JP4126630B2 - Piezoelectric transformer inverter and piezoelectric transformer - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧電トランスを用いたインバータに関し、特に圧電トランスの出力の取り出し構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、圧電トランスを用いた液晶ディスプレイのバックライト用インバータやDC/DCコンバーター等の電源回路の検討が盛んとなってきている。この理由は圧電トランスを採用することにより電源回路の飛躍的な小型化・薄型化が実現可能となるためである。
【0003】
このバックライト用インバータでは、冷陰極管等を点灯させるために、点灯開始時で1500V程度の高電圧を発生させている。このような高圧回路では、高圧側回路部と低圧側回路部との間に空間距離や沿面距離、絶縁距離といった安全対策を講じる必要がある。
【0004】
この安全対策を講じた従来例を図6に示す。これは、圧電トランスインバータのプリント基板の一部を示している。図6(a)は表面、(b)は裏面である。この図6の破線20に圧電トランスが実装される。そして、ランド24、25は圧電トランスの出力用ランドであり、ランド22、23は圧電トランスの入力用ランドである。この従来例の圧電トランスを図7に示す。この圧電トランス1は、中央部に入力電極2が交互に形成された積層構造であり、両端に出力電極4が形成されている。そして、入力電極2及び出力電極4にリード線3が半田付けされている。この圧電トランス1を保護ケース5に収納し、各リード線3を接続端子8に巻き付けて構成されている。この図7において、6は端子台、7は実装端子、11はリード引出用穴部である。
【0005】
そして、プリント基板21において、破線30で示す部分に出力コネクタが取り付けられる。圧電トランス20の出力は、出力用ランド24、25に接続され、このランド24、25間は、接続導体27で接続され、更に、出力コネクタ30の高圧端子に接続するために、接続導体28で出力コネクタ30の高圧端子用ランド31に接続されている。また、出力コネクタ30の低圧端子用ランド32には、裏面からスルーホールで接続されている。
そして、高圧側回路と低圧側回路との安全対策は、両面印刷基板を用いることと、スリット26を設けることにより沿面距離をとっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この圧電トランスインバータの主な用途の一つにノート型パソコンがあるが、小型、薄型化とともに、大画面化の傾向が強く、このインバータには、小型化、特に幅が狭く、薄くすることが要求されている。このため、高圧側回路と低圧側回路との安全を確保するためのスペースが十分に取れなくなってきている。
【0007】
本発明は、上記のことを鑑みて、高圧側回路と低圧側回路との絶縁を確実に行える新規な構造の圧電トランスインバータ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】
第1の発明は、高圧出力端子が形成され、出力コネクタ部を備えた保護ケースの凹部に圧電セラミックトランス素子を収納した圧電トランスであって、前記圧電セラミックトランス素子は矩形状に形成され、その第1側面において、中央部に2つの入力端子電極と、両端部にそれぞれ一つの出力端子電極が配置され、前記保護ケースには前記入力端子電極と接続する入力電極用端子と前記出力端子電極と接続する出力電極用端子を備え、前記入力電極用端子及び前記出力電極用端子のばね性によって、圧電セラミックトランス素子の前記第1側面と対向する第2側面を保護ケース部内に設けられた突起部に当接して圧電セラミックトランス素子を支持し、前記高圧出力端子は、保護ケース内において前記圧電セラミックトランス素子の異なる側面側に分岐する2つの経路で前記出力電極用端子と導通することを特徴とする圧電トランスである。
【0009】
本発明においては、前記入力電極用端子を保護ケースの基板への実装面へ導出するのが好ましい。
【0010】
また本発明においては、前記保護ケースを内ケースと外ケースを備えるものとし、前記内ケースには、入力電極用端子と、出力電極用端子と、圧電セラミックトランス素子と、前記出力電極用端子と導通する接続端子を備え、前記外ケースは出力コネクタ部と、高圧出力端子となる高圧用端子を備えるようになし、前記内ケースを外ケースの収容空間に挿入し、前記接続端子と前記高圧用端子とを接続するのが好ましい。
【0011】
第2の発明は、圧電セラミックトランス素子からの高圧出力が接続される導電部が形成されていない実装基板に第1の発明における圧電トランスを装着した圧電トランスインバータである。
【0012】
また本発明は、前記圧電セラミックトランス素子が、中央部に対向する入力電極、両端部に出力電極を有する中央駆動型圧電セラミックトランス素子であることを特徴とする圧電トランスである。
【0013】
また本発明は、前記圧電セラミックトランス素子の両端部に形成された出力電極は、前記保護ケースに内蔵された導電部で導通していることを特徴とする圧電トランスである。
【0014】
また本発明は、基板上に圧電トランスを実装してなる圧電トランスインバータであって、前記圧電トランスインバータの出力コネクタと前記圧電トランスとを一体的に構成し、前記圧電トランスの出力電極と前記出力コネクタの高圧側端子とを前記保護ケースに設けられた導電部にて接続し、前記基板には、前記圧電セラミックの高圧出力が接続される導電部を形成しないことを特徴とする圧電トランスインバータである。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は、基板上に圧電トランスを実装してなる圧電トランスインバータであって、圧電トランスインバータの出力コネクタと圧電トランスとを一体的に構成するものである。これにより、高圧側回路を基板上に形成する必要がなくなり、安全確保とともに、小型化が容易となるものである。
