JP4529965B2

JP4529965B2 - 蛍光表示管の電源回路

Info

Publication number: JP4529965B2
Application number: JP2006276664A
Authority: JP
Inventors: 正人末国
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008096585A

Description

本発明は、例えばＤＶＤレコーダに搭載される蛍光表示管の電源回路に関するものである。

蛍光表示管（ＶＦＤ；Vacuum Fluorescent Display）は、真空管の技術を応用した表示デバイスであって、真空容器に封入されたフィラメントを加熱して放出される電子を、アノードに塗布された蛍光体に衝突させて蛍光体を発光させることにより、数字や文字などを表示するものである。このような蛍光表示管は、ＤＶＤレコーダ、ビデオレコーダ、オーディオ装置をはじめ、各種機器の表示部に広く用いられている。

一般に、表示部に蛍光表示管を備えたＤＶＤレコーダにおいては、蛍光表示管の電源回路として、ディスクリート構成からなるスイッチング電源回路が採用されることが多い。このスイッチング電源回路は、交流電源を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次側に与えられ、二次側から複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、トランスの二次側から取り出される電圧を検出して、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するフィードバック回路とを有している。スイッチング電源回路の典型的なものは、自励発振式のＲＣＣ（Ringing Choke Converter）型スイッチングレギュレータである。

ところで、蛍光表示管を備えたＤＶＤレコーダにおいては、フィラメント電圧として例えば２．０Ｖ〜２．６Ｖの仕様が要求される。また、ＤＶＤレコーダの待機時電力として、例えばＡＣ１００Ｖで３Ｗ以下の仕様が要求される。ここで問題となるのは、ＤＶＤレコーダの待機時やディマー（輝度調整）時におけるフィラメント電圧の不足である。すなわち、ＤＶＤレコーダが待機状態にあるときや、ディマー設定により蛍光表示管の輝度を下げたときは、電源回路からみて負荷が軽くなるため、スイッチング電源回路のフィードバック制御によって、スイッチング素子のＯＦＦ期間が長くなり、素子が間欠発振しやすくなる。スイッチング素子が間欠発振すると、電源回路から蛍光表示管のフィラメントに印加される電圧が、連続したＤＣ電圧ではなく方形波となるので、フィラメント電圧が低下して２．０Ｖ〜２．６Ｖの仕様を満たさなくなり、蛍光表示管が正常に点灯しなくなる。

蛍光表示管の電源回路に関しては、例えば下記の特許文献１、特許文献２に記載のものがある。特許文献１では、出力手段（トランス）から出力されるフィラメント電圧に対応した検出信号をフィードバックし、出力手段に入力される交流信号の電圧レベルを制御することにより、フィラメント電圧を定電圧化するようにしている。特許文献２では、蛍光表示管の点灯時にカットオフバイアス電圧を発生させるためのツェナーダイオードの電流を、ロジック回路に供給することによって、従来ツェナーダイオードで無駄に消費されていた電力を有効に利用するようにしている。また、特許文献３には、電源回路の負荷状態を検出し、軽負荷の場合に出力回路にダミー負荷を接続することによって、スイッチング素子が間欠発振するのを防止したスイッチング電源回路が記載されている。

特開２０００−３５６９６７号公報特開平８−２７８７６２号公報特開平８−３４０６７５号公報

上述したように、ＤＶＤレコーダの待機時やディマー時には、スイッチング電源回路の間欠発振に基因して蛍光表示管のフィラメント電圧が低下し、仕様を満たさなくなるという問題がある。特許文献１は、フィラメント電圧を定電圧化させるものであるが、待機時などの間欠発振に基づくフィラメント電圧の低下には対応することができない。特許文献２も、間欠発振に基づくフィラメント電圧の低下の問題を解決するものではない。また、特許文献３は、ダミー負荷の接続により軽負荷時の間欠発振を抑制するものであるが、ダミー負荷の切り換え手段を必要とし、また、蛍光表示管のように２．０Ｖ〜２．６Ｖの微妙な電圧範囲でフィラメント電圧を安定させるには、ダミー負荷だけでは不十分である。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、簡単な回路構成によって、軽負荷時においても所定のフィラメント電圧仕様を満たすことができる安価な蛍光表示管の電源回路を提供することにある。

