JP3528137B2 - 圧電トランスの駆動回路 - Google Patents
圧電トランスの駆動回路Info
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷陰極管の駆動回路や、
その他テレビジョン受像機、電子複写機等の直流高圧発
生装置等に用いられる圧電トランスの駆動回路、特に駆
動周波数を変化させて出力電圧を変化させる圧電トラン
スの駆動回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の圧電トランスの駆動回路として
は、例えば冷陰極管の駆動用に用いられるものとして、
本願出願人と同一人によりなされた特願平４−３４１２
２１号が知られている。図３にその構成を示す。図にお
いて、２０は冷陰極管駆動装置であり、２１は負荷に電
流を流すための設定電圧を定める可変電圧装置、２２は
液晶のバックライト光源等に使用される冷陰極管、Ｉ２
は負荷である冷陰極管に流れる負荷電流、２３は負荷電
流Ｉ２を検出する負荷電流検出回路、２４は負荷電流検
出回路２３で検出した負荷電流に比例する交流電圧を整
流する交流電圧整流回路、２５は可変電圧装置２１から
の設定電圧と交流電圧整流回路２４からの差電圧を積分
する積分回路、２６は電圧レベルをシフトする電圧レベ
ルシフト回路、２７は電圧レベルシフト回路２６の出力
電圧に比例する周波数を発振する無安定マルチバイブレ
ータ、２８は無安定マルチバイブレータの出力電流を増
幅してスイッチング動作する電流増幅回路、２９はセラ
ミックトランスをドライブするための巻線トランス、３
０はセラミックトランス（圧電トランス）をそれぞれ示
す。 【０００３】また、図５は冷陰極管の電流−電圧特性を
示しており、冷陰極管は、図に示されるように点灯する
までは高抵抗を示し、点灯電圧Ｖｂは１０００Ｖ程度の
高圧を必要とするが、点灯後はこの内部抵抗は低下する
とともに冷陰極管に点灯電流が流れる。電圧Ｖｃ1 はこ
の負荷電流に対応するものである。従って、冷陰極駆動
装置は点灯までは高電圧を発生し、点灯後は電圧を下げ
るものであることが必要とされる。 【０００４】図４は圧電トランスの昇圧比の周波数特性
の例を負荷抵抗が大きい場合を実線で、小さい場合を破
線で示したものである。ここで、負荷抵抗が大きい場合
とは冷陰極管の点灯前の内部抵抗に相当し、負荷抵抗が
小さい場合とは点灯後の内部抵抗に相当する。そして、
図中Ｖｂは冷陰極管が点灯する電圧であり、ｆｂはその
時の周波数、Ｖｃは点灯した後の電圧であり、Ｖｄは所
定の輝度における電圧であり、ｆｄはその時の周波数で
ある。 【０００５】このような性質を有する冷陰極管を図３の
回路で駆動した場合、初期状態の発振周波数を図４に示
すような高い周波数のｆａとなる様に回路を構成してお
けば、その時の電圧はＶａとなるが、この状態では冷陰
極管２２の点灯電圧Ｖｂには達していないため、積分回
路２５の出力は無安定マルチバイブレータ２７の発振周
波数を減少する方向に動作する。そして、周波数ｆｂと
なると冷陰極管の点灯電圧Ｖｂとなり、冷陰極管は点灯
するとともに、内部インピーダンスが減少し、図４の破
線の特性に移行する。そして、このときの電圧がＶｃと
なり、負荷電流Ｉ2 が流れるが、この時の輝度が所定の
値より低い場合、積分回路２５に入力する可変電圧装置
２１の出力Ｖ1 と負荷電流Ｉ2 より検出された電圧Ｖ3
に対するＥ4 との差の電圧は周波数を低くする方向へ出
力される。従って発振周波数はさらに低下し、所定の輝
度を与える電圧Ｖｄに対応する周波数ｆｄで安定する。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】このような方式の駆動
回路では通常図２に示すように、圧電トランスの動作を
示す出力電圧ＶO と周波数Ｆとの関係を示した特性曲線
において、共振周波数ｆ0 とそれより高い周波数である
上限周波数ｆ1 との間で周波数を変化させることによ
り、出力電圧を変化させて使用されている。 【０００７】しかし、不測の事態により周波数がｆ0 よ
り低下した場合、無安定マルチバイブレータすなわちＶ
−Ｆコンバータのダイナミックレンジが許すところの低
周波数まで発振周波数が下ってしまう。そして、このこ
とは圧電トランスをドライブするトランスの基本設計に
かかわり低周波数でも磁束が飽和しないトランスにする
には、必要以上のコアボリュームが必要となり、製品の
