JP5043261B2 - 蛍光表示管の駆動方法及び駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光表示管のフィラメントに供給するフィラメント電圧とグリッド及びアノードに供給する表示電圧とを生成する蛍光表示管の駆動方法及び駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
蛍光表示管は、アノードとグリットとフィラメントとからなり、フィラメントに電力を供給してフィラメントを発熱させることで熱電子を発生させ、グリッドにより該熱電子を加速し、アノードの蛍光体と熱電子が衝突することで発光する表示素子である。このため、蛍光表示管では、フィラメント電圧とグリッド電圧とアノード電圧を供給する駆動回路が必要となる。通常、グリッドとアノードには同一電圧が使用されるので、以降はグリッド電圧とアノード電圧を表示電圧と呼ぶ。
【0003】
フィラメント電圧に必要とされるのは例えば5V程度の交流の低電圧であり、表示電圧に必要とされるのは例えば50V程度の直流の高電圧である。したがって、フィラメント電圧と表示電圧とを得るには、それぞれ別個に電源が必要になる。これらの電源の少なくとも1部を共用化する方法としては、倍電圧回路を用いる方法がある。倍電圧回路を用いることにより、交流のフィラメント電圧を倍電圧整流して直流の表示電圧を生成することができる。しかし、交流により倍電圧回路を使用した場合、電力損失が大きく、倍電圧回路が高温になるため、信頼性が低下するという問題点があった。
【0004】
そこで、倍電圧回路をパルス駆動することで低損失化を図った駆動回路が提案されている。図11はこのような駆動回路の構成を示す回路図、図12は図11の駆動回路の動作を示す波形図である。以下、図11の駆動回路の動作について説明する。トランジスタTR20、ツェナダイオードZD20、ダイオードD20及び抵抗器R20〜R22からなるロジック電源20は、直流入力電圧VINから直流電圧VCCを生成するエミッタフォロワ回路である。
【0005】
反転増幅器IC20、ダイオードD21,D22、抵抗器R23,R24及びコンデンサC22からなる基準発振器21は、図12(a)のような100〜200kHz程度の基準クロック信号を生成する。フリップフロップIC21及び抵抗器R25からなる2分周回路22は、基準クロック信号の周波数を1/2にした図12(b)のような外部クロック信号を生成して、この外部クロック信号をフィラメントドライバIC22の外部クロック入力端子EXTCKに入力する。
【0006】
フィラメントドライバIC22は、直流入力電圧VINをスイッチングして、出力端子OUT1,OUT2から互いに相補な差動パルス(交流)電圧F1,F2を出力する(図12(c)、図12(d))。このフィラメントドライバIC22は、ローム(Rohm)社製のBD6621FP−Yである。ここで、フィラメントドライバIC22の端子SELには、基準クロック信号が入力され、端子SELが「H」レベルの場合には、フィラメントドライバIC22内の図示しない内部発振器による内部クロック動作となり、端子SELが「L」レベルの場合には、外部クロック信号による外部クロック動作となる。
【0007】
ダイオードD23〜D27及びコンデンサC28〜C37からなる倍電圧回路23は、フィラメントドライバIC22から出力された差動パルス電圧F1,F2を倍電圧整流して、昇圧した直流出力電圧を生成する。ここでの倍電圧回路23は、ダイオードD23及びコンデンサC28,C29からなる1段目と、ダイオードD24及びコンデンサC30,C31からなる2段目と、ダイオードD25及びコンデンサC32,C33からなる3段目と、ダイオードD26及びコンデンサC34,C35からなる4段目と、ダイオードD27及びコンデンサC36,C37からなる5段目とを有する5段構成の回路なので、入力電圧VINの約5倍の電圧が得られる。
【0008】
差動パルス電圧F1が「H」レベルの期間では、奇数段に属するコンデンサが充電される。このときの充電は、電圧VINから「L」レベルの端子OUT2に向かう方向の電流で行われる。一方、差動パルス電圧F2が「H」レベルの期間では、偶数段に属するコンデンサが充電される。このときの充電は、電圧VINから「L」レベルの端子OUT1に向かう方向の電流で行われる。また、差動パルス電圧F1,F2は、図示しない蛍光表示管のフィラメントの両端に印加される。
【0009】
トランジスタTR21、ツェナダイオードZD21,ZD22、抵抗器R30,R31及びコンデンサC38,C39からなるエミッタフォロワレギュレータ24は、倍電圧回路23の出力電圧を安定化させるための定電圧電源である。このエミッタフォロワレギュレータ24で生成された表示電圧VDD2は、図示しない蛍光表示管のグリッド及びアノードに印加される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように図11の駆動回路では、交流で低電圧のフィラメント電圧と直流で高電圧の表示電圧とを同時に得ることができる。また、倍電圧回路23をパルス駆動することにより、低損失動作を実現することができ、倍電圧回路23の温度上昇を抑えることができるので、信頼性を向上させることができる。
