JP3089491U - 圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路の提
供。 【解決手段】 圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路に
おいて、このマルチ負荷駆動回路が少なくとも、二つ以
上の圧電セラミック変圧器（１、１’）及び前述の圧電
セラミック変圧器（１、１’）に連接する二つの負荷
（２、２’）で組成され、そのうち、一対の同じ位相の
電圧を、一対の分極方向が相反する入力端（１１、１
２、１１’、１２’）に入力するか、或いは、一組の、
二つの圧電セラミック変圧器（１、１’）であって、た
だし入力端（１１、１２、１１’、１２’）の分極方向
が相反するものより、一対の位相が相反する電圧を負荷
（２、２’）の入力端（２２、２２’）に入力し、二つ
の負荷（２、２’）のフィードバック端（２１、２
１’）がそれぞれ接地することを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は一種の圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在市販されているデスクトップ及びノートブック型コンピュータ、携帯情報 端末（ＰＤＡ）、Ｗｅｂｐａｄに用いられている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の 必要とする光源は、駆動装置を利用し冷陰極ランプ（ＣＣＦＬ）を高圧駆動し、 光源をバックライトに投射し、使用者が明らかに表示画面を観ることができるよ うにしている。別にオゾン発生器、マイナスイオン発生器はいずれも高圧により その部品或いは製品を駆動しなければ、殺菌効果を達成できない。

【０００３】 特に、ＬＣＤ ＴＶ或いはタッチコントロール薄膜を付加した液晶ディスプレ イは、さらに高い輝度補償の視覚要求が必要とされる。冷陰極ランプは高圧点灯 を利用し、管電流が高くなるほど、輝度が高くなり、別に輝度と均一度を高める ため、常々複数ランプが使用され、このとき最も重要であるのは、ランプ間管電 流が均一であるか或いは相互特性誤差が小さいか否かということであり、別に複 数の負荷を増加は、点灯駆動の制御ユニット数も増加させ、基板体積が大きくな り、製造上の難しさをまねき、製造コストも増加した。図１に示されるのは一般 にＣＣＦＬを駆動し点灯させるための駆動装置であり、電源ユニット３の電圧印 加時、駆動ユニット５が即刻圧電セラミック変圧器１を駆動して作動させ、逆／ 順圧電効果により、冷陰極ランプ２を作動点灯させ、パルス変調（ＰＷＭ）制御 ユニット４が電流フィードバック７を透過してランプ２の管電流を検出し、共振 周波数を出力し、駆動ユニット５及び圧電セラミック変圧器１を透過して冷陰極 ランプ２の平均電流を制御する。これにより発生した光はバックライト表示画面 に投射される。

【０００４】 マルチ灯管を使用することにより輝度と均一度を捕捉すると、各灯管生産上の 誤差により、灯管間の管電流及び輝度の不均一が形成され、灯管選択配置上の問 題となったり、或いは更に多くの灯管を使用して輝度と均一度を改善する必要が 生じ、このためコストが増加したり、製造と調整が難しくなった。

【０００５】 周知の特願平１１−２５９０２８に採用されている駆動方式は、二つの圧電変 圧器の入力端に、一対の位相が相反する電圧を入力し、圧電変圧器の出力端にお いて一対の相反する位相の電圧を出力することにより駆動する。しかし実際に回 路上で応用すると、一対の相反する位相の電圧を圧電変圧器の入力端に連接する ことは、駆動回路を相当に複雑とし、製造コストを高くし、製造を難しくし、且 つこの回路は電磁式変圧器を電流検出器として使用しているが、これが電磁波干 渉（ＥＭＩ）問題をもたらし、圧電セラミック変圧器のほぼ無ＥＭＩの長所を応 用するメリットがなくなる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の主要な目的は、上述の従来の技術の欠点を解決し、欠点の存在をなく すことにあり、即ち、本考案の圧電変換回路は、二つ以上の圧電セラミック変圧 器及び二つの、前述の二つの圧電セラミック変圧器と連接された負荷で組成され る。そのうち、一対の同じ位相の電圧を、一対の分極方向が相反する入力端に入 力するか、或いは一組の、二つの圧電セラミック変圧器であってしかし入力端の 分極方向が相反する圧電セラミック変圧器より、一対の、位相が相反する電圧を 負荷の入力端に入力し、二つの負荷のフィードバック端がそれぞれ接地され、出 力電流の均一性、比較的大きなパワー出力及び抵抗マッチングが比較的良好であ る特性を獲得でき、単一駆動回路を用いて同時に複数の負荷を駆動できる。

