JPH10304682A - Piezoelectric transformer drive circuit - Google Patents

Piezoelectric transformer drive circuit

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Publication number
JPH10304682A
JPH10304682A JP9109599A JP10959997A JPH10304682A JP H10304682 A JPH10304682 A JP H10304682A JP 9109599 A JP9109599 A JP 9109599A JP 10959997 A JP10959997 A JP 10959997A JP H10304682 A JPH10304682 A JP H10304682A
Authority
JP
Japan
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capacitance
piezoelectric transformer
input terminals
boosting
booster
Prior art date
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Application number
JP9109599A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Matsumoto
規雄 松本
Mitsunobu Yoshida
光伸 吉田
Yasushi Iwata
靖司 岩田
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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Publication of JPH10304682A publication Critical patent/JPH10304682A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To keep high power conversion efficiency by connecting the secondary side of a boosting element to a pair of input terminals provided at a piezoelectric transformer, and connecting a capacitor element in parallel to these input terminals. SOLUTION: A piezoelectric transformer 12 is equipped with a pair of input terminals 12a and 12b being the counter electrodes provided at the front and rear, and an output terminal 12c being the electrode provided at the side end face far from these input terminals 12a and 12b. Then, the secondary terminal 3c of a boosting element 13 is connected to one input terminal 12a, and the secondary terminal 14c of the boosting element 14 is connected to the other input terminal 12b, Furthermore, a capacitance element 20 is connected in parallel with one pair of those input terminals 12a and 12b. Hereby, high power conversion efficiency can be kept by tuning it with the drive frequency of the switching elements 15 and 16.

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、圧電トランスを高
周波で駆動するための圧電トランス駆動回路に関する。
The present invention relates to a piezoelectric transformer driving circuit for driving a piezoelectric transformer at a high frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】先行技術の一例として特開平8−275
553号公報があり、そこには圧電トランスの入力端子
にインダクタンス素子またはトランス素子を付加した駆
動回路が記載されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open No. 8-275 is an example of the prior art.
No. 553 describes a drive circuit in which an inductance element or a transformer element is added to an input terminal of a piezoelectric transformer.

【0003】図6は、従来の圧電トランス駆動回路の一
例を示す回路図である。圧電トランス2は、1対の入力
端子2a、2bと、出力端子2cとを有する。冷陰極管
1は、出力端子2cとグランドとの間に接続される。入
力端子2aには昇圧素子3の2次側端子3cが接続さ
れ、入力端子2bには昇圧素子4の2次側端子4cが接
続される。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional piezoelectric transformer drive circuit. The piezoelectric transformer 2 has a pair of input terminals 2a and 2b and an output terminal 2c. The cold cathode tube 1 is connected between the output terminal 2c and the ground. The secondary terminal 3c of the booster 3 is connected to the input terminal 2a, and the secondary terminal 4c of the booster 4 is connected to the input terminal 2b.

【0004】昇圧素子3、4は、1個のコイルの中間か
ら1次側を引き出したオートトランスで構成され、昇圧
比nで電圧を上昇させる。
The boosting elements 3 and 4 are composed of an auto-transformer whose primary side is drawn from the middle of one coil, and increases the voltage at a boosting ratio n.

【0005】共通端子3b、4bは互いに接続され、こ
こに直流電源7の正極が接続され、負極は接地される。
1次側端子3a、4aはスイッチング素子5、6を介し
て接地され、スイッチング素子5、6が交互に開閉動作
を行うことによって1次側回路にパルス状の電流が流
れ、2次側回路の共振によって正弦波の交流電圧が入力
端子2a、2bに印加されて、さらに出力端子2cから
圧電効果による正弦波の高い電圧が出力されと、冷陰極
管1の放電が開始する。
[0005] The common terminals 3b and 4b are connected to each other. The positive terminal of the DC power supply 7 is connected to the common terminals 3b and 4b, and the negative terminal is grounded.
The primary terminals 3a and 4a are grounded via the switching elements 5 and 6, and the switching elements 5 and 6 alternately open and close, so that a pulse-like current flows through the primary circuit and the secondary circuit has When a sinusoidal alternating voltage is applied to the input terminals 2a and 2b by resonance and a high sinusoidal voltage is output from the output terminal 2c by the piezoelectric effect, the cold cathode tube 1 starts discharging.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】冷陰極管は液晶表示パ
ネルのバックライト光源として多く使用されており、液
晶表示パネルの大型化に伴って、光源の消費電力も増加
する傾向にあるため、冷陰極管を駆動する圧電トランス
自体の体積も増加させる必要がある。
A cold cathode tube is widely used as a backlight light source for a liquid crystal display panel. As the size of the liquid crystal display panel increases, the power consumption of the light source tends to increase. It is necessary to increase the volume of the piezoelectric transformer itself for driving the cathode tube.