【0011】
しかしながら、図11の駆動回路では、負荷変動(出力電流の変動)に対する表示電圧VDD2の安定性が悪いという問題点があった。その理由は、トランジスタTR21のベース−エミッタ間電圧が出力電流(トランジスタTR21のコレクタ電流)の増加と共に大きくなることと、各コンデンサの充電、放電比率が変化する(充電の不十分)ため、表示電圧VDD2が出力電流の増加と共に下がるからである。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、負荷変動に対する表示電圧の安定性を向上させることができる蛍光表示管の駆動方法及び駆動回路を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蛍光表示管のフィラメントに供給するフィラメント電圧とグリッド及びアノードに供給する表示電圧とを生成する蛍光表示管の駆動方法であって、入力直流電圧(VCC)をオン/オフして互いに相補な差動パルス電圧(F1,F2)を生成し、これら差動パルス電圧を前記フィラメント電圧として出力する差動パルス生成手順と、前記差動パルス電圧よりフィラメント電流を予め設定された一定値に維持する手順と、前記差動パルス電圧を倍電圧整流した直流電圧を前記表示電圧(VDD2)として出力する表示電圧生成手順と、前記表示電圧を検出して、検出結果を帰還電圧(VERR)として出力する出力電圧監視手順と、前記帰還電圧に基づいて前記表示電圧が一定となるよう前記入力直流電圧を調節する電圧制御手順とを実行するようにしたものである。このように、本発明では、出力電圧監視手順において表示電圧を検出し、電圧制御手順において表示電圧が一定となるよう入力直流電圧を調節することにより、表示電圧を安定させる。また、本発明では、単一の入力直流電圧(VCC−GND)をスイッチングして互いに相補な差動パルス電圧を生成しフィラメントに印加する。ここで、互いに相補なとは、一方が「H」レベル(VCC)であるとき、他方が「L」レベル(GND)であることを意味する。これにより、フィラメント電位は、常に表示電位の消灯レベル以上となる。
【0014】
また、本発明の蛍光表示管の駆動回路は、入力直流電圧(VCC)をオン/オフして互いに相補な差動パルス電圧(F1,F2)を生成し、これら差動パルス電圧を前記フィラメント電圧として出力する差動パルス回路(2)と、前記差動パルス電圧よりフィラメント電流を予め設定された一定値に維持するフィラメント定電流回路(6)と、前記差動パルス電圧を倍電圧整流した直流電圧を前記表示電圧(VDD2)として出力する倍電圧回路(3)と、この倍電圧回路から出力された表示電圧を検出して、検出結果を帰還電圧(VERR)として出力する出力電圧監視回路(4)と、前記帰還電圧に基づいて前記表示電圧が一定となるよう前記入力直流電圧を調節する電圧制御回路(1)とを有するものである。
また、本発明の蛍光表示管の駆動回路の1構成例において、前記電圧制御回路は、一方の出力端子(コレクタ)に電源電圧(VIN)が与えられ、他方の出力端子(エミッタ)から前記入力直流電圧を出力するトランジスタ(TR1)と、一端に前記電源電圧が与えられ、他端が前記トランジスタの入力端子(ベース)と接続された抵抗器(R3)と、前記帰還電圧が所定の基準値と等しくなるよう前記トランジスタの入力電流を制御するシャントレギュレータ(IC1)とからなるものである。
【0015】
また、本発明の蛍光表示管の駆動回路の1構成例において、前記フィラメント定電流回路は、一方の出力端子(コレクタ)が前記差動パルス回路の出力(OUT1,OUT2)と接続されたトランジスタ(TR2,TR3)と、一端が前記トランジスタの他方の出力端子(エミッタ)と接続され、他端がフィラメントと接続された半固定抵抗器(RF1,RF2)と、一端が前記差動パルス回路の出力と接続され、他端が前記トランジスタの入力端子(ベース)と接続された抵抗器(R7,R8)と、前記半固定抵抗器の両端の電圧が所定の基準値と等しくなるよう前記トランジスタの入力電流を制御するシャントレギュレータ(IC3,IC4)と、カソードが前記差動パルス回路の出力と接続され、アノードがフィラメントと接続されたダイオード(DF1,DF2)とからなるものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態となる蛍光表示管の駆動回路の構成を示すブロック図である。本実施の形態の駆動回路は、入力電圧制御回路1と、差動パルス回路2と、倍電圧回路3と、出力電圧監視回路4とから構成される。
【0017】