大型化や、その形状、コストを損なうことになる。 【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
でその目的とするところは、圧電トランスの発振周波数
が共振周波数ｆ0 よりも低下した場合には発振を停止さ
せ回路を保護し、低周波数でも磁束が飽和しないトラン
スが不要で、低コストの圧電トランス駆動回路を提供す
ることにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、負荷に高電圧を与える圧電トランスと、
この圧電トランスを駆動するため２次側がそれぞれ圧電
トランスの電極に接続されたトランスと、このトランス
の１次側の回路をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子
と、このスイッチ素子に所定の周期でパルスを与えるＶ
−Ｆコンバータと、このＶ−Ｆコンバータに所定の積分
された電圧出力を与える積分器とにより構成され、負荷
に流れる電流を検出して電圧に変換し、これを積分器に
入力することにより、圧電トランスの発振周波数を変化
させることで、その出力電圧を変化させて所定の電圧に
安定化させる圧電トランスの駆動回路において、積分器
の出力の一部を取り出し、この出力電圧が所定の電圧値
を超えると動作してＶ−Ｆコンバータの動作を停止する
保護回路を設けたことを特徴とする圧電トランスの駆動
回路である。 【００１０】また、圧電トランスの駆動回路は負荷ＲL
に高電圧を与える圧電トランス１と、この圧電トランス
１を駆動するため２次側がそれぞれ圧電トランス１の電
極に接続されたトランスＴと、このトランスＴの１次側
をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子Ｑと、このスイ
ッチ素子Ｑに所定の周期でパルスを与えるＶ−Ｆコンバ
ータ３と、このＶ−Ｆコンバータ３に対し、所定の積分
された電圧出力を与える積分器４より構成され、負荷Ｒ
L に流れる電流を電圧に変換して検出し、この電圧を積
分器４に入力することにより、圧電トランス１の発振周
波数を変化させて出力電圧を変化させることにより、所
定の電圧に安定化させることとし、保護回路２は積分器
４の出力の一部を分岐して取り出し、この出力電圧が所
定の電圧値を超えたときに動作してＶ−Ｆコンバータ３
の動作を停止させることとした。 【００１１】 【作用】圧電トランス１は図２に示すように発振周波数
を変化させることにより、出力電圧が変化する。そし
て、この出力電圧Ｖ0 は共振周波数ｆ0 を最大に、その
上下で下降する２次曲線に近似される。従って、共振周
波数ｆ0 を中心として、その上方、又は下方の周波数域
で発振周波数を変化させることにより出力電圧Ｖ0 が周
波数Ｆの変化に対応して変化することになる。 【００１２】そして、この発振周波数の制御はＶ−Ｆコ
ンバータ３と積分器４を組み合わせることにより行なわ
れる。すなわち、Ｖ−Ｆコンバータ３は外部からの電圧
入力に対応して、出力周波数を変化させる。また、積分
器４は入力電圧の積分を出力する。従って、積分器４に
圧電トランス１の出力を所定の電圧に変換して与えるこ
とで、圧電トランス１の出力が一定になる様制御するこ
とができる。 【００１３】一般に圧電トランス１の制御は共振周波数
ｆ0 より高い領域、すなわち、図２の右側の部分を使っ
て行われる。従って周波数が低くなると出力電圧Ｖ0 は
増大し、負荷に流れる電流も増加する。このような制御
系では、負荷に対し出力が足りない場合、周波数を下げ
て出力電圧を増加する方向に動作するようになる。しか
し、共振点ｆ0 を超えて周波数が低下した場合、図２の
グラフから明らかなように制御系は出力を増大する方向
に動作したにもかかわらず、出力電圧は逆に減少してし
まう。そして制御系はさらに出力を増大させる方向に動
作するため、ついには制御系（Ｖ−Ｆコンバータ３）の
下限周波数にまで発振周波数を低下させる。そして、こ
の発振周波数の低下は圧電トランス１をドライブするト
ランスＴの設計値を超えることになり、トランスＴが飽
和してしまうことになる。 【００１４】そこで圧電トランス１の共振周波数を過え
て周波数が変化した場合には、これを検出して発振を停
止させる保護回路２を設ければ回路の破損等を防止でき
る。すなわち、Ｖ−Ｆコンバータ３は積分器４の出力に
応じて周波数を変化させるものであり、この積分器４の
出力電圧が圧電トランス１の共振周波数ｆ0 を超えて低
い周波数になるような電圧である場合にはこの電圧を検
知することで、Ｖ−Ｆコンバータ３の出力あるいは動作