【0007】圧電トランスの実装面積を極力小さくした
い場合は、その厚さを増加させことで対応できるが、入
力端子間の距離が長くなるため、入力端子間のキャパシ
タンスは減少することになる。
If it is desired to reduce the mounting area of the piezoelectric transformer as much as possible, the thickness can be increased. However, since the distance between the input terminals is long, the capacitance between the input terminals is reduced.

【0008】一方、圧電トランスの電力変換効率を高く
維持するためには、入力端子間の電圧波形をできる限り
正弦波に近づける必要がある。そのため、入力端子間の
キャパシタンスが減少する分だけ、昇圧素子のインダク
タンス成分を増加させる必要があるが、昇圧素子の部品
形状が大型になってしまう。
On the other hand, in order to keep the power conversion efficiency of the piezoelectric transformer high, it is necessary to make the voltage waveform between the input terminals as close to a sine wave as possible. For this reason, it is necessary to increase the inductance component of the boosting element by an amount corresponding to the decrease in the capacitance between the input terminals, but the component shape of the boosting element becomes large.

【0009】また、圧電トランスのキャパシタンスを増
加させる手法として、圧電材料と電極とを交互に積層す
ることが考えられるが、単板型と比べて構造が複雑にな
り、製造コストが大幅に上昇してしまう。
As a technique for increasing the capacitance of the piezoelectric transformer, it is conceivable to alternately laminate the piezoelectric material and the electrodes. However, the structure becomes complicated as compared with the single-plate type, and the manufacturing cost increases significantly. Would.

【0010】さらに、冷陰極管が液晶表示パネルに接近
して設置される場合、冷陰極管から液晶表示パネルの金
属支持構造体にリーク電流が流れる場合がある。こうし
たリーク電流は冷陰極管点灯回路の電力変換効率を低下
させたり、冷陰極管の輝度分布に影響を与える。リーク
電流は、冷陰極管に流れる電流の周波数に比例して増加
するため、その対策として駆動周波数の低減化が考えら
れる。したがって、駆動周波数が低い場合にも電力変換
効率を高く維持するには、圧電トランスの印加電圧波形
をできる限り正弦波に近づける必要がある。
Further, when the cold cathode tube is installed close to the liquid crystal display panel, a leak current may flow from the cold cathode tube to the metal support structure of the liquid crystal display panel. Such a leak current lowers the power conversion efficiency of the CCFL lighting circuit and affects the luminance distribution of the CCFL. Since the leak current increases in proportion to the frequency of the current flowing through the cold-cathode tube, the drive frequency can be reduced as a countermeasure. Therefore, in order to maintain high power conversion efficiency even when the driving frequency is low, it is necessary to make the voltage waveform applied to the piezoelectric transformer as close to a sine wave as possible.

【0011】このように圧電トランスの体積増加に伴う
キャパシタンスの減少を補う場合、あるいはリーク電流
の対策として駆動周波数を下げる場合、何らかの手法で
共振周波数を任意に設定する必要がある。
In order to compensate for the decrease in capacitance due to the increase in the volume of the piezoelectric transformer, or to reduce the drive frequency as a measure against leakage current, it is necessary to arbitrarily set the resonance frequency by some method.

【0012】本発明の目的は、高い電力変換効率を維持
しつつ昇圧素子を小型化し、さらに駆動回路の共振周波
数を任意に設定可能な圧電トランス駆動回路を提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer drive circuit that can reduce the size of a boosting element while maintaining high power conversion efficiency and that can set the resonance frequency of the drive circuit arbitrarily.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、インダクタン
ス素子またはトランス素子から成る昇圧素子と、該昇圧
素子の1次側に流れる電流を所定周波数で開閉するスイ
ッチング素子とを備え、該昇圧素子の2次側が、圧電ト
ランスに設けられた1対の入力端子に接続される圧電ト
ランス駆動回路において、各入力端子にキャパシタンス
素子が並列に接続されることを特徴とする圧電トランス
駆動回路である。本発明に従えば、圧電トランスの入力
端子にキャパシタンス素子を並列に接続することによっ
て、2次側回路のキャパシタンス成分が圧電トランス自
体のキャパシタンスとキャパシタンス素子との合成値と
なって増加する。そのため、圧電トランスの体積増加や
リーク電流の対策として、2次側の共振周波数を任意に
設定可能となり、スイッチング素子の駆動周波数と同調
させることによって、圧電トランスへの印加電圧波形を
正弦波に近づけることができ、高い電力変換効率を維持
できる。しかも昇圧素子のインダクタンスを増加させた
り、圧電トランスの積層化をしなくても済むため、回路
の小型化、低コストが図られる。
According to the present invention, there is provided a booster comprising an inductance element or a transformer, and a switching element for opening and closing a current flowing through a primary side of the booster at a predetermined frequency. A piezoelectric transformer driving circuit, wherein a secondary side is connected to a pair of input terminals provided in the piezoelectric transformer, wherein a capacitance element is connected in parallel to each input terminal. According to the present invention, by connecting a capacitance element to the input terminal of the piezoelectric transformer in parallel, the capacitance component of the secondary circuit increases as a combined value of the capacitance of the piezoelectric transformer itself and the capacitance element. Therefore, as a measure against the increase in the volume of the piezoelectric transformer and the leakage current, the resonance frequency on the secondary side can be set arbitrarily, and the voltage waveform applied to the piezoelectric transformer is approximated to a sine wave by tuning to the drive frequency of the switching element. And high power conversion efficiency can be maintained. In addition, since it is not necessary to increase the inductance of the boosting element or to stack the piezoelectric transformers, the size and cost of the circuit can be reduced.

