JP4351122B2 - High frequency current lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、複数の冷陰極管を同時に点灯させる高周波電流点灯装置に関するものである。この高周波電流点灯装置は、液晶表示器用バックライトの点灯装置などに用いられる。   The present invention relates to a high-frequency current lighting device that lights a plurality of cold-cathode tubes simultaneously. This high-frequency current lighting device is used as a lighting device for a backlight for a liquid crystal display.

液晶表示器の導光板の光源として、冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Lamp)がよく用いられる。この冷陰極管は、直径数ミリ程度の細径の蛍光管である。
冷陰極管の発光原理は普通の蛍光管(熱陰極管)と基本的に変わりはないが、電極にフィラメントがないので構造が簡単で電極を小さくできることから、細径化に適している。
その電気的特性は、陰極降下電圧が高く、また、陽光柱(発光部)が細くガス圧が高いので、放電電圧は熱陰極管に比べて非常に高く(300〜700V)なる。また、放電電流は5〜7mA程度が普通となっている。
「冷陰極管と熱冷陰極管」[平成16年6月20日検索]インターネットURL< http://tlm.co.jp/web/gijyutu/ccfl.html >
A cold cathode fluorescent lamp is often used as a light source of a light guide plate of a liquid crystal display. This cold cathode tube is a thin fluorescent tube having a diameter of several millimeters.
The light emission principle of a cold cathode tube is basically the same as that of an ordinary fluorescent tube (hot cathode tube). However, since the electrode does not have a filament, the structure is simple and the electrode can be made small.
The electrical characteristics are that the cathode fall voltage is high, the positive column (light emitting part) is thin, and the gas pressure is high, so that the discharge voltage is very high (300 to 700 V) compared to the hot cathode tube. The discharge current is usually about 5-7 mA.
"Cold cathode tube and hot cold cathode tube" [searched on June 20, 2004] Internet URL <http://tlm.co.jp/web/gijyutu/ccfl.html>

液晶表示器などの表示装置で照明ムラが起きないようにするには、各冷陰極管の明るさを統一する必要がある。このために各冷陰極管に等しい電流を流すことが必要である。
ところが、前記冷陰極管は、負性抵抗特性を持つため、複数を並列接続して点灯させると、同じ大きさの電流を流すことが困難になる。各冷陰極管に同じ大きさの電流を流すためには、等しい電流を流すための均流回路を、点灯装置に付加しなければならなくなる。このために、コストがかかり、かつ、点灯装置全体が大きくなる。
In order to prevent uneven illumination in a display device such as a liquid crystal display, it is necessary to unify the brightness of each cold cathode tube. Therefore, it is necessary to pass an equal current to each cold cathode tube.
However, since the cold cathode tubes have negative resistance characteristics, it is difficult to flow the same current when a plurality of cold cathode tubes are connected in parallel. In order to allow the same current to flow in each cold cathode tube, a current-sharing circuit for flowing an equal current must be added to the lighting device. For this reason, it costs and the whole lighting device becomes large.

冷陰極管一本ごとにインバータ回路を使用すれば電流の調節ができるが、やはり、コストがかかり、点灯装置全体が大きくなる。
また、冷陰極管と反射板あるいは冷陰極管どうしの間には浮遊容量が存在することが知られているが、並列接続の場合、浮遊容量は並列接続で効いてくるので、駆動回路の負担が大きくなり、ひいては、点灯装置全体の効率が悪くなるという問題があった。
If an inverter circuit is used for each cold-cathode tube, the current can be adjusted. However, the cost is increased and the entire lighting device is enlarged.
In addition, it is known that stray capacitance exists between the cold cathode tube and the reflector or between the cold cathode tubes, but in the case of parallel connection, the stray capacitance is effective in parallel connection. As a result, there is a problem that the efficiency of the entire lighting device is deteriorated.

また、前記点灯装置は、インバータ回路のスイッチのオンオフ時に発生する高周波ノイズが、周辺の電子機器に電磁障害を与えることも問題になっている。
そこで本発明は、各冷陰極管に流れる電流を均一に維持し、前記浮遊容量の影響を軽減し、効率のよい高周波点灯装置を提供することを目的とする。
また本発明は、各冷陰極管に流れる電流を均一に維持し、薄くて小型で、かつノイズ発生の少ない高周波電流点灯装置を提供することを目的とする。
The lighting device is also problematic in that high frequency noise generated when the switch of the inverter circuit is turned on and off gives electromagnetic interference to peripheral electronic devices.
Therefore, an object of the present invention is to provide an efficient high-frequency lighting device that maintains a uniform current flowing through each cold cathode tube, reduces the influence of the stray capacitance, and is efficient.
It is another object of the present invention to provide a high-frequency current lighting device that maintains a uniform current flowing through each cold-cathode tube, is thin and small, and generates less noise.