入力電圧制御回路1は、入力電圧VINを電圧VCCに落として出力すると共に、後述する帰還電圧VERRに基づいて表示電圧VDD2が一定となるよう電圧VCCを調節する。差動パルス回路2は、入力電圧制御回路1から出力された直流電圧VCCをスイッチングして、互いに相補な差動パルス(交流)電圧F1,F2を生成する。また、差動パルス回路2は、差動パルス電圧F1,F2のデューティ比と周波数を変更することが可能である。
【0018】
倍電圧回路3は、差動パルス回路2から出力された差動パルス電圧F1,F2を倍電圧整流して昇圧した表示電圧VDD2を生成する。出力電圧監視回路4は、倍電圧回路3から出力された表示電圧VDD2を検出して、検出結果を帰還電圧VERRとして出力する。
【0019】
図2は図1の駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。入力電圧制御回路1は、トランジスタTR1と、シャントレギュレータIC1と、抵抗器R3と、コンデンサC10〜C13とから構成される。直流入力電圧VINを投入すると、抵抗器R3によりバイアスされたオン状態のトランジスタTR1を通じて直流電圧VCCが差動パルス回路2に入力される。
【0020】
シャントレギュレータIC1は、出力電圧監視回路4から出力される帰還電圧VERRに応じて出力電圧(カソードKの電圧)を調節するものである。このシャントレギュレータIC1の出力電圧をシリーズレギュレータであるトランジスタTR1の基準電圧として用いることにより、帰還電圧VERRに応じた電圧VCCの出力を可能としている。
【0021】
差動パルス回路2は、フィラメントドライバIC2と、抵抗器R4〜R6と、コンデンサC14〜C17と、スイッチSW1〜SW6とから構成される。フィラメントドライバIC2は、ローム(Rohm)社製のBD6621FP−Yである。本実施の形態のフィラメントドライバIC2は、図示しない内部発振器により動作しており、抵抗器R6とコンデンサC14はこの内部発振器のための素子である。
【0022】
フィラメントドライバIC2は、入力端子VCC1に印加された直流電圧VCCを受けて、出力端子OUT1,OUT2から互いに相補な差動パルス電圧F1,F2を出力する。図3は差動パルス電圧F1,F2を示す波形図である。この差動パルス電圧F1,F2は、フィラメント5に印加されると共に、倍電圧回路3に出力される。
【0023】
また、フィラメントドライバIC2は、スイッチSW1〜SW6のオン/オフによって設定される端子B0〜B5の値に応じて差動パルス電圧F1,F2のデューティ比を変更する。例えば、スイッチSW1〜SW6を全てオフにすれば、B5を最上位ビット、B0を最下位ビットとするB5〜B0の6ビットが「111111」となる。このとき、差動パルス電圧F1,F2の周期Tを128として、差動パルス電圧F1,F2のパルス幅Wを表すと、パルス幅Wは64となり、デューティ比はW/T×100=64/128=50%となる。
【0024】
また、スイッチSW2〜SW6をオフ、スイッチSW1をオンにすれば、B5〜B0の6ビットが「111110」となり、パルス幅Wが63となる。さらに、スイッチSW1,SW3〜SW6をオフ、スイッチSW2をオンにすれば、B5〜B0の6ビットが「111101」となり、パルス幅Wが62となる。以下同様にして、B5〜B0の6ビットの値が1小さくなるごとに差動パルス電圧F1,F2のパルス幅Wが1小さくなる。ただし、B5〜B0の6ビットが「000001」の場合パルス幅Wは2であり、「000000」の場合パルス幅Wは0である。
【0025】
差動パルス電圧F1,F2の実効値は、VCC×(2×W/T)1/2 で得られる。このようにして、本実施の形態では、端子B0〜B5の設定により、差動パルス電圧F1,F2のデューティ比を容易に変更することができ、これにより差動パルス電圧F1,F2(フィラメント電圧Ef)を容易に変更することができる。したがって、様々なフィラメント電圧規格の蛍光表示管に対応することができる。
【0026】
次に、倍電圧回路3について説明する。倍電圧回路3は、ダイオードD1〜D8と、コンデンサC1〜C8とから構成される。ダイオードD1〜D8には、整流損失を少なくするためにショットキーバリアダイオードが使用される。ここでの倍電圧回路3は、ダイオードD1及びコンデンサC1からなる1段目と、ダイオードD2及びコンデンサC2からなる2段目と、ダイオードD3及びコンデンサC3からなる3段目と、ダイオードD4及びコンデンサC4からなる4段目と、ダイオードD5及びコンデンサC5からなる5段目と、ダイオードD6及びコンデンサC6からなる6段目と、ダイオードD7及びコンデンサC7からなる7段目と、ダイオードD8及びコンデンサC8からなる8段目とを有する8段構成の回路である。
【0027】