【0014】また本発明は、インダクタンス素子または
トランス素子から成る昇圧素子と、該昇圧素子の1次側
に流れる電流を所定周波数で開閉するスイッチング素子
とを備え、該昇圧素子の2次側が、圧電トランスに設け
られた1対の入力端子に接続される圧電トランス駆動回
路において、前記スイッチング素子の両端にキャパシタ
ンス素子が並列に接続されることを特徴とする圧電トラ
ンス駆動回路である。本発明に従えば、スイッチング素
子の両端にキャパシタンス素子を並列に接続することに
よって、2次側回路のキャパシタンス成分が圧電トラン
ス自体のキャパシタンスとキャパシタンス素子との合成
値となって増加する。そのため、圧電トランスの体積増
加やリーク電流の対策として、2次側の共振周波数を任
意に設定可能となり、スイッチング素子の駆動周波数と
同調させることによって、圧電トランスへの印加電圧波
形を正弦波に近づけることができ、高い電力変換効率を
維持できる。しかも昇圧素子のインダクタンスを増加さ
せたり、圧電トランスの積層化をしなくても済むため、
回路の小型化、低コストが図られる。
Further, the present invention comprises a boosting element comprising an inductance element or a transformer element, and a switching element for opening and closing a current flowing through a primary side of the boosting element at a predetermined frequency. A piezoelectric transformer driving circuit connected to a pair of input terminals provided in a transformer, wherein a capacitance element is connected in parallel to both ends of the switching element. According to the present invention, by connecting the capacitance element in parallel to both ends of the switching element, the capacitance component of the secondary circuit increases as the combined value of the capacitance of the piezoelectric transformer itself and the capacitance element. Therefore, as a measure against the increase in the volume of the piezoelectric transformer and the leakage current, the resonance frequency on the secondary side can be set arbitrarily, and the voltage waveform applied to the piezoelectric transformer is approximated to a sine wave by tuning to the drive frequency of the switching element. And high power conversion efficiency can be maintained. Moreover, since it is not necessary to increase the inductance of the boosting element or to stack the piezoelectric transformers,
Circuit size and cost can be reduced.

【0015】また本発明は、インダクタンス素子または
トランス素子から成る1対の昇圧素子と、各昇圧素子の
1次側に流れる電流を所定周波数で開閉する1対のスイ
ッチング素子とを備え、各昇圧素子の2次側が、圧電ト
ランスに設けられた1対の入力端子にそれぞれ接続され
る圧電トランス駆動回路において、昇圧素子の各1次側
にキャパシタンス素子が接続されることを特徴とする圧
電トランス駆動回路である。本発明に従えば、1対の昇
圧素子および1対のスイッチング素子が圧電トランスに
関して対称的に配置され、昇圧素子の各1次側にキャパ
シタンス素子を接続することによって、2次側回路のキ
ャパシタンス成分が圧電トランス自体のキャパシタンス
とキャパシタンス素子との合成値となって増加する。そ
のため、圧電トランスの体積増加やリーク電流の対策と
して、2次側の共振周波数を任意に設定可能となり、ス
イッチング素子の駆動周波数と同調させることによっ
て、圧電トランスへの印加電圧波形を正弦波に近づける
ことができ、高い電力変換効率を維持できる。しかも昇
圧素子のインダクタンスを増加させたり、圧電トランス
の積層化をしなくても済むため、回路の小型化、低コス
トが図られる。
Further, the present invention comprises a pair of boosting elements composed of an inductance element or a transformer element, and a pair of switching elements for opening and closing a current flowing on the primary side of each boosting element at a predetermined frequency. Wherein the secondary side of the piezoelectric transformer is connected to a pair of input terminals provided on the piezoelectric transformer, wherein a capacitance element is connected to each primary side of the booster. It is. According to the present invention, a pair of boosting elements and a pair of switching elements are arranged symmetrically with respect to the piezoelectric transformer, and a capacitance element is connected to each primary side of the boosting element, thereby forming a capacitance component of the secondary circuit. Increases as a combined value of the capacitance of the piezoelectric transformer itself and the capacitance element. Therefore, as a measure against the increase in the volume of the piezoelectric transformer and the leakage current, the resonance frequency on the secondary side can be set arbitrarily, and the voltage waveform applied to the piezoelectric transformer is approximated to a sine wave by tuning to the drive frequency of the switching element. And high power conversion efficiency can be maintained. In addition, since it is not necessary to increase the inductance of the boosting element or to stack the piezoelectric transformers, the size and cost of the circuit can be reduced.