本発明の高周波電流点灯装置は、高周波電源回路と、前記高周波電源回路に対して一次側コイル同士が互いに直列に接続された複数の変圧器と、前記各変圧器の二次側コイルにそれぞれ接続された複数の冷陰極管とを備え、前記高周波電源回路は、高周波で動作する2つのスイッチング素子を有し、前記2つのスイッチング素子は、互いに逆相で駆動され、前記2つのスイッチング素子が両方ともオフになる期間Toffが存在し、前記期間Toffは、前記スイッチング素子の並列寄生容量Cと、前記複数の変圧器の一次側コイルの洩れインダクタンスL1とにより形成される共振回路の共振半周期τの0.8倍から1.3倍のいずれかの値に決定される(請求項1)。この高周波電流点灯装置によれば、高周波電源回路に対して、複数の冷陰極管を等価的に直列に接続しているとみなすことができるので、各冷陰極管に対して等しい電流を流すことができる。 The high-frequency current lighting device of the present invention is connected to a high-frequency power supply circuit, a plurality of transformers in which primary side coils are connected in series to the high-frequency power supply circuit, and a secondary side coil of each transformer, respectively. A plurality of cold-cathode tubes, and the high-frequency power supply circuit has two switching elements operating at a high frequency, the two switching elements are driven in opposite phases to each other, and the two switching elements are both There is a period Toff in which both are off, and the period Toff is a resonance half period τ of a resonance circuit formed by a parallel parasitic capacitance C of the switching element and a leakage inductance L1 of primary coils of the plurality of transformers. It is determined to be any value from 0.8 times to 1.3 times (Claim 1). According to this high-frequency current lighting device, it can be considered that a plurality of cold-cathode tubes are equivalently connected in series to the high-frequency power supply circuit, so that an equal current flows to each cold-cathode tube. Can do.

また、前記高周波電源回路は、高周波で動作する2つのスイッチング素子を有し、前記2つのスイッチング素子は、互いに逆相で駆動され、前記2つのスイッチング素子が両方ともオフになる期間Toffが存在するので、スイッチング時に発生する高調波ノイズを低減でき、電磁障害の発生を防止できる。
さらに、本発明の高周波電流点灯装置は、高周波で動作する二組に分かれたそれぞれ2つ、合計4つのスイッチング素子を有し、前記各組の中の2つのスイッチング素子は互いに逆相で駆動され、前記4つのスイッチング素子がすべてオフになる期間Toffが存在し、前記期間Toffは、前記スイッチング素子の並列寄生容量Cと、前記複数の変圧器の一次側コイルの洩れインダクタンスL1とにより形成される共振回路の共振半周期τの0.8倍から1.3倍のいずれかの値に決定される(請求項3)。この構成によっても、スイッチング時に発生する高調波ノイズを低減でき、電磁障害の発生を防止できる。
The high-frequency power supply circuit has two switching elements that operate at a high frequency, and the two switching elements are driven in opposite phases to each other, and there is a period Toff in which both the two switching elements are off. Therefore , the harmonic noise generated at the time of switching can be reduced and the occurrence of electromagnetic interference can be prevented.
Furthermore, the high-frequency current lighting device of the present invention has two switching elements each divided into two groups operating at high frequencies, for a total of four switching elements, and the two switching elements in each group are driven in mutually opposite phases. There is a period Toff in which all of the four switching elements are off, and the period Toff is formed by a parallel parasitic capacitance C of the switching elements and a leakage inductance L1 of primary coils of the plurality of transformers. It is determined to be any value between 0.8 and 1.3 times the resonance half period τ of the resonance circuit . Also with this configuration, harmonic noise generated during switching can be reduced, and the occurrence of electromagnetic interference can be prevented.

前記スイッチング素子がすべてオフになる期間Toffと、前記スイッチング素子と、前記互いに直列に接続された複数の変圧器の一次側コイル同士とで形成される直列共振回路の共振半周期τとの関係が、関係式
0.8τ≦Toff ≦1.3τ
を満たしている。この関係式が満たされているので、直列共振回路により、前記複数の冷陰極管に流される電流が往復する期間と同じくらいの期間に、スイッチング素子を切り替えることができる。したがって、前記複数の冷陰極管に流される電流の切り替えがスムーズにでき、スイッチング素子の切り替え時に発生するノイズをさらに低減でき、電磁障害の発生をより効果的に防止できる。
A relationship between a period Toff in which all the switching elements are turned off, and a resonance half cycle τ of a series resonance circuit formed by the switching elements and primary coils of the plurality of transformers connected in series with each other. , Relational expression 0.8τ ≦ Toff ≦ 1.3τ
The that meet. Runode have this relation is satisfied, a series resonance circuit, about the same period as the current flowing to the plurality of cold-cathode tubes is reciprocated, it is possible to switch the switching element. Therefore, the current flowing through the plurality of cold cathode tubes can be switched smoothly, noise generated when switching the switching element can be further reduced, and the occurrence of electromagnetic interference can be more effectively prevented.

前記直列共振回路の共振半周期は、前記スイッチング素子の並列寄生容量Cと、前記複数の変圧器の一次側コイルの洩れインダクタンスL1とを利用して作られる
前記複数の冷陰極管CCFLを駆動する各変圧器の一次側コイルと、その他の負荷に対して電源を供給する変圧器の一次側コイルとを、前記高周波電源回路に対して直列に接続すれば(請求項5)、冷陰極管CCFLを含む複数の負荷に対して、1つの高周波電源回路から同時に電源を供給できる。
Resonance half period of the series resonance circuit includes a parallel parasitic capacitance C of the previous SL switching elements are created by using the leakage inductance L1 of the primary coil of the plurality of transformers.
If a primary coil of each transformer that drives the plurality of CCFLs and a primary coil of a transformer that supplies power to other loads are connected in series to the high-frequency power circuit (Claim 5) Power can be simultaneously supplied from a single high-frequency power supply circuit to a plurality of loads including the CCFL CCFL.

