JP2009194202A - Current balancing transformer and discharge tube current uniform partition circuit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ回路に多数の放電管を接続し、点灯時に各放電管に流れる電流の平衡をとるための電流平衡トランス、及びそれを用いる放電管電流均等分配回路に関するものである。この技術は、特に大型液晶パネルのバックライトに有用である。 The present invention relates to a current balancing transformer for connecting a large number of discharge tubes to an inverter circuit and balancing the currents flowing in the respective discharge tubes during lighting, and a discharge tube current equalizing circuit using the current balancing transformer. This technique is particularly useful for backlights of large liquid crystal panels.
周知のように、中型以上の液晶TVでは、液晶パネルに4本以上の放電管(冷陰極管)をバックライトとして使用している。バックライトは、液晶パネル全体を可能な限り均一に照明することが重要であり、そのためには各放電管にできるだけ均等に電流を流す必要がある。 As is well known, in a liquid crystal TV of a medium size or larger, four or more discharge tubes (cold cathode tubes) are used as a backlight for the liquid crystal panel. In the backlight, it is important to illuminate the entire liquid crystal panel as uniformly as possible. For this purpose, it is necessary to flow current as uniformly as possible to each discharge tube.
かつては、1本の放電管に対して1個のインバータ回路を設け、それぞれのインバータ回路によって独立に放電管電流を制御することにより、全ての放電管電流の平衡をとっていた。しかし、この方式は、放電管の数と同数のインバータ回路が必要となるため小型化が困難であり、また多数の部品を使用するためコストが高くなる欠点があった。 In the past, one inverter circuit was provided for one discharge tube, and the discharge tube current was controlled independently by each inverter circuit, so that all the discharge tube currents were balanced. However, this method requires the same number of inverter circuits as the number of discharge tubes, so that it is difficult to reduce the size, and a large number of parts are used, resulting in high costs.
このような問題を解決するために、インバータ回路と放電管との間に電流平衡トランスを介装し、各放電管に流れる電流を均等分配する技術が提案されている。例えば、逆極性に巻き付けた2つの巻線にそれぞれ放電管電流を流す電流平衡トランスをツリー状に配設する、所謂コモン・バランス方式(特許文献1参照)、あるいは放電管電流を流す1次巻線とループ状に接続される2次巻線をもつ電流平衡トランスを各放電管毎に配設する、所謂ジン・バランス方式(特許文献2参照)などがある。これらによって、インバータ回路の数を削減することが可能となった。しかし、前者は放電管数−1の、また後者は放電管数と同数の、電流平衡トランスを必要とする。 In order to solve such a problem, a technique has been proposed in which a current balancing transformer is interposed between the inverter circuit and the discharge tube to evenly distribute the current flowing through each discharge tube. For example, a so-called common balance system (refer to Patent Document 1) in which current balancing transformers for supplying discharge tube current to two windings wound in opposite polarities are arranged in a tree shape, or primary winding for supplying discharge tube current, respectively. There is a so-called gin balance system (see Patent Document 2) in which a current balance transformer having a secondary winding connected in a loop with a line is provided for each discharge tube. As a result, the number of inverter circuits can be reduced. However, the former requires the number of discharge tubes-1 and the latter requires the same number of current balance transformers as the number of discharge tubes.
液晶パネルが比較的小型の場合には、バックライトに使用する放電管(冷陰極管)の本数が少ないため、あまり大きな問題は生じない。しかし、近年、液晶パネルの大型化により、バックライトに使用される放電管の本数は著しく増加している。具体的には、40インチパネルで20本、46インチパネルでは24本もの放電管を使用する。そのため、上記のような構成では、電流平衡トランスも放電管とほぼ同数必要となり、その結果、回路基板設計が複雑になるばかりでなく、電流平衡トランスのコストや実装面積の増大、実装基板の大型化が無視できないものとなっている。
本発明が解決しようとする課題は、必要とする電流平衡トランスの数を低減できるようにし、それによってコスト削減を図ると共に、回路基板設計を容易化し、実装基板の小型化を図ることである。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the number of current balancing transformers required, thereby reducing costs, facilitating circuit board design, and reducing the size of the mounting board.
