JPH10285947A - Piezoelectric-transformer driving device - Google Patents

Piezoelectric-transformer driving device

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Publication number
JPH10285947A
JPH10285947A JP9092520A JP9252097A JPH10285947A JP H10285947 A JPH10285947 A JP H10285947A JP 9092520 A JP9092520 A JP 9092520A JP 9252097 A JP9252097 A JP 9252097A JP H10285947 A JPH10285947 A JP H10285947A
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JP
Japan
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piezoelectric transformer
frequency
primary
driving device
inductor
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JP9092520A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Asada
隆昭 浅田
Yuichi Kato
裕一 加藤
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Hitachi Media Electronics Co Ltd
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Media Electronics Co Ltd
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the peak value of the primary-side input current of a piezoelectric transformer at the time of switching start. SOLUTION: The piezoelectric-transformer driving device 1 is composed of a DC power 2, an inductor 3 for resonance, a MOS FET 4 and a high-frequency choke inductor 5. The high-frequency choke inductor 5 is connected to a source power supply S for the MOS FET 4. An input electrode 11 for a piezoelectric transformer 6 driven by the piezoelectric-transformer driving device 1 is joied with a drain electrode D for the MOS FET 4, and a common electrode 12 is connected with the ground side end of the high-frequency choke inductor 5. That is, the piezoelectric transformer 6 is connected in parallel with a series circuit consisting of the MOS FET 4 and the high-frequency choke inductor 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランス駆動
装置、特に、液晶ディスプレイのバックライトとして用
いられる冷陰極管点灯装置等に組み込まれて使用される
圧電トランス駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer driving device, and more particularly to a piezoelectric transformer driving device incorporated in a cold cathode tube lighting device used as a backlight of a liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の圧電トランス駆動装置として、
従来より、図14に示すものが知られている。この圧電
トランス駆動装置79は、直流電源80と共振用インダ
クタ81とスイッチング素子であるMOS型電界効果ト
ランジスタ(以下、MOS FETとする)82とで構
成されている。そして、MOS FET82の両端には
それぞれ圧電トランス83の入力電極89,90が接続
される。さらに、圧電トランス83の出力電極91と入
力電極90の間には、冷陰極管等の負荷84が接続され
る。
2. Description of the Related Art As a piezoelectric transformer driving device of this kind,
Conventionally, the one shown in FIG. 14 is known. The piezoelectric transformer driving device 79 includes a DC power supply 80, a resonance inductor 81, and a MOS field effect transistor (hereinafter, referred to as a MOS FET) 82 as a switching element. The input electrodes 89 and 90 of the piezoelectric transformer 83 are connected to both ends of the MOS FET 82, respectively. Further, a load 84 such as a cold cathode tube is connected between the output electrode 91 and the input electrode 90 of the piezoelectric transformer 83.

【0003】以上の構成からなる圧電トランス駆動装置
79において、MOS FET82のゲート電極Gに矩
形波のスイッチング素子制御信号が与えられると、MO
SFET82がON/OFFを繰り返す。MOS FE
T82がON状態では、共振用インダクタ81に電流が
流れ、エネルギーが共振用インダクタ81に蓄積され
る。このとき、MOS FET82のドレイン電極Dの
電圧は略零ボルトに保たれる。
In the piezoelectric transformer driving device 79 having the above configuration, when a rectangular-wave switching element control signal is applied to the gate electrode G of the MOS FET 82, the MO
The SFET 82 repeats ON / OFF. MOS FE
When T82 is ON, a current flows through the resonance inductor 81, and energy is stored in the resonance inductor 81. At this time, the voltage of the drain electrode D of the MOS FET 82 is maintained at substantially zero volt.

