JPH07170757A - 容量性負荷の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力の増大と駆動周波数の低減を容易とする
と共に、トランスの薄型化を実現する。 【構成】 ２つの小型トランスの２次巻線に現れる電圧
が同位相となるように、且つ、２次巻線が直列或いは並
列となるように配置する。上記２つのトランスを同一の
１次電流、または同一の１次電圧で駆動することによ
り、各トランスの２次巻線間に接続した容量性負荷を駆
動する。大型のトランスを用いることなく、２つの小型
トランスで同等の出力を得ることができ、それらの小型
トランスを平面上に配置することで装置の薄型化に効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は容量性負荷の駆動回路に
関し、詳しくは、分散型ＥＬ発光素子や圧電素子に正弦
波状の交流電圧を印加する容量性負荷の駆動回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、容量性負荷の一種である分散型
ＥＬ発光素子は、誘電物質中に蛍光物質を分散して含有
させた発光体を二枚の電極でサンドイッチ式に挟んだコ
ンデンサの構造を有し、その電極間に交流電圧を印加す
ると発光体の蛍光物質に交流電界が加わり発光する。ま
た、このＥＬ発光素子は、印加電圧の大きさ及び周波数
に比例して輝度が増大するので、商用交流電源電圧を印
加するよりも、乾電池、蓄電池或は商用交流電圧を整流
した直流電圧を、インバータと称される駆動回路を介し
て高周波、高電圧の交流電圧に変換して点灯する場合が
多い。

【０００３】この種のインバータの従来回路（特公昭62
-15032号公報）を図３に示して説明する。

【０００４】上記インバータ１０は、互いに同方向に巻
かれ、直列に接続された、１次巻線Ｌ11、帰還巻線Ｌ１
Ｂ及び２次巻線Ｌ２からなるトランスＴ１を具備し、そ
のトランスＴ１の２次巻線Ｌ１２に接続されたＥＬ発光
素子１１に正弦波状の交流電圧を印加する。具体的に
は、エミッタがトランスＴ１の１次巻線Ｌ１１と帰還巻
線Ｌ１Ｂの接続点に接続されたトランジスタＴｒと、そ
のトランジスタのコレクタとベース間に接続され、積分
回路の時定数を設定する第１のコンデンサＣ１と、一端
がトランジスタＴｒのベースに接続され、第１のコンデ
ンサＣ１と共に積分回路を構成し、同時にトランジスタ
Ｔｒのバイアスを設定する第１の抵抗Ｒ１と、第１の抵
抗Ｒ１の他端とトランスＴ１の帰還巻線Ｌ１Ｂと２次巻
線Ｌ１２の接続点の間に接続された直流遮断用の第２の
コンデンサＣ２と、第２のコンデンサＣ２及び第１の抵
抗Ｒ１の接続点とトランジスタＴｒのコレクタ間に接続
されたバイアス設定用の第２の抵抗Ｒ２と、前記のトラ
ンスＴ１とで構成され、この直列接続された１次巻線Ｌ
１１、帰還巻線Ｌ１Ｂ、及び２次巻線Ｌ１２にＥＬ発光
素子１１が並列接続される。なお、図中、（Ａ）（Ｂ）
はそれぞれ接地端子、電源端子である。

【０００５】このインバータ１０では、主にトランスＴ
１の各巻線Ｌ１１，Ｌ１Ｂ，Ｌ１２のインダクタンスを
加算したインダクタンスと、容量性負荷であるＥＬ発光
素子１１のキャパシタンスにより決定される周期で、ト
ランスＴ１の各巻線Ｌ１１，Ｌ１Ｂ，Ｌ１２に交流電流
が発生し、その電流によって帰還巻線Ｌ１Ｂの両端に発
生する起電圧がトランジスタＴｒを順バイアスとする期
間、トランジスタＴｒによって１次巻線Ｌ１１に駆動電
流が流れ、トランスにエネルギーを注入することによ
り、回路の損失を補償し、発振動作をする。