【0016】
従来は、基板上に圧電トランスと出力コネクタとを別々に実装し、圧電トランスの出力を基板上の導電部により、出力コネクタに接続していた。このため、基板上で絶縁体策を講じる必要があった。本発明では、圧電トランスと出力コネクタを一体化することにより、基板上に高圧出力用の導電部を設ける必要を無くすことができる。これにより、基板上で絶縁体策を講じる必要がなくなり、省スペース化、また従来では、高圧部付近に実装できなかったスペース的な無駄もなくなり、高密度実装も可能となり、小型化が可能である。
【0017】
本発明に係る一実施例の一部断面図を図1に示す。この実施例は、中央駆動型の圧電セラミックトランス素子41と、保護ケース42とから構成されている。
【0018】
この中央駆動型の圧電セラミックトランス素子41の斜視図を図2に示す。この圧電セラミックトランス素子41は、圧電体グリーンシートを積層して構成されている。圧電体グリーンシートは、中央部に入力電極43、両端部に出力電極45が形成されている。この入力電極43は、側面の入力端子電極44に交互に接続されている。また両端の出力電極45も側面の出力端子電極46に接続されている。
【0019】
保護ケース42は、圧電トランスセラミック素子41の出力端子電極46に接続される出力電極用端子47、48と、入力端子電極44に接続される入力電極用端子49、50が設けられている。この出力電極用端子47、48は保護ケース42内で導通し、出力コネクタ部55の高圧出力端子53に導通している。また入力電極用端子49、50は、図示してないが、保護ケース42の実装面に導出され、基板上のランドと接続可能な構造に構成してある。また、出力コネクタ部55の低圧側端子54は、この保護ケース42の出力コネクタ部55と反対側の端面側に引き出され、基板上のランドと接続可能な構造に構成してある。またこの保護ケース42の51は、圧電セラミックトランス素子41の収納凹部であり、52は、圧電セラミックトランス素子41を支持する突起部である。また、出力電極用端子47、48及び入力電極用端子49、50は、ばね性によって圧電セラミックトランス素子41を支持する構造となっている。
【0020】
本実施例によれば、圧電トランスの出力は、そのまま出力コネクタの高圧端子に接続されており、その接続導体部は保護ケース内に形成され、絶縁性が確保されている。これにより、安全性の高い圧電トランスインバータを構成できる。もちろん、この実施例の実装基板には、高圧用のランド及び高圧用のラインは必要なく、圧電トランスの入力ライン、及び出力コネクタの低圧ラインを構成するのみであり、高圧対策を講じる必要がなくなる。よって、小型化、高密度実装が可能である。
【0021】
本発明に係る別の実施例を図3、4、5に示す。図3は、図2に示した圧電セラミックトランス素子41を用い、これを保持する内ケース61を示している。この内ケース61は、圧電セラミックトランス素子41収納部62に、圧電セラミックトランス素子41が収納され、圧電トランスセラミック素子41の出力端子電極46に出力電極用端子63、64が接続され、入力端子電極44に入力電極用端子65、66が接続されている。この出力電極用端子63、64及び入力電極用端子65、66は、ばね性によって圧電セラミックトランス素子41を支持する構造となっている。また図中69は、圧電セラミックトランス素子41を支持する突起部である。そして、出力電極用端子63、64は内ケース61内で導通し、出力コネクタ部の高圧出力端子に導通させる端子67に導通している。また、出力コネクタ部の低圧出力端子に導通させる端子68に導通する導電部70が他端まで延びている。
【0022】
図4は、保護ケースの外ケース71であり、図3の内ケース61を収納する空間72を有し、出力コネクタ部73を備えている。この出力コネクタ部73は、高圧用端子74と低圧用端子75を備えている。
【0023】
図5は、図3の内ケース61を図4の外ケース71に装着した様子を示す一部断面図である。この実施例では、内ケース61を外ケース71の収納空間72に挿入し、高圧用端子74と出力電極用端子63、64に導通した端子67を接続し、低圧用端子75と端子68とを接続して構成されている。そして、この状態で実装基板に装着される。そして、この実施例には、図示していないが、入力電極用端子65、66は実装面に導出されて、実装基板の入力用ランドと接続される。また低圧用端子75と接続された端子68も、実装面に導出されて、実装基板の低圧用ランドと接続される。
【0024】
本発明の実施例では、圧電トランスと出力コネクタを一体化したので、圧電トランスの出力は、そのまま出力コネクタの高圧端子に接続されており、しかもその接続導体部は保護ケース内に形成され、絶縁性が確保されている。これにより、安全性の高い圧電インバータを構成できる。もちろん、この実施例の実装基板には、高圧用のランド及び高圧用のラインは必要なく、圧電トランスの入力ライン、及び出力コネクタの低圧ラインを構成するのみであり、高圧対策を講じる必要がなくなる。よって、小型化、高密度実装が可能である。
【0025】
また本発明によれば、圧電トランスの2つの出力電極間を接続する導体も保護ケースに設けることにより、基板上での出力電極間の接続も無くすことができ、基板上での高圧対策を無くしている。
【0026】
