JP2009033932A

JP2009033932A - 自励式インバータ、液晶テレビジョン装置

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Publication number: JP2009033932A
Application number: JP2007197828A
Authority: JP
Inventors: Hajime Miyamoto; 一宮本; Takashi Jinnai; 隆史陣内
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-12
Also published as: US20090033810A1; EP2020741A1; US8330877B2

Abstract

【課題】調光時にスイッチング素子が同時にオンするのを防止して、安定したランプ点灯状態を実現できる自励式インバータを提供する。
【解決手段】一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が１次側に接続され、２次側にランプ６が接続されるトランスＴとを備え、トランスＴのドライブ巻線Ｗ３を介して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートにパルス電圧を交互に印加することにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせ、メイン巻線Ｗ１，Ｗ２を介してトランスＴの２次側に交流電圧を供給する自励式インバータ８において、トランスＴのメイン巻線Ｗ１，Ｗ２に入力される入力電圧Ｖｉｎを、抵抗Ｒ１〜Ｒ６からなる分圧回路で分圧してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲートに印加することにより、起動電圧を入力電圧に追従させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対のスイッチング素子を交互にオン・オフさせて交流電圧を生成する自励式インバータ、およびそれを用いた液晶テレビジョン装置に関する。

液晶テレビジョン装置では、液晶パネルのバックライトであるＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光管）の駆動電源として、直流を交流に変換するインバータが広く用いられている。後掲の特許文献１〜５には、照明装置用のインバータが記載されている。特許文献１、２、４のインバータは自励式インバータであり、特許文献３、５のインバータは他励式インバータである。

図３は、バックライトの駆動電源として従来から用いられている自励式インバータの一例を示す回路図である。自励式インバータ８ａは、一対のスイッチング素子（例えばＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２と、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が１次側に接続され、２次側にランプ（例えばＣＣＦＬ）６が接続されるトランスＴとを備えている。トランスＴは、１次側に一対のメイン巻線Ｗ１，Ｗ２と、ドライブ巻線Ｗ３とを有しており、各メイン巻線Ｗ１，Ｗ２にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がそれぞれ接続されている。Ｗ４はトランスＴの２次側巻線、Ｒ１、Ｒ３〜Ｒ８は抵抗、Ｃはコンデンサ、Ｌは共振コイル、ＺＤは定電圧ダイオードである。

この自励式インバータ８ａでは、ドライブ巻線Ｗ３を介して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートにパルス電圧を交互に印加することにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせ、メイン巻線Ｗ１，Ｗ２を介してトランスＴの２次側に交流電圧を供給して、ランプ６を点灯させる。

実用新案登録第３１１２１４４号公報実用新案登録第３１１９０９９号公報特開２００１−１１０５８２号公報特開２００２−３３４７７９号公報特開２００５−３３２７１０号公報

図３に示した自励式インバータ８ａにおいて、起動時には、入力電圧（直流電圧）Ｖｉｎが抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ３〜Ｒ６を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに起動電圧として印加されるが、この起動電圧は、定電圧ダイオードＺＤにより一定電圧にクランプされている。すなわち、ｙ点の電位は常に一定値である。また、上記の特許文献１に示される自励式インバータにおいても、スイッチング素子のゲートに印加される起動電圧は、定電圧ダイオードによりクランプされている（特許文献１の図３参照）。

しかしながら、このように起動電圧が一定電圧にクランプされていると、ランプ６の調光制御を行う場合、輝度を下げるために入力電圧Ｖｉｎが低下しても、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに印加される起動電圧は変化しない。一方、入力電圧Ｖｉｎが低下すると、ドライブ巻線Ｗ３で発生するパルスの電圧は低下する。このため、ドライブ巻線Ｗ３の電圧よりもスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の起動電圧が大きくなって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオンするおそれがある。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオンすると、正常な自励発振が維持できなくなり、また、場合によってはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が焼損することも起こりうる。その結果、インバータの発振動作が停止して、ランプ６が点灯しなくなる。

そこで、本発明の目的は、調光時にスイッチング素子が同時にオンするのを防止して、安定したランプ点灯状態を実現できる自励式インバータを提供することにある。

本発明に係る自励式インバータでは、一対のスイッチング素子と、各スイッチング素子が１次側に接続され２次側にランプが接続されるトランスとを備え、トランスは１次側に一対のメイン巻線とドライブ巻線とを有し、各メイン巻線に各スイッチング素子がそれぞれ接続され、ドライブ巻線を介して、各スイッチング素子のゲートにパルス電圧を交互に印加することにより、当該スイッチング素子を交互にオン・オフさせ、メイン巻線を介してトランスの２次側に交流電圧を供給する自励式インバータにおいて、一対のスイッチング素子の各ゲートに印加する起動電圧を、トランスのメイン巻線に入力される入力電圧に追従させるようにしている。

