JP2008258166A - 蛍光灯駆動電源 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数変調/圧力調整を実現すると共に、同時に電源変圧器の元のサイド仕事率の電気回路スイッチのソフトスイッチ機能を実現する。
【解決手段】一種の蛍光灯駆動電源であり、多スイッチ変換電気回路、電源変圧器T1、共振インダクタンスＬ１、共振コンデンサＣ３、圧力上昇変圧器Ｔ２から構成される。電源変圧器Ｔ１の元のサイドコイルから多スイッチ変換電気回路の交流出力につなぎ、共振インダクタンスＬ１と共振コンデンサＣ３を通った後、圧力上昇変圧器Ｔ２の元のサイドコイルと電源変圧器Ｔ１の副サイドコイルを通してこれを接続させる。また圧力上昇変圧器Ｔ２の副サイドコイルに負荷出力に接続させる。
【選択図】図３

Description

本発明は電器領域に関わる。特に蛍光灯駆動電源に関わるものである。

液晶スクリーン装置は、バックライトユニットと液晶パネルから構成される。バックライトユニットには、そのものは発光しない液晶パネルが光源を提供する。バックライトユニットも液晶パネルも、共に電源で電気を供給する必要がある。

現有の応用の中では、図1が示すように仕事率因数校正電気回路、電源変圧器T1、圧力上昇変圧器T2、第一スイッチS1、第二スイッチS2、第三スイッチS3、第四スイッチS4で構成される。第一スイッチS1と第二スイッチS2をつないだ後、入力ポートVinにつなぎ、第三スイッチS3と第四スイッチS4をつないだ後、入力ポートVinにつなぐ。前述のコンデンサC2の一端と第一スイッチS1と第二スイッチS2の中間点をつなぎ合わせ、もう一方の端を電源変圧器T1の元のサイドコイルを通して、第三スイッチS3と第四スイッチS4の中間点につなぐ。また電源変圧器T1の元のサイドコイルを多スイッチ変換電気回路交流出力につなぎ、圧力上昇変圧器T2の副サイドコイルを負荷出力につなぐ。電源変圧器T1の副サイドコイルと圧力上昇変圧器T2の元のサイドコイルを接続し、圧力上昇変圧器T2元のサイドコイルの漏感をコンデンサC2と共に振動回路を構成し、負荷が必要とする交流電に提供する。

図2が示すように現有の電圧と通電電源の周波数関係図では、圧力上昇変圧器の接続が多くなればなるほど、共振回路に換算されていく等効効果のインダクタンスLr=Lr'/nがますます小さくなって行く。(nは、圧力上昇変圧器の数量を示し、Lr'は元のサイドに換算されてゆく漏感を示す) 共振インダクタンスがあまりに小さく、Q値が低く、周波数f1がf2に変化するとき、灯管負荷Rlamp上の電圧Δvの変化があまりに小さく、負荷電圧範囲を調整するという要求を満たすことができなくなる。

現有技術の欠点：多くの圧力上昇変圧器をつなぐことで負荷を駆動させようとすると、圧力上昇変圧器の副サイドコイルの漏感をつないだ後の等効果インダクタンスが大きく減ることになる。コンデンサC2と共に構成される振動回路は、インダクタンスがあまりに小さく、Q値が低いために、回路を振動させることができない。このため周波数変調で負荷上の電圧を調整することができない。このほかインダクタンスが小さいため、共振周波数が高くなり、指定の仕事周波数部分も電源変圧器元のサイド仕事率電気回路スイッチのソフトスイッチ機能を実現することができない。

本発明で解決したい技術問題は、蛍光灯駆動電源を供給することで複数の圧力上昇変圧器をつないでも正常に周波数変調の圧力調整を実現することができるようにすることである。同時に電源変圧器元のサイド仕事率電気回路スイッチのソフトスイッチ機能を実現したい。

このような技術問題を解決するため、本発明の目的は以下の技術案で実現することである。

蛍光灯駆動電源は、多スイッチ変換電気回路、電源変圧器（T1）、共振インダクタンス（L1）、共振コンデンサ（C3 ）、圧力上昇変圧器（T2）で構成される。電源変圧器（T1）の元のサイドコイルを多スイッチ変換電気回路の交流出力につなぎ、共振インダクタンス（L1）と共振コンデンサ（C3）をつないだ後、圧力上昇変圧器（T2）の元のサイドコイルを通して電源変圧器（T1）の副サイドコイルとつなぎ合わせ、圧力上昇変圧器（T2）の副サイドコイルに負荷出力をつなぐ。