この場合、前記他の負荷に対して電源を供給する変圧器の二次側コイルに、並列制御レギュレータを接続すれば、駆動電圧の異なる負荷に対応することができる(請求項6)。   In this case, if a parallel control regulator is connected to the secondary coil of the transformer that supplies power to the other load, it is possible to cope with loads having different drive voltages.

本発明によれば、複数の冷陰極管を均一な輝度で点灯させることができる。また、複数の冷陰極管に付随する浮遊容量増大の影響を軽減することができ、高効率な高周波電流点灯装置を実現することができる。   According to the present invention, a plurality of cold cathode fluorescent lamps can be lit with uniform brightness. Moreover, the influence of the increase in stray capacitance associated with the plurality of cold cathode tubes can be reduced, and a high-efficiency high-frequency current lighting device can be realized.

図1は、本発明の高周波電流点灯装置の回路図である。この高周波電流点灯装置は、複数の昇圧トランスK1,K2,・・・Kn(総称するときは「昇圧トランスK」と表記する)の一次側コイル同士を互いに直列に接続した回路を、直流カット用の直列コンデンサC1を通して、高周波電源1に接続している。
前記昇圧トランスK1,K2,・・・Knの二次側のコイルには、それぞれ冷陰極管CCFLが接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency current lighting device according to the present invention. In this high-frequency current lighting device, a circuit in which primary coils of a plurality of step-up transformers K1, K2,... Kn (generally referred to as “step-up transformer K”) are connected in series with each other is used for DC cutting. The high frequency power supply 1 is connected through the series capacitor C1.
Cold cathode fluorescent lamps CCFL are connected to the secondary coils of the step-up transformers K1, K2,.

前記直列コンデンサC1は、高周波電流点灯装置にかかる電圧変動を吸収するもので、図1では最左端の昇圧トランスK1と高周波電源1との間に接続されている。しかし、直列コンデンサC1の設置位置はこれに限られず、複数の昇圧トランスK1,K2,・・・Kn が直列に接続された回路のどの位置でもよい。
昇圧トランスK1,K2,・・・Knの一次側電圧の和を「負荷電圧Vk」と表記する。また、昇圧トランスKの一次側を流れる電流を「負荷電流Ik」と表記する。
The series capacitor C1 absorbs voltage fluctuation applied to the high-frequency current lighting device, and is connected between the leftmost step-up transformer K1 and the high-frequency power source 1 in FIG. However, the installation position of the series capacitor C1 is not limited to this, and may be any position in a circuit in which a plurality of step-up transformers K1, K2,... Kn are connected in series.
The sum of the primary side voltages of the step-up transformers K1, K2,... Kn is expressed as “load voltage Vk”. The current flowing through the primary side of the step-up transformer K is denoted as “load current Ik”.

各昇圧トランスKは、洩れインダクタンスを持っている。図1では、この洩れインダクタンス分を一箇所にまとめてL1で表示している。洩れインダクタンスLは、例えば30Wの冷陰極管に対して1つのトランスが必要であるとすれば、1本あたり5μH程度であるので、冷陰極管がN本(Nは自然数)あれば、そのN倍(5NμH)になる。
また、各冷陰極管CCFLには寄生容量が存在する。この寄生容量を、それぞれCLで示す。
Each step-up transformer K has a leakage inductance. In FIG. 1, the leakage inductance is collected at one place and indicated by L1. For example, if one transformer is required for a 30 W cold cathode tube, the leakage inductance L is about 5 μH, so if there are N cold cathode tubes (N is a natural number), N Double (5NμH).
Further, each cold cathode tube CCFL has a parasitic capacitance. Each parasitic capacitance is indicated by CL.

前記高周波電源1は、部分共振半ブリッジ駆動式の高周波電源回路を採用している。前記高周波電源1は、直流電源V1(電池でもよく、商用電源を整流して得たものでもよい)と、互いに逆相の矩形波電圧VG2,VG3を発振する2つの他励発振器2,3と、他励発振器2,3から発生する矩形波電圧VG2,VG3に基づいてオンオフするMOSFETタイプのスイッチング素子SW2,SW3とを備えている。他励発振器2,3の発振周波数をf2と書く。f2は通常、100kHzから200kHz程度に選ばれる。   The high frequency power supply 1 employs a partial resonance half bridge drive type high frequency power supply circuit. The high-frequency power source 1 includes a DC power source V1 (which may be a battery or may be obtained by rectifying a commercial power source), and two separately-excited oscillators 2 and 3 that oscillate rectangular wave voltages VG2 and VG3 having opposite phases. And MOSFET type switching elements SW2 and SW3 which are turned on and off based on rectangular wave voltages VG2 and VG3 generated from the separately excited oscillators 2 and 3, respectively. The oscillation frequency of the separately excited oscillators 2 and 3 is written as f2. f2 is usually selected from about 100 kHz to 200 kHz.