【０００６】ＥＬ発光素子１１を駆動する場合、インバ
ータ１０の出力電圧は正弦波状であることが望ましく、
上記インバータ１０では、第１の抵抗Ｒ１と第１のコン
デンサＣ１による積分回路により急激なトランジスタＴ
ｒのエミッタ電流の増加を制限して、その出力電圧が正
弦波状となるように調整する。このようにして、上記Ｅ
Ｌ発光素子１１の両端には、トランスＴ１の各巻線Ｌ１
１，Ｌ１Ｂ，Ｌ１２比と、その各巻線Ｌ１１，Ｌ１Ｂ，
Ｌ１２によるインダクタンスと、ＥＬ発光素子１１のキ
ャパシタンスによる共振回路のＱによって決定される大
きさで、主にトランスＴ１の各巻線Ｌ１１，Ｌ１Ｂ，Ｌ
１２のインダクタンスを加算したインダクタンスと、Ｅ
Ｌ発光素子１１のキャパシタンスにより決定される周波
数の交流電圧が印加される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＬ発光素
子１１は、印加される交流電圧の電圧が大きいほど、明
るく点灯する。一方で、ＥＬ発光素子１１は、点灯時間
と共に徐々に輝度が低下していく特性があり、点灯開始
から或設定した値までその輝度が低下するまでの時間を
一般的に点灯寿命を呼んでいるが、その点灯寿命は印加
される交流電圧の周波数が低いほど長くなる。

【０００８】従って、ＥＬ発光素子１１の駆動には周波
数がある程度低く、電圧が高い交流電圧が望ましい。具
体的には、周波数が４００〜８００Ｈｚで、電圧が６０
〜１２０Ｃになるように設定されるのが一般的である。

【０００９】また、ＥＬ発光素子１１には電球や冷陰極
管等の光源に比べ、厚さが薄いという特徴があり、その
特徴を活かしてＬＣＤなど薄型機器に用いられることが
多く、ＥＬ発光素子１１の駆動回路であるインバータに
も厚さが薄いものが要求される事が多い。

【００１０】上記の従来回路例では、ＥＬ発光素子に印
加する交流電圧の周波数を下げるためにはトランスＴ１
の各巻線Ｌ１１，Ｌ１Ｂ，Ｌ１２のインダクタンスを加
算したインダクタンスを大きくしなければならず、その
為には巻線の巻き数を大きくする必要があり、巻線に使
用する線材を細くしたり、トランスＴ１の形状を大きく
する必要があった。しかしながら、巻線を細くすると回
路の損失が増し、出力電圧が減少するという不都合があ
り、トランスＴ１の形状を大きくすると厚さが厚くなっ
てしまうという不都合があった。

【００１１】さらに、上記の従来回路例では、ＥＬ発光
素子１１に印加する交流電圧を大きくするには１次巻線
Ｌ１１に流れる１次電流を大きくする必要があるが、１
次電流を大きくしすぎるとトランスが磁気的に飽和し、
１次巻線Ｌ１１やトランジスタＴｒに過大な電流が流
れ、トランスＴ１やトランジスタＴｒの発熱や破壊等の
好ましくない状態が発生する。従って、一般的には、大
きな出力電圧を取り出そうとする場合には、１次電流を
増やし、それによって発生する磁気的な飽和を防ぐた
め、トランスＴ１の寸法を大きくする必要があって、ト
ランスＴ１の厚さが厚くなるという問題があった。

【００１２】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところはトランスを厚く
する事なく、駆動周波数の低下と大きな出力の取りだし
を実現し得る容量性負荷の駆動回路を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、互いに同方向に巻か
れ、直列に接続された１次巻線、帰還巻線及び２次巻線
からなる第１のトランスと、互いに同方向に巻かれ、直
列に配置された１次巻線と２次巻線からなる第２のトラ
ンスを具備し、第１のトランスの２次巻線に一端が接続
され、他端を第２のトランスの２次巻線に接続された容
量性負荷に正弦波状の交流電圧を印加する容量性負荷の
駆動回路であって、かつエミッタが第１のトランスの１
次巻線と帰還巻線の接続点に接続されたトランジスタ
と、そのコレクタとベース間に接続された第１のコンデ
ンサと、一端がトランジスタのベースに接続された第１
の抵抗と、その他端の第１のトランスの帰還巻線と２次
巻線の接続点の間に接続された第２のコンデンサと、第
２のコンデンサ及び第１の抵抗の接続点とトランジスタ
オのコレクタ間に接続された第２の抵抗からなり、前記
第１及び第２のトランスの２次巻線に現れる電圧の位相
が同位相となるように、第１と第２のトランスの１次巻
線を直列、或いは並列に接続したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明に係る容量性負荷の駆動回路では、第１
及び第２のトランスの１次巻線を直列、或いは並列に配
置するから、従来回路例として説明した第１のトランス
のみを用いて駆動する場合に比べ、第１のトランスに同
じ１次電流を流した場合には、出力電圧は第１のトラン
スの２次巻線で発生する電圧と第２のトランスの２次巻
線で発生する電圧を加算した電圧となり、出力が増加す
る。