【0004】MOS FET82がON状態からOFF
状態になると、圧電トランス83の1次側に入力電流I
が流れ、ドレイン電極Dの電圧は上昇する。共振用イン
ダクタ81と圧電トランス83の入力容量とで共振回路
が構成されるため、MOSFET82がOFF状態にな
ってから所定の時間後、再びドレイン電極Dの電圧は零
ボルトになる。MOS FET82がON状態になる
と、再び共振用インダクタ81に電流が流れ、エネルギ
ーが共振用インダクタ81に蓄積される。こうして、圧
電トランス83の1次側には半波正弦波状の入力電圧が
印加されることになる。
The MOS FET 82 is turned off from the on state.
In the state, the input current I is applied to the primary side of the piezoelectric transformer 83.
Flows, and the voltage of the drain electrode D rises. Since a resonance circuit is formed by the resonance inductor 81 and the input capacitance of the piezoelectric transformer 83, the voltage of the drain electrode D becomes zero volt again after a predetermined time since the MOSFET 82 is turned off. When the MOS FET 82 is turned on, a current flows through the resonance inductor 81 again, and energy is accumulated in the resonance inductor 81. Thus, a half-sine input voltage is applied to the primary side of the piezoelectric transformer 83.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、圧
電トランス駆動装置において、スイッチング素子のON
/OFFを開始してからしばらくの間(通常、数百ms
ec)は圧電トランスの機械振動が不安定であるため、
圧電トランスの1次側に接続されたスイッチング素子の
電圧波形が歪むという現象がある。
Generally, in a piezoelectric transformer driving device, the switching element is turned on.
/ OFF for a while (usually several hundred ms)
ec) because the mechanical vibration of the piezoelectric transformer is unstable,
There is a phenomenon that the voltage waveform of the switching element connected to the primary side of the piezoelectric transformer is distorted.

【0006】従って、圧電トランス駆動装置79は、M
OS FET82のON/OFFを開始してからしばら
くの間、スイッチングが零ボルトで行われず、ピーク値
の高いパルス状の1次側入力電流Iが圧電トランス83
からMOS FET82を通って共通電極(グランド電
極)に流れる。このようなスイッチング開始時の1次側
入力電流Iは、圧電トランス83に大きなパルス状応力
を発生させ、それが繰り返し圧電トランス83にかかる
ことにより、圧電トランス83に割れや欠け等の不具合
を招く原因となっていた。
Therefore, the piezoelectric transformer driving device 79 is
For a while after ON / OFF of the OS FET 82 is started, switching is not performed at zero volt, and a pulse-like primary-side input current I having a high peak value is applied to the piezoelectric transformer 83.
Flows through the MOS FET 82 to the common electrode (ground electrode). The primary-side input current I at the start of the switching generates a large pulse-like stress in the piezoelectric transformer 83, and the pulse-like stress is repeatedly applied to the piezoelectric transformer 83. Was causing it.

【0007】そこで、本発明の目的は、スイッチング開
始時の圧電トランスの1次側入力電流のピーク値を小さ
くし、圧電トランスの割れや欠けを防止することができ
る圧電トランス駆動装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer driving device capable of reducing the peak value of the primary input current of the piezoelectric transformer at the start of switching and preventing the piezoelectric transformer from cracking or chipping. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る圧電トランス駆動装置は、(a)直流
電源と、(b)前記直流電源に一端が電気的に接続され
た共振用インダクタと、(c)前記共振用インダクタの
他端に一端が電気的に接続されたスイッチング素子と、
(d)前記スイッチング素子の他端に電気的に接続され
た、圧電トランス駆動周波数より高い周波数の電流を阻
止するための高周波電流阻止手段と、を備えたことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a piezoelectric transformer driving apparatus according to the present invention comprises: (a) a DC power supply; and (b) a resonance power supply having one end electrically connected to the DC power supply. A switching element having one end electrically connected to the other end of the resonance inductor;
(D) high-frequency current blocking means electrically connected to the other end of the switching element for blocking a current having a frequency higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer.

【0009】ここに、高周波電流阻止手段としては、例
えば、高周波チョークインダクタが用いられる。この場
合、高周波チョークインダクタのインダクタンス値は
0.1μH以上かつ1.5μH以下であることが好まし
い。
Here, as the high-frequency current blocking means, for example, a high-frequency choke inductor is used. In this case, the inductance value of the high-frequency choke inductor is preferably 0.1 μH or more and 1.5 μH or less.

