁された入力用の一次側電極と出力用の二次側電極とを有し前記第２の負荷の他端に出力するための第４の圧電トランスと、
前記第１の圧電トランスの二次側電極に接続された入力端と前記第１の負荷に接続された出力端の間に流れた電流を直流的に絶縁された手段で検出し、検出出力端に出力する検出回路と、
前記検出回路の検出出力を受けて、第１の圧電トランス１の駆動状態を制御する制御回路と、
前記制御回路の出力を受けて、前記第１、第２、第３及び第４の圧電トランスの一次側電極に電力を供給する駆動回路と、
前記制御回路と前記第２及び第４の圧電トランスの一次側端子との間に挿入されて位相を１８０度反転させる位相反転回路とを備えることを特徴とする電源装置。
前記検出回路での直流的に絶縁された検出手段にはコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
前記コンデンサは回路基板上のパターン配線により形成されたコンデンサであることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
前記検出回路での直流的に絶縁された検出手段には一次二次間で絶縁された電磁トランスを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
前記電磁トランスは回路基板上のパターン配線により形成された電磁トランスであることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。