前記スイッチング素子SW2,SW3のドレイン-ソース間電圧を、それぞれV2,V3と表記する。
前記スイッチング素子SW2,SW3のドレイン-ソース間には、それぞれ並列に寄生容量が存在しており、それらを並列寄生容量Cとする。並列寄生容量Cは、通常、100pFから4000pF程度の値を持つ。
The drain-source voltages of the switching elements SW2 and SW3 are denoted as V2 and V3, respectively.
Parasitic capacitances exist in parallel between the drains and sources of the switching elements SW2 and SW3, respectively, and these are designated as parallel parasitic capacitances C. The parallel parasitic capacitance C usually has a value of about 100 pF to 4000 pF.

前記並列寄生容量Cと前記洩れインダクタンスL1とで形成される直列共振回路の共振周波数をf1と書く。共振周波数f1は、1/2π√(CL1)で表される。
図2は、図1の高周波電流点灯装置の動作波形図である。図2(a)は、前記他励発振器2,3から発生する矩形波電圧VG2,VG3に基づいて動作するスイッチング素子SW2,SW3のオンオフ期間を描いている。図2(b)は、スイッチング素子SW2,SW3のドレイン-ソース間電圧V2,V3を描いている。図2(c)は、負荷電圧Vkの波形を描いている。 図2(d)はg共振半周期τを示すための図である。図2(e)は負荷電流Ikの波形図である。
The resonance frequency of the series resonance circuit formed by the parallel parasitic capacitance C and the leakage inductance L1 is written as f1. The resonance frequency f1 is represented by 1 / 2π√ (CL1).
FIG. 2 is an operation waveform diagram of the high-frequency current lighting device of FIG. FIG. 2A illustrates the on / off periods of the switching elements SW2 and SW3 that operate based on the rectangular wave voltages VG2 and VG3 generated from the separately excited oscillators 2 and 3, respectively. FIG. 2B illustrates the drain-source voltages V2 and V3 of the switching elements SW2 and SW3. FIG. 2C illustrates a waveform of the load voltage Vk. FIG. 2D is a diagram for illustrating the g resonance half cycle τ. FIG. 2E is a waveform diagram of the load current Ik.

前記他励発振器2,3から発生する矩形波電圧VG2,VG3は、互いに逆相であるとともに、両方とも電圧0の期間が存在する。この両方とも電圧0の期間を図2(a)に、"Toff"で示している。
両スイッチング素子SW2,SW3のオフ期間"Toff"の長さは、前記並列寄生容量Cと前記洩れインダクタンスL1とで形成される直列共振回路の共振半周期τと同じか、それより少し短い値又は少し長い値に設定されている。この並列寄生容量Cと前記洩れインダクタンスL1とで形成される直列共振回路の共振半周期τは、共振周波数f1で表せば、1/2f1に等しい。共振周波数f1は、前述したように1/2π√(CL1)で表されるので、共振半周期τは、π√(CL1)で表される。したがって、Toff の値は、π√(CL1)に等しいか、その付近の値に設定される。「付近の値」とは、例えば、0.5倍から2倍がよく、より好ましくは0.8倍から1.3倍までである。0.8倍から1.3倍までとする場合、Toff は、
0.8π√(CL1)≦Toff ≦1.3π√(CL1) (1)
を満たすように設定される。
The rectangular wave voltages VG2 and VG3 generated from the separately excited oscillators 2 and 3 are opposite in phase to each other and both have a period of voltage 0. In both cases, the period of voltage 0 is indicated by “Toff” in FIG.
The length of the off period “Toff” of both switching elements SW2 and SW3 is equal to or slightly shorter than the resonance half cycle τ of the series resonance circuit formed by the parallel parasitic capacitance C and the leakage inductance L1. It is set to a slightly long value. The resonance half cycle τ of the series resonance circuit formed by the parallel parasitic capacitance C and the leakage inductance L1 is equal to 1 / 2f1 when expressed by the resonance frequency f1. Since the resonance frequency f1 is represented by 1 / 2π√ (CL1) as described above, the resonance half cycle τ is represented by π√ (CL1). Accordingly, the value of Toff is set to a value equal to or near π√ (CL1). The “near value” is, for example, preferably 0.5 to 2 times, more preferably 0.8 to 1.3 times. In the case of 0.8 times to 1.3 times, Toff is
0.8π√ (CL1) ≦ Toff ≦ 1.3π√ (CL1) (1)
It is set to satisfy.

次に、図2(a)〜(e)を参照しながら、図1の高周波電流点灯装置の動作を説明する。
スイッチング素子SW2のオン期間中は、直流電源からの電流が負荷に流れ込み、電圧Vkは、電源電圧V1をほぼ維持する。
スイッチング素子SW2のオン期間が終わると、スイッチング素子SW3が直ちにオンになるのではなく、両スイッチング素子SW2,SW3のオフ期間"Toff"が存在する。この期間"Toff"の間に、負荷電流Ikは、前記並列寄生容量Cと前記洩れインダクタンスL1とで形成される直列共振回路を通して、逆方向に流れ始める。逆方向に流れ始めた負荷電流Ikは、前述した共振半周期τが経過する時点では、その方向を変え始める。したがって、期間"Toff"を、前述したように共振半周期τと同じか、その付近の値に設定することにより、逆方向に流れ始めた負荷電流Ikが流れ終わるころに、スイッチング素子SW3をオンすることができる。
Next, the operation of the high-frequency current lighting device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
During the ON period of the switching element SW2, the current from the DC power source flows into the load, and the voltage Vk substantially maintains the power source voltage V1.
When the on period of the switching element SW2 ends, the switching element SW3 is not immediately turned on, but there is an off period “Toff” of both the switching elements SW2 and SW3. During this period “Toff”, the load current Ik begins to flow in the reverse direction through the series resonant circuit formed by the parallel parasitic capacitance C and the leakage inductance L1. The load current Ik that has started to flow in the reverse direction begins to change its direction at the time when the above-described resonance half cycle τ elapses. Therefore, by setting the period “Toff” to a value that is the same as or close to the resonance half cycle τ as described above, the switching element SW3 is turned on when the load current Ik that has started to flow in the reverse direction finishes flowing. can do.

