JP2010094003A - Device and method for detecting failure of inverter for backlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光灯の駆動装置やテレビジョン受像器、電子複写機、携帯電話等の高圧発生装置に使用される圧電トランスを用いたバックライト用インバータを、放電時に発生する異常電圧から保護する異常検出方法並びに、その異常検出方法を備えたバックライト用インバータに関する。 The present invention protects an inverter for a backlight using a piezoelectric transformer used in a high voltage generator such as a fluorescent lamp driving device, a television receiver, an electronic copying machine, and a mobile phone, from an abnormal voltage generated at the time of discharging. The present invention relates to an abnormality detection method and a backlight inverter provided with the abnormality detection method.
液晶表示装置の、バックライト用には光源に冷陰極管などの蛍光灯が使用され、その点灯装置にはインバータが使用されている。このインバータには輝度調整等のため、定電流回路が採用されており、蛍光灯は、例えば、1.5kV程度の高電圧、数mA程度の低電流で点灯させている。そして、インバータから交流出力が供給される蛍光灯を含む電流ルートは、トランスの高圧側端子から蛍光灯までの配線区間であり、トランスの端子、プリント配線板上の導体パターン、コネクタ、配線等、多数の部材を経由しているため長く、しかも、回路配線が細く、外圧により変形し易いものである。携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータにあっては、蛍光灯点灯装置の設置空間はとりわけ狭く、インバータから蛍光灯に至る細い配線は外圧による変形を受け易い。 For a backlight of a liquid crystal display device, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube is used as a light source, and an inverter is used as a lighting device. This inverter employs a constant current circuit for brightness adjustment and the like, and the fluorescent lamp is lit with a high voltage of about 1.5 kV and a low current of about several mA, for example. And the current route including the fluorescent lamp to which the AC output is supplied from the inverter is the wiring section from the high voltage side terminal of the transformer to the fluorescent lamp, the terminal of the transformer, the conductor pattern on the printed wiring board, the connector, the wiring, etc. Since it passes through many members, it is long, and the circuit wiring is thin and easily deformed by external pressure. In mobile phones and notebook personal computers, the installation space for the fluorescent lamp lighting device is particularly narrow, and the thin wiring from the inverter to the fluorescent lamp is susceptible to deformation due to external pressure.
このようなインバータの電流ルートに断線やコネクタのルーズコンタクトが生じると、その箇所で電流が遮断されるが、その電流が高圧定電流であるため、蛍光灯の電流ルートには断線時に、電圧上昇が起こり、断線個所で生起した放電が継続して電流ルートが維持されるおそれがある。電流ルートが維持されると、管電流が流れ、蛍光灯の点灯が持続するため、点灯状態から動作異常を知ることができず、その動作異常の発見が遅れることになる。そこで、液晶表示装置のバックライト用蛍光灯等、各種負荷に交流出力を供給するインバータに関し、回路配線の断線放電、高低圧部間の破壊放電、地絡放電等の異常を検出する必要がある。 When disconnection or loose contact of the connector occurs in the current route of such an inverter, the current is cut off at that point, but since the current is a high-voltage constant current, the voltage increases in the current route of the fluorescent lamp when the disconnection occurs. May occur, and the discharge generated at the disconnection point may continue and the current route may be maintained. If the current route is maintained, the tube current flows and the lighting of the fluorescent lamp continues, so that it is impossible to know the operation abnormality from the lighting state, and the discovery of the operation abnormality is delayed. Therefore, it is necessary to detect abnormalities such as disconnection discharge of circuit wiring, breakdown discharge between high and low pressure parts, ground fault discharge, etc., for inverters that supply AC output to various loads such as fluorescent lamps for backlights of liquid crystal display devices. .
上記の問題に対して、直流入力を交流出力に変換し、該交流出力を蛍光灯等の負荷に供給するインバータにおいて、放電等による異常電圧を検出し、その異常電圧によって、直流入力を遮断する放電保護回路がある(特許文献1参照)。この回路では、インバータの負荷に断線放電が生じると、インバータの負荷に異常電圧が印加され、この異常電圧によって、検出回路に設けられたツェナーダイオードとトランジスタを導通させ、上記の検出回路に流れる電流により、直流入力とインバータ制御回路間に設けられたトランジスタを非導通にして遮断することができる。
しかしながら、前記の従来技術は、放電等による異常電圧を上記の検出回路で検出し、その検出回路に流れる電流で直流入力を遮断するため、専用の検出回路が必要になり、インバータの回路が複雑になるといった問題があった。 However, in the above prior art, an abnormal voltage due to discharge or the like is detected by the above detection circuit, and the direct current input is cut off by the current flowing through the detection circuit. Therefore, a dedicated detection circuit is required, and the inverter circuit is complicated. There was a problem of becoming.
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、上述した放電保護回路より簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出することのできるバックライト用インバータの異常検出装置及び方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of various problems as described above, and an object of the present invention is to provide an inverter for a backlight that can detect an abnormal voltage generated at the time of discharge with a simpler circuit than the above-described discharge protection circuit. It is an object of the present invention to provide an abnormality detection apparatus and method.
