JP3400257B2 - 圧電トランス式インバータ電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電セラミック等の
圧電体の圧電効果により交流電圧の振幅値を変換する圧
電トランス式インバータ電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９５０年代末に開発された圧電トラン
スは、高圧電源用の昇圧トランスとして着目されて開発
が進められたが、圧電セラミック材料の破壊強度などの
材料的制約があったため大きな製品化が行われないまま
開発が中断されていた。しかし、最近、高強度圧電セラ
ミックの開発が進むとともに、ノートパソコン、電子手
帳、ゲーム機等の携帯用情報機器の小型化・薄型化の要
求が強くなるにつれ、これらの機器に搭載される液晶バ
ックライト等のインバータ電源用昇圧トランス等として
再び大きく注目されている。

【０００３】液晶バックライト用インバータは、バック
ライト光源として使用される冷陰極蛍光灯の点灯電源に
使用されるものであり、電池などによる５Ｖ、９Ｖ、１
２Ｖなどの直流低電圧から、点灯時１０００Ｖrms程
度、定常時５００Ｖrms程度の高周波高電圧への変換を
必要とする。現在、バックライト用インバータに使用さ
れている電磁式巻線トランスは、特殊コアによる横型構
造のトランスを用いることにより薄型化に対応してきて
いるが、絶縁耐圧の確保のため小型・薄型化には限度が
あり、またコアロスや細い銅線を使用することによる巻
線ロスが大きく、効率が低いという欠点がある。

【０００４】これに対し、圧電トランスはチタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミック材料またはニ
オブ酸リチウムなどの圧電結晶材料に１次側（入力側）
および２次側（出力側）の電極を付け、１次側電極に圧
電トランスの共振周波数近傍の交流電圧を印加して圧電
トランスを機械的に共振させ、この機械的振動を圧電効
果により変換して２次側電極から高圧電圧として取り出
すものである。そして、電磁トランスよりも小型化、特
に薄型化を実現でき、また高変換効率を達成することが
できるという特徴を持つ。また、電磁式巻線トランスの
ように過負荷により燃えるということがないので信頼性
が高い。

【０００５】以下に、図面を参照しながら従来の圧電ト
ランス式インバータ電源装置について説明する。

【０００６】図９はローゼン型圧電トランスの概観図で
あり、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラ
ミック材料から成る矩形板に１次側（入力側）および２
次側（出力側）の電極を付けて構成している。同図中に
Ｐで示すように、１次側電極部は矩形板の厚さ方向に分
極されており、２次側電極部は矩形板の長さ方向に分極
されている。１次側電極に圧電トランスの共振周波数近
傍の交流電圧を印加すると、圧電トランスは長さ方向に
機械的振動を起こし、この機械的振動を圧電効果により
２次側電極部で高圧電圧に変換してから高圧電力として
取り出す。

【０００７】そして、従来から圧電トランスの駆動方式
として、圧電トランスを発振回路のループの中に入れた
自励発振回路方式と、発振回路が別途設けられている他
励発振回路方式がある。自励発振回路方式は駆動効率に
問題が有り、負荷の大きな変動に追随できず発振を停止
するなどの欠点があるので、最近の実施例では他励発振
回路方式が使用されることが多い。

【０００８】図１０は、図９に示したローゼン型圧電ト
ランスの従来の他励発振回路方式駆動回路、すなわち従
来の圧電トランス式インバータ電源装置のブロック図で
ある。図１０において、可変発振回路１０１は圧電トラ
ンス１０４の共振周波数近傍の駆動交流信号を発生し、
可変発振回路１０１の出力信号は駆動周波数成分以外の
信号を含んでおり、これらの信号は圧電トランス１０４
内で損失つまり熱となるので、圧電トランス１０４内で
の損失低減のために波形整形回路１０２によりほぼ正弦
波に波形整形される。波形整形回路１０２は簡単な場合
には高周波成分を低減するだけのローパスフィルタであ
り、効率を重視する場合には高周波成分と低周波成分を
低減するためにバンドパスフィルタが用いられる。波形
整形回路１０２の出力はドライブ回路１０３で圧電トラ
ンスを駆動するに充分なレベルに電流増幅あるいは電圧
増幅される。ここで、ドライブ回路１０３はトランジス
タから成る通常の増幅回路のみで構成されるか、あるい
は増幅回路と昇圧トランスの組み合せで構成される。ド
ライブ回路１０３の出力は圧電トランス１０４で昇圧さ
れ、例えば負荷である冷陰極蛍光灯１０５に印加され冷
陰極蛍光灯１０５は点灯する。

【０００９】ここで、圧電トランス１０４は温度や負荷
等の環境変化により共振周波数が変化するので、図１０
に示した回路のように一定周波数で圧電トランス１０４
を駆動したのでは、圧電トランスの共振周波数と駆動周
波数との関係が変化してしまう。駆動周波数が圧電トラ
ンスの共振周波数から大きく離れた時には、圧電トラン
スによる電圧昇圧比が著しく低下してしまい出力電圧は
著しく低下する。そして、負荷である冷陰極蛍光灯１０
５に充分な電流を流すことができなくなり、冷陰極蛍光
灯１０５は充分な輝度を保つことができなくなる。

【００１０】図１１に示した回路は、この圧電トランス
１０４の共振周波数等の特性の変化に対応したもので、
図９に示した圧電トランス１０４の別の従来の駆動回
路、すなわち従来の圧電トランス式インバータ電源装置
のブロック図である。可変発振回路１０１、波形整形回
路１０２、ドライブ回路１０３、圧電トランス１０４な
どの機能は図１０に示した回路と同様である。しかし、
インバータ電源装置の負荷である冷陰極蛍光灯１０５に
は直列に小さな値の帰還抵抗１０６が接続され、帰還抵
抗１０６で冷陰極蛍光灯１０５に流れる電流検出がなさ
れている。冷陰極蛍光灯１０５に流れる電流に比例した
帰還抵抗１０６の両端電圧は発振制御回路１０７に入力
され、発振制御回路１０７は帰還抵抗１０６の両端電圧
が一定になるように、つまり冷陰極蛍光灯１０５に流れ
る電流が一定になるように、可変発振回路１０１の出力
信号の周波数を制御する。この制御により冷陰極蛍光灯
１０５はほぼ一定の輝度で点灯する。なお、１１０は電
流検出回路である。