【0016】また本発明は、昇圧素子がトランス素子で
あり、キャパシタンス素子のキャパシタンスCx(キャ
パシタンス素子が複数の場合は合成キャパシタンス)、
圧電トランスの入力端子間のキャパシタンスCd、およ
び昇圧素子の昇圧比nが、次式の関係 0.1≦Cx/(n2 ・Cd)≦10 を満たすことを特徴とする。本発明に従えば、Cx/
(n2 ・Cd)の数値が0.1〜10の範囲内であるこ
とで、圧電トランスの電力変換効率を高く維持できる。
この数値が0.1より小さいと、キャパシタンス素子を
付与する効果が小さくなる。一方、この数値が10より
大きいと、キャパシタンス素子に出入りする電力が増加
して、2次側回路が容量性になって無効電力が増加して
しまう。無効電力は電源側に環流するが、途中の配線や
素子の抵抗分での損失が生ずるため、全体の電力変換効
率は低下してしまう。
Further, according to the present invention, the boosting element is a transformer element, and the capacitance Cx of the capacitance element (combined capacitance when there are a plurality of capacitance elements);
The capacitance Cd between the input terminals of the piezoelectric transformer and the step-up ratio n of the step-up element satisfy the following relationship: 0.1 ≦ Cx / (n 2 · Cd) ≦ 10 According to the present invention, Cx /
When the value of (n 2 · Cd) is in the range of 0.1 to 10, the power conversion efficiency of the piezoelectric transformer can be kept high.
When this numerical value is smaller than 0.1, the effect of providing the capacitance element is reduced. On the other hand, if this value is larger than 10, the power entering and exiting the capacitance element increases, the secondary circuit becomes capacitive, and the reactive power increases. The reactive power circulates to the power supply side, but loss occurs due to the resistance of wiring and elements on the way, so that the overall power conversion efficiency is reduced.

【0017】また本発明は、昇圧素子がインダクタンス
素子であり、キャパシタンス素子のキャパシタンスCx
(キャパシタンス素子が複数の場合は合成キャパシタン
ス)、および圧電トランスの入力端子間のキャパシタン
スCdが、次式の関係 0.1≦Cx/Cd≦10 を満たすことを特徴とする。本発明に従えば、Cx/C
dの数値が0.1〜10の範囲内であることで、上述と
同様に圧電トランスの電力変換効率を高く維持できる。
Further, according to the present invention, the boosting element is an inductance element and the capacitance Cx of the capacitance element is
(The combined capacitance when there are a plurality of capacitance elements) and the capacitance Cd between the input terminals of the piezoelectric transformer satisfy the following relationship: 0.1 ≦ Cx / Cd ≦ 10. According to the present invention, Cx / C
When the value of d is in the range of 0.1 to 10, the power conversion efficiency of the piezoelectric transformer can be maintained high as described above.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態を
示す回路図である。圧電トランス12は、細長い板状の
圧電材料で形成され、表面および裏面に設けられた対向
電極である1対の入力端子12a、12bと、入力端子
12a、12bから遠い側端面に設けられた電極である
出力端子12cとを有する。冷陰極管11に設けられた
1対の端子のうち、一方は出力端子12cに接続され、
他方は接地される。入力端子12aには昇圧素子13の
2次側端子3cが接続され、入力端子12bには昇圧素
子14の12次側端子14cが接続される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The piezoelectric transformer 12 is formed of an elongated plate-shaped piezoelectric material, and has a pair of input terminals 12a and 12b, which are counter electrodes provided on the front and back surfaces, and an electrode provided on an end face far from the input terminals 12a and 12b. And an output terminal 12c. One of a pair of terminals provided on the cold cathode tube 11 is connected to the output terminal 12c,
The other is grounded. The secondary terminal 3c of the booster 13 is connected to the input terminal 12a, and the twelfth terminal 14c of the booster 14 is connected to the input terminal 12b.

【0019】本実施形態において、キャパシタンスCx
のキャパシタンス素子20を各入力端子12a、12b
に並列に接続している。これによって2次側回路のキャ
パシタンス成分が圧電トランス12のキャパシタンスC
dとキャパシタンス素子20のキャパシタンスCxとの
合成値となって増加する。したがって、この合成キャパ
シタンス値と昇圧素子13、14の合成インダクタンス
値とによって2次側回路の共振周波数が決定される。
In this embodiment, the capacitance Cx
Is connected to each of the input terminals 12a and 12b.
Are connected in parallel. As a result, the capacitance component of the secondary side circuit becomes the capacitance C of the piezoelectric transformer 12.
d and a combined value of the capacitance Cx of the capacitance element 20 and increase. Therefore, the resonance frequency of the secondary circuit is determined by the combined capacitance value and the combined inductance value of boosting elements 13 and 14.