を停止することができ、トランスＴへ低周波が送出され
ることを防止できる。 【００１５】 【実施例】次に図に基づいて本発明の一実施例について
説明する。図１は本発明の一実施例の基本回路構成を表
わした図である。図において、１は負荷ＲL に高電圧を
与える圧電トランス、Ｔはこの圧電トランス１の駆動部
に所定の電圧を印加するためのトランス、Ｑはこのトラ
ンスＴの１次側回路をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ
素子で例えば、トランジスタやＦＥＴが使用される。３
はスイッチ素子Ｑに所定周期のパルスを与えるＶ−Ｆコ
ンバータ、４はＶ−Ｆコンバータ３に対し入力電圧を積
分した電圧にして与える積分器、２は積分器４の出力の
一部を検出して、所定の値を超えた場合にＶ−Ｆコンバ
ータ３の動作を停止させる保護回路である。 【００１６】そして、トランスＴの２次側の巻線はそれ
ぞれ、圧電トランス１の入力に接続され、その一方は接
地されている。圧電トランス１の出力は負荷ＲL に接続
され、負荷ＲL の他端は検出抵抗Ｒを介して接地されて
いる。トランスＴの一次側の一端はＤＣ入力端子の一端
５に接続され、他端はスイッチ素子Ｑのコレクタ（ドレ
イン）に接続され、このスイッチ素子Ｑのエミッタ（ソ
ース）は接地されていて、そのコレクタ（ドレイン）−
エミッタ（ソース）間には保護ダイオードＤ1が逆接続
されている。また、ＤＣ入力端子の他端６は接地されて
いる。負荷ＲLと検出抵抗Ｒの間には整流ダイオードＤ
2 のアノード側が接続され、そのカソード側は積分器４
に接続されている。積分器４の出力はＶ−Ｆコンバータ
３に入力されこのＶ−Ｆコンバータ３の出力はスイッチ
素子Ｑのベース（ゲート）へ出力される。一方積分器４
の出力の一部は保護回路２に入力され、保護回路２の出
力はＶ−Ｆコンバータに接続されている。 【００１７】次に本実施例の回路の動作について図３の
冷陰極管駆動装置２０と対比しながら説明する。基本的
動作は図３の冷陰極管の駆動装置と同一である。すなわ
ち、負荷ＲL に流れる電流ＩL を検出抵抗Ｒにより電圧
として検出し、整流ダイオードＤ2 を介して直流電圧に
して積分器４に入力する。この負荷ＲL は図３の冷陰極
管２２に相当し、検出抵抗Ｒが負荷電流検出回路２３、
整流ダイオードＤ2 は交流電圧整流回路２４に対応す
る。積分器４の出力はＶ−Ｆコンバータ３に与えられ、
負荷電流ＩL に応じて、スイッチ素子ＱのＯＮ／ＯＦＦ
周期を調整する。このＶ−Ｆコンバータ３は図３の無安
定マルチバイブレータ２７に相当する。なお、本実施例
では電圧レベルシフト回路は省略してある。ＤＣ入力端
子５，６間には所定のＤＣ電源が接続されていて必要な
ＤＣ電圧、電流が供給されている。従って、スイッチ素
子ＱのＯＮ／ＯＦＦにより、このＤＣ電圧のパルスがト
ランスＴにより圧電トランス１を駆動するに十分な電圧
に変換されて圧電トランス１の入力端子間に印加され、
圧電トランスの出力には入力周波数に対応した出力電圧
が発生する。そして、この電圧に応じて負荷電流ＩL が
流れ、これが検出されて再び積分器４に入力され所定の
出力が得られる電圧になるまでＶ−Ｆコンバータ３の出
力周波数を可変する。 【００１８】しかし、共振周波数ｆ0 近い周波数を与え
ても所定の出力電圧が得られない場合には、さらに周波
数を下げる方向に積分器４から電圧が発生し、ついには
共振周波数ｆ0 を超えて周波数が低下し、Ｖ−Ｆコンバ
ータ３の出力周波数の下限にまで周波数を低下するよう
に動作しようとする。しかし、この出力電圧の一部は保
護回路２に入力されており、保護回路２には共振周波数
ｆ0 以下に周波数を設定するような電圧が積分器４から
出力されると動作して、Ｖ−Ｆコンバータのコントロー
ル入力あるいはリセット入力等に作用してその動作を停
止するように働く。こうして、共振周波数ｆ0 より低い
周波数での発振が防止され、トランスＴの磁束の飽和が
生じることもない。 【００１９】次に、積分器４、Ｖ−Ｆコンバータ３、保
護回路２をより具体的に表わした回路の代表例を図６に
示す。図において、ＩＣ1 はオペアンプＩＣで入力Ａ，
Ｂの電圧差の積分を出力する積分器４を構成する。ＩＣ
2 は無安定マルチバイブレータＩＣで積分器４の出力が
Ｔｒ1 を介して入力端子ＩＮに接続され、この電圧とツ
エナーダイオードＺＤにより与えられるＶｚの差に応じ
た周波数を出力するＶ−Ｆコンバータとなっている。そ
して積分器４の出力の一部は抵抗を介してＤ3により所