前記の目的を達成するために、本発明のバックライト用インバータの異常検出装置は、 矩形波を発振する発振回路と、この発振回路が発振する矩形波の周波数及びデューティーを制御する周波数及びデューティー制御部と、前記発振回路から出力される矩形波によってオン・オフされる複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、このスイッチング回路の入力側に接続された直流電源と、前記スイッチング回路の出力側に接続されて前記直流電源からの出力電圧が前記スイッチング回路を介して交流電圧として1次端子に印加される圧電トランスと、この圧電トランスの2次端子に接続された蛍光灯とを備え、前記圧電トランスの出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準としたパルスを出力するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部からの出力パルスと、前記発振回路からの矩形波パルスとのパルス時間差を検出するパルス間隔検出部と、このパルス間隔検出部によって検出されたパルス時間差の変動値が、予め設定された基準範囲を超えた場合に異常と判定する異常判定部とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an abnormality detection device for a backlight inverter according to the present invention includes an oscillation circuit that oscillates a rectangular wave, and a frequency and duty control that controls the frequency and duty of the rectangular wave that the oscillation circuit oscillates. A switching circuit having a plurality of switching elements that are turned on and off by a rectangular wave output from the oscillation circuit, a DC power source connected to the input side of the switching circuit, and connected to the output side of the switching circuit A piezoelectric transformer in which an output voltage from the DC power supply is applied to a primary terminal as an AC voltage via the switching circuit, and a fluorescent lamp connected to a secondary terminal of the piezoelectric transformer, The zero cross point that detects the zero cross point of the output voltage waveform and outputs a pulse based on the zero cross point A pulse interval detector for detecting a pulse time difference between a detection unit, an output pulse from the zero cross detector and a rectangular wave pulse from the oscillation circuit, and a fluctuation value of the pulse time difference detected by the pulse interval detector And an abnormality determination unit that determines an abnormality when a predetermined reference range is exceeded.
本発明の他の態様では、前記発振回路が位相のずれた2種の矩形波を出力するものであり、前記圧電トランスが複数個設けられ、それぞれの圧電トランスから前記発振回路の矩形波に対応した位相のずれた波形の出力電圧が出力され、前記ゼロクロス検出部が、各出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準とした位相のずれた複数のパルスを出力するものであり、前記パルス間隔検出部が、前記発振回路から位相のずれた複数の矩形波パルスと、前記ゼロクロス検出部からの複数の位相のずれた出力電圧のパルスを検出し、各ずれた位相のパルスごとに発振回路から出力される矩形波パルスの位相と、これに対応する圧電トランスからの出力電圧のパルスの位相から、両者の時間差を計測することを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the oscillation circuit outputs two types of rectangular waves whose phases are shifted, and a plurality of the piezoelectric transformers are provided, and each of the piezoelectric transformers corresponds to the rectangular wave of the oscillation circuit. The output voltage of the waveform shifted in phase is output, and the zero-cross detector detects the zero-cross point of each output voltage waveform and outputs a plurality of pulses shifted in phase with reference to the zero-cross point. The pulse interval detection unit detects a plurality of rectangular wave pulses whose phases are shifted from the oscillation circuit and a plurality of phase-shifted output voltage pulses from the zero cross detection unit, and each pulse having a phase shift The time difference between the two is measured from the phase of the rectangular wave pulse output from the oscillation circuit and the phase of the pulse of the output voltage from the corresponding piezoelectric transformer.
本発明の他の態様では、前記異常判定部が、前記パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差の短時間平均値を演算する短時間平均演算部と、前記パルス間隔検出部が選択したパルスの時間差の長時間平均値を演算する長時間平均演算部と、前記パルスの時間差の短時間平均値と長時間平均値が、予め設定された基準範囲を超えたことを検出するパルス間隔揺らぎ検出部を備えることを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the abnormality determination unit includes a short-time average calculation unit that calculates a short-time average value of a time difference between pulses detected by the pulse interval detection unit, and a pulse selected by the pulse interval detection unit. A long-time average calculation unit that calculates a long-time average value of a time difference, and a pulse interval fluctuation detection unit that detects that the short-time average value and the long-time average value of the time difference of the pulses exceed a preset reference range It is characterized by providing.
本発明の他の態様では、前記異常判定部が、前記パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差と、蛍光灯の点灯を維持するに適切な下限のパルスの時間差及び上限のパルスの時間差に基づいて、パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差が、蛍光灯の点灯を維持するのに適切な時間差の範囲内にあるか否かを検出する点灯維持範囲検出部を備えることを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the abnormality determination unit is based on the time difference between the pulses detected by the pulse interval detection unit, the time difference between the lower limit pulse and the upper limit pulse appropriate for maintaining the lighting of the fluorescent lamp. And a lighting maintenance range detection unit for detecting whether or not the time difference of the pulses detected by the pulse interval detection unit is within a time difference range suitable for maintaining the lighting of the fluorescent lamp.
なお、前記の様なバックライト用インバータの異常検出装置を使用して、簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出する方法も本発明の一態様である。 Note that a method for detecting an abnormal voltage generated at the time of discharge with a simple circuit using the above-described backlight inverter abnormality detection device is also one embodiment of the present invention.
本発明によれば、簡易な回路で放電時に発生する異常電圧を検出することができる。また、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設ける必要がないバックライト用インバータの異常検出装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, an abnormal voltage generated at the time of discharging can be detected with a simple circuit. Further, it is possible to provide an abnormality detection apparatus and method for a backlight inverter that does not require a dedicated detection circuit for detecting an abnormal voltage generated during discharge.