本発明は、閉磁路を形成する磁気コアと、該磁気コアに巻き回され放電管電流が流れる2つの放電管用巻線と、前記磁気コアに巻き回され両方の放電管用巻線を流れる放電管電流によって発生する磁束を調整する磁束調整用巻線とを具備し、前記2つの放電管用巻線は、巻数が等しく且つ同極性で巻き回されており、前記磁束調整用巻線は、それら2つの放電管用巻線と磁気的な結合が生じるように巻き回されていることを特徴とする電流平衡トランスである。 The present invention relates to a magnetic core that forms a closed magnetic circuit, two discharge tube windings that are wound around the magnetic core and through which a discharge tube current flows, and a discharge tube that is wound around the magnetic core and flows through both of the discharge tube windings. A magnetic flux adjusting winding for adjusting a magnetic flux generated by an electric current, and the two discharge tube windings are wound with the same number of turns and the same polarity. The current balance transformer is wound so as to be magnetically coupled with two discharge tube windings.
ここで磁気コアは、典型的には、中央脚と、その両側に位置する外脚を有し、それらによって閉磁路を形成する組み合わせコアからなり、その中央脚の両端寄りの部分にそれぞれ放電管用巻線が巻き付けられ、それらの間の中央脚の中央部分に磁束調整用巻線が巻き付けられている構造とする。 Here, the magnetic core is typically composed of a combined core that has a central leg and outer legs located on both sides thereof, thereby forming a closed magnetic circuit, and each of the magnetic cores is connected to a discharge tube at a portion near both ends of the central leg. Windings are wound, and a magnetic flux adjusting winding is wound around the central portion of the central leg between them.
また本発明は、このような電流平衡トランスを複数配設し、各電流平衡トランスの両放電管用巻線にそれぞれ放電管を接続すると共に、全ての電流平衡トランスの磁束調整用巻線を直列に繋げて閉じたループを形成するようにした放電管電流均等配分回路である。 In the present invention, a plurality of such current balance transformers are arranged, and the discharge tubes are connected to the discharge tube windings of each current balance transformer, and the magnetic flux adjusting windings of all the current balance transformers are connected in series. It is a discharge tube current equal distribution circuit that is connected to form a closed loop.
更に本発明に係る電流平衡トランスとしては、中央脚の中央部分に、磁束調整用巻線と共に放電管用巻線を流れる放電管電流を検出する検出用巻線が巻き付けられている構成もある。 Further, the current balancing transformer according to the present invention may be configured such that a detection winding for detecting a discharge tube current flowing through the discharge tube winding is wound around the central portion of the center leg together with the magnetic flux adjustment winding.
また本発明は、そのような電流平衡トランスを複数配設し、各電流平衡トランスの両放電管用巻線にそれぞれ放電管を接続すると共に、全ての電流平衡トランスの磁束調整用巻線を直列に繋げて閉じたループを形成し、検出用巻線の検出出力を制御部に戻し、インバータ回路の動作を制御するようにした放電管電流均等配分回路である。 In the present invention, a plurality of such current balance transformers are arranged, and the discharge tubes are connected to both discharge tube windings of each current balance transformer, and the magnetic flux adjusting windings of all the current balance transformers are connected in series. It is a discharge tube current equal distribution circuit which forms a closed loop by connecting, returns the detection output of the detection winding to the control unit, and controls the operation of the inverter circuit.
本発明によれば、必要とする本数の放電管に対して、基本的には1個のインバータ回路と、放電管の半数の電流平衡トランスを用いることで、全ての放電管に流れる電流を均一化できる放電管電流均等配分回路を構成でき、そのために実装基板の小型化、並びにコスト削減を図ることができる。 According to the present invention, basically, one inverter circuit and half the current balance transformer of the discharge tube are used for the required number of discharge tubes, so that the current flowing through all the discharge tubes can be made uniform. The discharge tube current equal distribution circuit can be configured, so that the mounting board can be reduced in size and cost can be reduced.
