JP3690601B2 - インバータトランス及びインバータ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、LCD(液晶表示装置)のバックライトなどに用いられる冷陰極管の点灯に用いられるインバータトランス及びインバータ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、LCDのバックライトには冷陰極管が採用されており、その点灯のために高効率及び小形化を図る目的でICを使用した他励式駆動回路が用いられている。この他励式駆動回路は負荷である冷陰極管及びその装着装置による浮遊容量分と駆動する昇圧トランス(インバータトランス)の漏れインダクタンスとの共振現象を利用し、高電圧を発生させることにより、上記冷陰極管の点灯を行う例が多い。
【0003】
上記のような回路にあっては、冷陰極管が破損した場合や冷陰極管と昇圧トランスの間が非接触となった場合には、非常に高い電圧が昇圧トランスから出力され続け、昇圧トランスが破壊されたり駆動回路の破壊が生じたりするという問題があった。
【0004】
上記問題点を解決するために、例えば図8に示したような回路構成が採用される。この回路では、昇圧トランス100の2次側に2個の直列コンデンサC1、C2を設け、このコンデンサC1、C2にて分圧した電圧をIC120へ与えて異常を検出する。異常が検出されると、IC120はトランジスタTRのベースへ与えるスイッチング信号を停止して、回路保護を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような回路構成では、異常検出のための回路であるコンデンサC1、C2が昇圧トランス100の高電圧出力部に直接設置されているため、これらコンデンサC1、C2は、小容量でありながら高電圧に耐え得る特殊な高耐圧コンデンサ(数pFの高圧セラミックコンデンサ)が必要である。このため、装置が高コスト化する一因となっている。
【0006】
また、昇圧トランス100及び冷陰極管110の破損等という異常が生じた場合に、IC120及びトランジスタTRにより構成される駆動回路及び昇圧トランス100を保護するための回路部品が、昇圧トランス100の高出力側に集中している。昇圧トランス100の高出力側は数百から数千ボルトの電圧が出力されているため、部品間の物理的距離が必要であり、回路の実装面積を増大させる問題が招来する。
【0007】
本発明は上記のような従来のインバータ回路における問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は特殊な高価な部品を必要とすることなく、適切に回路や昇圧トランスの保護を図り得るインバータ回路を提供することである。また、昇圧トランスの高出力側に部品を配置する必要がなく、実装面積が大きくなることのないインバータ回路を提供することを目的とする。更に、上記インバータ回路に用いられるインバータトランスを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインバータトランスは、1次巻線及び2次巻線を巻軸に巻回したインバータトランスにおいて、前記2次巻線の一端が接地されており、前記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記2次巻線の一部を、前記1次巻線と磁気結合し前記2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記1次巻線の端部に接続される端子と、前記2次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記1次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたことを特徴とする。
【0010】
本発明に係るインバータ回路は、トランスの1次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、前記トランスの2次巻線に2次電圧を発生させて当該2次電圧を冷陰極管へ印加する共に、前記冷陰極管を流れる電流を検出し、この検出結果と第1の閾値とを比較して差分信号を得て、この差分信号の大きさに応じて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、トランスの2次側巻線における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量が存在し、該浮遊容量と前記トランスの漏れインダクタンスとの共振現象により高電圧を発生させるインバータ回路において、前記トランスとして、2次巻線の一端が接地されており、前記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記2次巻線の一部を、前記1次巻線と磁気結合し前記2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記1次巻線の端部に接続される端子と、前記2次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記1次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用しており、前記トランスの前記電圧検出巻線により検出される電圧を前記第1の閾値と別に設定可能な第2の閾値とを比較して比較結果に基づいて前記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が異常を検出した場合に前記スイッチングを停止させる停止手段とを具備することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明に係るインバータ回路の実施の形態を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。図1には、第1の実施の形態に係るインバータ回路を用いた照明装置の構成例が示されている。この照明装置は、冷陰極管1を負荷とし、昇圧トランス2、トランジスタTR及びドライブ用IC3を用いるものである。