【0010】[0010]

【作用】以上の構成により、スイッチング開始時の圧電
トランスの1次側入力電流のうち、圧電トランス駆動周
波数より高い周波数成分は、高周波電流阻止手段に電磁
エネルギー等の形で蓄積された後、熱損失等として熱エ
ネルギー等に変換される。従って、1次側入力電流の圧
電トランス駆動周波数成分は維持されるのに対して、圧
電トランス駆動周波数より高い周波数成分は低減され
る。これにより、1次側入力電流のピーク値が小さくな
る。
With the above arrangement, the frequency components higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer in the primary input current of the piezoelectric transformer at the start of switching are stored in the high-frequency current blocking means in the form of electromagnetic energy or the like, and then the heat is transferred. It is converted into heat energy or the like as loss. Therefore, while the piezoelectric transformer driving frequency component of the primary side input current is maintained, the frequency component higher than the piezoelectric transformer driving frequency is reduced. As a result, the peak value of the primary-side input current decreases.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電トランス
駆動装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a piezoelectric transformer driving device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1に示すように、圧電トランス駆動装置
1は、直流電源2と共振用インダクタ3とスイッチング
素子4と高周波チョークインダクタ5とで構成されてい
る。本実施形態の場合、スイッチング素子4として、N
チャネルエンハスメント型MOS FETを用いた。
As shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer driving device 1 includes a DC power supply 2, a resonance inductor 3, a switching element 4, and a high-frequency choke inductor 5. In the case of the present embodiment, N
A channel enhancement type MOS FET was used.

【0013】高周波電流阻止手段である高周波チョーク
インダクタ5は、後述の圧電トランス6の1次側入力電
流Iのうち圧電トランス駆動周波数より高い周波数の電
流を阻止する。ただし、高周波電流阻止手段は、圧電ト
ランス6の1次側入力電流Iのうち圧電トランス6の駆
動周波数成分に対しては、インピーダンス値がMOSF
ET4のON状態での抵抗値程度以下で、かつ、1次側
入力電流Iのうち圧電トランス6の駆動周波数より高い
周波数成分に対しては、大きなインピーダンス値を得る
ことができる回路であればよく、高周波チョークインダ
クタに限るものではない。
The high-frequency choke inductor 5 serving as high-frequency current blocking means blocks a primary-side input current I of a piezoelectric transformer 6 described later that has a frequency higher than the piezoelectric transformer driving frequency. However, the high-frequency current blocking means has an impedance value of MOSF for the driving frequency component of the piezoelectric transformer 6 in the primary-side input current I of the piezoelectric transformer 6.
Any circuit may be used as long as it can obtain a large impedance value with respect to a frequency component higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer 6 in the primary-side input current I, which is approximately equal to or less than the resistance value in the ON state of the ET4. However, the present invention is not limited to high-frequency choke inductors.

【0014】直流電源2の一端は共振用インダクタ3の
一端に接続され、他端は高周波チョークインダクタ5の
一端に接続されてグランドに接地されている。MOS
FET4のドレイン電極Dは共振用インダクタ3の他端
に接続され、ソース電極Sは高周波チョークインダクタ
5の他端に接続されている。すなわち、共振用インダク
タ3とMOS FET4と高周波チョークインダクタ5
は直列回路を成している。
One end of the DC power supply 2 is connected to one end of the resonance inductor 3, and the other end is connected to one end of the high-frequency choke inductor 5 and is grounded. MOS
The drain electrode D of the FET 4 is connected to the other end of the resonance inductor 3, and the source electrode S is connected to the other end of the high-frequency choke inductor 5. That is, the resonance inductor 3, the MOS FET 4, and the high-frequency choke inductor 5
Form a series circuit.

【0015】以上の構成からなる圧電トランス駆動装置
1に圧電トランス6が接続される。すなわち、MOS
FET4のドレイン電極Dは圧電トランス6の入力電極
11に接続され、高周波チョークインダクタ5のグラン
ド側端は圧電トランス6の共通電極12に接続される。
従って、MOS FET4と高周波チョークインダクタ
5からなる直列回路は、圧電トランスと並列接続してい
る。
The piezoelectric transformer 6 is connected to the piezoelectric transformer driving device 1 having the above configuration. That is, MOS
The drain electrode D of the FET 4 is connected to the input electrode 11 of the piezoelectric transformer 6, and the ground-side end of the high-frequency choke inductor 5 is connected to the common electrode 12 of the piezoelectric transformer 6.
Therefore, a series circuit including the MOS FET 4 and the high-frequency choke inductor 5 is connected in parallel with the piezoelectric transformer.