図1は本発明に係る電流平衡トランスの一実施例を示す説明図である。同図において、Aは電流平衡トランスの平面を、Bは等価回路を、それぞれ示しており、Cは磁気コアの形状とそれに流れる磁束(破線で表示)を示している。この電流平衡トランスは、閉磁路を形成する磁気コア10と、該磁気コア10に巻き回され放電管電流が流れる2つの放電管用巻線N1,N2と、前記磁気コア10に巻き回され両方の放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流によって発生する磁束を調整する磁束調整用巻線Sを具備している。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a current balancing transformer according to the present invention. In the figure, A shows the plane of the current balance transformer, B shows the equivalent circuit, and C shows the shape of the magnetic core and the magnetic flux flowing through it (indicated by a broken line). This current balancing transformer includes a
磁気コア10は、図1のCに示すように、中央脚12と、その両側に位置する外脚14を有し、それらによって日の字形の閉磁路を形成する組み合わせ構造である。ここでは、外脚となる四角枠形コア(口の字型コア)と中央脚となるI形コアの組み合わせを用いている。中央脚となるI形コアの両端寄りの部分にそれぞれ放電管用巻線N1,N2が巻き付けられ、それらの間のI形コアの中央部分に磁束調整用巻線Sが巻き付けられる。
As shown in FIG. 1C, the
この電流平衡トランスでは、前記2つの放電管用巻線N1,N2は、巻数が等しく且つ同極性で巻き回されており、前記磁束調整用巻線Sは、それら2つの放電管用巻線N1,N2と磁気的な結合が生じるように巻き回されている(図1のB参照)。例えば、2つの放電管用巻線N1,N2はそれぞれ800ターン、磁束調整用巻線Sは24ターンなどとする。従って、2つの放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流は、図1のCに示すように、共通の閉磁路(破線で表示している)を使用して同じ向きに磁束が流れる。それらの放電管電流による磁束によって、磁束調整用巻線Sには磁束調整電流が誘導される。 In this current balance transformer, the two discharge tube windings N1, N2 have the same number of turns and are wound with the same polarity, and the magnetic flux adjusting winding S includes the two discharge tube windings N1, N2. Are wound so that magnetic coupling occurs (see B in FIG. 1). For example, the two discharge tube windings N1 and N2 are 800 turns, the magnetic flux adjusting winding S is 24 turns, and the like. Accordingly, the discharge tube current flowing through the two discharge tube windings N1 and N2 flows in the same direction using a common closed magnetic circuit (indicated by a broken line) as shown in FIG. A magnetic flux adjusting current is induced in the magnetic flux adjusting winding S by the magnetic flux generated by the discharge tube current.
上記の説明では、磁気コア10として四角枠形コア(口の字型コア)とI形コアの組み合わせを用いているが、2つのE形コアの組み合わせなどでもよい。なお、実際には、図1のAに示すように、端子16が植設されているボビン18に磁気コア10を組み込み、巻線端末を端子16に絡げて半田付けすることで組み立てられる。図示していないが、磁気コアと巻線との間に、耐圧を向上させるためのカバーを配置する構造も可能である。
In the above description, a combination of a square frame core (shaped core) and an I core is used as the
図2は、本発明に係る放電管電流均等分配回路の一実施例を示す回路図である。ここでは、最も簡単な、放電管を4本使用する例を示している。図1で説明した電流平衡トランス20を放電管(冷陰極管)22の高圧側に2個並置する。両方の電流平衡トランス20のそれぞれの放電管用巻線の一端に放電管22の一端を接続し、放電管22の他端は接地する。放電管用巻線の他端(巻き始め端)は、共通に結線されてインバータ回路24のインバータトランス26の出力巻線に接続される。従って、各電流平衡トランス20についてみると、2つの放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流は、共通の閉磁路を使用して同じ向きに磁束が流れる。そして、両方の電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sは同じ向きで直列に繋げられ、閉じたループを形成する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a discharge tube current equalizing circuit according to the present invention. Here, the simplest example using four discharge tubes is shown. Two
このように構成すると、インバータ回路24によって各電流平衡トランス20に巻き付けられた放電管用巻線N1,N2を通ってそれぞれの放電管22に放電管電流が流れる。両方の放電管用巻線N1,N2は、共通の閉磁路を使用し、巻数が等しく且つ同極性で巻き回されているので、両方の放電管用巻線N1,N2による磁束がそれぞれ作用して、両方の放電管電流は互い等しくなるように働く。また、磁束調整用巻線Sは、それら2つの放電管用巻線N1,N2と磁気的な結合が生じるように巻き回されているので、磁束調整用巻線Sに磁束調整電流が誘導される。このとき、各電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sは直列に接続されているため、各電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sを流れる電流は等しく、その結果、各電流平衡トランスSの磁気コアに流れる磁束は等しくなるため、結果として、4本全ての放電管を流れる電流は均一となる。
With this configuration, a discharge tube current flows through each
従って、この放電管電流均等分配回路では、放電管の本数が多くなっても、電流平衡トランスは必要な放電管の本数の半数で済む。そのため、実装基板の小型化と低コスト化が可能となる。 Therefore, in this discharge tube current equalizing circuit, even if the number of discharge tubes increases, the current balance transformer is only half the number of necessary discharge tubes. Therefore, the mounting board can be reduced in size and cost.