【００１１】図１２に示した回路は圧電トランス１０４
の共振周波数等の特性の変化に対応したもので、図９に
示した圧電トランス１０４の別の従来の駆動回路、すな
わち従来の圧電トランス式インバータ電源装置のブロッ
ク図である。可変発振回路１０１、波形整形回路１０
２、ドライブ回路１０３、圧電トランス１０４などの機
能は図１０に示した回路と同様である。しかし、冷陰極
蛍光灯１０５には直列に小さな値の帰還抵抗１０６が接
続され、帰還抵抗１０６で冷陰極蛍光灯１０５に流れる
電流検出がなされている。負荷や環境等が変化して圧電
トランス１０４の共振周波数等の特性が変化した時に
は、冷陰極蛍光灯１０５に流れる電流が変化する。そし
て冷陰極蛍光灯１０５に流れる電流に比例した帰還抵抗
１０６の両端電圧はパルス幅制御回路１０８に入力さ
れ、パルス幅制御回路１０８は帰還抵抗１０６の両端電
圧が一定になるように、つまり冷陰極蛍光灯１０５に流
れる電流が一定になるように、パルス幅可変回路１０９
で可変発振回路１０１の出力信号のパルス幅を可変する
ことにより振幅値を制御する。この制御により冷陰極蛍
光灯１０５はほぼ一定の輝度で点灯する。なお、１１０
は電流検出回路である。

【００１２】以上、圧電トランス式インバータ電源装置
の従来例として、他励発振回路方式の駆動装置を取り上
げて説明した。

【００１３】以上に説明した従来の圧電トランス式イン
バータ電源装置は、圧電トランスにつながれた負荷に流
れる出力電流をほぼ一定にするために圧電トランスの駆
動周波数を制御していた。つまり、出力電流を増加させ
る時には駆動周波数を共振周波数に近づけ、出力電流を
低下させる時には駆動周波数を共振周波数から離してい
た。しかし、この方式では回路の電源電圧が低くなると
駆動周波数を共振周波数に一致させても十分な電流が圧
電トランスに流せなくなり出力電流も所定の値にするこ
とができない。反対に、電源電圧が高くなると駆動周波
数が圧電トランスの共振周波数よりかなり離れてしまい
駆動効率が著しく低下する。また、圧電トランスの負荷
が大幅に重くなったり軽くなったりしても、同様に圧電
トランスの出力電流も所定の値にすることができなかっ
たり、駆動周波数が圧電トランスの共振周波数より遠く
離れてしまい、その結果、駆動効率が著しく低下すると
いう課題がある。

【００１４】また、電源電圧が変化したり、圧電トラン
スの負荷が変化した時に、駆動周波数を変化させずに、
ドライブ回路の出力電圧を変化させる方法があり、よく
用いられている方法としてパルス幅を変調する方法があ
る。この場合には、パルス幅が狭くなると（デュテイが
小さくなると）、基本駆動周波数以外の高調波成分が大
きくなり、この高周波成分は圧電トランスで損失となる
ので圧電トランスの発熱が大きくなり、駆動効率が低下
するとともに、信頼性も著しく低下するという課題があ
る。

【００１５】本発明は、上記のような従来の装置の課題
を考慮し、電源電圧が大きく変化したり、圧電トランス
の負荷が大きく変化した時にも変化に十分に対応して、
駆動効率の高い、信頼性が高く寿命が長いという条件を
備えた圧電トランス式インバータ電源装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、可変発振手段
とパルス幅可変手段と駆動手段と圧電トランスと発振周
波数制御手段とパルス幅制御手段と負荷電流検出手段と
からなる圧電トランス式インバータ電源装置であって、
可変発振手段、パルス幅可変手段、駆動手段、圧電トラ
ンスの順で接続されており、圧電トランスの出力電極に
は、負荷と負荷電流検出手段が接続され、可変発振手段
は、発振周波数制御手段からの出力信号を受け、前記制
御手段が決定する周波数のパルス信号をパルス幅可変手
段へ出力し、パルス幅可変手段は、パルス幅制御手段の
出力信号と可変発振手段からのパルス信号とが入力さ
れ、前記パルス信号の幅をパルス幅制御手段が決定する
値に整形するものであり、起動時には、パルス幅制御手
段からの出力を固定値にしたままで、発振周波数制御手
段が高い周波数から圧電トランスの共振周波数の方向へ
周波数が時間的に減少する掃引動作を実行し、発振周波
数制御手段の出力信号が前記共振周波数の所定近傍内に
到達したことを条件として、掃引動作を停止し、周波数
固定の条件下で定電流制御へと移行し、定電流制御は、
パルス幅制御手段が、負荷電流検出手段からの出力信号
が目標電流値となるように、可変のパルス幅指令信号を
パルス幅可変手段に出力することでなす圧電トランス式
インバータ電源装置である。

【００１７】また、本発明は、請求項１の圧電トランス
式インバータ電源装置に対して、駆動手段を、電源電圧
が調整可能なＤＣ−ＤＣコンバータとスイッチング手段
とから構成し、パルス幅制御手段に、パルス幅指令信号
の出力値を所定の下限値と比較し、下限値以下を示す場
合に有意信号を発生する手段を新たに設け、前記有意信
号の発生を条件として、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電
圧を低下側に調整する圧電トランス式インバータ電源装
置である。

【００１８】また、本発明は、請求項１の圧電トランス
式インバータ電源装置に対して、駆動手段を、昇圧比調
整可能な昇圧トランスとスイッチング手段とから構成
し、パルス幅制御手段に、パルス幅指令信号の出力値を
所定の下限値と比較し、下限値以下を示す場合に有意信
号を発生する手段を新たに設け、前記有意信号の発生を
条件として、昇圧トランスの昇圧比を低下側に調整する
圧電トランス式インバータ電源装置である。

【００１９】

【００２０】

【００２１】本発明によれば、駆動信号のパルス幅制御
動作により、負荷が大きく変化してもその変化に十分対
応できる出力電流の制御範囲の広い、しかも駆動周波数
制御により圧電トランスの共振周波数と駆動周波数の関
係をほぼ一定にすることにより、駆動効率の高い圧電ト
ランス式インバータ電源装置を提供することができる。

【００２２】また本発明によれば、駆動信号のパルス幅
制御および直流電源の制御動作により、負荷が大きく変
化してもその変化に十分対応できる出力電流の制御範囲
の広い、しかも駆動周波数の制御により圧電トランスの
共振周波数と駆動周波数の関係をほぼ一定にすることに
より、駆動効率の高い圧電トランス式インバータ電源装
置を提供することができる。

【００２３】また本発明によれば、駆動信号のパルス幅
制御および昇圧比の制御動作により、負荷が大きく変化
してもその変化に十分対応できる出力電流の制御範囲の
広い、しかも駆動周波数の制御により圧電トランスの共
振周波数と駆動周波数の関係をほぼ一定にすることによ
り、駆動効率の高い圧電トランス式インバータ電源装置
を提供することができる。