【０００７】 本考案のもう一つの目的は、圧電セラミック変圧器の入力端に並列に一つのコ ンデンサを連接し、このコンデンサがバイパス電容特性を形成するようにし、こ れにより圧電セラミック変圧器の振動補償効果を補助し、更に大きなエネルギー を獲得し負荷電流を高められるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路において、このマル チ負荷駆動回路が少なくとも、二つ以上の圧電セラミック変圧器（１、１’）及 び前述の圧電セラミック変圧器（１、１’）に連接する二つの負荷（２、２’） で組成され、そのうち、一対の同じ位相の電圧を、一対の分極方向が反対の入力 端（１１、１２、１１’、１２’）に入力するか、或いは、一組の、二つの圧電 セラミック変圧器（１、１’）であって、ただし入力端（１１、１２、１１’、 １２’）の分極方向が反対であるものより、一対の反対の位相の電圧を負荷（２ 、２’）の入力端（２２、２２’）に入力し、二つの負荷（２、２’）のフィー ドバック端（２１、２１’）がそれぞれ接地することを特徴とする、圧電式変換 回路のマルチ負荷駆動回路としている。 請求項２の考案は、請求項１に記載の圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路に おいて、圧電セラミック変圧器（１、１’）に単層或いは積層、一つの出力端或 いは偶数の出力端の構造設計が採用されたことを特徴とする、圧電式変換回路の マルチ負荷駆動回路としている。 請求項３の考案は、請求項１に記載の圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路に おいて、圧電セラミック変圧器（１、１’）の入力端（１１、１２、１１’、１ ２’）にコンデンサ（６、６’）が並列に連接されたことを特徴とする、圧電式 変換回路のマルチ負荷駆動回路としている。

【０００９】

【考案の実施の形態】

図２には、圧電セラミック分極前後のドメインの変化表示図である。図示され るように、一般に伝統的な圧電セラミック変圧器は、一体化された固体電子変圧 器とされ、単層或いは積層構造設計を採用し、成形時、高温で焼結してなるが、 しかし、圧電セラミックは高温焼結後に圧電特性を具備せず、一つの単純な誘電 体が混乱分布したドメインを含むものとされ、高圧直流分極処理によりそのドメ インを印加分極電場の方向に依り規則的に配列させて製造される。圧電セラミッ ク変圧器は圧電セラミック機械エネルギーと電気エネルギー間の逆順圧電効果の エネルギー変換特性を利用し、即ち圧電セラミック変圧器は共振方式で作業し、 ただ特定の周波数下で比較的大きな電圧ゲインを有し、特定の回路と組み合わせ ることにより圧電式変換回路を組成してはじめて作用を発揮することができる。

【００１０】 図３、４、５、６に示されるのは本考案を運用した一組及び二組の出力端、入 力端の単層及び積層圧電変圧器の表示図である。図示されるように、本考案の運 用する一組の出力端、入力端の単層或いは積層圧電変圧器はいずれも電源入力端 と高圧出力端を具え、電源が電源入力端に加えられる時、該圧電セラミック変圧 器の高圧出力端が高圧出力を発生し、この高圧が高圧駆動を必要とする負荷を駆 動する。且つ本考案はまた、二組以上の単層或いは積層圧電セラミック変圧器を 利用することができ、並びに二組の単層或いは積層の極性反転連接後に、二つの 高圧出力端を形成し、電源を電源入力端に加えた後、二つの高圧出力端が二組の 負荷を駆動して作動させる。