定の値に電圧降下され、トランジスタＴｒ2 のベースに
加えられる。このトランジスタＴｒ2 のコレクタはＩＣ
2 のリセット端子ＲＥＳに接続されており、エミッタは
接地されていて、このＤ3 ，Ｔｒ2 により保護回路２が
構成されている。 【００２０】しかして、積分器４の出力が一定値以上の
電圧になるとＤ3 の電圧降下より大きくなりＴｒ2 にベ
ース電流が流れ、Ｔｒ2 がＯＮとなり、ＩＣ2 にリセッ
トが入力され、ＩＣ2 の動作は停止する。 【００２１】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧電トラ
ンス１の共振周波数ｆ０ を過ぎて周波数が変化したと
きに発振を停止させる保護回路２を備えたので回路が破
損する危険がなくなり、圧電トランス１をドライブする
トランスＴが低い周波数でも磁束の飽和しないトランス
に設計する必要がなくなり、製品の小型化薄型化が可能
となり、低コストの製品を実現できることとなった。さ
らに、回路構成を簡単にすることができるために、回路
構成に必要な部品点数を減らすことができる。 【００２２】また、保護回路２は積分器４の出力の一部
を取り出し、所定の電圧値を超えると動作してＶ−Ｆコ
ンバータ３の出力を停止させることとしたので、既存の
回路に比較的簡単に簡単な回路で保護回路２を付加する
ことができ、設計の自由度、低コスト化に貢献できる。
その他テレビジョン受像機、電子複写機等の直流高圧発
生装置等に用いられる圧電トランスの駆動回路、特に駆
動周波数を変化させて出力電圧を変化させる圧電トラン
スの駆動回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の圧電トランスの駆動回路として
は、例えば冷陰極管の駆動用に用いられるものとして、
本願出願人と同一人によりなされた特願平４−３４１２
２１号が知られている。図３にその構成を示す。図にお
いて、２０は冷陰極管駆動装置であり、２１は負荷に電
流を流すための設定電圧を定める可変電圧装置、２２は
液晶のバックライト光源等に使用される冷陰極管、Ｉ２
は負荷である冷陰極管に流れる負荷電流、２３は負荷電
流Ｉ２を検出する負荷電流検出回路、２４は負荷電流検
出回路２３で検出した負荷電流に比例する交流電圧を整
流する交流電圧整流回路、２５は可変電圧装置２１から
の設定電圧と交流電圧整流回路２４からの差電圧を積分
する積分回路、２６は電圧レベルをシフトする電圧レベ
ルシフト回路、２７は電圧レベルシフト回路２６の出力
電圧に比例する周波数を発振する無安定マルチバイブレ
ータ、２８は無安定マルチバイブレータの出力電流を増
幅してスイッチング動作する電流増幅回路、２９はセラ
ミックトランスをドライブするための巻線トランス、３
０はセラミックトランス（圧電トランス）をそれぞれ示
す。 【０００３】また、図５は冷陰極管の電流−電圧特性を
示しており、冷陰極管は、図に示されるように点灯する
までは高抵抗を示し、点灯電圧Ｖｂは１０００Ｖ程度の
高圧を必要とするが、点灯後はこの内部抵抗は低下する
とともに冷陰極管に点灯電流が流れる。電圧Ｖｃ1 はこ
の負荷電流に対応するものである。従って、冷陰極駆動
装置は点灯までは高電圧を発生し、点灯後は電圧を下げ
るものであることが必要とされる。 【０００４】図４は圧電トランスの昇圧比の周波数特性
の例を負荷抵抗が大きい場合を実線で、小さい場合を破
線で示したものである。ここで、負荷抵抗が大きい場合
とは冷陰極管の点灯前の内部抵抗に相当し、負荷抵抗が
小さい場合とは点灯後の内部抵抗に相当する。そして、
図中Ｖｂは冷陰極管が点灯する電圧であり、ｆｂはその
時の周波数、Ｖｃは点灯した後の電圧であり、Ｖｄは所
定の輝度における電圧であり、ｆｄはその時の周波数で
ある。 【０００５】このような性質を有する冷陰極管を図３の
回路で駆動した場合、初期状態の発振周波数を図４に示
すような高い周波数のｆａとなる様に回路を構成してお
けば、その時の電圧はＶａとなるが、この状態では冷陰
極管２２の点灯電圧Ｖｂには達していないため、積分回
路２５の出力は無安定マルチバイブレータ２７の発振周
波数を減少する方向に動作する。そして、周波数ｆｂと
なると冷陰極管の点灯電圧Ｖｂとなり、冷陰極管は点灯
するとともに、内部インピーダンスが減少し、図４の破
線の特性に移行する。そして、このときの電圧がＶｃと
なり、負荷電流Ｉ2 が流れるが、この時の輝度が所定の
値より低い場合、積分回路２５に入力する可変電圧装置
２１の出力Ｖ1 と負荷電流Ｉ2 より検出された電圧Ｖ3