【００２４】また本発明によれば、駆動周波数の制御と
駆動信号のパルス幅制御動作により、負荷が大きく変化
してもその変化に十分対応できる出力電流の制御範囲の
広い、しかも圧電トランスの共振周波数と駆動周波数の
関係をほぼ一定にすることにより駆動効率の高い圧電ト
ランス式インバータ電源装置を提供することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の１実施の
形態である圧電トランス式インバータ電源装置のブロッ
ク図である。同図において、圧電トランス４はローゼン
型のものでも、他のタイプのものでも任意の圧電トラン
スでよい。可変発振回路１は圧電トランス４の共振周波
数近傍の共振周波数よりも高い周波数の駆動交流信号を
発生し、可変発振回路１の出力はパルス幅可変回路１０
に入力される。パルス幅可変回路１０では可変発振回路
１の出力交流信号がパルス幅変調される。そして、圧電
トランス４をパルス波形の駆動信号で駆動すると、共振
周波数近傍の成分以外の高周波成分はすべて圧電トラン
ス４内で熱に変わるので、圧電トランス４の信頼性の点
から、また変換効率の点から、可変発振回路１の出力信
号は波形整形回路２により高周波成分が除去されてほぼ
正弦波に波形整形される。波形整形回路２は簡単な場合
にはローパスフィルタであり、効率を特に重視する場合
にはバンドパスフィルタが用いられる。波形整形回路２
の出力はドライブ回路３で圧電トランス４を駆動するに
充分なレベルに電流増幅あるいは電圧増幅される。ここ
で、ドライブ回路３はトランジスタから成る通常の増幅
回路のみで構成されるか、あるいは増幅回路と昇圧トラ
ンスの組み合せで構成される。ドライブ回路３の出力は
圧電トランス４に入力される。圧電トランス４は圧電効
果により入力電圧を昇圧し、その出力信号は負荷である
冷陰極蛍光灯５に印加され冷陰極蛍光灯５は点灯する。

【００２７】ここで、圧電トランス４は周囲温度や負荷
等の環境変化、駆動による温度上昇により共振周波数が
変化するので、一定周波数で圧電トランス４を駆動した
のでは、圧電トランス４の共振周波数と駆動周波数との
関係が変化してしまう。そして、駆動周波数が圧電トラ
ンス４の共振周波数から大きく離れた時には、圧電トラ
ンス４による電圧昇圧比が著しく低下してしまい、負荷
（ここでは冷陰極蛍光灯５）に十分な電圧を印加するこ
とができなくなり、その結果、冷陰極蛍光灯５に充分な
電流を流すことができなくなり、冷陰極蛍光灯５は充分
な輝度を保つことができなくなる。

【００２８】図１の回路は圧電トランス５のこの共振周
波数等の特性変化に対応している。冷陰極蛍光灯５には
直列に小さな値の帰還抵抗６が接続され、帰還抵抗６で
冷陰極蛍光灯５に流れる電流検出がなされている。帰還
抵抗６の両端電圧は電流検出回路７に入力され、電流検
出回路７は帰還抵抗６の両端電圧から冷陰極蛍光灯５に
流れる負荷電流を検出し、パルス幅制御回路９に結果を
入力する。パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧
が一定になるように、つまり冷陰極蛍光灯５に流れる負
荷電流が一定になるように、可変発振回路１の出力信号
のパルス幅をパルス可変回路１０により制御する。例え
ば、負荷である冷陰極蛍光灯５の電流が小さくなった時
には帰還抵抗６の両端電圧が低くなり、パルス幅制御回
路９は帰還抵抗６の両端電圧が所定値よりも低くなった
ことを検知し、駆動信号のパルス幅を広くするようにパ
ルス可変回路１０に指示を出し、波形整形回路２の出力
信号の振幅値は大きくなり、圧電トランス４の入力が大
きくなり冷陰極蛍光灯５の電流が大きくなる。逆に、冷
陰極蛍光灯５の電流が大きくなった時には帰還抵抗６の
両端電圧が高くなり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６
の両端電圧が所定値よりも高くなったことを検知し、駆
動信号のパルス幅を狭くするようにパルス可変回路１０
に指示を出し、波形整形回路２の出力信号の振幅値は小
さくなり、圧電トランス４の入力が小さくなり冷陰極蛍
光灯５の電流が小さくなる。この制御により冷陰極蛍光
灯５の電流はほぼ一定になり、ほぼ一定の輝度で点灯す
る。

【００２９】しかし、負荷である冷陰極蛍光灯５の電流
をほぼ一定にするために、上記の駆動信号のパルス幅可
変のみの制御を行なったのでは、駆動周波数と圧電トラ
ンス４の共振周波数との関係がほぼ一定でなくなる可能
性があり、駆動周波数が圧電トランス４の共振周波数か
ら遠く離れた場合には圧電トランス４の駆動効率が著し
く低下する。また、パルス幅可変のみの制御では負荷が
重くなった場合には負荷に十分な電流を流せなくなる場
合がある。そこで、図１の回路では位相検出回路８によ
り圧電トランス４の共振周波数と駆動周波数の関係に制
限を設けている。また、パルス幅制御とともに駆動周波
数の設定範囲内での変化をさせている。

【００３０】図２は負荷に流入する圧電トランス５の出
力電流、帰還抵抗６の両端電圧と圧電トランス４の入力
電圧との位相差および駆動効率の周波数特性であり、図
２の特性図を用いて図１の回路の駆動周波数制限動作と
駆動周波数可変動作を説明する。ここで駆動する前にあ
らかじめ位相差の範囲Ｐ₁〜Ｐ₂を決めておく。図１の回
路が動作し始めると、可変発振回路１は圧電トランス４
の共振周波数近傍の共振周波数よりも高い周波数の駆動
交流信号を発生する。位相検出回路８は帰還抵抗６の両
端電圧と圧電トランス４の入力電圧との位相差Ｐを検出
し、この位相差が常にＰ₁以下になるように可変発振回
路１を介して駆動周波数を設定する。初期には動作周波
数は共振周波数よりも充分高いので、位相差はＰ₁以上
であるので駆動周波数は位相差がＰ₁以下で設定範囲Ｐ₁
〜Ｐ₂内になるまで低下する。そして、位相検出回路８
の検出結果は、現在、駆動周波数が設定範囲にあるのか
どうかを知らせるためにパルス幅制御回路９にも入力さ
れる。

【００３１】位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内である時に
は、駆動信号のパルス幅可変制御が許可される。つま
り、位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内であって出力電流が小
さくなった時には、パルス幅制御回路９は駆動信号のパ
ルス幅を広くするようにパルス可変回路１０に指示を出
し、波形整形回路２の出力信号の振幅値を大きくする。
逆に、負荷電流が大きくなった時にはパルス幅制御回路
９は駆動信号のパルス幅を狭くするようにパルス可変回
路１０に指示を出し、出力信号の振幅値を小さくする。
そして、何らかの理由で位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂外で
Ｐ₁以上になった時には、パルス幅制御回路９の動作を
停止させて、位相差が常に設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内になるよ
うに可変発振回路１を介して駆動周波数を可変して、パ
ルス可変回路１０で圧電トランス４の入力を可変する。

