JP3388401B2 - インバータトランス - Google Patents
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Description
の画面照明用光源を点灯するインバータ回路用として好
適なインバータトランスに関するものである。
スプレイ装置として液晶ディスプレイ(以下、LCDと
記す。)が広く使用されるようになってきたが、このL
CDはバックライト等と称する画面照明用の光源を必要
とする。また、このようなLCDの画面を高輝度に保つ
ために、上記光源として4本以上の冷陰極放電ランプ
(以下、CFLと略記する。)を使用し、それらを同時
に放電、点灯させることがある。
は、12V程度の直流入力電圧からロイヤー(ROYER)
発振回路を用いてその二次側、換言すればインバータト
ランスの二次側に、放電開始時に60kHz、1600
V程度の高周波電圧を発生させるインバータ回路が用い
られている。このインバータ回路は、CFL放電後には
インバータトランスの二次側電圧をCFLの放電維持に
必要な600V程度の電圧まで下げるように制御してい
る。この電圧制御は、通常、PWM(pulse width modu
lation)制御で行われている。
ンバータトランスとしては、従来から、磁芯に棒状コア
を用いた開磁路構造のものと、磁芯を閉磁路構造とした
ものとがある。
の等価回路を示す図である。この図において、Tiは損
失がない1:nの昇圧理想トランス、Llは漏洩インダ
クタンス、Lsは二次側巻線のインダクタンスである。
図示開磁路構造のインバータトランスでは、接続される
CFLが1本の場合は漏洩インダクタンスLl,Llが
バラストインダクタンスの役割を果たし、インバータト
ランス出力端子Tの電圧降下もなく、正常に放電する。
しかし、CFLを2本接続すると、漏洩インダクタンス
Ll,Llが大きいことから、何れか一方のCFLが先
に放電すると、出力端子Tの電圧が降下して他方のCF
Lが放電不能となる。
バータトランスは、例えば図10に示すように構成され
ており、磁芯を閉じた形状、例えば四角形に形成し、そ
の磁芯に巻線を巻回させなければならない閉磁路構造の
インバータトランス(図示せず)に比べて構造簡単であ
る。しかし、開磁路構造であることに変わりはなく、上
述したCFL放電不能の現象を避け得ないので、CFL
1本に対して1つのインバータトランスが必要になる。
LCDでの画面照明におけるように、4本あるいはそれ
以上の本数のCFLを用いる場合には、4つ以上のイン
バータトランスが必要になる。このため、インバータト
ランス全体が大型化すると共に、コストが上昇するとい
う問題があった。
ては、1つのインバータトランスに2本以上のCFLを
接続し、それらのCFL全てを放電させることが可能で
ある。しかしこの場合、何れかのCFLが放電し、その
CFLの内部インピーダンスの低下により放電電流が流
れ、負荷電流が増加すると、閉磁路構造では漏洩インダ
クタンスが小さいとはいえ、インバータトランスの出力
端子電圧は低下する。このため、他のCFLの放電条件
に影響を与え、各CFLの放電動作にばらつきを生じさ
せることがある。
特性をもつので、1つのCFLが放電、点灯すると、急
激にCFLのインピーダンスが減少して電流が激増し、
巻線の断線等、インバータトランスの損傷を生じさせる
こともある。
子電圧の低下が他のCFLの放電条件に影響を与えるこ
との対処法としては、図11に示すように、出力端子T
と各CFL間にバラストコンデンサCbを挿入する方法
がある。しかしこの方法では、挿入したバラストコンデ
ンサCbにより電圧、電流に位相差が生じ、電力効率を
著しく低下させると共に、部品数の増加、コスト上昇を
招来させる。
インバータトランスでは、開磁路構造のものにあって
は、インバータトランスの個数がCFLの本数と1対1
の関係で増えてゆき、インバータトランス全体として大
型化し、またコストが上昇するという問題点があった。