【００１１】 図７は本考案の二組の単層圧電セラミック変圧器の入力と出力電圧位相表示図 である。図示されるように、この図中では即ち一対の同じ位相の電圧で、且つ二 つの入力端分極方向の相反する圧電セラミック変圧器１、１’を利用し、並びに 二つの圧電セラミック変圧器１、１’の電源入力端１２、１２’を一つに連接し て接地させ、それぞれ電源入力端１１、１１’に一対の同じ位相の電圧を加えた 後、二つの圧電セラミック変圧器１、１’の高圧出力端１３、１３’上で二つの 位相が相反する信号を検出でき、これにより二つの圧電セラミック変圧器１、１ ’の発生する位相の相反する信号は瞬間的に急速交替式の方式を以て負荷を駆動 する。ゆえに、出力電流の均一、比較的大きなパワー出力及び抵抗マッチングの 良好である特性を獲得できる。単一駆動回路を用いて同時に複数の負荷を駆動す ることができる。

【００１２】 図８に示されるのは本考案の実施例の回路ブロック図である。図示されるよう に、この駆動回路は、少なくとも、一組の、同じ位相の入力電圧で、且つその入 力端分極方向が相反する圧電セラミック変圧器１、１’、及び、前述の圧電セラ ミック変圧器の位相が相反する電圧を受けて駆動される負荷２、２’（高圧駆動 を必要とする装置、製品、例えば冷陰極ランプ、オゾン発生器、マイナスイオン 発生器の任意の一種）で構成され、この駆動モジュールの強調することは、負荷 ２、２’のフィードバック端２１、２１’がそれぞれ接地し、その入力端２２、 ２２’がそれぞれ分極方向が相反する圧電セラミック変圧器１、１’の出力端１ ３、１３’と連接し、駆動回路の駆動下で、出力電流の均一、比較的大きなパワ ー出力及び抵抗マッチングの良好である特性を獲得でき、単一駆動回路を用いて 同時に複数の負荷を駆動することができる。

【００１３】 この駆動モジュールを運用する時は、圧電式変換回路に運用され、一組の駆動 回路が並列に連接されて一対の同じ位相の電圧を、二つの圧電セラミック変圧器 １、１’に出力するが、ただしその入力端分極方向は相反し、及び一対の位相が 相反する電圧を出力して二つの負荷２、２’を駆動するのに用いられ、この時、 二つの負荷２、２’の電圧位相角度が相反するのが測定でき、これら二つの負荷 ２、２’が急速瞬間交替を以て駆動されるのが分かる。

【００１４】 特に一つの運用実施例を挙げて説明する。図９は本考案の運用実施例表示図で ある。図示されるように、冷陰極ランプ駆動装置とされ、それは、電源ユニット ３、パルス変調制御ユニット４、駆動ユニット５及び二つの、入力端分極方向が 相反する圧電セラミック変圧器１、１’、及び二つの灯管２、２’を含む。起動 時、駆動ユニット５が即刻圧電セラミック変圧器１、１’を駆動して作動させ、 灯管２、２’に点灯動作を行わせ、このとき、パルス変調制御ユニット４が電流 フィードバック７を透過して灯管２、２’の管電流を検出し、共振周波数を出力 し、駆動ユニット３及び圧電セラミック変圧器１、１’を透過して二つの灯管２ 、２’の平均電流を制御する。

【００１５】 上述の二つの灯管２、２’の入力端２２、２２’はそれぞれ圧電セラミック変 圧器１、１’の出力端と連接され、二つの灯管２、２’のフィードバック端２１ 、２１’は即ち接地し、こうして灯管２、２’が瞬間的に急速交替点灯する。こ のような繰り返しの制御により、管電流の均一、比較的大きなパワー出力及び抵 抗マッチングの良好である特性を獲得でき、液晶ディスプレイのバックライト灯 管数を大幅に減少し、製造調整及び選択組合せを容易とし、大幅に製造コストを 下げるのに応用される。