その中でさらに直流隔離コンデンサ（C2）を含み、直流隔離コンデンサ（C2）を電源変圧器（T1）の元のサイドコイルと多スイッチ変換電気回路の出力とつなぐ。

その中で多スイッチ変換電気回路は、ハーフブリッジトポロジー電気回路とする。

その中で多スイッチ変換電気回路は、フルブリッジトポロジー電気回路とする。

その中でさらに仕事率因数校正電気回路を加え、出力高圧直流を多スイッチ変換電気回路の輸入につなぎ合わせる。

その中で少なくとも２つの圧力上昇変圧器を各圧力上昇変圧器の元のサイドコイルと一緒につなぎ合わせ、副サイドコイルをそれぞれ負荷出力につなぎ合わせる。
以上の技術案と見ると、本発明の中では共振回路の中から共振インダクタンスを一つ通すことを通して共振回路のインダクタンス量を増やし、Q値を向上させ、共振周波数を低下させることで、元のサイドスイッチ電気回路の周波数変化で圧力上昇変圧器副サイド負荷電圧の変化を制御することを実現していることがわかる。またこれと同時に電源変圧器元のサイド仕事率電気回路スイッチのソフトスイッチ機能を実現している。

本発明をさらによく理解するため、ここに付録図と具体実施例を組み合わせて本発明を詳しく表現することにしよう。

図3は、本発明で提供した電源電気回路原理図である。当該電気回路は、仕事率因数校正電気回路、仕事率因数校正電気回路をつなぐ高圧直流出力の多スイッチ変換電気回路、電源変圧器T1、圧力上昇変圧器T2、整流電気回路、共振インダクタンスL1、共振コンデンサC3から構成されている。

電源変圧器T1元のサイドコイルを多スイッチ変換電気回路交流出力につなぎ、その副サイドコイルを共振インダクタンスL1と共振コンデンサC3を通して圧力上昇変圧器T2の元のサイドコイルとつなぐ。また圧力上昇変圧器T2の副サイドコイルを負荷出力につなぐ。
図4で示す本発明第一実施例電気回路図を見ると、図3で示す電気回路図がよく似ていることがわかるだろう。違うところは少なくとも２つの圧力上昇変圧器である。各圧力上昇変器の元のサイドコイルを一緒につなぎ、その副サイドコイルをそれぞれ負荷出力につなぐ。

多スイッチ電気回路には、フルブリッジ電気回路トポロジー電気回路またはハーフブリッジ電気回路トポロジーを採用するとよく、以下にハーフブリッジ電気回路トポロジーを例としてあげることとする。図5が示す本発明第二実施例電気回路図を参考にされたし。多スイッチ電気回路には、ハーフブリッジ電気回路トポロジーを採用し、これは仕事率因数校正電気回路、仕事率因数校正電気回路につなげる高圧直流出力の多スイッチ変換電気回路、電源変圧器T1、圧力上昇変圧器T2、整流電気回路、共振インダクタンスL1、共振コンデンサC3、直流隔離コンデンサC2から構成されている。

多スイッチ変換電気回路には、第一スイッチS1と第二スイッチS2があるが、第一スイッチS1を第二スイッチS2に通した後、入力ポートVinにつなぎ、直流隔離コンデンサC2の片方を第一スイッチS1/第二スイッチS2の中間点につなぎ、もう一方の端を電源変圧器T1の元のサイドコイルを通して入力ポートVinにつなぐ。

共振インダクタンスL1を共振コンデンサC3に通した後、圧力上昇変圧器T2の元のサイドコイルを通して、電源変圧器T1の副サイドコイルとつなぎ合わせ、圧力上昇変圧器T2の副サイドコイルの負荷出力に接続させる。

図6が示す本発明第三実施例電気回路図が第二実施例電気回路図と似ていることを見て取れるが、違うところは、多スイッチ電気回路にフルブリッジ電気回路トポロジーを採用していることである。これには仕事率因数校正電気回路が含まれ、仕事率因数校正電気回路高圧直流出力の多スイッチ変換電気回路、電源変圧器T1、圧力上昇変圧器T2、整流電気回路、共振インダクタンスL1、共振コンデンサC3、直流隔離コンデンサC2につながっている。