【0020】昇圧素子13、14は、1個のコイルの中
間から1次側を引き出したオートトランスで構成され、
共通端子13b、14bと1次側端子13a、14aと
の間の巻数n1と共通端子13b、14bと2次側端子
13c、14cとの間の巻数n2との巻数比n1:n2
=1:(n−1)となるように形成され、昇圧比nで電
圧を上昇させる。
The boosting elements 13 and 14 are constituted by auto-transformers in which the primary side is drawn from the middle of one coil.
A turn ratio n1: n2 between the number of turns n1 between the common terminals 13b, 14b and the primary terminals 13a, 14a and the number of turns n2 between the common terminals 13b, 14b and the secondary terminals 13c, 14c.
= 1: (n-1), and the voltage is increased at the boost ratio n.

【0021】共通端子13b、14bは互いに接続さ
れ、ここに直流電源17の正極が接続され、負極は接地
される。1次側端子13a、14aはトランジスタ等の
スイッチング素子15、16を介して接地され、スイッ
チング素子15、16の開閉動作によって1次側回路に
パルス状の電流が流れる。
The common terminals 13b and 14b are connected to each other. The positive terminal of the DC power supply 17 is connected to the common terminals 13b and 14b, and the negative terminal is grounded. The primary terminals 13a and 14a are grounded via switching elements 15 and 16 such as transistors, and a pulsed current flows through the primary circuit by opening and closing the switching elements 15 and 16.

【0022】こうして1対の昇圧素子13、14および
1対のスイッチング素子15、16が圧電トランス12
に関して対称的に配置されている。
In this manner, the pair of boosting elements 13 and 14 and the pair of switching elements 15 and 16
Are symmetrically arranged with respect to.

【0023】その動作を説明する。外部の発振回路(不
図示)によってスイッチング素子15、16が同期して
交互に開閉する。スイッチング素子15がオンになる
と、パルスのオン期間に昇圧素子13の1次側回路に電
力が蓄積され、オフ期間に1次側の電力が2次側回路に
放出される。次にスイッチング素子16がオンになる
と、パルスのオン期間に昇圧素子14の1次側回路に電
力が蓄積され、オフ期間に1次側の電力が2次側回路に
放出される。
The operation will be described. Switching elements 15 and 16 are alternately opened and closed synchronously by an external oscillation circuit (not shown). When the switching element 15 is turned on, power is accumulated in the primary circuit of the booster element 13 during the on-period of the pulse, and power on the primary side is released to the secondary circuit during the off-period. Next, when the switching element 16 is turned on, electric power is accumulated in the primary circuit of the booster element 14 during the ON period of the pulse, and the electric power on the primary side is released to the secondary circuit during the OFF period.

【0024】こうして昇圧素子13、14が電力の蓄積
および放出を交互に繰り返すことによって、2次側回路
に交流電圧が発生し、昇圧素子13、14のインダクタ
ンス成分および圧電トランス12の入力端子12a、1
2b間のキャパシタンス成分で形成される共振回路で共
振が起こる。すると、共振回路の共振周波数で決まる正
弦波の交流電圧が入力端子12a、12bに印加され
て、圧電トランス12には機械的振動が発生し、出力端
子12cから圧電効果による正弦波の高い電圧が出力さ
れ、冷陰極管11の放電が開始する。冷陰極管11の印
加電圧は、スイッチング素子15、16のスイッチング
周波数で制御できる。
As the boosting elements 13 and 14 alternately store and release power, an AC voltage is generated in the secondary circuit, and the inductance components of the boosting elements 13 and 14 and the input terminals 12a and 1
Resonance occurs in a resonance circuit formed by a capacitance component between 2b. Then, a sine wave AC voltage determined by the resonance frequency of the resonance circuit is applied to the input terminals 12a and 12b, mechanical vibration occurs in the piezoelectric transformer 12, and a high sine wave voltage due to the piezoelectric effect is generated from the output terminal 12c. Then, the discharge of the cold cathode tube 11 starts. The voltage applied to the cold cathode tube 11 can be controlled by the switching frequency of the switching elements 15 and 16.

【0025】このときキャパシタンス素子20のキャパ
シタンスCxを選択することによって、2次側回路の共
振周波数を任意に設定可能となり、スイッチング素子1
5、16の駆動周波数と同調させることによって、圧電
トランス2への印加電圧波形を正弦波に近づけることが
でき、高い電力変換効率を維持できる。
At this time, by selecting the capacitance Cx of the capacitance element 20, the resonance frequency of the secondary circuit can be arbitrarily set.
By tuning to the driving frequencies of 5 and 16, the voltage waveform applied to the piezoelectric transformer 2 can be approximated to a sine wave, and high power conversion efficiency can be maintained.