スイッチング素子SW3がオンになれば、負荷電流Ikは、スイッチング素子SW3を通して電源V1の負の線に流れ込むことができる。このため、負荷電圧Vkは、ほぼ直流電源電圧の負の値(−V1)を維持することができる。
以上のように、両スイッチング素子SW2,SW3のオフ期間"Toff"を設けることにより、この"Toff"の期間中に、負荷電流に共振を発生させて、負荷電圧Vkの正の値V1 から負の値(−V1)への移行をスムーズに行うことができる。つまりこの電圧移行の間に、高周波電流の急激な変化が起こるのを避けることができる。したがって、電磁波の発生を防止し、回りの機器に与える電磁障害を軽減することができる。
If the switching element SW3 is turned on, the load current Ik can flow into the negative line of the power source V1 through the switching element SW3. For this reason, the load voltage Vk can maintain the negative value (-V1) of the DC power supply voltage.
As described above, by providing the off-period “Toff” of both switching elements SW2 and SW3, resonance occurs in the load current during this “Toff” period, and the negative value from the positive value V1 of the load voltage Vk is reduced. The transition to the value (-V1) can be performed smoothly. That is, it is possible to avoid a rapid change in the high-frequency current during this voltage transition. Therefore, generation of electromagnetic waves can be prevented and electromagnetic interference given to surrounding devices can be reduced.

なお、負荷電圧Vkの波形自体も、スイッチング素子SW2,SW3のドレイン-ソース間電圧V2,V3の波形と比べると、時間的に遅れている。この遅れ時間を、図2の中に"s"で表している。負荷電圧Vkの波形が時間sだけ遅れる理由は、負荷電流が、並列寄生容量Cや洩れインダクタンスL1の充放電に使われるためである。この遅れ時間sの長さは、前記共振半周期τの約半分くらいである。   Note that the waveform of the load voltage Vk itself is delayed in time compared to the waveforms of the drain-source voltages V2 and V3 of the switching elements SW2 and SW3. This delay time is represented by “s” in FIG. The reason why the waveform of the load voltage Vk is delayed by the time s is that the load current is used for charging and discharging the parallel parasitic capacitance C and the leakage inductance L1. The length of the delay time s is about half of the resonance half period τ.

負荷電圧Vkが冷陰極管CCFLの点灯閾値を超えた時点で、冷陰極管CCFLが点灯し、冷陰極管CCFLの消灯閾値より低下した時点で、冷陰極管CCFLが消灯する。なお、冷陰極管CCFLの点灯・消灯にはヒステリシスがあるため、前記消灯閾値が点灯閾値よりも低くなっているのは勿論である。
負荷電流Ikが流れる期間は、図2(e)に示すとおり、"Toff"の期間と、この"Toff"の期間の後に続く遅れ時間sに相当する期間である。
When the load voltage Vk exceeds the lighting threshold value of the cold cathode tube CCFL, the cold cathode tube CCFL is turned on, and when the load voltage Vk falls below the turn-off threshold value of the cold cathode tube CCFL, the cold cathode tube CCFL is turned off. Since the cold cathode tube CCFL is lit and extinguished, there is a hysteresis, so that the extinguishing threshold is naturally lower than the lighting threshold.
The period during which the load current Ik flows is a period corresponding to a “Toff” period and a delay time s following the “Toff” period, as shown in FIG.

以上の動作において、スイッチング周波数f2を変化させると、冷陰極管CCFLに流れる負荷電流Ikを調整することができる。
なお、図1の回路において、前記直列コンデンサC1の容量は、スイッチング素子の並列寄生容量Cと昇圧トランスKの洩れインダクタンスL1とで決まる共振にほとんど寄与しないように、十分大きく設定するとよい。すなわち、直列コンデンサC1と洩れインダクタンスL1とで決まる回路ループの直列共振周波数をf3と書くと、
f3<f2 (2)
となるようにする。
In the above operation, the load current Ik flowing through the CCFL CCFL can be adjusted by changing the switching frequency f2.
In the circuit of FIG. 1, the capacitance of the series capacitor C1 is preferably set sufficiently large so that it hardly contributes to resonance determined by the parallel parasitic capacitance C of the switching element and the leakage inductance L1 of the step-up transformer K. That is, if the series resonance frequency of the circuit loop determined by the series capacitor C1 and the leakage inductance L1 is written as f3,
f3 <f2 (2)
To be.