に対するＥ4 との差の電圧は周波数を低くする方向へ出
力される。従って発振周波数はさらに低下し、所定の輝
度を与える電圧Ｖｄに対応する周波数ｆｄで安定する。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】このような方式の駆動
回路では通常図２に示すように、圧電トランスの動作を
示す出力電圧ＶO と周波数Ｆとの関係を示した特性曲線
において、共振周波数ｆ0 とそれより高い周波数である
上限周波数ｆ1 との間で周波数を変化させることによ
り、出力電圧を変化させて使用されている。 【０００７】しかし、不測の事態により周波数がｆ0 よ
り低下した場合、無安定マルチバイブレータすなわちＶ
−Ｆコンバータのダイナミックレンジが許すところの低
周波数まで発振周波数が下ってしまう。そして、このこ
とは圧電トランスをドライブするトランスの基本設計に
かかわり低周波数でも磁束が飽和しないトランスにする
には、必要以上のコアボリュームが必要となり、製品の
大型化や、その形状、コストを損なうことになる。 【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
でその目的とするところは、圧電トランスの発振周波数
が共振周波数ｆ0 よりも低下した場合には発振を停止さ
せ回路を保護し、低周波数でも磁束が飽和しないトラン
スが不要で、低コストの圧電トランス駆動回路を提供す
ることにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、負荷に高電圧を与える圧電トランスと、
この圧電トランスを駆動するため２次側がそれぞれ圧電
トランスの電極に接続されたトランスと、このトランス
の１次側の回路をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子
と、このスイッチ素子に所定の周期でパルスを与えるＶ
−Ｆコンバータと、このＶ−Ｆコンバータに所定の積分
された電圧出力を与える積分器とにより構成され、負荷
に流れる電流を検出して電圧に変換し、これを積分器に
入力することにより、圧電トランスの発振周波数を変化
させることで、その出力電圧を変化させて所定の電圧に
安定化させる圧電トランスの駆動回路において、積分器
の出力の一部を取り出し、この出力電圧が所定の電圧値
を超えると動作してＶ−Ｆコンバータの動作を停止する
保護回路を設けたことを特徴とする圧電トランスの駆動
回路である。 【００１０】また、圧電トランスの駆動回路は負荷ＲL
に高電圧を与える圧電トランス１と、この圧電トランス
１を駆動するため２次側がそれぞれ圧電トランス１の電
極に接続されたトランスＴと、このトランスＴの１次側
をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子Ｑと、このスイ
ッチ素子Ｑに所定の周期でパルスを与えるＶ−Ｆコンバ
ータ３と、このＶ−Ｆコンバータ３に対し、所定の積分
された電圧出力を与える積分器４より構成され、負荷Ｒ
L に流れる電流を電圧に変換して検出し、この電圧を積
分器４に入力することにより、圧電トランス１の発振周
波数を変化させて出力電圧を変化させることにより、所
定の電圧に安定化させることとし、保護回路２は積分器
４の出力の一部を分岐して取り出し、この出力電圧が所
定の電圧値を超えたときに動作してＶ−Ｆコンバータ３
の動作を停止させることとした。 【００１１】 【作用】圧電トランス１は図２に示すように発振周波数
を変化させることにより、出力電圧が変化する。そし
て、この出力電圧Ｖ0 は共振周波数ｆ0 を最大に、その
上下で下降する２次曲線に近似される。従って、共振周
波数ｆ0 を中心として、その上方、又は下方の周波数域
で発振周波数を変化させることにより出力電圧Ｖ0 が周
波数Ｆの変化に対応して変化することになる。 【００１２】そして、この発振周波数の制御はＶ−Ｆコ
ンバータ３と積分器４を組み合わせることにより行なわ
れる。すなわち、Ｖ−Ｆコンバータ３は外部からの電圧
入力に対応して、出力周波数を変化させる。また、積分
器４は入力電圧の積分を出力する。従って、積分器４に
圧電トランス１の出力を所定の電圧に変換して与えるこ
とで、圧電トランス１の出力が一定になる様制御するこ
とができる。 【００１３】一般に圧電トランス１の制御は共振周波数
ｆ0 より高い領域、すなわち、図２の右側の部分を使っ
て行われる。従って周波数が低くなると出力電圧Ｖ0 は