倍電圧回路3は、差動パルス電圧F1,F2により各コンデンサC1〜C8を一段おきに充電し、差動パルス電圧F1,F2の波高値の電圧まで各コンデンサC1〜C8を充電する。この倍電圧回路3の出力である表示電圧VDD2は、ダイオードを介してコンデンサに充電された各段の電圧が加算されたもので、コンデンサC1〜C8への充電時間が十分な状態では電圧VCCの約8倍の表示電圧VDD2が得られる。表示電圧VDD2は、図示しない蛍光表示管のグリッド及びアノードに印加される。なお、本実施の形態では、倍電圧回路3を8段構成としているが、必要な表示電圧VDD2に応じて段数を適宜変えてよいことは言うまでもない。
【0028】
図4にフィラメントドライバIC2の出力段を模式化した構成と倍電圧回路3の構成とを示す。電界効果トランジスタからなるスイッチSW10が出力端子OUT1を高電位側(VCC)に接続するとき、同じく電界効果トランジスタからなるスイッチSW11は出力端子OUT2を低電位側(接地、以下GNDとする)に接続する。また、スイッチSW10が出力端子OUT1を低電位側に接続するとき、スイッチSW11は出力端子OUT2を高電位側に接続する。
【0029】
スイッチSW10が出力端子OUT1を高電位側に接続する場合(差動パルス電圧F1がVCCの場合)、フィラメント電流は、OUT1→フィラメント→OUT2→GNDの方向に流れる。一方、スイッチSW11が出力端子OUT2を高電位側に接続する場合(差動パルス電圧F2がVCCの場合)、フィラメント電流は、OUT2→フィラメント→OUT1→GNDの方向に流れる。つまり、フィラメント電流の方向は2/T毎に反転する。
【0030】
なお、R00,R01は電源VCCの出力インピーダンスである。以上のようなフィラメントドライバIC2の出力段にダイオードD1〜D8とコンデンサC1〜C9とからなる倍電圧回路3を接続することで、一般的なパルスの整流では実現することができない倍圧整流が可能となる。
【0031】
次に、倍電圧回路3の倍圧整流動作を説明する。
(A)最初に、F1=VCC,F2=GNDから動作が始まるものとする。この場合、電圧VCCにより、ダイオードD1〜D8を通じてコンデンサC1,C3,C5,C7,C8がそれぞれ充電される。ダイオードD1による電圧降下(約0.6V)と抵抗R00による電圧降下とがあるため、iを充電電流とすると、コンデンサC1にはVCC−0.6−R00×iの電圧VC1が充電される(1倍圧動作)。
【0032】
(B)次に、F1=GND,F2=VCCに移行した場合、充電されたコンデンサC1の負極側の電位がVCCとなるため、その正極側の電位はVC1+VCCとなり、ダイオードD2を通じて、コンデンサC2にはVC1+VCC−0.6−R01×iの電圧VC2が充電される(2倍圧動作)。同様に、コンデンサC4は、コンデンサC3からダイオードD4を通じて充電され、コンデンサC6は、コンデンサC5からダイオードD6を通じて充電され、コンデンサC8は、コンデンサC7からダイオードD8を通じて充電される。なお、ダイオードD1が挿入されているので、コンデンサC1からダイオードD1に向かう逆流が発生することはない。
【0033】
(C)次に、F1=VCC,F2=GNDに移行した場合、充電されたコンデンサC2の負極側の電位がVCCとなるため、その正極側の電位はVC2+VCCとなり、ダイオードD3を通じて、コンデンサC3にはVC2+VCC−0.6−R00×iの電圧VC3が充電される(3倍圧動作)。同様に、コンデンサC5は、コンデンサC4からダイオードD5を通じて充電され、コンデンサC7は、コンデンサC6からダイオードD7を通じて充電される。また、コンデンサC1では上記(A)で説明した充電が行われる。なお、ダイオードD2が挿入されているので、コンデンサC2からダイオードD2に向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD1が挿入されているので、コンデンサC2の両極が短絡することもない。
【0034】
(D)次に、F1=GND,F2=VCCに移行した場合、充電されたコンデンサC3の正極側の電位がVC3+VCCとなるため、ダイオードD4を通じて、コンデンサC4にはVC3+VCC−0.6−R01×iの電圧VC4が充電される(4倍圧動作)。同様に、コンデンサC6は、コンデンサC5からダイオードD6を通じて充電され、コンデンサC8は、コンデンサC7からダイオードD8を通じて充電される。また、コンデンサC2では上記(B)で説明した充電が行われる。
【0035】
このとき、ダイオードD1,D3が挿入されているので、コンデンサC1からダイオードD1に向かう逆流及びコンデンサC3からダイオードD3に向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD2が挿入されているので、コンデンサC3の両極が短絡することもない。
【0036】
(E)次に、F1=VCC,F2=GNDに移行した場合、充電されたコンデンサC4の正極側の電位がVC4+VCCとなるため、ダイオードD5を通じて、コンデンサC5にはVC4+VCC−0.6−R00×iの電圧VC5が充電される(5倍圧動作)。同様に、コンデンサC7は、コンデンサC6からダイオードD7を通じて充電される。また、コンデンサC1では上記(A)で説明した充電が行われ、コンデンサC3では上記(C)で説明した充電が行われる。