【0016】圧電トランス6は、例えば図2〜図4に示
すように、積層構造のローゼン型圧電トランスである。
このローゼン型圧電トランス6は、1956年に米国の
C.A.Rosenが発表した構造の圧電トランスであ
る。以下、具体的にローゼン型圧電トランスについて説
明する。ローゼン型圧電トランス6は、チタン酸ジルコ
ン酸鉛系(PZT)等のセラミックスのグリーンシート
15をドクタブレード法により製作し、このグリーンシ
ート15上にスクリーン印刷法等を用いて内部電極16
a,16bを設け、このグリーンシート15を積層圧着
して焼結したものである。
The piezoelectric transformer 6 is, for example, a Rosen type piezoelectric transformer having a laminated structure as shown in FIGS.
This Rosen type piezoelectric transformer 6 was manufactured by C.U. A. This is a piezoelectric transformer with a structure announced by Rosen. Hereinafter, the Rosen type piezoelectric transformer will be specifically described. The Rosen type piezoelectric transformer 6 is formed by manufacturing a ceramic green sheet 15 such as lead zirconate titanate (PZT) by a doctor blade method, and forming an internal electrode 16 on the green sheet 15 by a screen printing method or the like.
a and 16b are provided, and the green sheets 15 are laminated and pressed and sintered.

【0017】次に、この焼結積層体は切断、研磨が施さ
れた後、圧電トランス6の図2中略左半分の上面及び手
前側端面に入力電極11が設けられ、下面及び奥側端面
に共通電極(グランド電極)12が設けられ、右側端面
に出力電極13が設けられる。これらの電極11〜13
は銀焼付け等の方法によって設けられる。入力電極11
は内部電極16bに電気的に接続され、共通電極12は
内部電極16aに電気的に接続されている。
Next, after the sintered laminate is cut and polished, input electrodes 11 are provided on the upper surface and the front end surface of the piezoelectric transformer 6 substantially in the left half in FIG. A common electrode (ground electrode) 12 is provided, and an output electrode 13 is provided on the right end face. These electrodes 11 to 13
Is provided by a method such as silver baking. Input electrode 11
Are electrically connected to the internal electrode 16b, and the common electrode 12 is electrically connected to the internal electrode 16a.

【0018】次に、電極11〜13に所定のバイアス電
圧を印加して、図3及び図4に示すように、圧電トラン
ス6の略左半分の入力部は積層方向に対して平行な方向
に分極処理が行われ、略右半分の出力部は積層方向に対
して垂直な方向に分極処理が行われる。図3及び図4中
において矢印の方向は分極の方向を表示している。
Next, a predetermined bias voltage is applied to the electrodes 11 to 13, and as shown in FIGS. 3 and 4, the input portion of the substantially left half of the piezoelectric transformer 6 is in a direction parallel to the laminating direction. The polarization processing is performed, and the polarization processing is performed on the output portion in the substantially right half in a direction perpendicular to the stacking direction. 3 and 4, the direction of the arrow indicates the direction of polarization.

【0019】この圧電トランス6において、入力電極1
1と共通電極12との間に、圧電トランス6の長手方向
の固有共振周波数と略等しい周波数の交流電圧が印加さ
れると、圧電トランス6は長手方向に強い機械振動が生
じ、これにより出力部では圧電効果により電荷が発生
し、出力電極13と共通電極12との間に出力電圧が生
じる。特に、積層構造の圧電トランス6は昇圧比が大き
いため、低入力電圧に対応することができる。
In this piezoelectric transformer 6, the input electrode 1
When an AC voltage having a frequency substantially equal to the natural resonance frequency of the piezoelectric transformer 6 in the longitudinal direction is applied between the piezoelectric transformer 6 and the common electrode 12, the piezoelectric transformer 6 generates strong mechanical vibration in the longitudinal direction. In this case, charges are generated by the piezoelectric effect, and an output voltage is generated between the output electrode 13 and the common electrode 12. In particular, since the piezoelectric transformer 6 having the laminated structure has a large boosting ratio, it can cope with a low input voltage.

【0020】さらに、この圧電トランス6の出力電極1
3に冷陰極管等の負荷8の一端が接続され、共通電極1
2に負荷8の他端が接続される。
Further, the output electrode 1 of the piezoelectric transformer 6
One end of a load 8 such as a cold cathode tube is connected to
The other end of the load 8 is connected to 2.