【００１６】 図１０は本考案の二組の入力端分極方向が相反する圧電セラミック変圧器を一 組に組み合わせて、複数の負荷を駆動するのに用いる表示図である。図示される ように、上述した技術内容を利用し、同時に複数の圧電セラミック変圧器１、１ ’に連接し、且つ各一組の圧電セラミック変圧器をさらに並列に複数組の一つ或 いはそれ以上の負荷２、２’に連接し、各一組の圧電セラミック変圧器１、１’ の電源入力端１１、１２、１１’、１２’の入力端がコンデンサ６、６’に並列 に連接されてバイパス電容特性を形成し、これにより圧電セラミック変圧器の振 動補償効果を補助し、更に大きなエネルギー出力（電流と出力パワーアップ）を 獲得できるようにする。これにより、灯管数を減少でき、或いはこの駆動装置の 入力電圧を減らすことができ、或いは使用する電子部品を減少でき、或いは圧電 セラミック変圧器の材料を減少でき、これにより製造コストを減らすことができ 、製造を容易とする。

【００１７】 特に、一組の駆動回路が並列に連接されて一対の同じ位相の電圧を、二つの、 その入力端の分極方向が相反する圧電セラミック変圧器セットに出力し、一対の 位相の相反する電圧を、一つ及び二つの、負荷灯管の入力端に連接し、負荷のフ ィードバック端を接地させたものの実験について以下に説明する。 一．二つの入力端分極方向が同じ及び相反する圧電セラミック変圧器セットで 二つの負荷灯管を駆動した。 Ａ．テスト条件：Ｖ（ＦＤＣＶ）は１２．５±５％Ｖ、灯管長さ２２０ｍｍ× ２本、作業周波数は７４±２ｋＨｚ、調光条件はＤＣＶ ０Ｖ、二つの３．５Ｗ 積層圧電変圧器は４２ｍｍ Ｌ×７．４ｍｍ Ｗ×３．７ｍｍ ｔ、入力端静電 容量は１６０ｎＦ、１８０ｎＦ、入力端積層数は１８層、テスト温度：２７±１ ０％℃。 Ｂ．テスト報告： Ａ管電流（ＡＶＧ）ｍＡａｃＩ Ｂ管電流（ＡＶＧ）ｍＡａｃＩ 分極方向同じ ７．３７ｍＡ ６．４３ｍＡ 分極方向相反 ６．１５ｍＡ ５．９６ｍＡ 以上の実験より、圧電変圧器セットを運用ししかしその分極方向を相反するよ うにし、一対の位相の相反する電圧で二つの灯管を駆動すると、一組の、比較的 均一な管電流を獲得でき、二つの灯管の均一度を改善できることが分かる。 二．二つの入力端分極方向が相反する圧電セラミック変圧器の組合せにより単 一の長い灯管を駆動した。 Ａ．テスト条件：Ｖ（ＦＤＣＶ）は１２．５±５％Ｖ、灯管長さ４２０ｍｍ× １本、作業周波数は７４±２ｋＨｚ、調光条件はＤＣＶ ０Ｖ、二つの３．５Ｗ 積層圧電変圧器は４２ｍｍ Ｌ×７．４ｍｍ Ｗ×３．７ｍｍ ｔ、入力端静電 容量は１６０ｎＦ、１８０ｎＦ、入力端積層数は１８層、テスト温度：２７±１ ０％℃。 Ｂ．テスト報告： 同じ位相の圧電変圧器の組合せは長い灯管を駆動できず、１片の出力位相が同 じ圧電変圧器により駆動する時は、比較的大体積で比較的大パワーの圧電変圧器 を用いなければならず、製造が困難で且つ軽薄の要求を達成できず、以上の本実 験は、体積が比較的小さい圧電変圧器の組合せでその分極方向が相反するものを 使用し一対の位相が相反する電圧で一本の長さが比較的長い灯管を駆動すると、 比較的均一な管電流及び比較的大きなパワー出力が得られることが照明した。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は、従来の技術の欠点を解決し、欠点の存在をなくし、即ち、本考案の 圧電変換回路は、二つ以上の圧電セラミック変圧器及び二つの、前述の二つの圧 電セラミック変圧器と連接された負荷で組成される。そのうち、一対の同じ位相 の電圧を、一対の分極方向が相反する入力端に入力するか、或いは一組の、二つ の圧電セラミック変圧器であってしかし入力端の分極方向が相反する圧電セラミ ック変圧器より、一対の、位相が相反する電圧を負荷の入力端に入力し、二つの 負荷のフィードバック端がそれぞれ接地され、出力電流の均一性、比較的大きな パワー出力及び抵抗マッチングが比較的良好である特性を獲得でき、単一駆動回 路を用いて同時に複数の負荷を駆動できる。