のインバータトランスで複数本のCFLを放電させ得る
が、CFL間で放電動作にばらつきを生じさせたり、過
電流によりインバータトランスを損傷させる等の問題点
があった。
は、バラストコンデンサCbを各CFLに直列に挿入す
るという対処法があるが、これによると電力効率の低
下、部品数やコストの増大という新たな問題点を生じさ
せた。
わち閉磁路構造での上記問題点を全て解消できる上に、
CFLの本数と1対1の関係での個数増加がなく、した
がって全体構成も従来の開磁路構造のものに比べて小型
化でき、またコストの上昇も抑えることのできるインバ
ータトランスを提供することを目的とする。
に、請求項1に記載の発明は、直流を交流に変換するイ
ンバータ回路内にあって、一次側に入力された交流電圧
を昇圧又は降圧して二次側に出力するインバータトラン
スにおいて、複数の二次側巻線と、この複数の二次側巻
線に共通の一次側巻線とを備え、各二次側巻線が、前記
共通の一次側巻線に相互に均等の特性をもって電磁気的
に結合する、各々別個独立に形成された複数の棒状磁芯
に各別に巻回されている、開磁路構造であることを特徴
とする。
の発明において、二次側巻線が、各々棒状磁芯の軸方向
に沿って巻回され、かつ、その軸方向で複数セクション
に分割され、各セクション間には仕切り板を備えること
を特徴とする。
に記載の発明において、各棒状磁芯は、L字形に形成さ
れ、その一辺側に二次側巻線が巻回され、他辺側全体で
一次側巻線と電磁気的に結合するよう当該一次側巻線に
対して位置決め固定されることを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、一次側巻線と複数の二
次側巻線、若しくは複数の二次側巻線のみを覆う位置に
は、当該二次側巻線の巻回軸方向に沿って磁性板が近
接、配置されることを特徴とする。
特性をもつ複数の二次側巻線を備え、一次側巻線はこれ
ら複数の二次側巻線に共通のものとすることで、一次側
巻線及び二次側巻線共に複数(同数)備える従来のイン
バータトランスに比べて全体構成が小型化され、コスト
の上昇も抑えられる。また、本発明では開磁路構造をと
っているので、閉磁路構造での問題点、例えば各二次側
巻線に接続されたCFL間での放電動作のばらつきや、
バラストコンデンサを付加することによる電力効率の低
下や部品数の増大等の問題点は全て解消される。
間の仕切り板が、必要とする沿面距離の保持に寄与し、
沿面放電阻止に機能する。
側巻線が巻回されたL字形の棒状磁芯の他辺側全体で一
次側巻線と電磁気的に結合する。これにより、二次側巻
線が受ける一次側巻線からの磁束量は、単に棒状磁芯の
端部で一次側巻線と電磁気的に結合する場合に比べて増
大し、高出力化される。
複数の二次側巻線、若しくは複数の二次側巻線のみを覆
う位置に近接、配置される磁性板の設定により、漏洩イ
ンダクタンスの大きさが調整可能となる。
に基づき説明する。図1は、本発明によるインバータト
ランスの第1の実施形態を示す全体構成図である。本発
明のインバータトランスは、後述するように、棒状磁芯
が用いられ、その棒状磁芯に二次側巻線が巻回された開
磁路構造をもつものである。図1において、1は一次側
巻線、2は二次側巻線である。二次側巻線2は複数、こ
こでは2つ備え、一次側巻線1を共通の一次側巻線とし
て各々この一次側巻線1に電磁気的に結合している。
料であるフェライト等からなり、平行に配置された棒状
磁芯3,3に各別に巻回されており、棒状磁芯3,3は
共通の一次側巻線1と電磁気的に結合している。
線1と相互に均等の特性をもって電磁気的に結合してお
り、また、各々別個独立に形成されている。したがっ
て、各二次側巻線2,2も、相互に独立した二次側巻線
として機能し、かつ電磁気的に等価なものとなってい
る。
芯3,3の軸方向に沿って巻回されるが、高電圧を発生
するため、その軸方向で複数セクションに分割され、各
セクション間には絶縁性の仕切り板4が設けられ、沿面
放電の阻止に必要な沿面距離が保持されている。