特に、位相のずれを検出するのに従来のように、圧電トランスの入力側と出力側の電圧のパルス(交流のゼロクロス)をそれぞれ計測すると、ゼロクロス検出が2箇所必要になる。本発明によれば、出力側の電圧のパルスの位相はゼロクロス検出部で検出するが、入力側の電圧のパルスの位相は発振回路からの矩形波パルスの位相を利用している。発振回路からの矩形波パルスの位相を利用することにより、圧電トランスの入力側に新たにゼロクロス検出部やパルスを測定する装置を設置する必要がなく、発振回路中にある機能で処理できるので、簡易な回路で放電時に発生する異常電圧を検出することができる。 In particular, when detecting a voltage pulse (AC zero cross) on the input side and output side of a piezoelectric transformer as in the prior art to detect a phase shift, two zero cross detections are required. According to the present invention, the phase of the pulse of the voltage on the output side is detected by the zero cross detector, but the phase of the pulse of the voltage on the input side uses the phase of the rectangular wave pulse from the oscillation circuit. By utilizing the phase of the square wave pulse from the oscillation circuit, it is not necessary to install a new zero cross detection unit or pulse measuring device on the input side of the piezoelectric transformer, and processing can be performed with the functions in the oscillation circuit. An abnormal voltage generated at the time of discharging can be detected with a simple circuit.
[実施形態の構成]
以下、本発明の実施形態について、図1,2に従って具体的に説明する。図1において、符号1a,1bは点灯対象である蛍光灯、2a〜2dは蛍光灯1a,1bに対して点灯開始電圧及び点灯維持電圧を供給する圧電トランスである。この圧電トランス2a〜2dは、一対の1次端子3a,3bと一つの2次端子3cを有する。
[Configuration of the embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. In FIG. 1,
圧電トランス2a〜2dの一対の1次端子3a,3bには、4個のFET4a〜4dを有するフルブリッジ回路で構成されたスイッチング回路5が接続されている。このスイッチング回路5の入力側は定電圧直流電源15に接続され、出力側は、FET4a〜4d及び圧電トランス2a〜2dの1次端子3a,3bを介して、接地されている。
A pair of
このスイッチング回路5は、交互に開閉する2個のFET4a,4bと、同じく交互に開閉する2個のFET4c,4dとをそれぞれ直列に接続し、さらにこれら直列に接続された2組のFETを並列に接続したものである。このFET4aと4bの間、及び4cと4dの中間部が、前記圧電トランス2a〜2dの1次端子3a,3bに接続されている。
This
このスイッチング回路5には発振回路6が接続され、この発振回路6からの高周波の矩形波により、FET4a,4bとFET4c,4dが交互に開閉する。すなわち、発振回路6の第1の出力端子からは、FET4aに対して図中(1)で示すような矩形波が、FET4bに対して同じ矩形波(1)が反転器7bを介して反転された状態で供給される。発振回路6の第2の出力端子からは、FET4cに対して前記(1)の矩形波と位相が180度ずれた図中(2)で示すような矩形波が、FET4dに対して同じ矩形波(2)が反転器7aを介して反転された状態で供給される。
An
発振回路6から出力される矩形波(1)(2)により、スイッチング回路5によって圧電トランス2a〜2dの一対の一次端子3a,3bに入力電圧が入力される。圧電トランス2a〜2dは一対の一次端子3a,3bに入力される交流電圧の周波数に基づいて、2次端子3cから入力電圧に対応する出力電圧を出力する。
The input voltage is input to the pair of
前記発振回路6には、周波数及びデューティー制御部8が接続されている。この制御部8は、発振回路6から出力される矩形波(1)(2)の周波数fとデューティーDutyを決定するものである。この周波数及びデューティー制御部8の入力側には、圧電トランス2a〜2dの出力電圧を検出する電圧検出部9が接続されている。
A frequency and
このような構成を有するバックライト用インバータに対して、次のような構成を有する本発明の異常検出装置が設けられている。すなわち、前記のバックライト用インバータでは、圧電トランス2a〜2dの2次端子3cからの出力によって、蛍光灯1a,1bに対して点灯開始電圧及び点灯維持電圧を供給する。圧電トランス2a〜2dの出力電圧の波形の位相を測定するために、圧電トランス2a〜2dの出力側にゼロクロス検出部10a,10bを配置する。
For the backlight inverter having such a configuration, the abnormality detection device of the present invention having the following configuration is provided. That is, in the backlight inverter, the lighting start voltage and the lighting maintenance voltage are supplied to the
このゼロクロス検出部10a,10bは、圧電トランス2a〜2dの出力電圧の波形の極性が反転する点(ゼロクロス点)を検出することにより、圧電トランス2a〜2dの出力電圧の波形の位相のゼロクロス点のタイミングに従った矩形波パルスを出力する。すなわち、ゼロクロス検出部10aは圧電トランス2a,2cの出力電圧ゼロクロス点を検出する。この圧電トランス2a,2cの出力電圧の波形は、前記発振回路6から出力された矩形波(1)に対応するものであり、圧電トランス2aと2cの特性差などにより変動はあるものの基本的には、その位相は等しい。ゼロクロス検出部10aからは、検出したゼロクロス点のタイミングに従った矩形波パルス(3)が出力される。
The zero-