【0014】
このインバータ回路では、入力端子I1−I2に直流電圧を印加して、昇圧トランス2の1次巻線21に与えられる電圧をスイッチング素子であるトランジスタTRによりスイッチングして、昇圧トランス2の2次巻線22に2次電圧を発生させて当該2次電圧を冷陰極管1へ印加する。これと共に、冷陰極管1を流れる電流をIC3が信号線5を介して検出し、この検出結果に基づきスイッチング素子であるトランジスタTRのスイッチング動作を制御して昇圧トランス2における2次側電圧を変動させている。
【0015】
なお、昇圧トランス2の2次巻線22における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管1の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量Cが接続された状態となる。また、冷陰極管1は負荷抵抗Rを介して接地されている。
【0016】
本実施の形態においては、電圧検出巻線23が、昇圧トランス2の2次巻線22に生じる電圧を検出するために昇圧トランス2に巻回されている。具体的には、図2に示されるようである。プラスチック等により構成された巻軸であるボビン6の左側には、1次巻線21が巻回されており、右側には2次巻線22が巻回され、この2次巻線22に近接させて電圧検出巻線23が巻回されている。
【0017】
ここにおいて、例えば、1次巻線21の巻数が40ターンで2次巻線22の巻数が2000ターンのとき、電圧検出巻線23の巻数は10ターンである。そして、1次巻線21の入力電圧が12Vで2次巻線22の出力電圧は、通常時(点灯時)600Vであり、電圧検出巻線23により3Vの検出電圧が得られる。また、異常時の閾値電圧(後に説明する閾値電圧V2)が10Vとすると、異常時には2000Vが2次巻線22の出力電圧となる。このように本発明に係るインバータトランスは、2次巻線22に近接して高圧側に、2次巻線22の巻数に比べて極めて僅かな巻数による電圧検出巻線23を巻回した構成を採用している。このようにすることにより、小型な昇圧トランス(インバータトランス)2でありながら適切に所望の電圧検出が可能で、後述の通り回路保護を図る構成を実現することができるものである。
【0018】
ボビン6は内部に図示せぬIコアを包含しており、ボビン6の両端からはコ字上のコア7により磁路が形成されている。端子とコイルの接続関係を示す図3に明らかな通り、1次巻線21は端子61、62に接続されており、2次巻線22は端子63、64が接続されており、電圧検出巻線23は端子65、66が接続されている。
【0019】
電圧検出巻線23により検出された電圧は、ライン8を介してIC3へ送出されている。IC3の内部構成を図4に示す。IC3には、鋸歯状波発振器31が備えられ、発振周波数設定手段41により設定された所定周波数の鋸歯状波が鋸歯状波発振器31から比較器32へ出力される。
【0020】
比較器32は、鋸歯状波発振器31からの出力信号、可変抵抗42により設定された閾値電圧及び検出信号増幅器35の出力を受けている。そして、比較器32では、信号線5を介して到来した電流検出信号を検出信号増幅器35により増幅した信号と可変抵抗42により設定された閾値電圧とを比較し、差分信号を得る。この差分信号Vdと鋸歯状波発振器31から出力された鋸歯状波信号Eを比較して、鋸歯状波信号Eが差分信号Vdを越えた範囲に対応したパルス幅を有するパルスを図5(a)に示すように生成して出力する。
【0021】
差分信号Vdの変動に応じて、出力されるパルスのパルス幅が図5(b)に示すように変化して、所定の電流が冷陰極管1に流れるようにトランジスタTRをドライブする信号を出力する。この信号は通常において開状態にあるスイッチ33を通過してドライバ34へ至り、スイッチング素子であるトランジスタTRをドライブする信号へ変換されて出力される。
【0022】
更に、IC3には異常検出比較器36が備えられている。異常検出比較器36は、ライン8を介して得られる昇圧トランス2の2次巻線22に生じる電圧に対応する電圧検出信号と、可変抵抗43により設定された閾値電圧とを比較し、電圧検出信号が閾値電圧を越えるときに異常であることを検出し、スイッチ33を閉じる。
【0023】
上記の構成に係るインバータ回路において、電源が投入されて冷陰極管1を点灯する場合には、比較器32により始動時の高電圧を出力させるための差分信号Vd1が設定される。このとき、冷陰極管1に電流が流れていないので、電流検出信号はゼロであり、パルス幅の大きなパルスが鋸歯状波発振器31から出力され、始動の際に必要な高電圧が2次巻線22に発生される。