【００３２】また、ここでは圧電トランス４の共振特性
検出に、圧電トランス４の駆動電圧と負荷である冷陰極
蛍光灯５に流入する電流の位相差をとったが、負荷であ
る冷陰極蛍光灯５の駆動電圧と冷陰極蛍光灯５に流入す
る電流の位相差、圧電トランス４の入出力電圧の位相
差、圧電トランス４の入出力電流の位相差、圧電トラン
ス４の入力電流あるいは出力電流の周波数特性などによ
っても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００３３】上記に説明した駆動信号の可変周波数範囲
を限定して、駆動信号のパルス幅可変動作により、負荷
が変化してもその変化に十分対応できる出力電流の制御
範囲の広い、しかも駆動周波数を圧電トランスの共振特
性から決定した設定範囲内にすることにより、駆動効率
の高い圧電トランス式インバータ電源装置を提供するこ
とができる。

【００３４】（実施の形態２） 図３は本発明の２つめ実施の形態である圧電トランス式
インバータ電源装置のブロック図である。同図におい
て、圧電トランス４はローゼン型のものでも、他のタイ
プのものでも任意の圧電トランスでよい。可変発振回路
１は圧電トランス４の共振周波数近傍の駆動交流信号を
発生し、可変発振回路１の出力はパルス幅可変回路１０
に入力される。パルス幅可変回路１０では可変発振回路
１の出力交流信号がパルス幅変調される。そして、圧電
トランス４をパルス波形の駆動信号で駆動すると、共振
周波数近傍の成分以外の高周波成分はすべて圧電トラン
ス４内で熱に変わるので、圧電トランス４の信頼性の点
から、また変換効率の点から、可変発振回路１の出力信
号は波形整形回路２により高周波成分が除去されてほぼ
正弦波に波形整形される。波形整形回路２は簡単な場合
にはローパスフィルタであり、効率を特に重視する場合
にはバンドパスフィルタが用いられる。波形整形回路２
の出力はドライブ回路３で圧電トランス４を駆動するに
充分なレベルに電流増幅あるいは電圧増幅される。ここ
で、ドライブ回路３はトランジスタから成る通常の増幅
回路のみで構成されるか、あるいは増幅回路と昇圧トラ
ンスの組み合せで構成される。ドライブ回路３の電源は
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力であり、ドライブ回路
３の出力は圧電トランス４に入力される。圧電トランス
４は圧電効果により入力電圧を昇圧し、その出力信号は
負荷である冷陰極蛍光灯５に印加され冷陰極蛍光灯５は
点灯する。

【００３５】ここで、圧電トランス４は周囲温度や負荷
等の環境変化、駆動による温度上昇により共振周波数が
変化するので、一定周波数で圧電トランス４を駆動した
のでは、圧電トランス４の共振周波数と駆動周波数との
関係が変化してしまう。駆動周波数が圧電トランス４の
共振周波数から大きく離れた時には、圧電トランス４に
よる電圧昇圧比が著しく低下してしまい、負荷である冷
陰極蛍光灯５に十分な電圧を印加することができなくな
り、充分な電流を流すことができなくなり、冷陰極蛍光
灯５は充分な輝度を保つことができなくなる。従って、
圧電トランス４の駆動周波数は共振周波数から大きく離
さないようにする必要がある。

【００３６】図３の回路は圧電トランス５の共振周波数
等の特性変化に対応している。冷陰極蛍光灯５には直列
に小さな値の帰還抵抗６が接続され、帰還抵抗６で冷陰
極蛍光灯５に流れる電流検出がなされている。帰還抵抗
６の両端電圧は電流検出回路７に入力され、電流検出回
路７は帰還抵抗６の両端電圧から冷陰極蛍光灯５に流れ
る負荷電流を検出し、パルス幅制御回路９に結果を入力
する。パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が一
定になるように、つまり冷陰極蛍光灯５に流れる負荷電
流が一定になるように、可変発振回路１の出力信号のパ
ルス幅をパルス可変回路１０により制御する。例えば、
冷陰極蛍光灯５の電流が小さくなった時には帰還抵抗６
の両端電圧が低くなり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗
６の両端電圧が所定値よりも低くなったことを検知し、
駆動信号のパルス幅を広くするようにパルス可変回路１
０に指示を出し、波形整形回路２の出力信号の振幅値は
大きくなり、圧電トランス４の入力が大きくなり冷陰極
蛍光灯５の電流が大きくなる。逆に、冷陰極蛍光灯５の
電流が大きくなった時には帰還抵抗６の両端電圧が高く
なり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が所
定値よりも高くなったことを検知し、駆動信号のパルス
幅を狭くするようにパルス可変回路１０に指示を出し、
波形整形回路２の出力信号の振幅値は小さくなり、圧電
トランス４の入力が小さくなり冷陰極蛍光灯５の電流が
小さくなる。この制御により冷陰極蛍光灯５の電流はほ
ぼ一定になり、ほぼ一定の輝度で点灯する。

【００３７】しかし、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６
の両端電圧が一定になるように、つまり冷陰極蛍光灯５
に流れる負荷電流が一定になるように、可変発振回路１
の出力信号のパルス幅をパルス可変回路１０により制御
するだけでは、冷陰極蛍光灯５のインピーダンスが極め
て小さくなった時には、圧電トランス４の出力電圧を小
さくしなければならず、このために駆動信号のパルス幅
を極めて小さくしなければならない。この時には、駆動
信号の高調波成分が極めて大きくなってしまうので圧電
トランス４内での損失が大きくなり、圧電トランス４の
駆動効率が低くなり、また信頼性も極めて低下する。