同様に、ゼロクロス検出部10bからは、位相の等しい圧電トランス2b,2dの出力電圧のゼロクロス点に従って矩形波パルス(4)が出力される。この圧電トランス2b,2dの出力電圧は、前記発振回路6から出力された矩形波(2)に対応するものであり、両者の位相は、圧電トランス2a,2cからの出力波形と180゜ずれている。
Similarly, a rectangular wave pulse (4) is output from the
ゼロクロス検出部10a,10bの出力側には、パスル間隔検出部11と異常判定部12が接続されている。パルス間隔検出部11の入力には、ゼロクロス検出部10a,10bが測定した検出したゼロクロス点に基づく矩形波パルス(3)(4)と、前記発振回路6から出力される矩形波パルス(1)(2)が入力される。パルス間隔検出部11は入力される矩形波パルス(1)〜(4)のパルス間隔を検出する。また、異常判定部12はパルス間隔検出部11が選択したパルスの間隔に基づき回路の異常を判定し、異常があれば発振回路6の出力を停止するものである。すなわち、本実施形態において、パルス間隔検出部11と異常判定部12は、次のような処理を行うものであり、そのため図2に示すような各部を有している。
A pulse
(1)パルス間隔検出部11
(a)発振回路出力パルス測定部111
パルス間隔検出部11に入力される発振回路6から出力される矩形波のパスル(1)(2)の位相を測定する。
(b)圧電トランス出力パルス測定部112
パルス間隔検出部11に入力されるゼロクロス検出部10a,10bの検出したゼロクロス点に基づいて生成されたパルス(3)(4)の位相を測定する。
(1)
(A) Oscillator circuit output
The phase of rectangular pulses (1) and (2) output from the
(B) Piezoelectric transformer output
The phases of the pulses (3) and (4) generated based on the zero cross points detected by the zero
(c)パルス時間差演算部113
発振回路6から出力される矩形波の出力パルス(1)とゼロクロス検出部10aで生成されたパルス(3)との時間差P13を演算する。発振回路6から出力される矩形波の出力パルス(2)とゼロクロス検出部10aで生成されたパルス(4)との時間差P24を演算する。
(d)パルス時間差選択部114
パルス時間差演算部113で演算した矩形波の出力パルス(1)(2)とゼロクロス検出部10a,10bで生成されたパルス(3)(4)の時間差P13とP24のうち小さいほうを選択し、選択したパルスの時間差をPsとする。
(C) Pulse time
A time difference P13 between the output pulse (1) of the rectangular wave output from the
(D) Pulse time
The smaller one of the time differences P13 and P24 between the rectangular wave output pulse (1) (2) calculated by the pulse time
(2)異常判定部12
(a)パルス時間差Psの短時間平均演算部121
パルス時間差選択部114で選択したパルスの時間差Psの短時間(例えば20msec)の平均である短時間平均Ps1を求める。
(b)パルス時間差Psの長時間平均演算部122
パルス時間差選択部114で選択したパルスの時間差Psの長時間(例えば200msec)の平均である長時間平均Ps2を求める。
(2)
(A) Short-time
A short-time average Ps1 that is an average of a short time (for example, 20 msec) of the time difference Ps of the pulses selected by the pulse time
(B) Long-time
A long-time average Ps2 that is an average of long-time (for example, 200 msec) of the time difference Ps of the pulses selected by the pulse time
(c)パルス間隔揺らぎ検出部123
パルス時間差Ps短時間平均演算部121が演算したパルスの時間差Psの短時間平均Ps1と、パルス時間差Ps長時間平均演算部122が演算したパルスの時間差Psの長時間平均Ps2の差の絶対値が、異常を判定するために予め定めておいたパルス揺らぎ幅基準値Pw1以内であるかを判定することによりパルス間隔揺らぎを検出する。
(d)点灯維持範囲検出部124
パルス時間差選択部114で選択したパルスの時間差Psと、蛍光灯の点灯維持可能の下限のパルスPth1と、点灯維持可能の上限のパルスPth2と、異常を判定するために予め定めておいた点灯維持可能基準値Pw2により、パルス間隔が蛍光灯の点灯維持可能範囲であるかを検出する。
(e)停止信号出力部125
パルス間隔揺らぎ検出部123でパルス間隔揺らぎを検出した場合や、点灯維持範囲検出部124にて、パルス間隔が点灯維持可能範囲外であると検出した場合に、発振回路6に対して停止信号を出力する。
(C) Pulse interval
The absolute value of the difference between the short time average Ps1 of the pulse time difference Ps calculated by the pulse time difference Ps short time
(D) Lighting maintenance
The time difference Ps of the pulses selected by the pulse time
(E) Stop
When the pulse interval
[実施形態の作用]
次に前記のような構成を有する本発明の実施形態の作用を図3のフローチャートに従って説明する。
[Operation of the embodiment]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
蛍光灯の点灯時には、前記のように、発振回路6からの矩形波パルス(1)(2)により、スイッチング回路5がオン・オフされ、それに従って直流定電圧電源15の出力が圧電トランス2a〜2dに擬似正弦波となって印加される。その結果、圧電トランス2a〜2dから昇圧された交流電力が蛍光灯1a,1bに出力され、蛍光灯を点灯する。
When the fluorescent lamp is turned on, as described above, the switching
本実施形態ではこのような装置において、ゼロクロス検出部10a,10bからのパルス(3)(4)と発振回路6からのパルス(1)(2)とのパルス間隔を検出し、このパルス間隔の変動値が、予め設定された基準範囲を超えた場合に異常と判定する。以上の作用を図3のフローチャートに従い説明する。