以上に説明した本発明の実施形態の回路構成により、トランスの2次側に接続された各冷陰極管CCFLに、同一の大きさの電流を流すことができる。したがって、各冷陰極管CCFLの発光輝度を揃えることができ、液晶表示器の表示の均一性を維持することができる。
また、スイッチング素子の並列寄生容量Cで決まる共振には、昇圧トランスKの洩れインダクタンスL1を利用することにより、共振用コイルや共振用コンデンサを特に取り付けなくてもよくなる。したがって、軽量で小型の高周波電流点灯装置が実現できる。
With the circuit configuration of the embodiment of the present invention described above, currents of the same magnitude can be supplied to each cold cathode tube CCFL connected to the secondary side of the transformer. Therefore, the emission luminance of each cold cathode tube CCFL can be made uniform, and the display uniformity of the liquid crystal display can be maintained.
Further, for the resonance determined by the parallel parasitic capacitance C of the switching element, by using the leakage inductance L1 of the step-up transformer K, it is not necessary to attach a resonance coil or a resonance capacitor. Therefore, a lightweight and small high-frequency current lighting device can be realized.

次に、以上に説明した本発明の高周波電流点灯装置の応用例を説明する。
液晶テレビなどの映像・電子機器は、冷陰極管CCFLの駆動部、液晶駆動部、映像信号処理部、操作インターフェイス部など複数の負荷を備えており、それぞれ動作電圧が異なるのが通常である。
冷陰極管CCFLの駆動部と、その他の部分、例えば液晶駆動部、映像信号処理部、操作インターフェイス部に分けて、それぞれ独立した電源を設けると、必要な電源の種類も多数になり、その結果、トータルの電源効率が低下する、また、必要な電圧ごとに電源回路を用意する必要があるため、回路構成が複雑になり、コストアップにつながるなどの問題があった。
Next, an application example of the high-frequency current lighting device of the present invention described above will be described.
A video / electronic device such as a liquid crystal television has a plurality of loads such as a cold cathode tube CCFL drive unit, a liquid crystal drive unit, a video signal processing unit, and an operation interface unit, and usually has different operating voltages.
Dividing into the cold cathode tube CCFL drive part and other parts, such as the liquid crystal drive part, video signal processing part, and operation interface part, and providing independent power supplies, the number of types of necessary power supplies becomes large, and as a result As a result, the total power supply efficiency is lowered, and it is necessary to prepare a power supply circuit for each necessary voltage, which causes problems such as a complicated circuit configuration and an increase in cost.

そこで、映像・電子機器の、異なる電源電圧を必要とするすべての負荷に対して、単一の電流源とみなせる電源を用意することによって、一括した給電を実現する。
図3は、複数の冷陰極管CCFLの昇圧トランスKの一次側コイル同士を互いに直列に接続するとともに、その他の負荷に対して電源を供給するべく昇圧トランスの一次側コイル同士を互いに直列に接続した回路を示す。
Therefore, collective power supply is realized by preparing a power supply that can be regarded as a single current source for all loads of video / electronic devices that require different power supply voltages.
FIG. 3 shows that the primary side coils of the step-up transformer K of a plurality of cold cathode fluorescent lamps CCFL are connected in series with each other, and the primary side coils of the step-up transformer are connected in series with each other to supply power to other loads. The circuit is shown.

同図において、100V,200Vなどの交流入力電源は、フューズ(Fuse)などを通して、整流回路4に接続されている。整流回路4では、この交流入力電源をいったん直流に変換する。直流に変換された電源は、部分共振半ブリッジ駆動式の高周波電源回路1で高周波電源に変換されて、直列接続された複数の昇圧トランスの一次側に給電される。
各昇圧トランスの二次側には、冷陰極管CCFLと、その他の定電圧V1,V2,V3,・・,Vn(総称するときは「V」と表記する)を必要とする回路部分が接続されている。
In the figure, an AC input power source such as 100 V or 200 V is connected to the rectifier circuit 4 through a fuse or the like. In the rectifier circuit 4, this AC input power supply is once converted to DC. The power source converted into direct current is converted into a high frequency power source by the high frequency power circuit 1 of the partial resonance half bridge drive type, and is fed to the primary side of a plurality of step-up transformers connected in series.
Connected to the secondary side of each step-up transformer is a CCFL and a circuit portion that requires other constant voltages V1, V2, V3,..., Vn (collectively referred to as “V”). Has been.

これらの定電圧Vを必要とする回路部分については、昇圧トランスの2次側に、電流−電圧変換をする並列制御レギュレータS1,S2,・・・,Sn(総称するときは「並列制御レギュレータS」と表記する)を接続し、並列制御レギュレータSの出力端に、それぞれの負荷を接続している。
並列制御レギュレータSの回路構成例を、図4に示す。これらの並列制御レギュレータS自体の回路構成は、特開平4−46565号公報や、特開2003−333857号公報により公知であるので、ここでは簡単に説明する。
For the circuit portion that requires the constant voltage V, parallel control regulators S1, S2,..., Sn (currently referred to as “parallel control regulator S” for current-voltage conversion) are provided on the secondary side of the step-up transformer. And the respective loads are connected to the output terminals of the parallel control regulator S.
An example of the circuit configuration of the parallel control regulator S is shown in FIG. Since the circuit configuration of these parallel control regulators S itself is known from Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-46565 and 2003-333857, it will be briefly described here.