本発明は、交流電源を整流する整流回路と、この整流回路の出力が一次側に与えられ、二次側から複数の電圧が取り出されるトランスと、このトランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、トランスの二次側から取り出される電圧を検出して、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するフィードバック回路とを有し、トランスの二次側から取り出される複数の電圧を、蛍光表示管およびその他の負荷に供給する蛍光表示管の電源回路において、前記他の負荷に電圧を供給する電源ラインに、ブリーダ抵抗を接続し、蛍光表示管に電圧を供給する電源ラインに、電力蓄積用の電解コンデンサを接続したものである。

本発明では、トランスの二次側において、蛍光表示管とは別の負荷に電圧を供給する電源ラインにブリーダ抵抗を接続したので、待機時やディマー時などの場合でもトランスの二次側には一定の負荷電流が流れる。このため、二次側の負荷の増加に伴って、トランスの一次側のスイッチング素子のＯＦＦ期間が短くなり、蛍光表示管のフィラメント電圧を一定以上確保することができるので、所定の電圧仕様を満たすことが可能となる。

また、本発明では、蛍光表示管の電源ラインに電力蓄積用の電解コンデンサを接続したので、通常動作時には電解コンデンサに十分な電力が蓄積され、軽負荷時にはこの電解コンデンサから蛍光表示管のフィラメントへ安定した電源を供給することができる。こうして、ブリーダ抵抗と電解コンデンサを設けるだけで、安定したフィラメント電圧を得ることができ、簡単な回路で安価に実現することができる。

本発明の好ましい実施形態においては、電解コンデンサの前段に、ショットキーバリアダイオードが設けられる。電解コンデンサは、このショットキーバリアダイオードを介して充電される。ショットキーバリアダイオードは、順方向の電圧降下が小さく、アノード・カソード間の電圧のばらつきが少ないので、トランスの二次側のダイオードとしてこれを用いることにより、電解コンデンサから蛍光表示管のフィラメントへ供給される電圧のばらつきも少なくなって、フィラメント電圧をより安定させることができる。

本発明によれば、簡単な回路構成によって、軽負荷時においても所定のフィラメント電圧仕様を満たすことができる安価な蛍光表示管の電源回路を提供できる効果がある。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。図１は、本発明による蛍光表示管の電源回路の一例を示す回路図である。１は交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続されるプラグ、２は短絡保護のためのヒューズ、３はノイズを除去するためのラインフィルタ、４は交流電源を整流する整流回路、５は整流回路４の出力が一次側に与えられ、二次側から複数の電圧が取り出されるトランスである。５１、５２はトランス５の一次側巻線、５３〜５５はトランス５の二次側巻線、５６はトランス５の鉄心である。６は蛍光表示管７を駆動するためのドライバＩＣである。蛍光表示管７は公知のもので、ここではＤＶＤレコーダの表示用として用いられる。したがって、図１の電源回路は、ＤＶＤレコーダに搭載される。８はＬＥＤ（発光ダイオード）８ａとフォトトランジスタ８ｂとから構成されるフォトカプラである。

トランス５の一次側において、Ｑ１はトランス５の一次側巻線５１に接続されたスイッチング素子であって、例えばＭＯＳ−ＦＥＴからなる。ｄはドレイン、ｇはゲート、ｓはソースを表している。Ｑ２はスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御用トランジスタである。Ｒ１〜Ｒ４は抵抗、Ｄ１およびＤ２はダイオード、Ｃ１はコンデンサを表している。自励発振によるスイッチング素子Ｑ1のＯＮ／ＯＦＦ動作によって、一次側巻線５１、５２に流れる電流が断続され、スイッチング素子Ｑ１がＯＮの期間ではトランス５にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦの期間では蓄積されたエネルギーが二次側へ放出されて、二次側巻線５３〜５５から複数の電圧が取り出される。

トランス５の二次側において、Ｑ３は電圧検出用のトランジスタ、Ｄ３〜Ｄ６はダイオード、Ｃ２〜Ｃ５はコンデンサ、Ｒ５〜Ｒ１４は抵抗、Ｚ１およびＺ２はツェナーダイオードである。コンデンサＣ２〜Ｃ５のうち、Ｃ２およびＣ５は電解コンデンサであり、他は通常のコンデンサである。また、ダイオードＤ３〜Ｄ６のうち、Ｄ６はショットキーバリアダイオードであり、他は通常のダイオードである。

ダイオードＤ３、コンデンサＣ２、Ｃ３、抵抗Ｒ５、Ｒ６は、電源ライン２１に接続されている。この電源ライン２１は、トランス５の二次側巻線５３から導出され、ドライバＩＣ６に電源電圧を供給するためのラインであって、例えば−２４Ｖの電圧がドライバＩＣ６に供給される。