【００３８】図４は出力負荷電流、帰還抵抗６の両端電
圧と圧電トランス４の入力電圧との位相差および駆動効
率の周波数特性であり、図４の特性図を用いて図３の回
路動作を説明する。例えば、負荷である冷陰極蛍光灯５
のインピーダンスが極めて小さくなった時には、圧電ト
ランス４の駆動電圧が一定でも出力電流は出力電流１の
特性になり、出力電流特性が大きくなりすぎるため、駆
動信号のパルス幅が狭くするようにパルス幅制御回路９
がパルス幅可変回路１０に指令を出すと同時にＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１１に指令を出す。パルス幅が狭くなり過
ぎるようだったらＤＣ−ＤＣコンバータ１１は出力直流
電圧を低下させる。この低下した直流電圧をドライブ回
路３に直流電源として供給する。そして、電流特性は出
力電流１から出力電流２の特性に移行し駆動信号のパル
ス幅は通常の広さに戻る。反対に、負荷である冷陰極蛍
光灯５のインピーダンスが極めて大きくなった時には、
圧電トランス４の駆動電圧をパルス幅を広くして大きく
しても出力電流は出力電流３の特性になり、駆動信号の
パルス幅が広くしても十分な出力電流を取り出すことが
できなくなる。パルス幅制御回路９がパルス幅可変回路
１０に指令を出すと同時にＤＣ−ＤＣコンバータ１１に
指令を出す。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は出力直流電圧
を上昇させる。この上昇させた直流電圧をドライブ回路
３に直流電源として供給する。つまり、ＤＣ−ＤＣコン
バータ１１による直流電圧の変換は、駆動信号のパルス
幅がある範囲外になった時に実行するようにしてある。

【００３９】そして、上記の駆動信号のパルス幅可変と
直流電源可変のみの制御では、駆動周波数と圧電トラン
ス４の共振周波数との関係がほぼ一定でなくなる可能性
があり、駆動周波数が圧電トランス４の共振周波数から
遠く離れた場合には圧電トランス４の駆動効率が著しく
低下するか、パルス幅可変直流電源可変のみの制御では
負荷に十分な電流を流せなくなるので、位相検出回路８
により圧電トランス４の共振周波数と駆動周波数の関係
に制限を設けている。つまり、あらかじめ駆動範囲を圧
電トランスの共振周波数から設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内に設定
する。位相検出回路８は帰還抵抗６の両端電圧と圧電ト
ランス４の入力電圧との位相差Ｐを検出し、この位相差
が常に設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内になるように可変発振回路１
を介して駆動周波数を設定する。図４の特性時には駆動
周波数の範囲は設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂に対応した設定範囲ｆ
₁〜ｆ₂になる。そして、位相検出回路８の検出結果は、
現在、駆動周波数が設定範囲にあるのかどうかを知らせ
るためにパルス幅制御回路９にも入力される。位相差が
設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内にある時には、上記に説明した駆動
信号のパルス幅可変と直流電源可変制御が行われ、出力
電流は図４の出力電流１、２、３のように変化する。つ
まり、出力電流が小さくなった時にはパルス幅制御回路
９は駆動信号のパルス幅を広くするようにパルス可変回
路１０に指示を出すか、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は出
力直流電圧を上昇させるように指示を出し、波形整形回
路２の出力信号の振幅値を大きくする。逆に、電流が大
きくなった時にはパルス幅制御回路９は駆動信号のパル
ス幅を狭くするようにパルス可変回路１０に指示を出す
か、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は出力直流電圧を低下さ
せるように指示を出し、出力信号の振幅値を小さくす
る。そして、位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂外になった時に
は、パルス幅制御回路９の動作を停止させて、位相差が
常にＰ₁以下になるように可変発振回路１を介して駆動
周波数を可変して、その後にパルス可変回路１０とＤＣ
−ＤＣコンバータ１１で圧電トランス４の入力電圧を可
変する。

【００４０】ここでは圧電トランス４の共振特性検出
に、圧電トランス４の駆動電圧と負荷である冷陰極蛍光
灯５に流入する電流の位相差をとったが、負荷である冷
陰極蛍光灯５の駆動電圧と冷陰極蛍光灯５に流入する電
流の位相差、圧電トランス４の入出力電圧の位相差、圧
電トランス４の入出力電流の位相差、圧電トランス４の
入力あるいは出力電流の周波数特性の傾きなどによって
も同様の効果が得られることは言うまでもない。上記に
説明した駆動信号のパルス幅制御および直流電源の制御
動作に動作により、負荷が大きく変化してもその変化に
十分対応できる出力電流の制御範囲の広い、しかも駆動
周波数の制御により圧電トランスの共振周波数と駆動周
波数の関係をほぼ一定にすることにより駆動効率の高い
圧電トランス式インバータ電源装置を提供することがで
きる。

【００４１】（実施の形態３）図５は本発明の３つめの
実施の形態である圧電トランス式インバータ電源装置の
ブロック図である。同図において、圧電トランス４はロ
ーゼン型のものでも、他のタイプのものでも任意の圧電
トランスでよい。可変発振回路１は圧電トランス４の共
振周波数近傍の駆動交流信号を発生し、可変発振回路１
の出力はパルス幅可変回路１０に入力される。パルス幅
可変回路１０では可変発振回路１の出力交流信号がパル
ス幅変調される。そして、圧電トランス４をパルス波形
の駆動信号で駆動すると、共振周波数近傍の成分以外の
高周波成分はすべて圧電トランス４内で熱に変わるの
で、圧電トランス４の信頼性の点から、また変換効率の
点から、可変発振回路１の出力信号は波形整形回路２に
より高周波成分が除去されてほぼ正弦波に波形整形され
る。波形整形回路２は簡単な場合にはローパスフィルタ
であり、効率を特に重視する場合にはバンドパスフィル
タが用いられる。波形整形回路２の出力はドライブ回路
３で圧電トランス４を駆動するに充分なレベルに電流増
幅あるいは電圧増幅される。ここで、ドライブ回路３は
トランジスタから成る通常の増幅回路のみで構成される
か、あるいは増幅回路と昇圧トランスの組み合せで構成
される。ドライブ回路３の出力は圧電トランス４に入力
される。圧電トランス４は圧電効果により入力電圧を昇
圧し、その出力信号は冷陰極蛍光灯５に印加され冷陰極
蛍光灯５は点灯する。

【００４２】ここで、圧電トランス４は周囲温度や負荷
等の環境変化、駆動による温度上昇により共振周波数等
の特性が変化するので、一定周波数で圧電トランス４を
駆動したのでは、圧電トランス４の共振周波数と駆動周
波数との関係が変化してしまう。駆動周波数が圧電トラ
ンス４の共振周波数から大きく離れた時には、圧電トラ
ンス４による電圧昇圧比が著しく低下してしまい、負荷
に十分な電圧を印加することができなくなる結果冷陰極
蛍光灯５に充分な電流を流すことができなくなり、冷陰
極蛍光灯５は充分な輝度を保つことができなくなる。