並列制御レギュレータSは、並列形ゼロクロススイッチSWsと、整流回路5と、平滑コンデンサCsとの結合からなり、平滑コンデンサCsに電圧検出回路Dsと負荷とをつないでいる。平滑コンデンサCは極性を有するコンデンサを使用することができる。前記ゼロクロススイッチSWsの切り換えは、電圧検出回路Dsにより行う。
平滑コンデンサCの電圧、すなわち負荷にかかる電圧をVとし、整流回路5にかかる電圧をViとする。
The parallel control regulator S includes a combination of a parallel type zero-cross switch SWs, a rectifier circuit 5, and a smoothing capacitor Cs, and connects the voltage detection circuit Ds and a load to the smoothing capacitor Cs. The smoothing capacitor C can be a capacitor having polarity. The switching of the zero cross switch SWs is performed by a voltage detection circuit Ds.
The voltage of the smoothing capacitor C, that is, the voltage applied to the load is V, and the voltage applied to the rectifier circuit 5 is Vi.

電圧検出回路Dsは、ヒステリシスを持ち、負荷にかかる電圧Vが所定値EUよりも高くなれば、その時点から続く、電圧Viの最初のゼロクロス時点でゼロクロススイッチSWsを閉じ(オン)、負荷にかかる電圧Vが所定値EL(EL<EU)よりも低くなればその時点から続く、電圧Viの最初のゼロクロス時点でゼロクロススイッチSWsを開く(オフ)動作をさせる。   The voltage detection circuit Ds has hysteresis, and when the voltage V applied to the load becomes higher than the predetermined value EU, the zero-cross switch SWs is closed (ON) at the first zero-crossing time point of the voltage Vi, and is applied to the load. If the voltage V becomes lower than the predetermined value EL (EL <EU), the zero cross switch SWs is opened (turned off) at the first zero cross point of the voltage Vi, which continues from that point.

この制御により、負荷にかかる電圧Vを、所定値ELとEUとの間に保つことができる。なお、所定値ELとEUの具体的な設定値は、個々の負荷が必要とする電圧Vに応じて決められる。
以上の図3、図4の回路構成により、冷陰極管CCFL以外の回路部分に対しても、所定の大きさの電圧の電源を供給することができる。
With this control, the voltage V applied to the load can be maintained between the predetermined values EL and EU. The specific set values of the predetermined values EL and EU are determined according to the voltage V required for each load.
With the circuit configurations of FIGS. 3 and 4 described above, a power supply having a predetermined voltage can be supplied to circuit portions other than the CCFL CCFL.

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、複数の昇圧トランスKに変えて、圧電トランスを用い、これらの圧電トランスをそれぞれ冷陰極管CCFLが接続するようにしてもよい。また、前記高周波電源1は、互いに逆相の矩形波電圧に基づいてオンオフするMOSFETタイプのスイッチング素子SW2,SW3を備えていたが、図5に示すように、4つのスイッチング素子SW2,SW3,SW2′,SW3′を備え、スイッチング素子SW2,SW3は互いに逆相で駆動され、スイッチング素子SW2′,SW3′は互いに逆相で駆動され、スイッチング素子SW2とスイッチング素子SW2′とが互いに逆相で駆動されるようにした全ブリッジ駆動式の高周波電源においても、前記4つのスイッチング素子がすべてオフになる期間Toffをもたせることにより、本発明の適用は可能である。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことができる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, instead of the plurality of step-up transformers K, piezoelectric transformers may be used, and these piezoelectric transformers may be connected to the cold cathode tubes CCFL, respectively. The high-frequency power source 1 includes MOSFET type switching elements SW2 and SW3 that are turned on and off based on rectangular wave voltages having opposite phases, but as shown in FIG. 5, four switching elements SW2, SW3, and SW2 are provided. ', SW3', the switching elements SW2 and SW3 are driven in opposite phases, the switching elements SW2 'and SW3' are driven in opposite phases, and the switching elements SW2 and SW2 'are driven in opposite phases. Even in the all-bridge drive type high frequency power supply configured as described above, the present invention can be applied by providing a period Toff in which all the four switching elements are off. In addition, various changes can be made within the scope of the present invention.

半ブリッジ駆動式の高周波電源を用いた本発明の高周波電流点灯装置の回路図である。It is a circuit diagram of the high frequency current lighting device of the present invention using a half bridge drive type high frequency power supply. 図1の高周波電流点灯装置における各部の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of each part in the high frequency current lighting device of FIG. 複数の冷陰極管CCFLの昇圧トランスKの一次側コイル同士を互いに直列に接続するとともに、その他の負荷に対して電源を供給するべく昇圧トランスの一次側コイル同士を互いに直列に接続した回路図である。In the circuit diagram, the primary side coils of the step-up transformer K of the plurality of CCFLs CCFL are connected in series to each other, and the primary side coils of the step-up transformer are connected in series to supply power to other loads. is there. 昇圧トランスの二次側に接続される並列制御レギュレータSの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the parallel control regulator S connected to the secondary side of a step-up transformer. 全ブリッジ駆動式の高周波電源を用いた本発明の高周波電流点灯装置の回路図である。It is a circuit diagram of the high frequency current lighting device of the present invention using a full bridge drive type high frequency power supply.