【００１５】また、駆動回路の発振周波数は、主に容量
性負荷のキャパシタンスと駆動回路に用いるトランスの
インダクタンスの共振周波数によって決まるが、第２の
トランスの２次巻線を第１のトランスの各巻線と直列に
配置したから、容量性負荷から見たインダクタンスが増
加し、共振周波数が低下し、駆動周波数を低くできる。

【００１６】さらに、上記作用に加えて、第１及び第２
のトランスを平面上に配置することによって、トランス
の厚さを増すことなく、出力の増加と周波数の低減を図
ることができる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に示して説明
する。尚、図３と同一または相当部分には同一参照符号
を付して重複説明は省略する。

【００１８】図１に本発明の第１の実施例を示す。本実
施例の駆動回路（１）では、第１のトランスＴ１の１次
巻線Ｌ１１の巻端は、互いに同方向に巻かれ、直列に配
置された１次巻線Ｌ２１と２次巻線Ｌ２２からなる第２
のトランスＴ２の１次巻線Ｌ２１の巻端に接続され、第
２のトランスＴ２の１次巻線Ｌ２１と２次巻線Ｌ２２の
接続点は電源の接地端子（Ａ）に接続される。また、各
トランスＴ１，Ｔ２の各巻線は互いに同方向に、且つ、
直列に巻かれる。上記構成によって、１次電流はトラン
ジスタＴｒのエミッタから第１のトランスＴ１の１次巻
線Ｌ１１と第２のトランスＴ２の１次巻線Ｌ２１を介し
て接続に流れる。この１次電流によって、各１次巻線Ｌ
１１，Ｌ２１に各１次電圧Ｖ１１、Ｖ２１が発生し、各
トランスＴ１、Ｔ２の巻線比によって各トランスＴ１、
Ｔ２の巻端間には、各２次電圧Ｖ１２、Ｖ２２が発生
し、各２次電圧Ｖ１２、Ｖ２２は互いに同位相となるよ
う巻線が施されているから、容量性負荷１２には各２次
電圧Ｖ１２、Ｖ２２を加算した電圧が印加される。

【００１９】図３に示した従来回路例と比較すると、同
じ１次電流を流した場合には、容量性負荷１２に印加さ
れる電圧は、第２のトランスＴ２に発生する２次電圧Ｖ
２２の分、本実施例による駆動回路の方が大きくなり、
容量性負荷１２への出力を大きくできる。また、容量性
負荷１２の駆動周波数は、容量性負荷１２のキャパシタ
ンスと各トランスＴ１、Ｔ２の各巻線Ｌ１１、Ｌ１Ｂ、
Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２のインダクタンスを加算したイ
ンダクタンスで主に決定されるが、図３に示した従来回
路例と比較すると、第２のトランスＴ２の各巻線Ｌ２
１、Ｌ２２によるインダクタンスの分、合計のインダク
タンスが増加するから、駆動周波数を低くでき、容量性
負荷１２にＥＬ発光素子を用いた場合には点灯寿命を長
くできる。

【００２０】図２に第２の実施例を示す。この実施例の
駆動回路（２）では第１の実施例に比較して、各トラン
スＴ１、Ｔ２の各１次巻線Ｌ１１、Ｌ２１を並列となる
ように接続したことのみ異なる。本実施例の構成によれ
ば、図３に示した従来回路例と比較して、同じ１次電圧
を各トランスＴ１、Ｔ２に印加した場合、容量性負荷１
２に印加される電圧は、第１の実施例同様、第２のトラ
ンスＴ２に発生する２次電圧Ｖ２２の分、本実施例によ
る駆動回路の方が大きくなり、容量性負荷１２への出力
を大きくできる。