5の外周に巻回されており、棒状磁芯3はそのボビン5
の内方に挿通されている。一次側巻線1も筒状のボビン
(一次側巻線用ボビン)6に巻回され、この一次側巻線
用ボビン6は、その内方に棒状磁芯3,3の図中下端部
分が挿入可能の内径をもって形成されている。また、各
ボビン5,6の両端面には、鍔板5a,5b;6a,6
bが設けられている。
均等の特性をもって電磁気的に結合するように、一次側
巻線用ボビン6内方の電磁気的に同等な箇所に位置決め
固定されている。また、各棒状磁芯3,3は、一次側巻
線用ボビン6内に位置する部分以外の残余の部分は各々
二次側巻線2,2が巻回された二次側巻線用ボビン5,
5内に位置されている。これにより、上述したような二
次側巻線2,2の一次側巻線1との電磁気的結合が実現
されると共に、各二次側巻線2,2が電磁気的に等価な
ものとなされる。
端子台7に支持固定された端子ピン7a〜7eに接続さ
れる。また、各二次側巻線2,2の始,終端は、各々二
次側巻線用端子台8に支持固定された端子ピン8a,8
bに接続される。上記端子台7,8は、絶縁材からな
り、一,二次側巻線用ボビン5,6を介在させた、相互
に最も離れた位置に各々取り付けられる。
タトランスから一次側巻線1及び二次側巻線2,2を除
いた部分(巻線組込基体21)を示す図、図3はその分
解図で、これら図2,図3において図1と同一符号は同
一部分を示す。各巻線1,2,2はこのような巻線組込
基体21に図1に示すように組み込まれる。
(負荷)を接続した回路例を示せば図4の通りである。
図4において、本発明のインバータトランス41は、ス
イッチング回路42とでインバータ回路を構成する。こ
の構成にて、インバータトランス41は、共通の一次側
巻線1に印加された高周波電圧を昇圧し、二次側巻線
2,2に接続された2つのCFLに印加してそれらを放
電、点灯させる。なおこの図4において、Lはインダク
タンス、R1,R2は抵抗、Q1,Q2はトランジスタ
で、上記スイッチング回路42を構成する。
等価回路を示す図で、この図5において、図9と同一符
号は同一又は相当部分を示す。図4に示すようにインバ
ータ回路内に設けられた本発明のインバータトランス4
1によれば、この図5に示す等価回路から分かるよう
に、各二次側巻線2,2は、一次側巻線1を共通とする
が相互に独立し、電磁気的には等価なものとなってい
る。すなわち、各CFLは各々別個の漏洩インダクタン
スLl,Ll(二次側巻線2)を介して接続された回路
構成となっている。
放電しても、他方の二次側巻線2の出力電圧(出力端子
Tの電圧)は降下しない(他方のCFLの放電条件に影
響を与えない)。すなわち、バラストコンデンサCb
(図11参照)を用いることなく、一方のCFLの放
電、点灯後に、他方のCFLを正常に放電、点灯させ得
る。
つ設けた場合について述べたが、これのみに限定され
ず、3つ以上設け、その各々にCFLを接続するように
してもよい。
を単なる(I字形の)棒状に形成したが、これを、例え
ば図6に示すように各々L字形に形成してもよい。この
場合、二次側巻線2はL字形の一辺(縦向きの辺)に巻
回され、他辺(横向きの辺)全体で一次側巻線1と電磁
気的に結合するよう、棒状磁芯3,3の他辺側の各端面
を相互に向き合わせた状態で一次側巻線1に対して位置
決め固定される。
ける一次側巻線1からの磁束量は、単なる棒状の磁芯
3,3の端部で一次側巻線1と電磁気的に結合する図1
に示す場合に比べて増大し、高出力化される。
側巻線2,2)と一次側巻線1との電磁気的結合を、各
棒状磁芯3,3の下端部分を一次側巻線用ボビン6内に
挿入、位置させることで行っていたが、これのみに限定
されることはない。例えば、図7に示すように、一次側
巻線用ボビン6内に二次側磁芯71を挿入、位置させ、
この二次側磁芯71の端面に各棒状磁芯3,3の下端面
を対向させることで上記電磁気的結合を行うようにして
もよい。
ついても円形等の特定形状に限定されることはなく、少