【0021】次に、以上の構成からなる圧電トランス駆
動装置1の作用効果について説明する。 (定常時の場合)MOS FET4のゲート電極Gに、
図5(A)に示す矩形波のスイッチング素子制御信号が
与えられると、MOS FET4がON/OFFを繰り
返す。MOS FET4がON状態では、共振用インダ
クタ3に電流が流れ、エネルギーが共振用インダクタ3
に蓄積される。このとき、MOS FET4のドレイン
電極Dの電圧は略零ボルトに保たれる(図5(B)参
照)。
Next, the operation and effect of the piezoelectric transformer driving device 1 having the above configuration will be described. (In case of steady state) The gate electrode G of the MOSFET 4
When a rectangular wave switching element control signal shown in FIG. 5A is given, the MOS FET 4 repeats ON / OFF. When the MOS FET 4 is in the ON state, a current flows through the resonance inductor 3 and energy is transferred to the resonance inductor 3.
Is accumulated in At this time, the voltage of the drain electrode D of the MOS FET 4 is kept at substantially zero volt (see FIG. 5B).

【0022】MOS FET4がON状態からOFF状
態になると、圧電トランス6の1次側に入力電流Iが流
れ、ドレイン電極Dの電圧は上昇する。共振用インダク
タ3と圧電トランス6の入力容量とで共振回路が構成さ
れるため、MOS FET4がOFF状態になってから
約π(LC)1/2の時間後、再びドレイン電極Dの電圧
は零ボルトになる。このときに、MOS FET4をO
FF状態からON状態に変えれば、スイッチングに伴う
損失を小さく抑えることができ、圧電トランス6の効率
が良くなる。
When the MOS FET 4 changes from the ON state to the OFF state, the input current I flows to the primary side of the piezoelectric transformer 6, and the voltage of the drain electrode D increases. Since the resonance circuit is formed by the resonance inductor 3 and the input capacitance of the piezoelectric transformer 6, the voltage of the drain electrode D becomes zero again about π (LC) 1/2 after the MOS FET 4 is turned off. Become a bolt. At this time, the MOS FET 4 is
If the state is changed from the FF state to the ON state, the loss due to switching can be reduced, and the efficiency of the piezoelectric transformer 6 is improved.

【0023】MOS FET4がON状態になると、再
び共振用インダクタ3に電流が流れ、エネルギーが共振
用インダクタ3に蓄積される。スイッチング素子制御信
号のON/OFFの繰り返し周波数は圧電トランス6の
長手方向の固有共振周波数近傍に設定し、ON時間とO
FF時間の比を略1:1に設定するのが好ましい。こう
して、圧電トランス6の1次側には、半波正弦波状の入
力電圧が印加されることになる。
When the MOS FET 4 is turned on, a current flows through the resonance inductor 3 again, and energy is stored in the resonance inductor 3. The ON / OFF repetition frequency of the switching element control signal is set near the natural resonance frequency in the longitudinal direction of the piezoelectric transformer 6, and the ON time and O
Preferably, the ratio of the FF time is set to approximately 1: 1. Thus, a half-sine input voltage is applied to the primary side of the piezoelectric transformer 6.

【0024】圧電トランス6の入力部に電圧が印加され
ると、圧電トランス6は長手方向に強い機械振動が生
じ、出力部に圧電効果による電荷が発生する。そして、
圧電トランス6の出力電極13と共通電極12との間に
数百ボルト以上の交流高電圧(出力電圧)が生じる。
When a voltage is applied to the input portion of the piezoelectric transformer 6, the piezoelectric transformer 6 generates a strong mechanical vibration in the longitudinal direction, and charges are generated at the output portion by the piezoelectric effect. And
An AC high voltage (output voltage) of several hundred volts or more is generated between the output electrode 13 of the piezoelectric transformer 6 and the common electrode 12.

【0025】(スイッチング開始時の場合)ところで、
この圧電トランス駆動装置1において、MOS FET
4のON/OFFを開始してからしばらくの間は圧電ト
ランス6の機械振動が不安定であり、圧電トランス6の
1次側に接続されたMOS FET4のドレイン電極D
の電圧波形が歪む(図5(C)参照)。従って、MOS
FET4のON/OFFを開始してからしばらくの間
は、ドレイン電極Dの電圧が零ボルトのときにスイッチ
ングが行われない。このため、圧電トランス6の1次側
には、ピーク値の高いパルス状の入力電流Iが、圧電ト
ランス6、MOS FET4及び高周波チョークインダ
クタ5を流れる。
(At the start of switching)
In this piezoelectric transformer driving device 1, a MOS FET
The mechanical vibration of the piezoelectric transformer 6 is unstable for a while after the ON / OFF of the piezoelectric transformer 4 is started, and the drain electrode D of the MOS FET 4 connected to the primary side of the piezoelectric transformer 6 is unstable.
Is distorted (see FIG. 5C). Therefore, MOS
For a while after ON / OFF of the FET 4 is started, switching is not performed when the voltage of the drain electrode D is zero volt. Therefore, on the primary side of the piezoelectric transformer 6, a pulse-like input current I having a high peak value flows through the piezoelectric transformer 6, the MOS FET 4, and the high-frequency choke inductor 5.