また上記実施例では、中央駆動型の積層構造の圧電セラミックトランス素子について説明したが、その他の構成の圧電セラミックトランス素子においても同様の構成が可能であり、同様の効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、基板上に圧電トランスを実装してなる圧電トランスインバータにおいて、圧電トランスインバータの出力コネクタと圧電トランスを一体化することにより、基板に高圧出力用の導電部を無くすことができ、基板上での絶縁体策を不要とすることができる。これにより、高圧回路の信頼性を向上させることができ、しかも高密度実装、小型化を達成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の一部断面図である。
【図2】本発明に係る一実施例の圧電セラミックトランス素子の斜視図である。
【図3】本発明に係る別の実施例の内ケースの平面図である。
【図4】本発明に係る別の実施例の外ケースの平面図である。
【図5】本発明に係る別の実施例の一部断面図である。
【図6】従来の実装基板の平面図と裏面図である。
【図7】従来の中央駆動型圧電トランス素子の斜視図である。
【符号の説明】
41 中央駆動型圧電トランス素子
42 保護ケース
43 入力電極
45 出力電極
44 入力端子電極
46 出力端子電極
47、48、63、64 出力電極用端子
49、50、65、66 入力電極用端子
53、74 高圧出力端子
54、75 低圧出力端子
55、73 出力コネクタ部
61 内ケース(保護ケース)
71 外ケース(保護ケース)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an inverter using a piezoelectric transformer, and more particularly, to an output extraction structure of a piezoelectric transformer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, studies on power supply circuits such as an inverter for a backlight of a liquid crystal display using a piezoelectric transformer and a DC / DC converter have been actively conducted. This is because the power supply circuit can be dramatically reduced in size and thickness by employing a piezoelectric transformer.
[0003]
In this backlight inverter, a high voltage of about 1500 V is generated at the start of lighting in order to light a cold cathode tube or the like. In such a high voltage circuit, it is necessary to take safety measures such as a spatial distance, a creepage distance, and an insulation distance between the high voltage side circuit unit and the low voltage side circuit unit.
[0004]
FIG. 6 shows a conventional example in which this safety measure is taken. This shows a part of the printed circuit board of the piezoelectric transformer inverter. 6A shows the front surface, and FIG. 6B shows the back surface. A piezoelectric transformer is mounted on the
[0005]
An output connector is attached to a portion indicated by a
As a safety measure for the high-voltage side circuit and the low-voltage side circuit, a creeping distance is taken by using a double-sided printed board and providing a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
One of the main applications of this piezoelectric transformer inverter is a notebook PC, but there is a strong trend toward large screens as well as miniaturization and thinning. This inverter can be downsized, especially narrow and thin. It is requested. For this reason, a sufficient space for ensuring safety between the high-voltage side circuit and the low-voltage side circuit cannot be obtained.