【００４３】図５の回路は圧電トランス５の共振周波数
等の特性変化に対応している。冷陰極蛍光灯５には直列
に小さな値の帰還抵抗６が接続され、帰還抵抗６で冷陰
極蛍光灯５に流れる電流検出がなされている。帰還抵抗
６の両端電圧は電流検出回路７に入力され、電流検出回
路７は帰還抵抗６の両端電圧から冷陰極蛍光灯５に流れ
る負荷電流を検出し、パルス幅制御回路９に結果を入力
する。パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が一
定になるように、つまり冷陰極蛍光灯５に流れる負荷電
流が一定になるように、可変発振回路１の出力信号のパ
ルス幅をパルス可変回路１０により制御する。例えば、
冷陰極蛍光灯５の電流が小さくなった時には帰還抵抗６
の両端電圧が低くなり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗
６の両端電圧が所定値よりも低くなったことを検知し、
駆動信号のパルス幅を広くするようにパルス可変回路１
０に指示を出し、波形整形回路２の出力信号の振幅値は
大きくなり、圧電トランス４の入力が大きくなり冷陰極
蛍光灯５の電流が大きくなる。逆に、冷陰極蛍光灯５の
電流が大きくなった時には帰還抵抗６の両端電圧が高く
なり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が所
定値よりも高くなったことを検知し、駆動信号のパルス
幅を狭くするようにパルス可変回路１０に指示を出し、
波形整形回路２の出力信号の振幅値は小さくなり、圧電
トランス４の入力が小さくなり冷陰極蛍光灯５の電流が
小さくなる。この制御により冷陰極蛍光灯５の電流はほ
ぼ一定になり、ほぼ一定の輝度で点灯する。

【００４４】しかし、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６
の両端電圧が一定になるように、つまり冷陰極蛍光灯５
に流れる負荷電流が一定になるように、可変発振回路１
の出力信号のパルス幅をパルス可変回路１０により制御
するだけでは、冷陰極蛍光灯５のインピーダンスが極め
て小さくなった時には、駆動信号のパルス幅が極めて小
さくなってしまう。この時には、駆動信号の高調波成分
が極めて大きくなってしまうので圧電トランス４内での
損失が大きくなり、圧電トランス４の駆動効率が低くな
り、また信頼性も極めて低下する。ここで、図６は出力
負荷電流、帰還抵抗６の両端電圧と圧電トランス４の入
力電圧との位相差および駆動効率の周波数特性であり、
図６の特性図を用いて図５の回路動作を説明する。例え
ば、負荷である冷陰極蛍光灯５のインピーダンスが極め
て小さくなった時には、圧電トランス４の駆動電圧が一
定でも出力電流は出力電流１の特性になり、出力電流特
性が大きくなりすぎるため、駆動信号のパルス幅が狭く
するようにパルス幅制御回路９がパルス幅制御回路１０
に指令を出すと同時に昇圧比可変回路１２を介して昇圧
トランス１３の昇圧比を可変する。つまり、パルス幅が
狭くなり過ぎるようだったら昇圧トランス１３の昇圧比
を低下させる。そして、電流特性は出力電流１から出力
電流２の特性に移行し駆動信号のパルス幅は通常の広さ
に戻る。反対に、負荷である冷陰極蛍光灯５のインピー
ダンスが極めて大きくなった時には、圧電トランス４の
駆動電圧をパルス幅を広くして大きくしても出力電流は
出力電流３の特性になり、駆動信号のパルス幅が広くし
ても十分な出力電流を取り出すことができなくなる。パ
ルス幅制御回路９がパルス幅制御回路１０に指令を出す
と同時に昇圧比可変回路１２を介して昇圧トランス１３
の昇圧比を上昇させて、電流特性を出力電流３から出力
電流２の特性に移行させ駆動信号のパルス幅を通常の広
さに戻し、この上昇させた駆動電圧を圧電トランス４に
供給する。

【００４５】そして、上記の駆動信号のパルス幅可変と
昇圧比可変のみの制御では、駆動周波数と圧電トランス
４の共振周波数との関係がほぼ一定でなくなる可能性が
あり、駆動周波数が圧電トランス４の共振周波数から遠
く離れた場合には圧電トランス４の駆動効率が著しく低
下するか、パルス幅可変のみの制御では負荷に十分な電
流を流せなくなる。そこで、図５の回路では位相検出回
路８により圧電トランス４の共振周波数と駆動周波数の
関係に制限を設けている。帰還抵抗６の両端電圧と圧電
トランス４の入力電圧との位相差Ｐの動作範囲を設定範
囲Ｐ₁〜Ｐ₂にしている。これは、図６の特性時には駆動
周波数を周波数範囲ｆ₁〜ｆ₂に設定することになる。

【００４６】図６の特性図を用いて図５の回路動作を説
明する。位相検出回路８は帰還抵抗６の両端電圧と圧電
トランス４の入力電圧との位相差Ｐを検出し、この位相
差が常に設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内になるように可変発振回路
１を介して駆動周波数を設定する。そして、位相検出回
路８の検出結果は、現在、駆動周波数が設定範囲にある
のかどうかを知らせるためにパルス幅制御回路９にも入
力される。位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内にある時には、
上記に説明した駆動信号のパルス幅可変と昇圧トランス
による昇圧比可変制御が行われる。つまり、出力電流が
小さくなった時にはパルス幅制御回路９は駆動信号のパ
ルス幅を広くするようにパルス可変回路１０に指示を出
すか、昇圧トランス１３の昇圧比を上昇させるように指
示を出し、波形整形回路２の出力信号の振幅値を大きく
する。逆に、電流が大きくなった時にはパルス幅制御回
路９は駆動信号のパルス幅を狭くするようにパルス可変
回路１０に指示を出すか、昇圧トランス１３の昇圧比を
低下させるように指示を出し、出力信号の振幅値を小さ
くする。そして、位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂外になった
時には、パルス幅制御回路９の動作を停止させて、位相
差が常に設定範囲Ｐ ₁〜Ｐ₂内になるように可変発振回路
１を介して駆動周波数を可変した後に、パルス可変回路
１０と昇圧比可変回路１２で圧電トランス４の入力を可
変する。

【００４７】ここでは圧電トランス４の共振特性検出
に、圧電トランス４の駆動電圧と負荷である冷陰極蛍光
灯５に流入する電流の位相差をとったが、負荷である冷
陰極蛍光灯５の駆動電圧と冷陰極蛍光灯５に流入する電
流の位相差、圧電トランス４の入出力電圧の位相差、圧
電トランス４の入出力電流の位相差、圧電トランス４の
入力あるいは出力電流の周波数特性の傾きなどによって
も同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００４８】上記に説明した駆動信号のパルス幅制御お
よび昇圧比の制御動作に動作により、負荷が大きく変化
してもその変化に十分対応できる出力電流の制御範囲の
広い、しかも駆動周波数の制御により圧電トランスの共
振周波数と駆動周波数の関係をほぼ一定にすることによ
り駆動効率の高い圧電トランス式インバータ電源装置を
提供することができる。