In this embodiment, in such an apparatus, the pulse interval between the pulses (3) and (4) from the zero
ステップ1では、パルス時間差演算部113において、発振回路出力パルス測定部111で測定したパルス(1)と、圧電トランス出力パルス測定部112で測定したパルス(3)の時間差P13を演算する。ステップ2では、パルス時間差演算部113において、発振回路出力パルス測定部111で測定したパルス(2)と、圧電トランス出力パルス測定部112で測定したパルス(4)との時間差P24を演算する。
In
ステップ3では、パルス時間差選択部114において、パルス時間差演算部113で演算した発振回路からの矩形波パルスと圧電トランス出力パルスの時間差P13とP24のうち小さいほうを選択し、選択したパルスの時間差をPsとする。
In
ステップ3で選択したパルスの時間差Psが蛍光灯を点灯維持可能範囲であるかを判定する。すなわち、前記ステップ4では、点灯維持範囲検出部124において、パルスの時間差Psと点灯維持可能の下限のパルス時間差Pth1との差の絶対値と点灯維持可能基準値Pw2との大小を判定する。その絶対値が点灯維持可能基準値Pw2より大きい場合は、パルス間隔が点灯維持可能範囲外であることを検出したとして、圧電トランスの異常発熱、割れや蛍光灯のガス漏れなどの異常時であると判定しステップ9に進む(図3のステップ4のY)。一方、その絶対値が点灯維持可能基準値Pw2より小さい場合には、回路に異常はないと判定し、次のステップに進む(図3のステップ4のN)。
It is determined whether the time difference Ps of the pulses selected in
ステップ5では、ステップ4と同様にステップ3で選択したパルスの時間差Psが点灯維持可能範囲であるかを判定する。点灯維持範囲検出部124において、パルスの時間差Psと点灯維持可能の上限のパルスPth2との差の絶対値と点灯維持可能基準値Pw2との大小を判定する。その絶対値が点灯維持可能基準値Pw2より大きい場合は、異常時であると判定しステップ9に進む(図3のステップ5のY)。一方、その絶対値が点灯維持可能基準値Pw2より小さい場合には、回路に異常はないと判定し、次のステップに進む(図3のステップ5のN)。
In
ステップ6〜ステップ8では、パルス間隔に一定以上の揺らぎがあるかを判定する。すなわち、ステップ6では、パルス時間差Psの短時間平均演算部121において、パルスの時間差Psの短時間(例えば20msec)の平均である短時間平均Ps1を求める。ステップ7では、パルス時間差Psの長時間平均演算部122において、パルスの時間差Psの長時間(例えば200msec)の平均である長時間平均Ps2を求める。
In
ステップ8では、パルス間隔揺らぎ検出部123において、パルス間隔の揺らぎを検出するために、パルスの時間差Psの短時間平均Ps1とパルスの時間差Psの長時間平均Ps2の差の絶対値を求め、その絶対値とパルス揺らぎ幅基準値Pw1との大小を判定する。絶対値がパルス揺らぎ幅基準値Pw1より大きい場合は、パルス間隔の揺らぎが大きい異常時であると判定する(図3のステップ8のY)。一方、絶対値がパルス揺らぎ幅基準値Pw1より小さい場合には、回路に異常はないと判定し、ステップ1にもどり再度監視を続ける(図3のステップ8のN)。ステップ9では、ステップ4,5及びステップ8で異常があると判定された場合に、停止信号出力部125において、発振回路6に対して停止信号を出力する。
In
[実施形態の効果]
上記の処理を行う本実施形態によれば、圧電トランスの異常発熱や割れ、蛍光灯のガス漏れ及びコネクタのルーズコンタクトにより放電が生じた場合などの異常が生じた場合には、圧電トランス2a〜2dの出力電圧の波計の位相に大きな変化が現れることになる。
[Effect of the embodiment]
According to this embodiment in which the above processing is performed, when an abnormality occurs such as abnormal heat generation or cracking of the piezoelectric transformer, gas leakage of a fluorescent lamp, or discharge due to loose contact of a connector, the
本実施形態では、パルス時間差演算部113で演算した発振回路からの矩形波パルスと圧電トランス出力パルスの時間差P13とP24のうち小さいほうを選択する。すなわち、バックライト用インバータの回路は点灯時と点灯中では電圧が異なり、また短い時間(分オーダー)で蛍光灯の温度が上昇し蛍光灯に流れる電圧が変化する。このため、圧電トランス2a〜2dから出力される電圧のパルスの波形の位相にも大きな変化が現れやすい。予め設定された基準範囲Pw1の設定の仕方によっては、回路に異常な箇所がない場合でも異常と判定してしまう場合がある。時間差P13とP24のうち小さいほうを選択することにより、誤差の少ない異常検出の判定をすることができる。
In this embodiment, the smaller one of the time differences P13 and P24 between the rectangular wave pulse from the oscillation circuit calculated by the pulse time
また、一般に異常が生じた場合には、msecオーダで圧電トランスの出力電圧波形の位相に揺らぎが生じる。本実施形態では、このmsecオーダで変化する位相の揺らぎを検出するために、パルスの時間差Psの短時間(例えば20msec)の平均と、長時間(例えば200msec)の平均を比較する。すなわち、異常発生時には、先ず短時間平均Ps1に大きな変化が現れる。長時間平均Ps2には、短時間平均Ps1ほど大きな変化は現れない。 In general, when an abnormality occurs, the phase of the output voltage waveform of the piezoelectric transformer fluctuates in the order of msec. In the present embodiment, in order to detect the phase fluctuation that changes in the order of msec, the short time average (eg, 20 msec) of the pulse time difference Ps is compared with the long time average (eg, 200 msec). That is, when an abnormality occurs, first, a large change appears in the short-time average Ps1. The long time average Ps2 does not change as much as the short time average Ps1.