[0007]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer inverter having a novel structure that can reliably insulate a high-voltage circuit from a low-voltage circuit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first invention is a piezoelectric transformer in which a high voltage output terminal is formed and a piezoelectric ceramic transformer element is housed in a recess of a protective case having an output connector portion, the piezoelectric ceramic transformer element being formed in a rectangular shape, In the first aspect, two input terminal electrodes are disposed at the center, and one output terminal electrode is disposed at each end, and the protective case includes an input electrode terminal connected to the input terminal electrode, and the output terminal electrode. A projecting portion provided with a terminal for output electrode to be connected, and a second side surface facing the first side surface of the piezoelectric ceramic transformer element provided in the protective case portion by the spring property of the terminal for input electrode and the terminal for output electrode The high voltage output terminal is different from the piezoelectric ceramic transformer element in a protective case. A piezoelectric transformer, characterized by conducting two paths branching on the side and the output electrode terminals.
[0009]
In the present invention, it is preferable that the input electrode terminal is led out to the mounting surface of the protective case on the substrate.
[0010]
In the present invention, the protective case includes an inner case and an outer case, and the inner case includes an input electrode terminal, an output electrode terminal, a piezoelectric ceramic transformer element, and the output electrode terminal. A connection terminal that conducts, the outer case includes an output connector portion and a high-voltage terminal that serves as a high-voltage output terminal, the inner case is inserted into a housing space of the outer case, and the connection terminal and the high-voltage terminal It is preferable to connect the terminal.
[0011]
A second invention is a piezoelectric transformer inverter in which the piezoelectric transformer according to the first invention is mounted on a mounting board on which a conductive portion to which a high voltage output from a piezoelectric ceramic transformer element is connected is not formed .
[0012]
The present invention is also a piezoelectric transformer characterized in that the piezoelectric ceramic transformer element is a central drive type piezoelectric ceramic transformer element having an input electrode facing the center and output electrodes at both ends.
[0013]
The present invention is also the piezoelectric transformer characterized in that output electrodes formed at both ends of the piezoelectric ceramic transformer element are electrically connected by a conductive portion built in the protective case.
[0014]
The present invention is also a piezoelectric transformer inverter in which a piezoelectric transformer is mounted on a substrate, wherein an output connector of the piezoelectric transformer inverter and the piezoelectric transformer are integrally formed, and an output electrode of the piezoelectric transformer and the output A piezoelectric transformer inverter characterized in that a high voltage side terminal of a connector is connected by a conductive part provided in the protective case, and a conductive part to which the high voltage output of the piezoelectric ceramic is connected is not formed on the substrate. is there.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is a piezoelectric transformer inverter in which a piezoelectric transformer is mounted on a substrate, and an output connector of the piezoelectric transformer inverter and a piezoelectric transformer are integrally formed. This eliminates the need to form a high-voltage circuit on the substrate, ensuring safety and facilitating miniaturization.
[0016]
Conventionally, a piezoelectric transformer and an output connector are separately mounted on a substrate, and the output of the piezoelectric transformer is connected to the output connector by a conductive portion on the substrate. For this reason, it was necessary to take insulation measures on the substrate. In the present invention, by integrating the piezoelectric transformer and the output connector, it is possible to eliminate the necessity of providing a conductive portion for high-voltage output on the substrate. This eliminates the need to take insulation measures on the board, saves space, eliminates space waste that could not be mounted in the vicinity of high-voltage parts in the past, enables high-density mounting, and enables downsizing. is there.
[0017]
A partial cross-sectional view of one embodiment according to the present invention is shown in FIG. This embodiment includes a central drive type piezoelectric
[0018]
A perspective view of the central drive type piezoelectric
[0019]
The
[0020]
According to the present embodiment, the output of the piezoelectric transformer is directly connected to the high-voltage terminal of the output connector, and the connecting conductor portion is formed in the protective case to ensure insulation. Thereby, a highly safe piezoelectric transformer inverter can be configured. Of course, the mounting board of this embodiment does not require a high-voltage land and a high-voltage line, and only constitutes the input line of the piezoelectric transformer and the low-voltage line of the output connector, and it is not necessary to take measures against high voltage. . Therefore, miniaturization and high-density mounting are possible.