このようにすると、各スイッチング素子のゲートに印加される起動電圧が、入力電圧に追従して変化するため、ランプの調光制御において輝度を下げるために入力電圧が低下した場合、スイッチング素子のゲートに印加される起動電圧も、入力電圧に応じて低下する。このため、起動電圧をクランプした場合のようにドライブ巻線の電圧より起動電圧が大きくなることはなく、スイッチング素子の同時オンは発生しない。したがって、インバータの発振が停止したりスイッチング素子が焼損したりするおそれはなく、安定したランプ点灯状態を維持することができる。

本発明の好ましい実施形態では、入力電圧を抵抗で分圧する分圧回路を設け、この分圧回路で分圧された電圧をスイッチング素子の各ゲートに印加することにより、起動電圧を入力電圧に追従させる。これによると、従来の定電圧ダイオードを抵抗に置き換えるだけで、スイッチング素子の起動電圧が入力電圧に自動的に追従するので、簡単な回路構成により実現できる利点がある。

また、本発明に係る液晶テレビジョン装置は、映像が表示される液晶パネルと、この液晶パネルのバックライトを構成するランプと、このランプを駆動するインバータとを備えた液晶テレビジョン装置であって、インバータを、上述した本発明の自励式インバータから構成したものである。

このように、液晶テレビジョン装置のバックライト用電源に本発明の自励式インバータを用いることにより、安定したランプ点灯状態が維持され、調光時における液晶パネルの輝度の安定化を図ることができる。

本発明によれば、スイッチング素子の起動電圧が入力電圧に追従して変化するため、スイッチング素子の同時オンや焼損を防止して、安定したランプ点灯状態を維持することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る液晶テレビジョン装置（以下、「液晶テレビ」という。）の一例を示すブロック図である。液晶テレビ１００は、以下のような構成からなる。１は放送電波を受信するアンテナ、２はアンテナ１が受信した放送電波から所定のチャンネルのテレビ信号を抽出するチューナ、３はチューナ２で抽出されたテレビ信号を処理する信号処理部、４は信号処理部３で処理された映像信号に基づいて映像を表示するモニタである。モニタ４は、映像が表示される液晶パネル５と、この液晶パネル５のバックライトを構成するランプ６とを備えている。ランプ６は、ここではＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光管）からなる。７は信号処理部３で処理された音声信号に基づいて音声を出力する音声出力部であって、アンプやスピーカなどからなる。

８はバックライト用のランプ６の駆動電源となるインバータであって、後述する自励式インバータからなる。９はランプ６の輝度を調整するための調光回路であって、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）回路などから構成される。調光回路９の出力は、インバータ８へ入力電圧Ｖｉｎとして与えられる。１０は電源部であって、商用交流電源ＡＣに基づいて、インバータ用の電源と、他のブロックへの供給電源とを生成する。１１は各部の制御を行う制御部としてのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）、１２は液晶テレビ１００に対して所定の指令を与えるための操作部としてのリモコンである。

図２は、図１におけるインバータ８の具体的な回路図であって、本発明に係る自励式インバータの一例を示すものである。図２では、図３と同一部分に同一符号を付してある。

自励式インバータ８において、Ｑ１，Ｑ２は一対のスイッチング素子、Ｔは１次側にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が接続され、２次側にランプ６が接続されるトランスである。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＦＥＴから構成されている。トランスＴは、１次側に一対のメイン巻線Ｗ１，Ｗ２を有しており、各メイン巻線Ｗ１，Ｗ２に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がそれぞれ接続されている。Ｗ３はトランスＴの１次側に設けられたドライブ巻線であり、抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに接続されている。Ｗ４はトランスＴの２次側巻線であり、その両端にランプ６が接続されている。ＬとＣは、トランスＴの１次側に設けられた共振用のコイルおよびコンデンサである。

Ｒ１〜Ｒ６は、調光回路９（図１）から自励式インバータ８に入力される直流の入力電圧Ｖｉｎを分圧する分圧回路を構成する抵抗である。抵抗Ｒ１，Ｒ２は直列に接続され、その接続点ｘは、抵抗Ｒ３を介してスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続されているとともに、抵抗Ｒ５を介してスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続されている。抵抗Ｒ４はスイッチング素子Ｑ１のゲートとアース間に接続され、抵抗Ｒ６はスイッチング素子Ｑ２のゲートとアース間に接続されている。