この大きく変化した短時間平均Ps1と異常発生時に影響が少ない長時間平均Ps2の差の絶対値がパルス揺らぎ幅基準値Pw1以内であるかを判定することにより、msecオーダのパルス間隔の揺らぎを検出することができる。その結果、パルス間隔の揺らぎが、パルス揺らぎ幅基準値Pw1以上であれば、インバータ回路で異常を検出したとして、発振回路6に停止信号を出力することにより、回路を安全に停止することができる。
By detecting whether the absolute value of the difference between the greatly changed short-time average Ps1 and the long-time average Ps2 that is less affected when an abnormality occurs is within the pulse fluctuation width reference value Pw1, the fluctuation of the pulse interval of the order of msec is detected. can do. As a result, if the fluctuation of the pulse interval is equal to or greater than the pulse fluctuation width reference value Pw1, it is possible to safely stop the circuit by outputting a stop signal to the
[他の実施形態]
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態に記載した蛍光灯、圧電トランス、ゼロクロス検出部の数は例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。以下のような他の実施形態も包含する。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the numbers of fluorescent lamps, piezoelectric transformers, and zero-cross detection units described in the embodiments are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Other embodiments such as the following are also included.
(a)パルスの時間差Psにより異常を検出する場合に、パルス時間差演算部113で演算した発振回路からの矩形波パルスと圧電トランス出力パルスの時間差P13とP24のうち小さいほうを選択するのではなく、P13とP24のうち大きいほうを選択することもできる。
(A) When detecting an abnormality by the pulse time difference Ps, the smaller one of the time differences P13 and P24 between the rectangular wave pulse from the oscillation circuit calculated by the pulse time
パルスの時間差PsをP13とP24のうち大きいほうとすることにより、Pw1が一定の場合に、パルスの時間差Psが小さい場合に比べて、パルスの時間差の変化が小さい場合でも、異常を検出することができる。すなわち、少ないパルスの変化で異常があると判定し回路を停止することができるので、回路内の圧電トランスやFETなどに大きな負担をあたえることがない。 By making the pulse time difference Ps the larger of P13 and P24, an abnormality can be detected even when the change in the pulse time difference is small when Pw1 is constant, compared to when the pulse time difference Ps is small. Can do. That is, since it is possible to determine that there is an abnormality with a small change in pulse and stop the circuit, a large burden is not imposed on the piezoelectric transformer, FET, and the like in the circuit.
(b)パルス時間差演算部113で演算した発振回路からの矩形波パルスと圧電トランス出力パルスの時間差P13とP24のうち片方を選択するのではなくてもよい。任意の圧電トランス出力パルスと対応する発振回路からの矩形波パルスの時間差をパルスの時間差Psとし、そのパルスの時間差Psにより異常を検出することもできる。
(B) One of the time differences P13 and P24 between the rectangular wave pulse from the oscillation circuit calculated by the pulse time
(c)ゼロクロス検出部10a,10bは、圧電トランス2a〜2dの出力電圧の波形の極性が反転する点(ゼロクロス点)を検出し、ゼロクロス点のタイミングに従って矩形波パルス(3)(4)を出力する。すなわち、前記実施形態では、矩形波パルス(3)は圧電トランス2aと2cの出力電圧のゼロクロス点を基準に生成し、矩形波パルス(4)は圧電トランス2bと2dの出力電圧のゼロクロス点を基準に生成しており、圧電トランス2aと2cの出力電圧の位相、圧電トランス2bと2dの出力電圧の位相がそれぞれ等しい。しかし、本発明は、このような場合に限定されるものでなく、圧電トランス2aと2cの出力電圧の位相または圧電トランス2bと2dの出力電圧の位相が異なる場合でも良い。
(C) The zero-
例えば、圧電トランス2aから出力される電圧波形のゼロクロス点のタイミングに従って出力する矩形波パルスを矩形波パルス(a)と圧電トランス2cから出力される電圧波形のゼロクロス点のタイミングに従って出力する矩形波パルスを矩形波パルス(b)とすると、ゼロクロス検出部から出力される矩形波パルス(3)は、矩形波パルス(a)と矩形波パルス(b)との平均とすることもできる。また、矩形波パルス(3)として、矩形波パルス(a)と矩形波パルス(b)の両方を出力し、発振回路6から出力される矩形波(1)と矩形波パルス(a)(b)を個々に比較することもできる。また、矩形波パルス(4)と発振回路6から出力される矩形波(2)との比較の方法も同様である。
For example, a rectangular wave pulse output according to the timing of the zero cross point of the voltage waveform output from the
(d)本発明は、図3のフローチャートの順序に限定されるものではなく、ステップ4とステップ5(図3のAの部分)やステップ6とステップ7(図3のBの部分)の順序を入れ替えることもできる。また、ステップ4,5とステップ6〜ステップ8との順序を入れ替えることもできる(図3のCの部分)。図3のCの部分の順序を入れ替えた場合には、ステップ8の判断がYの場合はステップ9に進み、Nの場合にステップ1に戻るのではなく、ステップ4へ進むことになる。
(D) The present invention is not limited to the order of the flowchart of FIG. 3, but the order of
1a,1b…蛍光灯
2a〜2d…圧電トランス
3a,3b…圧電トランスの1次端子
3c…圧電トランスの2次端子
4a〜4d…FET
5…スイッチング回路
6…発振回路
7a,7b…反転器
8…周波数及びデューティー制御部
9…電圧検出部
10a,10b…ゼロクロス検出部
11…パルス間隔検出部
12…異常判定部
15…定電圧直流電源
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この発振回路が発振する矩形波の周波数及びデューティーを制御する周波数及びデューティー制御部と、
前記発振回路から出力される矩形波によってオン・オフされる複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
このスイッチング回路の入力側に接続された直流電源と、
前記スイッチング回路の出力側に接続されて前記直流電源からの出力電圧が前記スイッチング回路を介して交流電圧として1次端子に印加される圧電トランスと、
この圧電トランスの2次端子に接続された蛍光灯とを備えたバックライト用インバータの異常検出装置において、
前記圧電トランスの出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準としたパルスを出力するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部からの出力パルスと、前記発振回路からの矩形波パルスとのパルス時間差を検出するパルス間隔検出部と、
このパルス間隔検出部によって検出されたパルス時間差の変動値が、予め設定された基準範囲を超えた場合に異常と判定する異常判定部とを備えていることを特徴とするバックライト用インバータの異常検出装置。 An oscillation circuit that oscillates a rectangular wave;
A frequency and duty control unit for controlling the frequency and duty of the rectangular wave oscillated by the oscillation circuit;