増大し、負荷に流れる電流も増加する。このような制御
系では、負荷に対し出力が足りない場合、周波数を下げ
て出力電圧を増加する方向に動作するようになる。しか
し、共振点ｆ0 を超えて周波数が低下した場合、図２の
グラフから明らかなように制御系は出力を増大する方向
に動作したにもかかわらず、出力電圧は逆に減少してし
まう。そして制御系はさらに出力を増大させる方向に動
作するため、ついには制御系（Ｖ−Ｆコンバータ３）の
下限周波数にまで発振周波数を低下させる。そして、こ
の発振周波数の低下は圧電トランス１をドライブするト
ランスＴの設計値を超えることになり、トランスＴが飽
和してしまうことになる。 【００１４】そこで圧電トランス１の共振周波数を過え
て周波数が変化した場合には、これを検出して発振を停
止させる保護回路２を設ければ回路の破損等を防止でき
る。すなわち、Ｖ−Ｆコンバータ３は積分器４の出力に
応じて周波数を変化させるものであり、この積分器４の
出力電圧が圧電トランス１の共振周波数ｆ0 を超えて低
い周波数になるような電圧である場合にはこの電圧を検
知することで、Ｖ−Ｆコンバータ３の出力あるいは動作
を停止することができ、トランスＴへ低周波が送出され
ることを防止できる。 【００１５】 【実施例】次に図に基づいて本発明の一実施例について
説明する。図１は本発明の一実施例の基本回路構成を表
わした図である。図において、１は負荷ＲL に高電圧を
与える圧電トランス、Ｔはこの圧電トランス１の駆動部
に所定の電圧を印加するためのトランス、Ｑはこのトラ
ンスＴの１次側回路をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ
素子で例えば、トランジスタやＦＥＴが使用される。３
はスイッチ素子Ｑに所定周期のパルスを与えるＶ−Ｆコ
ンバータ、４はＶ−Ｆコンバータ３に対し入力電圧を積
分した電圧にして与える積分器、２は積分器４の出力の
一部を検出して、所定の値を超えた場合にＶ−Ｆコンバ
ータ３の動作を停止させる保護回路である。 【００１６】そして、トランスＴの２次側の巻線はそれ
ぞれ、圧電トランス１の入力に接続され、その一方は接
地されている。圧電トランス１の出力は負荷ＲL に接続
され、負荷ＲL の他端は検出抵抗Ｒを介して接地されて
いる。トランスＴの一次側の一端はＤＣ入力端子の一端
５に接続され、他端はスイッチ素子Ｑのコレクタ（ドレ
イン）に接続され、このスイッチ素子Ｑのエミッタ（ソ
ース）は接地されていて、そのコレクタ（ドレイン）−
エミッタ（ソース）間には保護ダイオードＤ1が逆接続
されている。また、ＤＣ入力端子の他端６は接地されて
いる。負荷ＲLと検出抵抗Ｒの間には整流ダイオードＤ
2 のアノード側が接続され、そのカソード側は積分器４
に接続されている。積分器４の出力はＶ−Ｆコンバータ
３に入力されこのＶ−Ｆコンバータ３の出力はスイッチ
素子Ｑのベース（ゲート）へ出力される。一方積分器４
の出力の一部は保護回路２に入力され、保護回路２の出
力はＶ−Ｆコンバータに接続されている。 【００１７】次に本実施例の回路の動作について図３の
冷陰極管駆動装置２０と対比しながら説明する。基本的
動作は図３の冷陰極管の駆動装置と同一である。すなわ
ち、負荷ＲL に流れる電流ＩL を検出抵抗Ｒにより電圧
として検出し、整流ダイオードＤ2 を介して直流電圧に
して積分器４に入力する。この負荷ＲL は図３の冷陰極
管２２に相当し、検出抵抗Ｒが負荷電流検出回路２３、
整流ダイオードＤ2 は交流電圧整流回路２４に対応す
る。積分器４の出力はＶ−Ｆコンバータ３に与えられ、
負荷電流ＩL に応じて、スイッチ素子ＱのＯＮ／ＯＦＦ
周期を調整する。このＶ−Ｆコンバータ３は図３の無安
定マルチバイブレータ２７に相当する。なお、本実施例
では電圧レベルシフト回路は省略してある。ＤＣ入力端
子５，６間には所定のＤＣ電源が接続されていて必要な
ＤＣ電圧、電流が供給されている。従って、スイッチ素
子ＱのＯＮ／ＯＦＦにより、このＤＣ電圧のパルスがト
ランスＴにより圧電トランス１を駆動するに十分な電圧
に変換されて圧電トランス１の入力端子間に印加され、
圧電トランスの出力には入力周波数に対応した出力電圧
が発生する。そして、この電圧に応じて負荷電流ＩL が
流れ、これが検出されて再び積分器４に入力され所定の
出力が得られる電圧になるまでＶ−Ｆコンバータ３の出
力周波数を可変する。 【００１８】しかし、共振周波数ｆ0 近い周波数を与え
ても所定の出力電圧が得られない場合には、さらに周波
数を下げる方向に積分器４から電圧が発生し、ついには