【0026】図2は、本発明の第2実施形態を示す回路
図である。全体の回路構成および動作は図1のものと同
様であるが、本実施形態ではキャパシタンスCxのキャ
パシタンス素子20a、20bを各スイッチング素子1
5、16の両端にそれぞれ並列に接続している。これに
よって2次側回路のキャパシタンス成分が圧電トランス
12のキャパシタンスCdとキャパシタンス素子20
a、20bのキャパシタンスCxとの合成値となって増
加する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. Although the overall circuit configuration and operation are the same as those of FIG. 1, in this embodiment, the capacitance elements 20a and 20b having the capacitance Cx are connected to the respective switching elements 1a and 1b.
5 and 16 are respectively connected in parallel to both ends. As a result, the capacitance component of the secondary circuit is changed by the capacitance Cd of the piezoelectric transformer 12 and the capacitance element 20.
a and 20b increase as a combined value with the capacitance Cx.

【0027】したがって、キャパシタンス素子20a、
20bのキャパシタンスCxを選択することによって、
2次側回路の共振周波数を任意に設定可能となり、スイ
ッチング素子15、16の駆動周波数と同調させること
によって、圧電トランス2への印加電圧波形を正弦波に
近づけることができ、高い電力変換効率を維持できる。
Therefore, the capacitance elements 20a,
By selecting a capacitance Cx of 20b,
The resonance frequency of the secondary side circuit can be arbitrarily set, and the voltage applied to the piezoelectric transformer 2 can be approximated to a sine wave by tuning to the drive frequency of the switching elements 15 and 16, thereby achieving high power conversion efficiency. Can be maintained.

【0028】図3は、本発明の第3実施形態を示す回路
図である。全体の回路構成および動作は図1のものと同
様であるが、本実施形態では圧電トランス12に関して
対称的に配置された昇圧素子13、14の各1次側端子
13a、14aにキャパシタンスCxのキャパシタンス
素子をそれぞれ接続している。これによって2次側回路
のキャパシタンス成分が圧電トランス12のキャパシタ
ンスCdとキャパシタンス素子20a、20bのキャパ
シタンスCxとの合成値となって増加する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. Although the overall circuit configuration and operation are the same as those in FIG. 1, in the present embodiment, the primary terminals 13a and 14a of the booster elements 13 and 14 symmetrically arranged with respect to the piezoelectric transformer 12 are connected to the capacitance Cx of the capacitance Cx. The elements are connected respectively. Thus, the capacitance component of the secondary circuit increases as a composite value of the capacitance Cd of the piezoelectric transformer 12 and the capacitance Cx of the capacitance elements 20a and 20b.

【0029】したがって、キャパシタンス素子20a、
20bのキャパシタンスCxを選択することによって、
2次側回路の共振周波数を任意に設定可能となり、スイ
ッチング素子15、16の駆動周波数と同調させること
によって、圧電トランス2への印加電圧波形を正弦波に
近づけることができ、高い電力変換効率を維持できる。
Therefore, the capacitance elements 20a,
By selecting a capacitance Cx of 20b,
The resonance frequency of the secondary side circuit can be arbitrarily set, and the voltage applied to the piezoelectric transformer 2 can be approximated to a sine wave by tuning to the drive frequency of the switching elements 15 and 16, thereby achieving high power conversion efficiency. Can be maintained.

【0030】以上の各実施形態において、昇圧素子1
3、14としてオートトランスで構成した例を示した
が、1次側コイルと2次側コイルとが分離したトランス
で構成することも可能である。
In each of the above embodiments, the booster 1
Although an example in which an automatic transformer is used as 3 and 14 is shown, it is also possible to use a transformer in which a primary coil and a secondary coil are separated.

【0031】図4は、圧電トランス12の斜視図であ
る。圧電トランス12は圧電セラミックスで形成され、
たとえば長さL=39.6mm、幅w=7.6mm、厚
さt=2.2mmの直方形状に形成される。入力端子1
2a、12bは、表面および裏面に端面から長さLの約
半分までの範囲に形成され、出力端子12cは反対側の
端面に形成される。こうした形状で、駆動周波数は80
〜90kHz、最大出力電力は10W、入力キャパシタ
ンスCdは820pFのものが得られる。
FIG. 4 is a perspective view of the piezoelectric transformer 12. The piezoelectric transformer 12 is formed of piezoelectric ceramics,
For example, it is formed in a rectangular shape having a length L = 39.6 mm, a width w = 7.6 mm, and a thickness t = 2.2 mm. Input terminal 1
2a and 12b are formed on the front and back surfaces in a range from the end face to about half the length L, and the output terminal 12c is formed on the opposite end face. With such a shape, the driving frequency is 80
9090 kHz, the maximum output power is 10 W, and the input capacitance Cd is 820 pF.