【0037】
このとき、ダイオードD2,D4が挿入されているので、コンデンサC2からダイオードD2に向かう逆流及びコンデンサC4からダイオードD4に向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD1,D3が挿入されているので、コンデンサC2,C4の両極が短絡することもない。
【0038】
(F)次に、F1=GND,F2=VCCに移行した場合、充電されたコンデンサC5の正極側の電位がVC5+VCCとなるため、ダイオードD6を通じて、コンデンサC6にはVC5+VCC−0.6−R01×iの電圧VC6が充電される(6倍圧動作)。同様に、コンデンサC8は、コンデンサC7からダイオードD8を通じて充電される。また、コンデンサC2では上記(B)で説明した充電が行われ、コンデンサC4では上記(D)で説明した充電が行われる。
【0039】
このとき、ダイオードD1,D3,D5が挿入されているので、コンデンサC1からダイオードD1に向かう逆流、コンデンサC3からダイオードD3に向かう逆流及びコンデンサC5からダイオードD5に向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD2,D4が挿入されているので、コンデンサC3,C5の両極が短絡することもない。
【0040】
(G)次に、F1=VCC,F2=GNDに移行した場合、充電されたコンデンサC6の正極側の電位がVC6+VCCとなるため、ダイオードD7を通じて、コンデンサC7にはVC6+VCC−0.6−R00×iの電圧VC7が充電される(7倍圧動作)。また、コンデンサC1では上記(A)で説明した充電が行われ、コンデンサC3では上記(C)で説明した充電が行われ、コンデンサC5では上記(E)で説明した充電が行われる。
【0041】
このとき、ダイオードD2,D4,D6が挿入されているので、コンデンサC2からダイオードD2に向かう逆流、コンデンサC4からダイオードD4に向かう逆流及びコンデンサC6からダイオードD6へ向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD1,D3,D5が挿入されているので、コンデンサC2,C4,C6の両極が短絡することもない。
【0042】
(H)次に、F1=GND,F2=VCCに移行した場合、充電されたコンデンサC7の正極側の電位がVC7+VCCとなるため、ダイオードD8を通じて、コンデンサC8にはVC7+VCC−0.6−R01×iの電圧VC8が充電される(8倍圧動作)。また、コンデンサC2では上記(B)で説明した充電が行われ、コンデンサC4では上記(D)で説明した充電が行われ、コンデンサC6では上記(F)で説明した充電が行われる。
【0043】
このとき、ダイオードD1,D3,D5,D7が挿入されているので、コンデンサC1からダイオードD1に向かう逆流、コンデンサC3からダイオードD3に向かう逆流、コンデンサC5からダイオードD5に向かう逆流及びコンデンサC7からダイオードD7に向かう逆流が発生することはなく、ダイオードD2,D4,D6が挿入されているので、コンデンサC3,C5,C7の両極が短絡することもない。
【0044】
このように、(A)〜(H)の8ステップで8倍圧動作を示すが、上記の説明からも明らかなように(A)〜(H)のステップでは各コンデンサの充放電が同時に起こり、かつ(A)〜(H)のステップが繰り返されるので、8倍圧の電圧VDD2が繰り返し供給されることになる。
【0045】
なお、(A)〜(H)の動作は、例えば図5に示すように倍電圧回路3の各コンデンサC2n-1,C2n(nは1以上の整数、本実施の形態ではn=1〜4)の充電時間が十分に長い場合の動作である。図5は差動パルス電圧F1,F2のデューティ比が50%の場合の電圧F1,F2、コンデンサC2n-1,C2nの端子電圧VC2n-1,VC2nを示している。
【0046】
一方、端子B0〜B5の設定により、差動パルス電圧F1,F2のデューティ比を図6のように小さくする場合には、倍電圧回路3の各コンデンサC2n-1,C2nの充電時間が短くなるので、表示電圧VDD2を蛍光表示管のグリッド及びアノードに印加したときに流れる出力電流IDD2に対して、前記充電時間が十分かどうかを確認する必要がある。
【0047】
出力電流IDD2が増加すると、倍電圧回路3の各コンデンサC2n-1,C2nへの充電が不十分となって、コンデンサC2n-1,C2nの端子電圧VC2n-1,VC2nが小さくなり、表示電圧VDD2が低下する。そこで、本実施の形態では、表示電圧VDD2を出力電圧監視回路4で検出して入力電圧制御回路1に帰還することにより、表示電圧VDD2の安定化を図る。
【0048】