【0026】ところが、高周波チョークインダクタ5を
MOS FET4のソース電極Sに接続しているので、
スイッチング開始時の1次側入力電流Iのうち、圧電ト
ランス6の駆動周波数より高い周波数成分は高周波チョ
ークインダクタ5に電磁エネルギーの形で蓄積された
後、熱損失等として熱エネルギー等に変換される。従っ
て、1次側入力電流Iのうち、圧電トランス6の駆動周
波数より高い周波数成分は低減される。この結果、スイ
ッチング開始時における、圧電トランス6の1次側を流
れる入力電流Iのピーク値を小さくすることができ、圧
電トランス6の割れや欠けに対する信頼性が高い圧電ト
ランス駆動装置1を得ることができる。
However, since the high-frequency choke inductor 5 is connected to the source electrode S of the MOS FET 4,
Of the primary-side input current I at the start of switching, a frequency component higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer 6 is stored in the high-frequency choke inductor 5 in the form of electromagnetic energy, and then converted to heat energy or the like as heat loss. . Accordingly, a frequency component higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer 6 in the primary input current I is reduced. As a result, the peak value of the input current I flowing on the primary side of the piezoelectric transformer 6 at the start of switching can be reduced, and the piezoelectric transformer driving device 1 with high reliability against cracking or chipping of the piezoelectric transformer 6 can be obtained. Can be.

【0027】更に具体的に説明する。図6〜図12は、
圧電トランス6として長さが30mm、厚さが1.9m
m、幅が6mmで、内部電極16a,16bが合わせて
15層の積層構造ローゼン型圧電トランスを用い、共振
用インダクタ3のインダクタンス値を62μHとしたと
きの圧電トランス6の1次側入力電流Iの波形を、高周
波チョークインダクタ5のインダクタンス値Lを種々変
えて測定した結果を示したものである。比較のために、
従来の圧電トランス駆動装置(高周波チョークインダク
タ5のインダクタンス値Lが0μHの場合)の測定結果
も図6に示している。直流電源2の電圧は20Vとし
た。図6〜図12において、(A)はスイッチング開始
時の1次側入力電流Iの波形であり、(B)は定常時の
1次側入力電流Iの波形である。
This will be described more specifically. 6 to 12
The length of the piezoelectric transformer 6 is 30 mm and the thickness is 1.9 m.
m, a width of 6 mm, a laminated Rosen type piezoelectric transformer having a total of 15 layers including internal electrodes 16a and 16b, and a primary input current I of the piezoelectric transformer 6 when the inductance value of the resonance inductor 3 is 62 μH. Is a result obtained by measuring the waveform of (1) with the inductance value L of the high-frequency choke inductor 5 being variously changed. For comparison,
FIG. 6 also shows the measurement results of the conventional piezoelectric transformer driving device (when the inductance value L of the high-frequency choke inductor 5 is 0 μH). The voltage of the DC power supply 2 was set to 20V. 6 to 12, (A) shows the waveform of the primary input current I at the start of switching, and (B) shows the waveform of the primary input current I in a steady state.

【0028】図6(A)〜図12(A)より、高周波チ
ョークインダクタ5のインダクタンス値Lが0.1μH
程度でも、スイッチング開始時の1次側入力電流Iのピ
ーク値の抑圧効果が認められ(図7(A)参照)、さら
にインダクタンス値Lが大きくなるにつれて1次側入力
電流Iのピーク値の抑圧効果が大きくなる。そして、従
来の圧電トランス駆動装置では20A以上あった1次側
入力電流Iのピーク値は、インダクタンス値Lが1.5
μH程度になると、約10Aと半減し、略最大の効果が
得られる(図6(A)及び図12(A)参照)。
FIGS. 6A to 12A show that the inductance value L of the high-frequency choke inductor 5 is 0.1 μH.
Even with the degree, the effect of suppressing the peak value of the primary-side input current I at the start of switching is recognized (see FIG. 7A), and as the inductance value L increases, the peak value of the primary-side input current I is suppressed. The effect increases. Then, the peak value of the primary-side input current I, which was 20 A or more in the conventional piezoelectric transformer driving device, is the inductance value L of 1.5.
When it becomes about μH, it is halved to about 10 A, and a substantially maximum effect can be obtained (see FIGS. 6A and 12A).