符号の説明Explanation of symbols

1 高周波電源
2,3 ,6,7 他励発振器
4 整流回路
5 整流回路
C 並列寄生容量
CCFL 冷陰極管
K1,K2,・・・Kn 昇圧トランス
L1 洩れインダクタンス
Lk 負荷電流
S1,S2,・・・,Sn 並列制御レギュレータ
SW2,SW3,SW2′,SW3′ スイッチング素子
Vk 負荷電圧
1 High-frequency power supply 2, 3, 6, 7 Separately excited oscillator 4 Rectifier circuit 5 Rectifier circuit C Parallel parasitic capacitance
CCFL Cold cathode tubes K1, K2,... Kn Boost transformer L1 Leakage inductance Lk Load currents S1, S2, ..., Sn Parallel control regulators SW2, SW3, SW2 ', SW3' Switching element Vk Load voltage

Claims (6)

高周波電源回路と、
前記高周波電源回路に対して一次側コイル同士が互いに直列に接続された複数の変圧器と、
前記各変圧器の二次側コイルにそれぞれ接続された複数の冷陰極管とを備え
前記高周波電源回路は、高周波で動作する2つのスイッチング素子を有し、
前記2つのスイッチング素子は、互いに逆相で駆動され、前記2つのスイッチング素子が両方ともオフになる期間(Toff)が存在し、
前記期間(Toff)は、前記スイッチング素子の並列寄生容量(C)と、前記複数の変圧器の一次側コイルの洩れインダクタンス(L1)とにより形成される共振回路の共振半周期(τ)の0.8倍から1.3倍のいずれかの値に決定されることを特徴とする高周波電流点灯装置。
A high frequency power supply circuit;
A plurality of transformers in which primary coils are connected to each other in series with respect to the high-frequency power circuit;
A plurality of cold-cathode tubes each connected to the secondary coil of each transformer ,
The high-frequency power circuit has two switching elements that operate at a high frequency,
The two switching elements are driven in opposite phases to each other, and there is a period (Toff) in which both the two switching elements are off,
The period (Toff) is 0 of the resonance half cycle (τ) of the resonance circuit formed by the parallel parasitic capacitance (C) of the switching element and the leakage inductance (L1) of the primary coil of the plurality of transformers. .High frequency current lighting device characterized in that it is determined to be any value from 8 times to 1.3 times .
前記期間(Toff)は、前記共振半周期(τ)の値にほぼ等しい請求項1記載の高周波電流点灯装置。The high-frequency current lighting device according to claim 1, wherein the period (Toff) is substantially equal to a value of the resonance half cycle (τ). 高周波電源回路と、
前記高周波電源回路に対して一次側コイル同士が互いに直列に接続された複数の変圧器と、
前記各変圧器の二次側コイルにそれぞれ接続された複数の冷陰極管とを備え、
前記高周波電源回路は、高周波で動作する二組に分かれたそれぞれ2つ、合計4つのスイッチング素子を有し、
前記各組の中の2つのスイッチング素子は互いに逆相で駆動され、前記4つのスイッチング素子がすべてオフになる期間(Toff)が存在し、
前記期間(Toff)は、前記スイッチング素子の並列寄生容量(C)と、前記複数の変圧器の一次側コイルの洩れインダクタンス(L1)とにより形成される共振回路の共振半周期(τ)の0.8倍から1.3倍のいずれかの値に決定されることを特徴とする高周波電流点灯装置。
A high frequency power supply circuit;
A plurality of transformers in which primary coils are connected to each other in series with respect to the high-frequency power circuit;
A plurality of cold-cathode tubes each connected to the secondary coil of each transformer,
The high-frequency power supply circuit has two switching elements that are divided into two sets that operate at high frequencies, for a total of four switching elements,
The two switching elements in each set are driven in opposite phases to each other, and there is a period (Toff) in which all the four switching elements are off ,
The period (Toff) is 0 of the resonance half cycle (τ) of the resonance circuit formed by the parallel parasitic capacitance (C) of the switching element and the leakage inductance (L1) of the primary coil of the plurality of transformers. .High frequency current lighting device characterized in that it is determined to be any value from 8 times to 1.3 times .
前記期間(Toff)は、前記共振半周期(τ)の値にほぼ等しい請求項3記載の高周波電流点灯装置。The high-frequency current lighting device according to claim 3, wherein the period (Toff) is substantially equal to a value of the resonance half cycle (τ). 前記複数の冷陰極管を駆動する各変圧器の一次側コイルと、その他の負荷に対して電源を供給する変圧器の一次側コイルとを、前記高周波電源回路に対して直列に接続している請求項1から請求項4のいずれかに記載の高周波電流点灯装置。 A primary coil of each transformer that drives the plurality of cold cathode tubes and a primary coil of a transformer that supplies power to other loads are connected in series to the high-frequency power circuit. The high-frequency current lighting device according to any one of claims 1 to 4. 前記他の負荷に対して電源を供給する変圧器の二次側コイルには、並列制御レギュレータが接続されている請求項5記載の高周波電流点灯装置。   6. The high-frequency current lighting device according to claim 5, wherein a parallel control regulator is connected to a secondary coil of a transformer that supplies power to the other load.
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