出力電圧監視回路4は、抵抗器R1,R2とコンデンサC9とから構成され、表示電圧VDD2を抵抗器R1,R2によって分圧した電圧を帰還電圧VERRとして入力電圧制御回路1に帰還する。表示電圧VDD2を分圧する理由は、帰還電圧VERRを入力電圧制御回路1の許容電圧以下にするためである。
【0049】
入力電圧制御回路1のシャントレギュレータIC1は、リファレンス端子REFの電圧(すなわち、帰還電圧VERR)が所定の基準値になるようカソード電流を調節する。例えば、表示電圧VDD2が低下して帰還電圧VERRが低下すると、シャントレギュレータIC1は、カソード電流を減らす。
【0050】
これにより、抵抗器R3による電圧降下が小さくなるので、シャントレギュレータIC1の出力電圧(カソード電圧)が上昇し、電圧VCCが上昇する。その結果、表示電圧VDD2も上昇する。表示電圧VDD2は電圧VCCの約8倍であるので、表示電圧低下を1Vとすれば、電圧VCCは0.125V程度上昇することになる。
【0051】
一方、入力電圧VINの上昇や出力電流IDD2の減少により、表示電圧VDD2が上昇して帰還電圧VDD2が上昇すると、シャントレギュレータIC1は、カソード電流を増やす。これにより、抵抗器R3による電圧降下が大きくなるので、シャントレギュレータIC1の出力電圧が低下し、電圧VCCが低下する。その結果、表示電圧VDD2も低下する。
【0052】
以上により、表示電圧VDD2の安定性を向上させると共に、R1,R2の比の変更により、表示電圧VDD2を可変設定することができる。シャントレギュレータIC1は50ppm/℃程度の温度特性を有し、またシャントレギュレータIC1の前記基準値はmVオーダーで設定されている。したがって、表示電圧VDD2を高精度に安定化することができる。なお、表示電圧VDDの制御を確実なものとするためには、負荷が大きくなって出力電流IDD2が増加したときに電圧VCCを十分に高くすることができるよう、無負荷時の電圧VCCを低めに設定すべきである。
【0053】
図7はフィラメント電圧に正弦波交流を用いる従来のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。このフィラメント駆動方法では、商用の交流電源等からトランスによってフィラメント電圧を得ており、トランスのセンタータップを基準電位に設定することで均一な輝度が得られる。ただし、フィラメントの電位がグリッドの電位(表示電圧)より低くなることがあるため、負のバイアス(カットオフ電圧)をかけて漏れ発光が生じないようにする必要がある。
【0054】
図8はフィラメント電圧に方形波を用いる従来のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。このフィラメント駆動方法は、DC/DCコンバータの発振電圧をトランスで交流に変換してフィラメントに印加するもので、図7の場合と同様にトランスのセンタータップを使用する。フィラメント電圧に方形波を用いるため、図7の正弦波交流の場合よりもフィラメント電圧のピーク値が低くなるが、カットオフ電圧が必要なことは図7の場合と同じである。
【0055】
図9は本実施の形態のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。本実施の形態では、互いに相補な差動パルス電圧F1,F2をフィラメント5に印加するので、電流の流れは図7の場合と同様であるが、表示の点灯に対する基準位置は常に電源の低圧側(GND)にあるので、フィラメント電位が表示電位の消灯レベルより低くなることがなく、漏れ発光が生じる可能性は少ない。その結果、カットオフ電圧が不要となる。
【0056】
また、本実施の形態では、フィラメント5をパルス駆動することにより、図7の場合よりも消費電力を低減することができ、高効率の動作が可能である。さらに、カットオフ電圧が不要となることから、表示輝度に寄与しない電力損失を減らすことができ、電源電圧の利用度が高めることができ、表示電圧VDD2を図7、図8の場合よりも高くとることができるので、輝度を向上させることができる。
【0057】
また、本実施の形態では、表示電圧VDD2を高精度に安定化できることから、倍電圧回路3の各コンデンサC1〜C8の値を小さくすることができ、駆動回路の小型化と低価格化を実現することができる。
【0058】
[第2の実施の形態]
図10は本発明の第2の実施の形態となる蛍光表示管の駆動回路の構成を示す回路図であり、図2と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第1の実施の形態の回路にフィラメント定電流回路6を追加したものである。フィラメント定電流回路6は、トランジスタTR2,TR3と、シャントレギュレータIC3,IC4と、ダイオードDF1,DF2と、半固定抵抗器RF1,RF2とから構成される。
【0059】