【0032】図5は、キャパシタンスCxを変化したと
きの合成インダクタンスおよび電力変換効率の変化を示
すグラフである。横軸(対数表示)はキャパシタンス素
子のキャパシタンスCx(キャパシタンス素子が複数の
場合は合成キャパシタンス)と圧電トランス12のキャ
パシタンスCdとの比Cx/Cdである。実線は昇圧素
子13、14の合成インダクタンス(mH)で、左側の
縦軸(対数表示)を参照する。これは効率をあげるため
圧電トランスの駆動周波数をこの回路の共振周波数に一
致させた場合の合成インダクタンスとCx/Cdの関係
を示している。破線は圧電トランスの電力変換効率
(%)(実測値)で、右側の縦軸(リニア表示)を参照
する。使用した冷陰極管は直径3mm、長さ30mmの
ものを2本直列接続したもので、負荷抵抗250kΩ、
出力8Wに相当する。昇圧素子13、14の昇圧比nは
1のものを使用した。
FIG. 5 is a graph showing changes in the combined inductance and the power conversion efficiency when the capacitance Cx is changed. The horizontal axis (logarithmic representation) is the ratio Cx / Cd between the capacitance Cx of the capacitance element (combined capacitance when there are a plurality of capacitance elements) and the capacitance Cd of the piezoelectric transformer 12. The solid line is the combined inductance (mH) of the boosting elements 13 and 14, and the left vertical axis (logarithmic display) is referred to. This shows the relationship between the combined inductance and Cx / Cd when the driving frequency of the piezoelectric transformer is matched with the resonance frequency of this circuit in order to increase the efficiency. The broken line is the power conversion efficiency (%) (actually measured value) of the piezoelectric transformer, and the right vertical axis (linear display) is referred to. The cold-cathode tubes used had a diameter of 3 mm and a length of 30 mm and were connected in series.
This corresponds to an output of 8W. The boosting ratios n of the boosting elements 13 and 14 used were 1.

【0033】グラフを見ると、電力変換効率は山なりの
曲線を示し、最大値で約90%の効率であり、比Cx/
Cdが10を超えると急激に低下している。また、合成
インダクタンスは比Cx/Cdが増加するにつれて減少
し、比Cx/Cdが0.1を超える辺りで急激に減少し
ている。すなわち使用する昇圧素子の寸法が小さくな
る。
Looking at the graph, the power conversion efficiency shows a hill-shaped curve, with an efficiency of about 90% at the maximum value, and the ratio Cx /
When Cd exceeds 10, it decreases rapidly. The combined inductance decreases as the ratio Cx / Cd increases, and sharply decreases when the ratio Cx / Cd exceeds 0.1. That is, the size of the booster used is reduced.

【0034】このように比Cx/Cdは0.1〜10の
範囲内であることが好ましく、圧電トランスの電力変換
効率を高く維持できることが判る。なお、ここでは昇圧
素子13、14の昇圧比n=1の場合を示したが、昇圧
比nが1より大きい場合には、Cx/CdをCx/(n
2 ・Cd)に置換すれば同様な理論が成立する。
As described above, the ratio Cx / Cd is preferably in the range of 0.1 to 10, and it can be seen that the power conversion efficiency of the piezoelectric transformer can be kept high. Although the case where the boosting ratio n of the boosting elements 13 and 14 is 1 is shown here, when the boosting ratio n is larger than 1, Cx / Cd is changed to Cx / (n
A similar theory can be established by substituting 2 * Cd).

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、圧
電トランスの入力端子、スイッチング素子の両端、また
は昇圧素子の各1次側にキャパシタンス素子を並列接続
することによって、2次側回路のキャパシタンス成分が
圧電トランス自体のキャパシタンスとキャパシタンス素
子との合成値となって増加する。そのため、2次側の共
振周波数を任意に設定可能となり、スイッチング素子の
駆動周波数と同調させることによって、高い電力変換効
率で、合成インダクタンスを小さくでき、よって昇圧素
子の寸法を小さくできる。
As described above in detail, according to the present invention, by connecting a capacitance element in parallel to the input terminal of the piezoelectric transformer, both ends of the switching element, or each primary side of the boosting element, the circuit of the secondary side circuit is formed. The capacitance component increases as a combined value of the capacitance of the piezoelectric transformer itself and the capacitance element. Therefore, the resonance frequency on the secondary side can be set arbitrarily, and by synchronizing with the drive frequency of the switching element, the combined inductance can be reduced with high power conversion efficiency, and the size of the boosting element can be reduced.

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

【図1】本発明の第1実施形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施形態を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】圧電トランス12の斜視図である。4 is a perspective view of the piezoelectric transformer 12. FIG.

【図5】キャパシタンスCxを変化したときの合成イン
ダクタンスおよび電力変換効率の変化を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing a change in a combined inductance and a power conversion efficiency when a capacitance Cx is changed.