[0021]
Another embodiment according to the present invention is shown in FIGS. FIG. 3 shows an
[0022]
FIG. 4 shows an
[0023]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a state where the
[0024]
In the embodiment of the present invention, since the piezoelectric transformer and the output connector are integrated, the output of the piezoelectric transformer is connected as it is to the high voltage terminal of the output connector, and the connecting conductor portion is formed in the protective case and insulated. Is secured. Thereby, a highly safe piezoelectric inverter can be configured. Of course, the mounting board of this embodiment does not require a high-voltage land and a high-voltage line, and only constitutes the input line of the piezoelectric transformer and the low-voltage line of the output connector, and it is not necessary to take measures against high voltage. . Therefore, miniaturization and high-density mounting are possible.
[0025]
Further, according to the present invention, a conductor connecting the two output electrodes of the piezoelectric transformer is also provided in the protective case, so that the connection between the output electrodes on the substrate can be eliminated, and the countermeasure for high voltage on the substrate is eliminated. ing.
[0026]
In the above embodiment, the piezoelectric ceramic transformer element having a central drive type laminated structure has been described. However, the piezoelectric ceramic transformer element having other configurations can have the same configuration, and the same effect can be obtained.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a piezoelectric transformer inverter in which a piezoelectric transformer is mounted on a substrate, a conductive portion for high-voltage output can be eliminated from the substrate by integrating the output connector of the piezoelectric transformer inverter and the piezoelectric transformer. Insulation measures on the substrate can be eliminated. As a result, the reliability of the high-voltage circuit can be improved, and high-density mounting and miniaturization can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a piezoelectric ceramic transformer element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an inner case according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of an outer case of another embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of another embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view and a back view of a conventional mounting substrate.
FIG. 7 is a perspective view of a conventional central drive type piezoelectric transformer element.
[Explanation of symbols]
41 Central drive type
71 Outer case (protective case)
Claims (4)
前記圧電セラミックトランス素子は矩形状に形成され、その第1側面において、中央部に2つの入力端子電極と、両端部にそれぞれ一つの出力端子電極が配置され、The piezoelectric ceramic transformer element is formed in a rectangular shape, and on its first side surface, two input terminal electrodes are arranged at the center, and one output terminal electrode is arranged at both ends,
前記保護ケースには前記入力端子電極と接続する入力電極用端子と前記出力端子電極と接続する出力電極用端子を備え、前記入力電極用端子及び前記出力電極用端子のばね性によって、圧電セラミックトランス素子の前記第1側面と対向する第2側面を保護ケース部内に設けられた突起部に当接して圧電セラミックトランス素子を支持し、The protective case includes an input electrode terminal connected to the input terminal electrode and an output electrode terminal connected to the output terminal electrode. Depending on the spring property of the input electrode terminal and the output electrode terminal, a piezoelectric ceramic transformer is provided. The second side surface facing the first side surface of the element is in contact with the protrusion provided in the protective case portion to support the piezoelectric ceramic transformer element,
前記高圧出力端子は、保護ケース内において前記圧電セラミックトランス素子の異なる側面側に分岐する2つの経路で前記出力電極用端子と導通することを特徴とする圧電トランス。The piezoelectric transformer, wherein the high-voltage output terminal is electrically connected to the output electrode terminal through two paths branched to different side surfaces of the piezoelectric ceramic transformer element in a protective case.
前記内ケースには、入力電極用端子と、出力電極用端子と、圧電セラミックトランス素子と、前記出力電極用端子と導通する接続端子を備え、The inner case includes an input electrode terminal, an output electrode terminal, a piezoelectric ceramic transformer element, and a connection terminal electrically connected to the output electrode terminal.
前記外ケースは出力コネクタ部と、高圧出力端子となる高圧用端子を備え、前記内ケースを外ケースの収容空間に挿入し、前記接続端子と前記高圧用端子とを接続したことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電トランス。The outer case includes an output connector portion and a high voltage terminal serving as a high voltage output terminal, the inner case is inserted into a housing space of the outer case, and the connection terminal and the high voltage terminal are connected. The piezoelectric transformer according to claim 1 or 2.
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