第1の実施の形態で説明したとおり、フィラメントドライバIC2の端子B0〜B5の設定により、差動パルス電圧F1,F2のデューティ比を変更して、種々のフィラメント実効値電圧規格に合わせることができるが、本実施の形態では、規格への合致を電流値で行うため、デューティ比50%の状態でよく、スイッチSW1〜SW6を全てオフにして、B5〜B0の6ビットを「111111」とすればよい。
【0060】
F1=VCC,F2=GNDの場合、フィラメント電流IF1が流れる。この電流IF1は、トランジスタTR2と半固定抵抗器RF1とを通ってフィラメントに至る。シャントレギュレータIC3は、半固定抵抗器RF1の両端の電圧が所定の基準値になるようカソード電流を調節する。
【0061】
例えば、電流IF1が増加して半固定抵抗器RF1の両端の電圧が上昇すると、シャントレギュレータIC3は、カソード電流を増やす。これにより、抵抗器R7による電圧降下が大きくなるので、シャントレギュレータIC3の出力電圧(カソードKの電圧)が低下し、トランジスタTR2のベース電流が減少する。その結果、トランジスタTR2のコレクタ電流、すなわちフィラメント電流IF1も減少する。
【0062】
一方、電流IF1が減少して半固定抵抗器RF1の両端の電圧が低下すると、シャントレギュレータIC3は、カソード電流を減らす。これにより、抵抗器R7による電圧降下が小さくなるので、シャントレギュレータIC3の出力電圧が上昇し、トランジスタTR2のベース電流が増加する。その結果、フィラメント電流IF1も増加する。こうして、フィラメント電流IF1を一定値に維持することができる。なお、ダイオードDF2はフィラメントから流れ出した電流IF1を通すために設けられており、電流IF1は、ダイオードDF2を通って端子OUT2に達する。
【0063】
次に、F1=GND,F2=VCCの場合、フィラメント電流IF2が流れる。この電流IF2は、トランジスタTR3と半固定抵抗器RF2とを通ってフィラメントに至る。シャントレギュレータIC4は、IC3と同様に、半固定抵抗器RF2の両端の電圧が一定になるようカソード電流を調節する。これにより、フィラメント電流IF2は一定値に維持される。なお、ダイオードDF1はフィラメントから流れ出した電流IF2を通すために設けられており、電流IF2は、ダイオードDF1を通って端子OUT1に達する。
【0064】
第1の実施の形態で説明したとおり、F1=VCC,F2=GNDの状態とF1=GND,F2=VCCの状態が交互に繰り返されるので、フィラメントには方向の異なる電流IF1,IF2が交互に流れる。RF1=RF2の場合、IF1=IF2となり、同じ値の電流が流れる。半固定抵抗器RF1,RF2の抵抗値を調整することで電流IF1,IF2の値をそれぞれ調整することができ、フィラメントに規定の電流を流すことができる。
【0065】
以上のように、本実施の形態では、フィラメント定電流回路6を設けることにより、フィラメントを定電流駆動し、フィラメントの温度を一定に維持することができる。また、電流の設定値を半固定抵抗器RF1,RF2で変更することにより、様々なフィラメント電流規格の蛍光表示管に対応することができる。シャントレギュレータIC3,IC4は50ppm/℃程度の温度特性を有し、またシャントレギュレータIC3,IC4の前記基準値はmVオーダーで設定されている。したがって、フィラメント電流IF1,IF2を高精度に安定化することができる。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、入力直流電圧をオン/オフして互いに相補な差動パルス電圧を生成し、これら差動パルス電圧をフィラメント電圧として出力する差動パルス回路と、差動パルス電圧を倍電圧整流した直流電圧を表示電圧として出力する倍電圧回路と、この倍電圧回路から出力された表示電圧を検出して、検出結果を帰還電圧として出力する出力電圧監視回路と、帰還電圧に基づいて表示電圧が一定となるよう入力直流電圧を調節する電圧制御回路とを設けることにより、表示電圧の安定性を向上させることができる。また、表示電圧を高精度に安定化できることから、倍電圧回路に使用するコンデンサの値を小さくすることができ、駆動回路の小型化と低価格化を実現することができる。また、倍電圧回路をパルス駆動することにより、低損失動作を実現することができ、倍電圧回路の温度上昇を抑えることができるので、信頼性を向上させることができる。また、フィラメントをパルス駆動することにより、消費電力を低減することができる。さらに、互いに相補な差動パルス電圧をフィラメントに印加することにより、フィラメント電位が表示電位の消灯レベルより低くなることがないので、カットオフ電圧を不要とすることができる。その結果、表示輝度に寄与しない電力損失を減らすことができ、電源電圧の利用度を高めることができるので、輝度を向上させることができる。
【0067】