【００１９】 本考案はまた、圧電セラミック変圧器の入力端に並列に一つのコンデンサを連 接し、このコンデンサがバイパス電容特性を形成するようにし、これにより圧電 セラミック変圧器の振動補償効果を補助し、更に大きなエネルギーを獲得し負荷 電流を高められるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】周知の冷陰極ランプ駆動装置の回路表示図であ
る。

【図２】圧電セラミック分極前後のドメインの変化表示
図である。

【図３】本考案が運用する一組の出力端、入力端を具え
た単層圧電セラミックの表示図である。

【図４】本考案が運用する一組の出力端、入力端を具え
た積層圧電セラミックの表示図である。

【図５】本考案が運用する二組の出力端、入力端を具え
た単層圧電セラミックの表示図である。

【図６】本考案が運用する一組の出力端、入力端を具え
た積層圧電セラミックの表示図である。

【図７】本考案の二組の単層圧電セラミック変圧器の入
力及び出力電圧位相表示図である。

【図８】本考案の実施例の回路表示図である。

【図９】本考案の運用実施例表示図である。

【図１０】本考案の二つの入力端の分極方向が相反する
圧電セラミック変圧器を一組として、マルチ負荷を駆動
するのに用いる表示図である。

【図１１】本考案のもう一つの実施例の表示図である。

【符号の説明】

（１、１’） 圧電セラミック変圧器 （２、２’） 負荷 （３） 電源ユニット （４） パルス変調制御ユニット （５） 駆動ユニット （１１、１２、１１’、１２’） 入力端 （２２、２２’） 入力端 （２１、２１’） フィードバック端 （６、６’） コンデンサ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路に
   おいて、このマルチ負荷駆動回路が少なくとも、二つ以
   上の圧電セラミック変圧器（１、１’）及び前述の圧電
   セラミック変圧器（１、１’）に連接する二つの負荷
   （２、２’）で組成され、そのうち、一対の同じ位相の
   電圧を、一対の分極方向が相反する入力端（１１、１
   ２、１１’、１２’）に入力するか、或いは、一組の、
   二つの圧電セラミック変圧器（１、１’）であって、た
   だし入力端（１１、１２、１１’、１２’）の分極方向
   が相反するものより、一対の位相が相反する電圧を負荷
   （２、２’）の入力端（２２、２２’）に入力し、二つ
   の負荷（２、２’）のフィードバック端（２１、２
   １’）がそれぞれ接地することを特徴とする、圧電式変
   換回路のマルチ負荷駆動回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧電式変換回路のマル
   チ負荷駆動回路において、圧電セラミック変圧器（１、
   １’）に単層或いは積層、一つの出力端或いは偶数の出
   力端の構造設計が採用されたことを特徴とする、圧電式
   変換回路のマルチ負荷駆動回路。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の圧電式変換回路のマル
   チ負荷駆動回路において、圧電セラミック変圧器（１、
   １’）の入力端（１１、１２、１１’、１２’）にコン
   デンサ（６、６’）が並列に連接されたことを特徴とす
   る、圧電式変換回路のマルチ負荷駆動回路。