A switching circuit having a plurality of switching elements that are turned on and off by a rectangular wave output from the oscillation circuit;
A DC power source connected to the input side of the switching circuit;
A piezoelectric transformer connected to the output side of the switching circuit and having an output voltage from the DC power supply applied to a primary terminal as an AC voltage via the switching circuit;
In an abnormality detection device for an inverter for backlight comprising a fluorescent lamp connected to the secondary terminal of this piezoelectric transformer,
Detecting a zero-cross point of an output voltage waveform of the piezoelectric transformer, and outputting a pulse based on the zero-cross point; and
A pulse interval detection unit for detecting a pulse time difference between the output pulse from the zero-cross detection unit and the rectangular wave pulse from the oscillation circuit;
An abnormality of the backlight inverter characterized by comprising an abnormality determination unit that determines that an abnormality occurs when the fluctuation value of the pulse time difference detected by the pulse interval detection unit exceeds a preset reference range Detection device.
前記圧電トランスが複数個設けられ、それぞれの圧電トランスから前記発振回路の矩形波に対応した位相のずれた波形の出力電圧が出力され、
前記ゼロクロス検出部が、各出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準とした位相のずれた複数のパルスを出力するものであり、
前記パルス間隔検出部が、
前記発振回路から位相のずれた複数の矩形波パルスと、前記ゼロクロス検出部からの複数の位相のずれた出力電圧のパルスを検出し、各ずれた位相のパルスごとに発振回路から出力される矩形波パルスの位相と、これに対応する圧電トランスからの出力電圧のパルスの位相から、両者の時間差を計測することを特徴とする請求項1に記載のバックライト用インバータの異常検出装置。 The oscillation circuit outputs two types of rectangular waves whose phases are shifted,
A plurality of the piezoelectric transformers are provided, and an output voltage having a phase shift corresponding to the rectangular wave of the oscillation circuit is output from each piezoelectric transformer,
The zero-cross detector detects a zero-cross point of each output voltage waveform, and outputs a plurality of pulses whose phases are shifted with reference to the zero-cross point.
The pulse interval detector
A plurality of rectangular wave pulses with a phase shift from the oscillation circuit and a plurality of output voltage pulses with a phase shift from the zero cross detection unit are detected, and a rectangle output from the oscillation circuit for each pulse with a shifted phase. 2. The abnormality detection device for a backlight inverter according to claim 1, wherein a time difference between the two is measured from the phase of the wave pulse and the phase of the pulse of the output voltage from the corresponding piezoelectric transformer.
前記パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差の短時間平均値を演算する短時間平均演算部と、
前記パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差の長時間平均値を演算する長時間平均演算部と、
前記パルスの時間差の短時間平均値と長時間平均値が、予め設定された基準範囲を超えたことを検出するパルス間隔揺らぎ検出部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のバックライト用インバータの異常検出装置。 The abnormality determination unit
A short-time average calculation unit that calculates a short-time average value of a time difference between pulses detected by the pulse interval detection unit;
A long-time average calculation unit for calculating a long-time average value of a time difference between pulses detected by the pulse interval detection unit;
The pulse interval fluctuation detection part which detects that the short time average value and long time average value of the time difference of the said pulse exceeded the preset reference range is provided, The pulse interval fluctuation | variation detection part is provided. An abnormality detector for backlight inverters.
前記パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差と、蛍光灯の点灯を維持するに適切な下限のパルスの時間差及び上限のパルスの時間差に基づいて、パルス間隔検出部が検出したパルスの時間差が、蛍光灯の点灯を維持するのに適切な時間差の範囲内にあるか否かを検出する点灯維持範囲検出部とを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバックライト用インバータの異常検出装置。 The abnormality determination unit
Based on the time difference between the pulses detected by the pulse interval detection unit and the time difference between the lower limit pulse and the upper limit pulse suitable for maintaining the lighting of the fluorescent lamp, the time difference between the pulses detected by the pulse interval detection unit is The back of any one of Claims 1-3 provided with the lighting maintenance range detection part which detects whether it exists in the range of the time difference appropriate for maintaining lighting of a fluorescent lamp. An abnormality detection device for light inverter.