なくともボビン5内に挿入できれば、矩形、楕円形等、
任意の形状が選択可能である。通常、棒状磁芯3の断面
形状とボビン5の磁芯挿入部の断面形状とは同形状にな
される。
巻線2,2を覆う位置に、当該二次側巻線2,2の巻回
軸方向(図中上下方向)に沿ってフェライト等からなる
磁性板81,81を近接、配置してもよい。この構成に
よれば、二次側巻線2,2近傍に配置される磁性板8
1,81の設定により、漏洩インダクタンスLlの大き
さが調整可能となり、CFLの放電条件の調整が可能と
なる。
磁性板81は二次側巻線2,2の前後面を覆うように一
対配置した場合を例示しているが、更に二次側巻線2,
2の左右面(両側面)をも覆うように構成してもよい。
この場合は、磁性板81…の配置により二次側巻線2,
2から高圧漏電が発生しないように、二次側巻線2,2
との間隔等が設定される。
ならず、一次側巻線1をも覆うように構成してもよい。
この場合は、一次側巻線1と二次側巻線2,2とが密結
合となるので、漏洩インダクタンスLlが極端に減少し
てCFLの放電に影響を与えることのないように、磁性
板81による一次側巻線1を覆う範囲等が設定される。
81による漏洩インダクタンスLlの大きさ調整機能が
失われなければ、どのような形状であってもよい。
荷(CFL等)が接続されるインバータトランスにおい
て、共通の一次側巻線に対して相互に均等の特性で電磁
気的に結合する、各々別個独立に形成された複数の棒状
磁芯を設けた。そして、この複数の棒状磁芯に各々二次
側巻線を巻回することで、相互に独立して機能し、また
電磁気的に等価な複数の二次側巻線を得、この複数の二
次側巻線に各別に複数の負荷を接続することとした。
の負荷を作動させるインバータトランスが、負荷の個数
と1対1の関係で増加することなく、したがって、全体
構成が従来の開磁路構造のものに比べて小型で、また低
コストで得られるという効果がある。
次側巻線を棒状磁芯に巻回した開磁路構造をとっている
ので、各二次側巻線に接続された負荷間での放電動作の
ばらつきや、バラストコンデンサを付加することによる
電力効率の低下や部品数の増大等の閉磁路構造での問題
点が全て解消できるという効果もある。
を示す全体構成図である。
を示す図である。
した回路例を示す図である。
図である。
る。
る。
る。
回路を示す図である。
インバータトランスを示す図である。
コンデンサを接続して2つのCFLを放電可能とした回
路を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 直流を交流に変換するインバータ回路内
にあって、一次側に入力された交流電圧を昇圧又は降圧
して二次側に出力するインバータトランスにおいて、 複数の二次側巻線と、この複数の二次側巻線に共通の一
次側巻線とを備え、各二次側巻線が、前記共通の一次側
巻線に相互に均等の特性をもって電磁気的に結合する、
各々別個独立に形成された複数の棒状磁芯に各別に巻回
されている、開磁路構造であることを特徴とするインバ
ータトランス。 - 【請求項2】 二次側巻線は、各々棒状磁芯の軸方向に
沿って巻回され、かつ、その軸方向で複数セクションに
分割され、各セクション間には仕切り板を備えることを
特徴とする請求項1に記載のインバータトランス。 - 【請求項3】 各棒状磁芯は、L字形に形成され、その
一辺側に二次側巻線が巻回され、他辺側全体で一次側巻
線と電磁気的に結合するよう当該一次側巻線に対して位
置決め固定されることを特徴とする請求項1又は2に記
載のインバータトランス。 - 【請求項4】 一次側巻線と複数の二次側巻線、若しく
は複数の二次側巻線のみを覆う位置には、当該二次側巻
線の巻回軸方向に沿って磁性板が近接、配置されること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインバー
タトランス。
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