ダイオードＤ４、抵抗Ｒ１２は、電源ライン２２に接続されている。この電源ライン２２は、トランス５の二次側巻線５４から導出され、マイクロコンピュータ（図示省略）を含む制御系の負荷に電源電圧を供給するためのラインであって、例えば＋５Ｖの電圧が制御系負荷に供給される。抵抗Ｒ１２は、本発明におけるブリーダ抵抗を構成する抵抗である。

ダイオードＤ５、抵抗Ｒ１３は、電源ライン２３に接続されている。この電源ライン２３は、トランス５の二次側巻線５３と二次側巻線５４の接続点から導出され、モータ（図示省略）を含む駆動系の負荷に電源電圧を供給するためのラインであって、例えば＋９Ｖの電圧が駆動系負荷に供給される。抵抗Ｒ１３も、本発明におけるブリーダ抵抗を構成する抵抗である。

ショットキーバリアダイオードＤ６、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ１１は、電源ライン２４、２５に接続されている。この電源ライン２４、２５は、トランス５の二次側巻線５５から導出され、蛍光表示管７のフィラメントに電源電圧を供給するためのラインであって、電源ライン２４のＶ１点の電圧と、電源ライン２５のＶ２点の電圧との差電圧が、フィラメント電圧として蛍光表示管７に供給される。電源ライン２５は、ツェナーダイオードＺ２を介して接地されている。

抵抗Ｒ１０は電源ライン２１、２５間に接続されており、−２４Ｖの電圧が抵抗Ｒ５、Ｒ６，Ｒ１０およびツェナーダイオードＺ２により分圧される。抵抗Ｒ７およびツェナーダイオードＺ１は電源ライン２３に接続されており、ツェナーダイオードＺ１の両端には抵抗Ｒ８、Ｒ９が接続されている。コンデンサＣ４は、トランジスタＱ３のエミッタ・ベース間に接続されている。電源ライン２３の＋９Ｖの電圧は、抵抗Ｒ７〜Ｒ９、Ｒ１３およびツェナーダイオードＺ１により分圧される。

トランジスタＱ３のエミッタは電源ライン２２に接続され、コレクタは抵抗１４を介してフォトカプラ８のＬＥＤ８ａに接続されている。このトランジスタＱ３と、フォトカプラ８と、制御用トランジスタＱ２とは、トランス５の二次側から取り出される電圧を検出して、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するフィードバック回路を構成している。

以上のような蛍光表示管の電源回路において、ＤＶＤレコーダが動作状態にあるときは、電源ライン２１を通してドライバＩＣに−２４Ｖが供給され、電源ライン２２を通してマイクロコンピュータ等に＋５Ｖが供給され、電源ライン２３を通してモータ等に＋９Ｖが供給され、電源ライン２４、２５を通して蛍光表示管７に２．０Ｖ〜２．６Ｖのフィラメント電圧が供給される。このため、蛍光表示管７は、ドライバＩＣ６により駆動されて点灯する。

一方、ＤＶＤレコーダがリモコンの操作により待機状態に移ると、モータ等の駆動系負荷が動作しなくなるので、電源ライン２３の負荷が軽くなる。また、電源ライン２２の負荷も、マイクロコンピュータ以外は不動作状態になるので、同様に軽くなる。従来は、このように負荷が軽くなると、電源ラインの電圧が上昇し、トランジスタＱ３がこれを検出してフォトカプラ８を介して一次側にフィードバックがかかる結果、スイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ時間が長くなって間欠発振となり、これが原因でトランス５の二次側の出力電圧が低下し、所定のフィラメント電圧を確保できなかった。

しかるに、図１の電源回路では、駆動系負荷や制御系負荷の電源ライン２２、２３にブリーダ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３が接続されており、待機時やディマー時にもブリーダ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３に電流が流れるので、軽負荷の場合でもトランス５の二次側には一定の負荷電流が流れる。このため、二次側の負荷の増加に伴って、フィードバック制御によりトランス５の一次側のスイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ期間が短くなる結果、電源ライン２４の電圧の低下を防いで蛍光表示管７のフィラメント電圧を一定以上確保することができ、２．０Ｖ〜２．６Ｖの電圧仕様を満たすことが可能となる。ここで、待機時にブリーダ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３に流す電流の値は、待機電力仕様であるＡＣ１００Ｖ時３Ｗを超えないような値に設定される。