【0029】一方、図6(B)〜図12(B)を見る
と、定常時の1次側入力電流Iに対しては、高周波チョ
ークインダクタ5を挿入したことによる影響は殆んど認
められず、常に1A程度のピーク値を保っている。従っ
て、高周波チョークインダクタ5は、定常時の1次側入
力電流Iに影響を与えることなく、スイッチング開始時
の1次側入力電流Iのピーク値の抑圧のみに有効に作用
することがわかる。
6 (B) to 12 (B), the influence of the insertion of the high-frequency choke inductor 5 on the primary input current I in the steady state is almost recognized. And always keeps a peak value of about 1A. Therefore, it is understood that the high-frequency choke inductor 5 effectively acts only on suppressing the peak value of the primary-side input current I at the start of switching without affecting the primary-side input current I in the steady state.

【0030】図13は、図6(A)〜図12(A)に基
づいて、スイッチング開始時の1次側入力電流Iのピー
ク値と高周波チョークインダクタ5のインダクタンス値
Lとの関係を表示したグラフである。
FIG. 13 shows the relationship between the peak value of the primary side input current I at the start of switching and the inductance value L of the high-frequency choke inductor 5 based on FIGS. 6 (A) to 12 (A). It is a graph.

【0031】なお、本発明に係る圧電トランス駆動装置
は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範
囲内で種々に変更することができる。スイッチング素子
はMOS FETに限るものではなく、例えばバイポー
ラトランジスタ等であってもよい。
The piezoelectric transformer driving device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the gist. The switching element is not limited to a MOS FET, but may be, for example, a bipolar transistor or the like.

【0032】また、前記実施形態の圧電トランス6は、
電極12を共通電極としているが、必ずしもこれに限る
ものではなく、電極11を共通電極とし、電極12を入
力電極として用いてもよい。さらに、圧電トランス6の
右半分の出力部の分極方向を逆方向にした圧電トランス
であってもよい。また、圧電トランスは、積層構造のも
のに限るものではなく、単板ローゼン型圧電トランスで
あってもよいし、入出力電極がそれぞれ独立している圧
電トランスであってもよい。
Further, the piezoelectric transformer 6 of the above embodiment is
Although the electrode 12 is a common electrode, the present invention is not limited to this. The electrode 11 may be a common electrode and the electrode 12 may be used as an input electrode. Further, a piezoelectric transformer in which the polarization direction of the output portion of the right half of the piezoelectric transformer 6 is reversed. Further, the piezoelectric transformer is not limited to the one having a laminated structure, and may be a single-plate Rosen-type piezoelectric transformer or a piezoelectric transformer in which input and output electrodes are independent from each other.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、圧電トランス駆動周波数より高い周波数の電流
を阻止するための高周波電流阻止手段をスイッチング素
子に電気的に接続したので、スイッチング開始時の圧電
トランスの1次側入力電流のうち圧電トランス駆動周波
数より高い周波数成分を、この高周波電流阻止手段によ
って低減することができる。この結果、スイッチング開
始時の1次側入力電流のピーク値を小さくすることがで
き、圧電トランスの割れや欠けに対して信頼性の高い圧
電トランス駆動装置を得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the high-frequency current blocking means for blocking the current having a frequency higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer is electrically connected to the switching element. The high frequency component of the primary input current of the piezoelectric transformer at the start which is higher than the driving frequency of the piezoelectric transformer can be reduced by the high frequency current blocking means. As a result, the peak value of the primary-side input current at the start of switching can be reduced, and a piezoelectric transformer driving device with high reliability against cracking or chipping of the piezoelectric transformer can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る圧電トランス駆動装置の一実施形
態を示す電気回路図。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a piezoelectric transformer driving device according to the present invention.

【図2】図1に示されている圧電トランスの外観斜視
図。
FIG. 2 is an external perspective view of the piezoelectric transformer shown in FIG.