【００４９】（実施の形態４）図７は本発明の４つめの
実施の形態である圧電トランス式インバータ電源装置の
ブロック図である。同図において、圧電トランス４はロ
ーゼン型のものでも、他のタイプのものでも任意タイプ
の圧電トランスでよい。可変発振回路１は圧電トランス
４の共振周波数近傍の駆動交流信号を発生し、可変発振
回路１の出力はパルス幅可変回路１０に入力される。パ
ルス幅可変回路１０では可変発振回路１の出力交流信号
がパルス幅変調される。そして、圧電トランス４をパル
ス波形の駆動信号で駆動すると、共振周波数近傍の成分
以外の高周波成分はすべて圧電トランス４内で熱に変わ
るので、圧電トランス４の信頼性の点から、また変換効
率の点から、可変発振回路１の出力信号は波形整形回路
２により高周波成分が除去されてほぼ正弦波に波形整形
される。波形整形回路２は簡単な場合にはローパスフィ
ルタであり、効率を特に重視する場合にはバンドパスフ
ィルタが用いられる。波形整形回路２の出力はドライブ
回路３で圧電トランス４を駆動するに充分なレベルに電
流増幅あるいは電圧増幅される。ここで、ドライブ回路
３はトランジスタから成る通常の増幅回路のみで構成さ
れるか、あるいは増幅回路と昇圧トランスの組み合せで
構成される。ドライブ回路３の出力は圧電トランス４に
入力される。圧電トランス４は圧電効果により入力電圧
を昇圧し、その出力信号である高圧交流電圧は負荷であ
る冷陰極蛍光灯５に印加され冷陰極蛍光灯５は点灯す
る。

【００５０】ここで、圧電トランス４は周囲温度や負荷
等の環境変化、駆動による温度上昇により共振周波数等
の特性が変化するので、一定周波数で圧電トランス４を
駆動したのでは、圧電トランス４の共振周波数と駆動周
波数との関係が変化してしまう。そして、駆動周波数が
圧電トランス４の共振周波数から大きく離れた時には、
圧電トランス４による電圧昇圧比が著しく低下してしま
い、負荷に十分な電圧を印加することができなくなる結
果、負荷である冷陰極蛍光灯５に充分な電流を流すこと
ができなくなり、冷陰極蛍光灯５は充分な輝度を保つこ
とができなくなる。

【００５１】図７の回路は圧電トランス５の共振周波数
の変化に対応している。冷陰極蛍光灯５には直列に小さ
な値の帰還抵抗６が接続され、帰還抵抗６で冷陰極蛍光
灯５に流れる電流検出がなされている。帰還抵抗６の両
端電圧は電流検出回路７に入力され、電流検出回路７は
帰還抵抗６の両端電圧から冷陰極蛍光灯５に流れる負荷
電流を検出しパルス幅制御回路９に結果を入力する。パ
ルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が一定になる
ように、つまり冷陰極蛍光灯５に流れる負荷電流が一定
になるように、可変発振回路１の出力信号のパルス幅を
パルス可変回路１０により制御する。例えば、冷陰極蛍
光灯５の電流が小さくなった時には帰還抵抗６の両端電
圧が低くなり、パルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端
電圧が所定値よりも低くなったことを検知し、駆動信号
のパルス幅を広くするようにパルス可変回路１０に指示
を出し、波形整形回路２の出力信号の振幅値は大きくな
り、圧電トランス４の入力が大きくなり冷陰極蛍光灯５
の電流が大きくなる。逆に、冷陰極蛍光灯５の電流が大
きくなった時には帰還抵抗６の両端電圧が高くなり、パ
ルス幅制御回路９は帰還抵抗６の両端電圧が所定値より
も高くなったことを検知し、駆動信号のパルス幅を狭く
するようにパルス可変回路１０に指示を出し、波形整形
回路２の出力信号の振幅値は小さくなり、圧電トランス
４の入力が小さくなり冷陰極蛍光灯５の電流が小さくな
る。この制御により負荷などが変動しても冷陰極蛍光灯
５の電流はほぼ一定になり、ほぼ一定の輝度で点灯す
る。

【００５２】しかし、上記の駆動信号のパルス幅可変の
みの制御では、駆動周波数と圧電トランス４の共振周波
数との関係がほぼ一定でなくなる可能性があり、駆動周
波数が圧電トランス４の共振周波数から遠く離れた場合
には圧電トランス４の駆動効率が著しく低下するか、パ
ルス幅可変のみの制御では負荷に十分な電流を流せなく
なる。そこで、図７の回路では位相検出回路８により圧
電トランス４の共振周波数と駆動周波数の関係に制限を
設けていると同時に、電流検出回路７の出力を可変発振
回路１にも入力して、圧電トランス４の共振周波数と駆
動周波数の関係に制限を設けると同時に、駆動周波数を
限られた範囲内で可変している。

【００５３】図８は負荷に流入する圧電トランス４の出
力電流、帰還抵抗６の両端電圧と圧電トランス４の入力
電圧との位相差および駆動効率の周波数特性であり、図
８の特性図を用いて図７の回路の駆動周波数制限動作と
駆動周波数可変動作を説明する。ここで駆動する前にあ
らかじめ位相差の範囲Ｐ₁〜Ｐ₂を決めておく。図１の回
路が動作し始めると、可変発振回路１は圧電トランス４
の共振周波数近傍の共振周波数よりも高い周波数の駆動
交流信号を発生する。位相検出回路８は帰還抵抗６の両
端電圧と圧電トランス４の入力電圧との位相差Ｐを検出
し、この位相差が常にＰ₁以下になるように可変発振回
路１を介して駆動周波数を設定する。初期には動作周波
数は共振周波数よりも充分高いので、位相差はＰ₁以上
であるので駆動周波数は位相差がＰ₁以下になるまで低
下する。そして、位相検出回路８の検出結果は、現在、
駆動周波数が設定範囲にあるのかどうかを知らせるため
にパルス幅制御回路９にも入力される。

【００５４】位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内である時に
は、駆動信号のパルス幅可変制御が許可される。つま
り、位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内であって出力電流が小
さくなった時には、パルス幅制御回路９は駆動信号のパ
ルス幅を広くするようにパルス可変回路１０に指示を出
し、波形整形回路２の出力信号の振幅値を大きくする。
そして、位相差が設定範囲Ｐ₁〜Ｐ₂内であって駆動信号
のパルス幅を広くしても出力電流がまだ所定値よりも小
さい時には、位相差の範囲Ｐ₁〜Ｐ₂に対応する周波数設
定範囲内ｆ₁〜ｆ₂で駆動周波数を低下させて出力電圧を
増加して出力電流を増加する。逆に、負荷電流が大きく
なった時にはパルス幅制御回路９は駆動信号のパルス幅
を狭くするようにパルス可変回路１０に指示を出し、出
力信号の振幅値を小さくする。そして、位相差が設定範
囲Ｐ₁〜Ｐ₂内であって駆動信号のパルス幅を狭くしても
出力電流がまだ所定値よりも大きい時には、位相差の範
囲Ｐ₁〜Ｐ₂に対応する周波数設定範囲内ｆ₁〜ｆ₂で駆動
周波数を増加させて出力電流を低下させる。そして、何
らかの理由で位相差がＰ₁以上になった時には、パルス
幅制御回路９の動作を停止させて、位相差が常にＰ₁以
下になるように可変発振回路１を介して駆動周波数を可
変して、パルス可変回路１０で圧電トランス４の入力を
可変する。