多スイッチ変換電気回路は、第一スイッチS1、第二スイッチS2、第三スイッチS3と第四スイッチS4から構成されている。第一スイッチS1は第二スイッチS2をとった後、入力ポートVinにつながり、第三スイッチS3は第四スイッチS4を通った後、入力ポートVinにつながる。また直流隔離コンデンサC2の片方は、第一スイッチS1と第二スイッチS2の中間点でつながり、もう一方の端は電源変圧器T1の元のサイドコイルを通して、第三スイッチS3と第四スイッチS4の中間点とつながる。本実施方法は第一実施方法の持つ長所を持つ。

図5は、発明案の中でも典型的なものであり、本発明の中でその他の実施例の作業原理は、図5と同じである。以下に図5を例として本発明の作業原理を紹介する。

図7が示す図5電気回路の等効電気回路図を見ると、図5の中の圧力上昇変圧器T2の漏感等効はLd、電気回路の共振周波数frは以下の通りとなる。

灯管の負荷Rlamp上の電圧と通電電源Vin/2Nの周波数関係は、図8の通りである。図8を見ると、周波数を変えると、f1がf2に変化する場合、灯管の負荷Rlamp上の電圧が大きく増えることがわかる。そのために周波数を変えることで負荷電圧を大きな範囲で調整することができ、灯管の明るさを変えることが可能となるのである。周波数を変えるとき、作業周波数が共振周波数frより高くあるように選ばなければならない。これにより図5中のハーフブリッジ電気回路の仕事率スイッチをゼロ電圧スイッチ状態にすることが可能となる。これにより仕事率スイッチの損失を減らすことができると同時に電源変圧器の元のサイド仕事率電気回路スイッチのソフトスイッチ機能を実現することができるのである。

以上は、本発明の蛍光灯駆動電源について、詳しい紹介である。本文では、具体的な例で本発明の原理と実施方法で説明したが、以上の実施例の説明は、あくまでも本発明の方法とその核心的な考えを説明するものでしかない。同時に本領域の一般技術員にとっては本発明の発想を元にした具体的な実施方法と応用範囲については、変更する部分は出てくるだろう。総合すると、本説明書の内容は、本発明を制限するものと理解されるべきではない。

現有技術液晶スクリーン装置電源の電気回路原理図である。 現有の電圧と通電電源の周波数関係図である。 本発明で提供する電源電気回路原理図である。 本発明の第一実施例、電気回路原理図である。 本発明の第二実施例、電気回路原理図である。 本発明第三実施例、電気回路原理図である。 本発明図5電気回路の等効電気回路図である。 本発明の灯管上の電圧と通電電源の周波数関係図である。

Claims (6)

1. 多スイッチ変換電気回路、電源変圧器（T1）、共振インダクタンス（L1）、共振コンデンサ（C3 ）、圧力上昇変圧器（T2）から構成され、電源変圧器（T1）の元のサイドコイルから多スイッチ変換電気回路の交流出力に接続し、共振インダクタンス（L1）と共振コンデンサ（C3）を通った後、圧力上昇変圧器（T2）の元のサイドコイルと電源変圧器（T1）の副サイドコイルを通してこれを接続させ、また圧力上昇変圧器（T2）の副サイドコイルに負荷出力に接続させることを特徴とする蛍光灯駆動電源。
2. さらに直流隔離コンデンサ（C2）を備え、直流隔離コンデンサ（C2）が電源変圧器（T1）の元のサイドコイル、ならびに多スイッチ変換電気回路の出力と接続されている、請求項１に記載の蛍光灯駆動電源。
3. 多スイッチ変換電気回路がハーフブリッジトポロジー電気回路である、請求項１または２に記載の蛍光灯駆動電源。
4. 多スイッチ変換電気回路がフルブリッジトポロジー電気回路である、請求項１または２に記載の蛍光灯駆動電源。
5. さらに仕事率因数校正電気回路を含み、多スイッチ変換電気回路の入力まで高圧直流を出力する、請求項１から４のいずれか１つに記載の蛍光灯駆動電源。
6. 少なくとも２つの圧力上昇変圧器より各圧力上昇変圧器の元のサイドコイルを一緒に接続し、その副サイドコイルがそれぞれ負荷出力に接続される、請求項１から５のいずれか１つに記載の蛍光灯駆動電源。

Images