図２の回路では、図３の回路における定電圧ダイオードＺＤの代わりに、抵抗Ｒ２が設けられている。その他の構成については、図３と同様である。

図２のインバータ８において、起動時には、入力電圧Ｖｉｎが抵抗Ｒ１〜Ｒ６を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに印加され、この起動電圧により一方のスイッチング素子がオンして発振が開始される。発振が開始されると、ドライブ巻線Ｗ３を介して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートにパルス電圧が交互に印加され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフする。これにより自励発振が継続され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ動作に基づいて発生する交流電圧がメイン巻線Ｗ１，Ｗ２を介してトランスＴの２次側に供給され、ランプ６が点灯する。

ここで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに印加される起動電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点ｘから供給され、この接続点ｘの電位は入力電圧Ｖｉｎに追従するから、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の起動電圧も、入力電圧Ｖｉｎに追従して変化する。したがって、図１でリモコン１２を操作して液晶パネル５の輝度を下げるように調光制御を行う場合、マイコン１１から調光回路９に与えられる指令により、調光回路９からインバータ８へ与えられる入力電圧Ｖｉｎが低下すると、これに応じてドライブ巻線Ｗ３で発生するパルスの電圧が低下するが、入力電圧Ｖｉｎの低下に追従してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに印加される起動電圧も低下する。このため、ドライブ巻線Ｗ３の電圧より起動電圧が大きくなることはなく、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオンする事態は発生しない。この結果、インバータ８の発振が停止したり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が焼損したりするおそれはなく、ランプ６の安定した点灯状態を維持することができる。

また、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎを抵抗Ｒ１〜Ｒ６で分圧し、この分圧された電圧をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲートに印加することにより、起動電圧を入力電圧に追従させるようにしている。これによると、図３の従来の回路における定電圧ダイオードＺＤを抵抗Ｒ２に置き換えるだけで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の起動電圧が入力電圧Ｖｉｎに自動的に追従するので、簡単な回路構成により実現できる利点がある。

また、図１の液晶テレビ１００のバックライト用電源に上述した自励式インバータ８を用いることにより、安定したランプ点灯状態が維持され、調光時における液晶パネル５の輝度の安定化を図ることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、他にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ＦＥＴに代えてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの素子を用いてもよい。また、バックライト用のランプとしてはＣＣＦＬに限らず、ＥＥＦＬ（External Electrode Fluorescent Lamp：外部電極蛍光ランプ）であってもよい。

また、上記実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の起動電圧を入力電圧Ｖｉｎに追従させる手段として、入力電圧を抵抗で分圧してスイッチング素子のゲートに供給する例を挙げたが、これ以外の手段を用いてもよい。例えば、調光（輝度低下）時にマイコン１１からの指令に基づいて起動電圧を下げるための回路を、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに付加することで、起動電圧を入力電圧に追従させるような構成を採用してもよい。

本発明に係る液晶テレビジョン装置の一例を示すブロック図である。本発明に係る自励式インバータの一例を示す回路図である。従来の自励式インバータの一例を示す回路図である。

符号の説明

４モニタ
５液晶パネル
６ランプ
８自励式インバータ
９調光回路
１０電源部
１００液晶テレビジョン装置
Ｑ１，Ｑ２スイッチング素子
Ｒ１〜Ｒ６抵抗（分圧回路）
Ｔトランス
Ｗ１，Ｗ２メイン巻線
Ｗ３ドライブ巻線
Ｖｉｎ入力電圧

Claims

一対のスイッチング素子と、
前記各スイッチング素子が１次側に接続され、２次側にランプが接続されるトランスとを備え、
前記トランスは、１次側に一対のメイン巻線と、ドライブ巻線とを有し、
前記各メイン巻線に前記各スイッチング素子がそれぞれ接続され、
前記ドライブ巻線を介して、前記各スイッチング素子のゲートにパルス電圧を交互に印加することにより、当該スイッチング素子を交互にオン・オフさせ、前記メイン巻線を介して前記トランスの２次側に交流電圧を供給する自励式インバータにおいて、
前記一対のスイッチング素子の各ゲートに印加する起動電圧を、前記トランスのメイン巻線に入力される入力電圧に追従させることを特徴とする自励式インバータ。
請求項１に記載の自励式インバータにおいて、
前記入力電圧を抵抗で分圧する分圧回路を設け、この分圧回路で分圧された電圧を前記スイッチング素子の各ゲートに印加することにより、前記起動電圧を前記入力電圧に追従させることを特徴とする自励式インバータ。
映像が表示される液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトを構成するランプと、
前記ランプを駆動するインバータとを備えた液晶テレビジョン装置において、
前記インバータが、請求項１または請求項２に記載の自励式インバータからなることを特徴とする液晶テレビジョン装置。