共振周波数ｆ0 を超えて周波数が低下し、Ｖ−Ｆコンバ
ータ３の出力周波数の下限にまで周波数を低下するよう
に動作しようとする。しかし、この出力電圧の一部は保
護回路２に入力されており、保護回路２には共振周波数
ｆ0 以下に周波数を設定するような電圧が積分器４から
出力されると動作して、Ｖ−Ｆコンバータのコントロー
ル入力あるいはリセット入力等に作用してその動作を停
止するように働く。こうして、共振周波数ｆ0 より低い
周波数での発振が防止され、トランスＴの磁束の飽和が
生じることもない。 【００１９】次に、積分器４、Ｖ−Ｆコンバータ３、保
護回路２をより具体的に表わした回路の代表例を図６に
示す。図において、ＩＣ1 はオペアンプＩＣで入力Ａ，
Ｂの電圧差の積分を出力する積分器４を構成する。ＩＣ
2 は無安定マルチバイブレータＩＣで積分器４の出力が
Ｔｒ1 を介して入力端子ＩＮに接続され、この電圧とツ
エナーダイオードＺＤにより与えられるＶｚの差に応じ
た周波数を出力するＶ−Ｆコンバータとなっている。そ
して積分器４の出力の一部は抵抗を介してＤ3により所
定の値に電圧降下され、トランジスタＴｒ2 のベースに
加えられる。このトランジスタＴｒ2 のコレクタはＩＣ
2 のリセット端子ＲＥＳに接続されており、エミッタは
接地されていて、このＤ3 ，Ｔｒ2 により保護回路２が
構成されている。 【００２０】しかして、積分器４の出力が一定値以上の
電圧になるとＤ3 の電圧降下より大きくなりＴｒ2 にベ
ース電流が流れ、Ｔｒ2 がＯＮとなり、ＩＣ2 にリセッ
トが入力され、ＩＣ2 の動作は停止する。 【００２１】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧電トラ
ンス１の共振周波数ｆ０ を過ぎて周波数が変化したと
きに発振を停止させる保護回路２を備えたので回路が破
損する危険がなくなり、圧電トランス１をドライブする
トランスＴが低い周波数でも磁束の飽和しないトランス
に設計する必要がなくなり、製品の小型化薄型化が可能
となり、低コストの製品を実現できることとなった。さ
らに、回路構成を簡単にすることができるために、回路
構成に必要な部品点数を減らすことができる。 【００２２】また、保護回路２は積分器４の出力の一部
を取り出し、所定の電圧値を超えると動作してＶ−Ｆコ
ンバータ３の出力を停止させることとしたので、既存の
回路に比較的簡単に簡単な回路で保護回路２を付加する
ことができ、設計の自由度、低コスト化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路構成を示した図であ
る。 【図２】圧電トランスの動作を、周波数と出力電圧との
関係で示したグラフである。 【図３】従来の圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置
の構成図である。 【図４】圧電トランスの周波数と昇圧比の関係を表わし
たグラフである。 【図５】圧電トランスの電圧と電流の関係を表わしたグ
ラフである。 【図６】積分器、Ｖ−Ｆコンバータ、保護回路の具体的
な回路構成の一例を示した図である。 【符号の説明】 １ 圧電トランス ２ 保護回路 ３ Ｖ−Ｆコンバータ ４ 積分器 ５，６ ＤＣ入力端子 Ｔ トランス Ｑ スイッチ素子 Ｄ1 保護ダイオード ＲL 負荷 ＩL 負荷電流 Ｒ 検出抵抗 Ｄ2 整流ダイオード ２０ 冷陰極管駆動装置 ２１ 可変電圧装置 ２２ 冷陰極管 ２３ 負荷電流検出回路 ２４ 交流電圧整流回路 ２５ 積分回路 ２６ 電圧レベルシフト回路 ２７ 無安定マルチバイブレータ ２８ 電流増幅回路 ２９ 巻線トランス ３０ セラミックトランス ｆ0 共振周波数 Ｖｂ 点灯電圧
る。 【図２】圧電トランスの動作を、周波数と出力電圧との
関係で示したグラフである。 【図３】従来の圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置
の構成図である。 【図４】圧電トランスの周波数と昇圧比の関係を表わし
たグラフである。 【図５】圧電トランスの電圧と電流の関係を表わしたグ
ラフである。 【図６】積分器、Ｖ−Ｆコンバータ、保護回路の具体的