図3は、本発明に係る放電管電流均等分配回路の他の実施例を示す回路図である。この例は、図2に示す実施例とは異なり、電流平衡トランス20を放電管(冷陰極管)22の低圧側に配置している。このように電流平衡トランス20を放電管22の低圧側に配置することもできる。各放電管22の一端を共通に結線してインバータ回路24のインバータトランス26の出力巻線に接続し、各放電管22の他端は電流平衡トランス20の放電管用巻線N1,N2の同じ極性の巻線端に接続される。各電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sは、閉じたループを形成するように直列に繋がれる。電流平衡トランスによって放電管電流を均等に分配する機能は、図2の場合と同様である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the discharge tube current equalizing circuit according to the present invention. In this example, unlike the embodiment shown in FIG. 2, the
図4は本発明に係る放電管電流均等分配回路の更に他の実施例を示す回路図である。図2−図3は、放電管を片電圧で駆動する例であったが、この図4に示す例は、インバータ回路24のインバータトランス28として中間タップを接地した2出力形トランスを使用し、放電管22を両電圧で駆動するように構成されている。この放電管電流均等分配回路では2出力形トランスを用いる必要があるが、1出力形トランスを2個使用してもよい。インバータトランス28の出力巻線の一端は、一方の電流平衡トランス20の放電管用巻線N1の巻き始め端に接続され、その巻き終わり端は直列接続の2本の放電管22の一端に接続され、その他端は、他方の電流平衡トランス20の巻き始め端に接続され、その巻き終わり端はインバータトランス28の出力巻線の他端に接続される。ここでも、両方の電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sは、直列に繋げられて閉じたループを形成している。
FIG. 4 is a circuit diagram showing still another embodiment of the discharge tube current equalizing circuit according to the present invention. 2 to 3 are examples in which the discharge tube is driven with a single voltage, the example shown in FIG. 4 uses a two-output transformer with an intermediate tap grounded as the
図5は本発明に係る放電管電流均等分配回路の他の実施例を示す回路図である。これも両電圧駆動方式の例である。この回路例では1出力形トランスを複数個使用し、放電管22の両側に電流平衡トランス20とインバータ回路24、インバータトランス26を対称的に配置する。4個の電流平衡トランス20の磁束調整用巻線Sは、全てが直列に繋げられて閉じたループを形成する。この回路構成は、放電管の両電圧駆動ができるものの、2個のインバータ回路と、放電管と同数の電流平衡トランスを必要とする。部品点数の点で好ましくはないが、このような回路方式にも本発明の電流平衡トランスを使用することは可能である。因みに、従来技術でこのような回路を構成すれば、より多くの電流平衡トランスを必要とするので、本発明によって電流平衡トランスの数を削減できる点は何ら変わりはない。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the discharge tube current equalizing circuit according to the present invention. This is also an example of the dual voltage drive method. In this circuit example, a plurality of single-output transformers are used, and the
図6は、本発明に係る電流平衡トランスの他の実施例を示す説明図である。Aは平面を示しており、Bは等価回路を示している。 FIG. 6 is an explanatory view showing another embodiment of the current balancing transformer according to the present invention. A shows a plane, and B shows an equivalent circuit.