また、フィラメント電流を予め設定された一定値に維持するフィラメント定電流回路を設けることにより、フィラメントを定電流駆動し、フィラメントの温度を一定に維持することができる。また、電流の設定値を変更することで様々なフィラメント電流規格の蛍光表示管に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態となる蛍光表示管の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態における駆動回路の構成を示す回路図である。
【図3】 差動パルス電圧を示す波形図である。
【図4】 本発明の第1の実施の形態においてフィラメントドライバの出力段を模式化した構成と倍電圧回路の構成とを示す回路図である。
【図5】 本発明の第1の実施の形態における倍電圧回路の動作を示す波形図である。
【図6】 本発明の第1の実施の形態における倍電圧回路の動作を示す波形図である。
【図7】 フィラメント電圧に正弦波交流を用いる従来のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。
【図8】 フィラメント電圧に方形波を用いる従来のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。
【図9】 本発明の第1の実施の形態のフィラメント駆動方法を説明するための波形図である。
【図10】 本発明の第2の実施の形態となる蛍光表示管の駆動回路の構成を示す回路図である。
【図11】 従来の蛍光表示管の駆動回路の構成を示す回路図である。
【図12】 従来の蛍光表示管の駆動回路の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
1…入力電圧制御回路、2…フィラメントドライバ、3…倍電圧回路、4…出力電圧監視回路、5…フィラメント、6…フィラメント定電流回路。
Claims (4)
- 蛍光表示管のフィラメントに供給するフィラメント電圧とグリッド及びアノードに供給する表示電圧とを生成する蛍光表示管の駆動方法であって、
入力直流電圧をオン/オフして互いに相補な差動パルス電圧を生成し、これら差動パルス電圧を前記フィラメント電圧として出力する差動パルス生成手順と、
前記差動パルス電圧よりフィラメント電流を予め設定された一定値に維持する手順と、
前記差動パルス電圧を倍電圧整流した直流電圧を前記表示電圧として出力する表示電圧生成手順と、
前記表示電圧を検出して、検出結果を帰還電圧として出力する出力電圧監視手順と、
前記帰還電圧に基づいて前記表示電圧が一定となるよう前記入力直流電圧を調節する電圧制御手順とを実行することを特徴とする蛍光表示管の駆動方法。 - 蛍光表示管のフィラメントに供給するフィラメント電圧とグリッド及びアノードに供給する表示電圧とを生成する蛍光表示管の駆動回路であって、
入力直流電圧をオン/オフして互いに相補な差動パルス電圧を生成し、これら差動パルス電圧を前記フィラメント電圧として出力する差動パルス回路と、
前記差動パルス電圧よりフィラメント電流を予め設定された一定値に維持するフィラメント定電流回路と、
前記差動パルス電圧を倍電圧整流した直流電圧を前記表示電圧として出力する倍電圧回路と、
この倍電圧回路から出力された表示電圧を検出して、検出結果を帰還電圧として出力する出力電圧監視回路と、
前記帰還電圧に基づいて前記表示電圧が一定となるよう前記入力直流電圧を調節する電圧制御回路とを有することを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。 - 請求項2記載の蛍光表示管の駆動回路において、
前記電圧制御回路は、
一方の出力端子に電源電圧が与えられ、他方の出力端子から前記入力直流電圧を出力するトランジスタと、
一端に前記電源電圧が与えられ、他端が前記トランジスタの入力端子と接続された抵抗器と、
前記帰還電圧が所定の基準値と等しくなるよう前記トランジスタの入力電流を制御するシャントレギュレータとからなることを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。 - 請求項2記載の蛍光表示管の駆動回路において、
前記フィラメント定電流回路は、
一方の出力端子が前記差動パルス回路の出力と接続されたトランジスタと、
一端が前記トランジスタの他方の出力端子と接続され、他端がフィラメントと接続された半固定抵抗器と、
一端が前記差動パルス回路の出力と接続され、他端が前記トランジスタの入力端子と接続された抵抗器と、
前記半固定抵抗器の両端の電圧が所定の基準値と等しくなるよう前記トランジスタの入力電流を制御するシャントレギュレータと、
カソードが前記差動パルス回路の出力と接続され、アノードがフィラメントと接続されたダイオードとからなることを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。
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