【００２１】また、容量性負荷１２からみた第１と第２
のトランスＴ１、Ｔ２によるインダクタンスは、第１の
トランスＴ１の１次巻線Ｌ１１と、第２のトランスＴ２
の１次巻線Ｌ２１を並列にしたことによって減少する
が、この減少分は、通常、第２のトランスＴ２の２次巻
線Ｌ２２によるインダクタンスの増加分に比較して、無
視できる程度に小さいから、第１の実施例と同様の理由
により、容量性負荷１２の駆動周波数を低くでき、容量
性負荷１２にＥＬ発光素子を用いた場合には点灯寿命を
長くできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る容量性負荷の駆動回路によ
れば、大型のトランスを用いることなく、薄型で、かつ
容易に出力を大きくすることができると共に、周波数の
低減を図ることができる。

【００２３】また、大型のトランスを用いることなく、
小型のトランスを平面上に配置することにより、トラン
スの実装厚さ寸法を小さくできて、機器の薄型化に有効
な手段となり得る。

【００２４】上記の効果は、特に、容量性負荷としてＥ
Ｌ発光素子を用いた場合に有効であり、その実用性は高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る容量性負荷の駆動回路の第１の
実施例を示す回路図。

【図２】 本発明に係る容量性負荷の駆動回路の第２の
実施例を示す回路図。

【図３】 従来例を示すインバータの回路図。

【符号の説明】

１，２ 駆動回路 １２ 容量性負荷（ＥＬ発光素子など） Ｔ１，Ｔ２ トランス Ｔｒ トランジスタ Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ａ 電源の接地端子 Ｂ 電源の出力端子 Ｌ１１ トランスＴ１の１次巻線 Ｌ１Ｂ トランスＴ１の帰還巻線 Ｌ１２ トランスＴ１の２次巻線 Ｌ２１ トランスＴ２の１次巻線 Ｌ２２ トランスＴ２の２次巻線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに同方向に巻かれ、直列に接続された
   １次巻線、帰還巻線及び２次巻線からなる第１のトラン
   スと、同じく互いに同方向に巻かれ、直列に配置された
   １次巻線と２次巻線からなる第２のトランスを具備し、
   第１のトランスの２次巻線に一端が接続され、他端を第
   ２のトランスの２次巻線に接続された容量性負荷に正弦
   波状の交流電圧を印加する容量性負荷の駆動回路であっ
   て、かつエミッタが第１のトランスの１次巻線と帰還巻
   線の接続点に接続されたトランジスタと、そのコレクタ
   とベース間に接続された第１のコンデンサと、一端がト
   ランジスタのベースに接続された第１の抵抗と、その他
   端と第１のトランスの帰還巻線と２次巻線の接続点の間
   に接続された第２のコンデンサと、第２のコンデンサ及
   び第１の抵抗の接続点と第１のトランジスタのコレクタ
   間に接続された第２の抵抗からなり、前記第１と第２の
   トランスの１次巻線の巻端が互いに接続され、直流電源
   の出力端子をトランジスタのコレクタに接続し、前記直
   流電源の接地端子を第２のトランスの１次巻線と２次巻
   線の接続点に接続した容量性負荷の駆動回路。
2. 【請求項２】互いに同方向に巻かれ、直列に接続された
   １次巻線、帰還巻線及び２次巻線からなる第１のトラン
   スと、同じく互いに同方向に巻かれ、直列に配置された
   １次巻線と２次巻線からなる第２のトランスを具備し、
   第１のトランスの２次巻線に一端が接続され、他端を第
   ２のトランスの２次巻線に接続された容量性負荷に正弦
   波状の交流電圧を印加する容量性負荷の駆動回路であっ
   て、かつエミッタが第１のトランスの１次巻線と帰還巻
   線の接続点に接続されたトランジスタと、そのコレクタ
   とベース間に接続された第１のコンデンサと、一端がト
   ランジスタのベースに接続された第１の抵抗と、その他
   端と第１のトランスの帰還巻線と２次巻線の接続点の間
   に接続された第２のコンデンサと、第２のコンデンサ及
   び第１の抵抗の接続点と第１のトランジスタのコレクタ
   間に接続された第２の抵抗からなり、前記第２のトラン
   スの１次巻線の巻端が第１のトランスの１次巻線と帰還
   巻線とトランジスタのエミッタの接続点に接続され、か
   つ第２のトランスの１次巻線と２次巻線の接続点が第１
   のトランスの１次巻線の巻端に接続されると共に電源の
   接地端子に接続された容量性負荷の駆動回路。