【0024】
一方、可変抵抗43の設定が行われて始動時に2次巻線22に発生される高電圧に対応した閾値電圧V2が設定される。従って、始動の際に必要な高電圧が2次巻線22に発生されたときにあっても、異常検出比較器36においてはスイッチ33を閉じることがなく冷陰極管1の始動が適切に行われる。また、始動時においても、2次巻線22に本来発生される高電圧よりも異常に高い電圧が発生し上記設定されている閾値電圧V2よりも高い電圧がライン8を介して異常検出比較器36へ到来した場合には、異常検出比較器36はスイッチ33を閉じ、異常に高い電圧の発生継続による昇圧トランス2等の破壊を防止する。
【0025】
上記始動動作が適切に行われ、冷陰極管1が点灯すると、冷陰極管1に電流が流れ、信号線5に電流検出信号が現れるので、これを検出信号増幅器35により増幅する。比較器32は増幅された電流検知信号と可変抵抗42により設定された閾値電圧V1とを比較し、差分信号Vd2を得る。この差分信号Vd2は冷陰極管1が点灯時に2次巻線22に発生されるべき電圧に対応する値であり、先に設定された差分信号Vd1よりも高い。これにより、閾値電圧V1と電流検出信号との差分に対応してパルス幅の制御が行われたパルスが鋸歯状波発振器31から出力され、点灯の際に必要な電圧が2次巻線22に発生される。
【0026】
信号線5に電流検出信号が現れた場合、或いは電流検出信号が現れた時点から所定時間(通常の始動により冷陰極管1が点灯するまでの時間にマージンを加えた時間)の経過後には冷陰極管1が点灯していると考えられる。このとき、上記設定されている閾値電圧V2よりも高い電圧がライン8を介して異常検出比較器36へ到来した場合に、異常検出比較器36はスイッチ33を閉じ、異常に高い電圧の発生による昇圧トランス2等の破壊を防止する。斯して、点灯がなされている際には、閾値電圧V2よりも高い電圧が検出されない限りにおいて、異常検出比較器36においてはスイッチ33を閉じることがなく冷陰極管1の点灯が適切に継続される。
【0027】
例えば、冷陰極管1の始動時においては2次巻線22に1500Vが発生し、通常の点灯時には600Vが2次巻線22に発生するものとすれば、閾値電圧V2としては、2次巻線22に2000Vの異常電圧が発生したときに対応して電圧検出巻線23に発生する電圧を採用する。これにより、冷陰極管1の始動時においてまたは点灯時において2次巻線22に2000V以上の電圧が発生する異常状態では、閾値電圧V2よりも高い電圧がライン8を介して異常検出比較器36へ到来し、異常検出比較器36はスイッチ33を閉じ、異常に高い電圧の発生による昇圧トランス2等の破壊を防止する。係る異常状態は冷陰極管1が破壊された場合や冷陰極管1が外れた状態などのときに生じ、係る場合に異常検出比較器36はスイッチ33を閉じる。以上のようにして昇圧トランス2の2次巻線22に近接させて電圧検出巻線23を巻回し、2次巻線22に発生する電圧を検出して適切に異常を発見することができ、昇圧トランス2の高圧側の構成を簡素化し、しかも特殊な高価な部品を用いることなく昇圧トランス2等の破壊を防止することができる。
【0028】
次に第2の実施の形態を説明する。図6に示すように、本実施の形態に係るインバータトランスでは、昇圧トランス2Aの2次巻線22Aにタップ24を設け、僅かな巻数の部分を電圧検出巻線23Aとしている。
【0029】
端子とコイルの接続関係を示す図7に明らかな通り、1次巻線21は端子61、62に接続されており、2次巻線22Aは端子63、64が接続されており、電圧検出巻線23Aはタップ24が端子65に接続されている。
【0030】
インバータ回路における上記以外の構成は第1の実施の形態の構成と同様である。この第2の実施の形態においても、電圧検出巻線23Aを用いて、2次巻線22Aに発生する電圧を検出して適切に異常を発見することができ、昇圧トランス2の高圧側の構成を簡素化し、しかも特殊な高価な部品を用いることなく昇圧トランス2等の破壊を防止することができる。しかも昇圧トランス2の2次巻線22Aにタップを設けて電圧検出を行う構成としたので、第1の実施の形態に比べて端子を1つ少なくすることができ、装置の小形化を図ることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るインバータトランスによれば、2次巻線の一端が接地されており、上記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と上記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と上記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて2次巻線の一部を、1次巻線と磁気結合し2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えるインバータトランスであって、異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けて2次巻線に生じる電圧を検出可能としたので、トランスの高出力側に特別の部品を配置することなく2次巻線に生じる電圧の異常検出を検出可能となり、装置の小形化低廉化を実現することできる。
【0032】