な回路構成の一例を示した図である。 【符号の説明】 １ 圧電トランス ２ 保護回路 ３ Ｖ−Ｆコンバータ ４ 積分器 ５，６ ＤＣ入力端子 Ｔ トランス Ｑ スイッチ素子 Ｄ1 保護ダイオード ＲL 負荷 ＩL 負荷電流 Ｒ 検出抵抗 Ｄ2 整流ダイオード ２０ 冷陰極管駆動装置 ２１ 可変電圧装置 ２２ 冷陰極管 ２３ 負荷電流検出回路 ２４ 交流電圧整流回路 ２５ 積分回路 ２６ 電圧レベルシフト回路 ２７ 無安定マルチバイブレータ ２８ 電流増幅回路 ２９ 巻線トランス ３０ セラミックトランス ｆ0 共振周波数 Ｖｂ 点灯電圧
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(56)参考文献 特開 平５−219730（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−167694（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−85812（ＪＰ，Ａ)
実開 昭53−90811（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 7/537
H01L 41/107
H02M 3/24
H05B 41/24
H05B 41/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 負荷（ＲＬ ）に高電圧を与える圧電ト
ランス（１）と、この圧電トランス（１）を駆動するた
め２次側がそれぞれ圧電トランス（１）の電極に接続さ
れたトランス（Ｔ）と、このトランス（Ｔ）の１次側の
回路をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子（Ｑ）と、
このスイッチ素子（Ｑ）に所定の周期でパルスを与える
Ｖ−Ｆコンバータ（３）と、このＶ−Ｆコンバータ
（３）に所定の積分された電圧出力を与える積分器
（４）とにより構成され、負荷（ＲＬ ）に流れる電流
（ＩＬ ）を検出して電圧に変換し、これを積分器
（４）に入力することにより、圧電トランス（１）の発
振周波数を変化させることで、その出力電圧を変化させ
て所定の電圧に安定化させる圧電トランスの駆動回路に
おいて、 積分器（４）の出力の一部を取り出し、この出力電圧が
所定の電圧値を超えると動作してＶ−Ｆコンバータ
（３）の動作を停止する保護回路（２）を設けたことを
特徴とする圧電トランスの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19116394A JP3528137B2 (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 圧電トランスの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19116394A JP3528137B2 (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 圧電トランスの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833352A JPH0833352A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3528137B2 true JP3528137B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=16269954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19116394A Expired - Fee Related JP3528137B2 (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 圧電トランスの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3528137B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3432646B2 (ja) * | 1995-08-16 | 2003-08-04 | 松下電器産業株式会社 | 圧電トランス式冷陰極蛍光灯駆動装置 |
-
1994
- 1994-07-20 JP JP19116394A patent/JP3528137B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833352A (ja) | 1996-02-02 |
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