【図6】従来の圧電トランス駆動回路の一例を示す回路
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional piezoelectric transformer drive circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 冷陰極管 12 圧電トランス 13、14 昇圧素子 15、16 スイッチング素子 17 直流電源 20、20a、20b キャパシタンス素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cold-cathode tube 12 Piezoelectric transformer 13, 14 Boost element 15, 16 Switching element 17 DC power supply 20, 20a, 20b Capacitance element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インダクタンス素子またはトランス素子
から成る昇圧素子と、 該昇圧素子の1次側に流れる電流を所定周波数で開閉す
るスイッチング素子とを備え、 該昇圧素子の2次側が、圧電トランスに設けられた1対
の入力端子に接続される圧電トランス駆動回路におい
て、 各入力端子にキャパシタンス素子が並列に接続されるこ
とを特徴とする圧電トランス駆動回路。
1. A booster element comprising an inductance element or a transformer element, and a switching element for opening and closing a current flowing through a primary side of the booster element at a predetermined frequency, wherein a secondary side of the booster element is provided in a piezoelectric transformer. A piezoelectric transformer driving circuit connected to a pair of input terminals, wherein a capacitance element is connected in parallel to each input terminal.
【請求項2】 インダクタンス素子またはトランス素子
から成る昇圧素子と、 該昇圧素子の1次側に流れる電流を所定周波数で開閉す
るスイッチング素子とを備え、 該昇圧素子の2次側が、圧電トランスに設けられた1対
の入力端子に接続される圧電トランス駆動回路におい
て、 前記スイッチング素子の両端に並列にキャパシタンス素
子が並列に接続されることを特徴とする圧電トランス駆
動回路。
2. A booster comprising an inductance element or a transformer, and a switching element for opening and closing a current flowing through a primary side of the booster at a predetermined frequency, wherein a secondary side of the booster is provided in a piezoelectric transformer. A piezoelectric transformer driving circuit connected to the pair of input terminals, wherein a capacitance element is connected in parallel to both ends of the switching element.
【請求項3】 インダクタンス素子またはトランス素子
から成る1対の昇圧素子と、 各昇圧素子の1次側に流れる電流を所定周波数で開閉す
る1対のスイッチング素子とを備え、 各昇圧素子の2次側が、圧電トランスに設けられた1対
の入力端子にそれぞれ接続される圧電トランス駆動回路
において、 昇圧素子の各1次側にキャパシタンス素子が接続される
ことを特徴とする圧電トランス駆動回路。
3. A booster comprising an inductor or a transformer, and a pair of switching elements for opening and closing a current flowing through a primary side of each booster at a predetermined frequency. A piezoelectric transformer driving circuit, the sides of which are connected to a pair of input terminals provided in the piezoelectric transformer, wherein a capacitance element is connected to each primary side of the boosting element.
【請求項4】 前記昇圧素子がトランス素子であり、キ
ャパシタンス素子のキャパシタンスCx(キャパシタン
ス素子が複数の場合は合成キャパシタンス)、圧電トラ
ンスの入力端子間のキャパシタンスCd、および昇圧素
子の昇圧比nが、次式の関係 0.1≦Cx/(n2 ・Cd)≦10 を満たすことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載
の圧電トランス駆動回路。
4. The boosting element is a transformer element, and the capacitance Cx of the capacitance element (combined capacitance when there are a plurality of capacitance elements), the capacitance Cd between the input terminals of the piezoelectric transformer, and the boosting ratio n of the boosting element are: The piezoelectric transformer drive circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the following relationship is satisfied: 0.1 ≦ Cx / (n 2 · Cd) ≦ 10.
【請求項5】 前記昇圧素子がインダクタンス素子であ
り、キャパシタンス素子のキャパシタンスCx(キャパ
シタンス素子が複数の場合は合成キャパシタンス)、お
よび圧電トランスの入力端子間のキャパシタンスCd
が、次式の関係 0.1≦Cx/Cd≦10 を満たすことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載
の圧電トランス駆動回路。
5. The step-up element is an inductance element, a capacitance Cx of the capacitance element (combined capacitance when there are a plurality of capacitance elements), and a capacitance Cd between input terminals of the piezoelectric transformer.
Satisfies the following relationship: 0.1 ≦ Cx / Cd ≦ 10. The piezoelectric transformer drive circuit according to claim 1, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949867B1 (en) * 2002-05-20 2005-09-27 Zippy Technology Corp. Multi-load driver circuit equipped with piezoelectric transformation circuits
JP2013141389A (en) * 2011-12-30 2013-07-18 Midas Wei Trading Co Ltd Piezoelectric drive circuit of zero voltage switching system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949867B1 (en) * 2002-05-20 2005-09-27 Zippy Technology Corp. Multi-load driver circuit equipped with piezoelectric transformation circuits
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