また、図１の電源回路では、電源ライン２４、２５間に電力蓄積用の電解コンデンサＣ５が接続されている。従来は、この電解コンデンサＣ５の容量が１００μＦ程度であったが、本実施形態では、電解コンデンサＣ５として１０００μＦ程度のものを用いる。この結果、ＤＶＤレコーダの通常動作時には、トランス５の二次巻線５５から電解コンデンサＣ５に十分な電力が蓄積される。また、軽負荷時には、この電解コンデンサＣ５から蛍光表示管７へフィラメント電圧を供給することができるので、ブリーダ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３による間欠発振の抑制効果が不十分な場合でも、蛍光表示管７のフィラメント電圧を安定に維持することが可能となる。

さらに、図１の電源回路では、電解コンデンサＣ５の前段にショットキーバリアダイオードＤ６が設けられており、電解コンデンサＣ５はこのショットキーバリアダイオードＤ６を介して充電される。前述したように、ショットキーバリアダイオードＤ６は、アノード・カソード間の電圧のばらつきが少ないため、これを介して電解コンデンサＣ５を充電することにより、電解コンデンサＣ５から蛍光表示管７のフィラメントへ供給される電圧のばらつきも少なくなって、フィラメント電圧をより安定させることができる。

こうして、本実施形態によれば、ブリーダ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３と電解コンデンサＣ５を設けるだけで、安定したフィラメント電圧を得ることができ、簡単な回路で安価に実現することができる。また、ショットキーバリアダイオードＤ６を設けることにより、電圧のばらつきを少なくしてフィラメント電圧をより一層安定させることができる。

なお、ＤＶＤレコーダの待機時においては、電解コンデンサＣ５のエネルギーがフィラメント電圧に消費されるので、電解コンデンサＣ５の充電量より放電量が大きくならないように（すなわち電解コンデンサＣ５が常に電力蓄積状態となるように）、スイッチング素子Ｑ１の発振動作を制御するのが好ましい。

以上述べた実施形態では、ＤＶＤレコーダに搭載される蛍光表示管の電源回路を例に挙げたが、本発明は、ＤＶＤレコーダ以外にも、例えばビデオレコーダ、オーディオ装置、車載用時計、リモコンなどの各種機器に適用することができる。

また、以上述べた実施形態では、制御系と駆動系の２つの負荷系統に電源電圧を供給する場合を例に挙げたが、本発明は、１つの負荷系統のみに電源電圧を供給する場合にも適用することができる。

本発明による蛍光表示管の電源回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

４整流回路
５トランス
６ドライバＩＣ
７蛍光表示管
８フォトカプラ
２１〜２５電源ライン
Ｑ１スイッチング素子
Ｑ２制御用トランジスタ
Ｑ３電圧検出用トランジスタ
Ｒ１２、Ｒ１３ブリーダ抵抗
Ｄ６ショットキーバリアダイオード
Ｃ５電解コンデンサ

Claims

交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力が一次側に与えられ、二次側から複数の電圧が取り出されるトランスと、
前記トランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、
前記トランスの二次側から取り出される電圧を検出して、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するフィードバック回路とを有し、
前記トランスの二次側から取り出される複数の電圧のうち、第１の電圧を制御系の負荷に供給し、第２の電圧を駆動系の負荷に供給し、第３の電圧を蛍光表示管に供給し、第４の電圧を蛍光表示管のドライバＩＣに供給する蛍光表示管の電源回路において、
前記第１および第２の電圧を供給する電源ラインのそれぞれに、ブリーダ抵抗を接続し、
前記第３の電圧を供給する電源ラインに、ショットキーバリアダイオードと、当該ダイオードを介して充電される電力蓄積用の電解コンデンサとを接続したことを特徴とする蛍光表示管の電源回路。
交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力が一次側に与えられ、二次側から複数の電圧が取り出されるトランスと、
前記トランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、
前記トランスの二次側から取り出される電圧を検出して、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するフィードバック回路とを有し、
前記トランスの二次側から取り出される複数の電圧を、蛍光表示管およびその他の負荷に供給する蛍光表示管の電源回路において、
前記他の負荷に電圧を供給する電源ラインに、ブリーダ抵抗を接続し、
前記蛍光表示管に電圧を供給する電源ラインに、電力蓄積用の電解コンデンサを接続したことを特徴とする蛍光表示管の電源回路。
請求項２に記載の蛍光表示管の電源回路において、
前記電解コンデンサの前段に、ショットキーバリアダイオードが設けられていることを特徴とする蛍光表示管の電源回路。