以上説明したように本発明に係るインバータ回路によれば、トランスの1次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、上記トランスの2次巻線に2次電圧を発生させて当該2次電圧を冷陰極管へ印加するように構成されたインバータ回路の上記トランスは2次巻線の一端が接地されており、上記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と上記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて2次巻線の一部を、1次巻線と磁気結合し2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えるインバータトランスであって、異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用し、電圧検出巻線によりトランスの2次巻線に生じる電圧を検出して、検出電圧に基づいて上記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出し、上記スイッチングを停止させるので、トランスの高出力側に部品を配置する必要がなく、実装面積を小さくすることできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインバータ回路の第1の実施の形態を示す構成図。
【図2】本発明に係るインバータ回路に用いられる昇圧トランスの平面図。
【図3】本発明に係るインバータ回路の第1の実施の形態に用いられる昇圧トランスにおける端子とコイルの接続関係を示す図。
【図4】本発明に係るインバータ回路に用いられるICの内部構成を示す図。
【図5】本発明に係るインバータ回路に用いられるICの動作を説明するための図。
【図6】本発明に係るインバータ回路の第2の実施の形態を示す構成図。
【図7】本発明に係るインバータ回路の第2の実施の形態に用いられる昇圧トランスにおける端子とコイルの接続関係を示す図。
【図8】従来例に係るインバータ回路を示す構成図。
【符号の説明】
1 冷陰極管
2 昇圧トランス
3 IC
5 信号線
6 ボビン
7 コア
8 ライン
21 1次巻線
22、22A 2次巻線
23、23A 電圧検出巻線
24 タップ
61〜66端子
TR トランジスタ
Claims (2)
- 1次巻線及び2次巻線を巻軸に巻回したインバータトランスにおいて、
前記2次巻線の一端が接地されており、前記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記2次巻線の一部を、前記1次巻線と磁気結合し前記2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、
前記1次巻線の端部に接続される端子と、前記2次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に離れて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記1次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、
異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分に前記タップを設けたことを特徴とするインバータトランス。 - トランスの1次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、前記トランスの2次巻線に2次電圧を発生させて当該2次電圧を冷陰極管へ印加する共に、前記冷陰極管を流れる電流を検出し、この検出結果と第1の閾値とを比較して差分信号を得て、この差分信号の大きさに応じて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、トランスの2次側巻線における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量が存在し、該浮遊容量と前記トランスの漏れインダクタンスとの共振現象により高電圧を発生させるインバータ回路において、
前記トランスとして、2次巻線の一端が接地されており、前記2次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記2次巻線の一部を、前記1次巻線と磁気結合し前記2次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記1次巻線の端部に接続される端子と、前記2次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記1次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の2次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用しており、
前記トランスの前記電圧検出巻線により検出される電圧を前記第1の閾値と別に設定可能な第2の閾値とを比較して比較結果に基づいて前記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段が異常を検出した場合に前記スイッチングを停止させる停止手段と
を具備することを特徴とするインバータ回路。
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