この発振回路が発振する矩形波の周波数及びデューティーを制御する周波数及びデューティー制御部と、
前記発振回路から出力される矩形波によってオン・オフされる複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
このスイッチング回路の入力側に接続された直流電源と、
前記スイッチング回路の出力側に接続されて前記直流電源からの出力電圧が前記スイッチング回路を介して交流電圧として1次端子に印加される圧電トランスと、
この圧電トランスの2次端子に接続された蛍光灯とを備えたバックライト用インバータの異常検出方法において、
前記圧電トランスの出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準としたパルスを出力するステップと、
前記ゼロクロス点を基準としたパルスを出力するステップによって出力されたパルスと、前記発振回路からの矩形波パルスとのパルス時間差を検出するステップと、
このパルス時間差を検出するステップによって検出されたパルス時間差の変動値が、予め設定された基準範囲を超えた場合に異常と判定するステップとを備えていることを特徴とするバックライト用インバータの異常検出方法。 An oscillation circuit that oscillates a rectangular wave;
A frequency and duty control unit for controlling the frequency and duty of the rectangular wave oscillated by the oscillation circuit;
A switching circuit having a plurality of switching elements that are turned on and off by a rectangular wave output from the oscillation circuit;
A DC power source connected to the input side of the switching circuit;
A piezoelectric transformer connected to the output side of the switching circuit and having an output voltage from the DC power supply applied to a primary terminal as an AC voltage via the switching circuit;
In an abnormality detection method for an inverter for a backlight having a fluorescent lamp connected to a secondary terminal of the piezoelectric transformer,
Detecting a zero-cross point of the output voltage waveform of the piezoelectric transformer, and outputting a pulse based on the zero-cross point;
Detecting a pulse time difference between the pulse output by the step of outputting a pulse based on the zero cross point and the rectangular wave pulse from the oscillation circuit;
An abnormality of the backlight inverter characterized by comprising: a step of determining an abnormality when the fluctuation value of the pulse time difference detected by the step of detecting the pulse time difference exceeds a preset reference range Detection method.
前記圧電トランスが複数個設けられ、それぞれの圧電トランスから前記発振回路の矩形波に対応した位相のずれた波形の出力電圧が出力され、
前記圧電トランスの出力電圧波形のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点を基準としたパルスを出力するステップが、複数のパルスを出力するものであり、
前記パルス時間差を検出するステップが、
前記発振回路から位相のずれた複数の矩形波パルスと、前記ゼロクロス点を基準としたパルスを出力するステップにより出力された位相のずれた複数のパルスを検出し、各ずれた位相のパルスごとに発振回路から出力される矩形波パルスの位相と、これに対応する圧電トランスからの出力電圧のパルスの位相から、両者の時間差を計測することを特徴とする請求項5に記載のバックライト用インバータの異常検出方法。 The oscillation circuit outputs two types of rectangular waves whose phases are shifted,
A plurality of the piezoelectric transformers are provided, and an output voltage having a phase shift corresponding to the rectangular wave of the oscillation circuit is output from each piezoelectric transformer,
The step of detecting a zero-cross point of the output voltage waveform of the piezoelectric transformer and outputting a pulse based on the zero-cross point is to output a plurality of pulses.
Detecting the pulse time difference comprises:
A plurality of square-wave pulses with a phase shift from the oscillation circuit and a plurality of pulses with a phase shift output by the step of outputting a pulse with reference to the zero-cross point are detected. 6. The backlight inverter according to claim 5, wherein the time difference between the two is measured from the phase of the rectangular wave pulse output from the oscillation circuit and the phase of the pulse of the output voltage from the corresponding piezoelectric transformer. Anomaly detection method.
前記パルス時間差を検出するステップが検出したパルスの時間差の短時間平均値を演算するステップと、
前記パルス時間差を検出するステップが検出したパルスの時間差の長時間平均値を演算するステップと、
前記パルスの時間差の短時間平均値と長時間平均値が、予め設定された基準範囲を超えたことを検出するステップを備えることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のバックライト用インバータの異常検出方法。 Determining the abnormality comprises:
Calculating a short time average value of the time difference of the pulses detected by the step of detecting the pulse time difference; and
Calculating a long-time average value of the time difference of the pulses detected by the step of detecting the pulse time difference; and
The backlight unit according to claim 5, further comprising a step of detecting that a short-time average value and a long-time average value of a time difference of the pulses exceed a preset reference range. Inverter abnormality detection method.
前記パルス時間差を検出するステップが検出したパルスの時間差と、蛍光灯の点灯を維持するに適切な下限のパルスの時間差及び上限のパルスの時間差に基づいて、前記パルスの時間差が、蛍光灯の点灯を維持するのに適切な時間差の範囲内にあるか否かを検出するステップとを備えることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のバックライト用インバータの異常検出方法。
Determining the abnormality comprises:
Based on the pulse time difference detected by the step of detecting the pulse time difference and the time difference between the lower limit pulse and the upper limit pulse suitable for maintaining the lighting of the fluorescent lamp, the time difference between the pulses is determined as the lighting of the fluorescent lamp. The method for detecting an abnormality of an inverter for a backlight according to any one of claims 5 to 7, further comprising a step of detecting whether or not the time difference is within a range of a time difference appropriate for maintaining the voltage.
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JP2008264548A JP2010094003A (en) | 2008-10-10 | 2008-10-10 | Device and method for detecting failure of inverter for backlight |
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