この電流平衡トランスは、閉磁路を形成する磁気コア10と、該磁気コア10に巻き回され放電管電流が流れる2つの放電管用巻線N1,N2と、前記磁気コア10に巻き回され両方の放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流によって発生する磁束を調整する磁束調整用巻線Sと、放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流を検出する検出用巻線Dとを具備している。
This current balancing transformer includes a
この磁気コアも、中央脚と、その両側に位置する外脚を有し、それらによって日の字形の閉磁路を形成する組み合わせコアからなる。ここでは、外脚となる四角枠形コア(口の字型コア)と中央脚となるI形コアの組み合わせを用いている。中央脚となるI形コアの両端寄りの部分にそれぞれ放電管用巻線N1,N2が巻き付けられ、それらの間のI形コアの中央部分に磁束調整用巻線Sと検出用巻線Dが巻き付けられる。 This magnetic core is also composed of a combination core having a central leg and outer legs located on both sides thereof, thereby forming a sun-shaped closed magnetic circuit. Here, a combination of a rectangular frame core (shaped core) serving as an outer leg and an I-shaped core serving as a central leg is used. Discharge tube windings N1 and N2 are wound around the ends of the I-shaped core serving as the central leg, respectively, and the magnetic flux adjusting winding S and the detection winding D are wound around the central portion of the I-shaped core between them. It is done.
図7は、この電流平衡トランスを用いる放電管電流均等分配回路の実施例を示す回路図である。この例も、最も簡単な、放電管を4本使用する構成を示している。図6で説明した電流平衡トランス30を放電管(冷陰極管)22の高圧側に2個並置する。両方の電流平衡トランス30のそれぞれの放電管用巻線N1,N2の一端に放電管22の一端を接続し、放電管22の他端は接地する。放電管用巻線N1,N2の他端(巻き始め端)は、共通に結線されてインバータ回路24のインバータトランス26の出力巻線に接続される。従って、各電流平衡トランス30について、2つの放電管用巻線N1,N2を流れる放電管電流は、共通の閉磁路を使用して同じ向きに磁束が流れる。また、両方の電流平衡トランス30の磁束調整用巻線Sは、直列に繋げられて閉じたループを形成する。各放電管を流れる電流が均一化される理由は、図2で説明したのと同様である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of a discharge tube current equalizing circuit using this current balance transformer. This example also shows the simplest configuration using four discharge tubes. Two
この実施例では、上記のように電流平衡トランス30に検出用巻線Dが巻き付けられており、各検出用巻線Dの出力は、それぞれ制御部32に送られ、該制御部32によってインバータ回路24を制御するように構成される。例えば、放電管が1本切れるなど異常が発生した場合、電流平衡トランス30の磁束に変化が生じるので検出用巻線Dで検知することができ、安全を考慮して制御部32でインバータ回路24の動作を止めたりすることができる。
In this embodiment, the detection winding D is wound around the
上記の実施例は、いずれも放電管が4本の場合であるが、20本あるいは24本など、多数本並設された放電管に対しても本発明を適用できることは言うまでもない。通常の回路構成では、20本の放電管を点灯駆動させる場合は10個の電流平衡トランスを用い、24本の放電管を点灯駆動させる場合は12個の電流平衡トランスを用いることになる。従って、放電管の本数が多くなるほど、電流平衡トランスの削減効果は大きくなる。 In the above embodiments, the number of discharge tubes is four, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a large number of discharge tubes, such as twenty or twenty-four. In a normal circuit configuration, 10 current balanced transformers are used when 20 discharge tubes are driven to light, and 12 current balanced transformers are used when 24 discharge tubes are driven to be lighted. Therefore, as the number of discharge tubes increases, the reduction effect of the current balance transformer increases.
10 磁気コア
12 中央脚
14 外脚
16 端子
18 ボビン
20 電流平衡トランス
22 放電管
24 インバータ回路
26 インバータトランス
N1,N2 放電管用巻線
S 磁束調整用巻線
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JP2008034367A JP2009194202A (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Current balancing transformer and discharge tube current uniform partition circuit using the same |
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