【００５５】ここでは圧電トランス４の共振特性検出
に、圧電トランス４の駆動電圧と負荷である冷陰極蛍光
灯５に流入する電流の位相差をとったが、負荷である冷
陰極蛍光灯５の駆動電圧と冷陰極蛍光灯５に流入する電
流の位相差、圧電トランス４の入出力電圧の位相差、圧
電トランス４の入出力電流の位相差、圧電トランス４の
入力あるいは出力電流の周波数特性などによっても同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００５６】上記に説明した駆動信号の可変周波数範囲
を限定して、駆動信号のパルス幅可変動作と駆動周波数
可変動作により、負荷が大きく変化してもその変化に十
分対応できる出力電流の制御範囲の広い、しかも駆動周
波数の可変範囲を圧電トランスの共振特性から決定した
設定範囲内にすることにより、駆動効率の高い圧電トラ
ンス式インバータ電源装置を提供することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、電源電圧が大きく変化したり、圧電トランス
の負荷が大きく変化した時にも変化に十分に対応して、
駆動効率の高い、信頼性が高く寿命が長いという条件を
備えた圧電トランス式インバータ電源装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧電トランス式インバータ電源装
置の実施の形態１のブロック図

【図２】出力負荷電流、帰還抵抗の両端電圧と圧電トラ
ンスの入力電圧との位相差および駆動効率の周波数特性
図

【図３】本発明による圧電トランス式インバータ電源装
置の実施の形態２のブロック図

【図４】出力負荷電流、帰還抵抗の両端電圧と圧電トラ
ンスの入力電圧との位相差および駆動効率の周波数特性
図

【図５】本発明による圧電トランス式インバータ電源装
置の実施の形態３のブロック図

【図６】出力負荷電流、帰還抵抗の両端電圧と圧電トラ
ンスの入力電圧との位相差および駆動効率の周波数特性
図

【図７】本発明による圧電トランス式インバータ電源装
置の実施の形態４のブロック図

【図８】出力負荷電流、帰還抵抗の両端電圧と圧電トラ
ンスの入力電圧との位相差および駆動効率の周波数特性
図

【図９】従来のローゼン型圧電トランスの構造図

【図１０】従来の圧電トランス式インバータ電源装置の
ブロック図

【図１１】従来の別の圧電トランス式インバータ電源装
置のブロック図

【図１２】従来の別の圧電トランス式インバータ電源装
置のブロック図

【符号の説明】

１ 可変発振回路 ２ 波形整形回路 ３ ドライブ回路 ４ 圧電トランス ５ 冷陰極蛍光灯 ６ 帰還抵抗 ７ 電流検出回路 ８ 位相検出回路 ９ パルス幅制御回路 １０ パルス幅可変回路 １１ ＤＣ−ＤＣコンバータ １２ 昇圧比可変回路 １３ 昇圧トランス

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変発振手段とパルス幅可変手段と駆動
   手段と圧電トランスと発振周波数制御手段とパルス幅制
   御手段と負荷電流検出手段とからなる圧電トランス式イ
   ンバータ電源装置であって、 可変発振手段、パルス幅可変手段、駆動手段、圧電トラ
   ンスの順で接続されており、圧電トランスの出力電極に
   は、負荷と負荷電流検出手段が接続され、 可変発振手段は、発振周波数制御手段からの出力信号を
   受け、前記制御手段が決定する周波数のパルス信号をパ
   ルス幅可変手段へ出力し、 パルス幅可変手段は、パルス幅制御手段の出力信号と可
   変発振手段からのパルス信号とが入力され、前記パルス
   信号の幅をパルス幅制御手段が決定する値に整形するも
   のであり、 起動時には、パルス幅制御手段からの出力を固定値にし
   たままで、発振周波数制御手段が高い周波数から圧電ト
   ランスの共振周波数の方向へ周波数が時間的に減少する
   掃引動作を実行し、 発振周波数制御手段の出力信号が前記共振周波数の所定
   近傍内に到達したことを条件として、掃引動作を停止
   し、周波数固定の条件下で定電流制御へと移行し、 定電流制御は、パルス幅制御手段が、負荷電流検出手段
   からの出力信号が目標電流値となるように、可変のパル
   ス幅指令信号をパルス幅可変手段に出力することでなす
   圧電トランス式インバータ電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１の圧電トランス式インバータ電
   源装置に対して、 駆動手段を、電源電圧が調整可能なＤＣ−ＤＣコンバー
   タとスイッチング手段とから構成し、 パルス幅制御手段に、パルス幅指令信号の出力値を所定
   の下限値と比較し、下限値以下を示す場合に有意信号を
   発生する手段を新たに設け、 前記有意信号の発生を条件として、ＤＣ−ＤＣコンバー
   タの出力電圧を低下側に調整する 圧電トランス式インバ
   ータ電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１の圧電トランス式インバータ電
   源装置に対して、 駆動手段を、昇圧比調整可能な昇圧トランスとスイッチ
   ング手段とから構成し、 パルス幅制御手段に、パルス幅指令信号の出力値を所定
   の下限値と比較し、下限値以下を示す場合に有意信号を
   発生する手段を新たに設け、 前記有意信号の発生を条件として、昇圧トランスの昇圧
   比を低下側に調整する 圧電トランス式インバータ電源装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１の、発振周波数制御手段の出力
   信号が前記共振周波数の所定近傍内に到達したことを検
   出するための手段が、 前記圧電トランスの駆動信号と前記負荷に流入する電流
   の位相差、 前記負荷への印加電圧と前記負荷に流入する電流の位相
   差、 前記圧電トランスの入出力電圧の位相差、 前記圧電トランスの入出力電流の位相差、 前記圧電トランスの入力あるいは出力電流の周波数特性
   の傾き、 のいずれかを検出する手段である特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の圧電トランス式インバータ電源装
   置。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の圧電トラ
   ンス式インバータ電源装置を電源とし、前記負荷が蛍光
   灯であり、その蛍光灯はバックライトに利用されること
   を特徴とする液晶表示装置。