【図3】図2のIII−IIIから見た構造図。FIG. 3 is a structural view seen from III-III in FIG. 2;

【図4】図2のIV−IVから見た構造図。FIG. 4 is a structural view seen from IV-IV in FIG. 2;

【図5】図1に示されているスイッチング素子のタイミ
ングチャート図。
FIG. 5 is a timing chart of the switching element shown in FIG. 1;

【図6】高周波チョークインダクタのインダクタンス値
Lが零のときの圧電トランスの1次側入力電流波形を示
すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a primary-side input current waveform of a piezoelectric transformer when an inductance value L of a high-frequency choke inductor is zero.

【図7】高周波チョークインダクタのインダクタンス値
Lが0.1μHのときの圧電トランスの1次側入力電流
波形を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a primary-side input current waveform of a piezoelectric transformer when an inductance value L of a high-frequency choke inductor is 0.1 μH.

【図8】高周波チョークインダクタのインダクタンス値
Lが0.275μHのときの圧電トランスの1次側入力
電流波形を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a primary-side input current waveform of a piezoelectric transformer when an inductance value L of a high-frequency choke inductor is 0.275 μH.

【図9】高周波チョークインダクタのインダクタンス値
Lが0.505μHのときの圧電トランスの1次側入力
電流波形を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing a primary-side input current waveform of the piezoelectric transformer when the inductance value L of the high-frequency choke inductor is 0.505 μH.

【図10】高周波チョークインダクタのインダクタンス
値Lが0.778μHのときの圧電トランスの1次側入
力電流波形を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a primary-side input current waveform of a piezoelectric transformer when an inductance value L of a high-frequency choke inductor is 0.778 μH.

【図11】高周波チョークインダクタのインダクタンス
値Lが1.14μHのときの圧電トランスの1次側入力
電流波形を示すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing a primary-side input current waveform of the piezoelectric transformer when an inductance value L of the high-frequency choke inductor is 1.14 μH.

【図12】高周波チョークインダクタのインダクタンス
値Lが1.54μHのときの圧電トランスの1次側入力
電流波形を示すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing a primary-side input current waveform of a piezoelectric transformer when an inductance value L of a high-frequency choke inductor is 1.54 μH.

【図13】高周波チョークインダクタのインダクタンス
値Lと圧電トランスの1次側入力電流のピーク値との関
係を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between an inductance value L of a high-frequency choke inductor and a peak value of a primary-side input current of a piezoelectric transformer.

【図14】従来の圧電トランス駆動装置を示す電気回路
図。
FIG. 14 is an electric circuit diagram showing a conventional piezoelectric transformer driving device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電トランス駆動装置 2…直流電源 3…共振用インダクタ 4…スイッチング素子(MOS FET) 5…高周波チョークインダクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Piezoelectric transformer drive device 2: DC power supply 3: Resonance inductor 4: Switching element (MOS FET) 5: High frequency choke inductor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源と、 前記直流電源に一端が電気的に接続された共振用インダ
クタと、 前記共振用インダクタの他端に一端が電気的に接続され
たスイッチング素子と、 前記スイッチング素子の他端に電気的に接続された、圧
電トランス駆動周波数より高い周波数の電流を阻止する
ための高周波電流阻止手段と、 を備えたことを特徴とする圧電トランス駆動装置。
A DC power supply; a resonance inductor having one end electrically connected to the DC power supply; a switching element having one end electrically connected to the other end of the resonance inductor; And a high frequency current blocking means electrically connected to the other end for blocking a current having a frequency higher than the piezoelectric transformer driving frequency.
【請求項2】 前記高周波電流阻止手段が高周波チョー
クインダクタであることを特徴とする請求項1記載の圧
電トランス駆動装置。
2. The piezoelectric transformer driving device according to claim 1, wherein said high-frequency current blocking means is a high-frequency choke inductor.
【請求項3】 前記高周波チョークインダクタのインダ
クタンス値が0.1μH以上かつ1.5μH以下である
ことを特徴とする請求項2記載の圧電トランス駆動装
置。
3. The piezoelectric transformer driving device according to claim 2, wherein the inductance value of the high-frequency choke inductor is 0.1 μH or more and 1.5 μH or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100401291B1 (en) * 2001-06-25 2003-10-10 인터피온반도체주식회사 System and method for resonant driving a piezoelectric transformer using a voltage controlled oscillator having a dual voltage input
CN106910475A (en) * 2017-04-28 2017-06-30 四川长虹电器股份有限公司 New type liquid crystal television carries on the back lamp drive circuit

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