JPH11252937A - 冷陰極管点灯用インバータ回路 - Google Patents

冷陰極管点灯用インバータ回路

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JPH11252937A
JPH11252937A JP10052214A JP5221498A JPH11252937A JP H11252937 A JPH11252937 A JP H11252937A JP 10052214 A JP10052214 A JP 10052214A JP 5221498 A JP5221498 A JP 5221498A JP H11252937 A JPH11252937 A JP H11252937A
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cold
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Norio Matsumoto
規雄 松本
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    • HELECTRICITY
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    • H05K1/0268Marks, test patterns or identification means for electrical inspection or testing

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電圧配線と低電圧配線との間の絶縁不良を
確実に検出できる冷陰極管点灯用インバータ回路を提供
する。 【解決手段】 インバータ回路は、高周波で高電圧の交
流電力を発生する昇圧回路4と、負荷Qである冷陰極管
と着脱自在に接続され、高電圧端子11aおよび低電圧
端子11aを持つ出力コネクタ11と、昇圧回路3と出
力コネクタ11との間を電気的に接続する配線パターン
PHが形成されたプリント基板10と、冷陰極管の負荷
電流を検出する電流検出回路8とを備え、低電圧端子に
接続された低電圧配線パターンPLの周囲がグランド配
線パターンPGで囲まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極管を高周波
点灯するための冷陰極管点灯用インバータ回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】冷陰極管は、直径が数mmと細いながら
も高輝度、高効率で発光するため、液晶表示パネルのバ
ックライト光源や照明器具として広く使用されている。
冷陰極管を点灯するために、一般に数十kHzの高周波
で数百Vの高電圧の交流電力をを発生するインバータ回
路が使用される。
【0003】こうした高電圧を取扱う回路では、経年変
化によって電気絶縁が低下してくると放電の可能性が生
じ、放電が連続的に発生すると放電経路に沿って絶縁体
が徐々に炭化してくるトラッキング現象を引き起こす。
トラッキング現象は、炭化した絶縁体が導電性に変化す
るため、絶縁不足を引き起こす可能性がある。
【0004】一方、冷陰極管に電力を供給するケーブル
と接続される出力コネクタは、通常、一対の高電圧端子
および低電圧端子を有し、低電圧端子とグランドとの間
には冷陰極管に流れる電流の大きさを検出するための電
流検出回路が設けられる。電流検出回路は、負荷電流の
変動をインバータ回路の動作にフィードバックして冷陰
極管の点灯を安定化するためのフィードバック回路の一
部を構成するとともに、さらにケーブル外れや断線、冷
陰極管の破損等によって負荷電流が流れなくなる断線異
常を検出してインバータ回路の動作を停止させる安全回
路の一部としても機能する。
【0005】こうしたインバータ回路において、高電圧
配線と低電圧配線との間で放電が生じた場合、放電電流
を正常動作時の負荷電流として判断してしまう可能性が
あり、そのときは安全回路が働かないことになる。
【0006】また、実装上の観点から、高電圧配線と低
電圧配線との間の距離を一定以上確保したり、両配線を
プリント基板上に形成する場合には両配線間にスリット
を形成することによって、電気絶縁性を強化する工夫が
採られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示パネル
の大画面化に伴って冷陰極管の管長が長くなってきてお
り、冷陰極管の点灯に必要な電圧も高くなっている。さ
らに、液晶表示パネルが搭載される機器、たとえば小型
のパーソナルコンピュータ、いわゆるノート型パソコン
の薄型化に伴って、インバータ回路の小型化も不可欠で
ある。
【0008】そのため高電圧配線と低電圧配線との間の
絶縁距離を充分に確保することが次第に困難になりつつ
ある。また、プリント基板にスリットを形成した場合で
も、点灯回数が多くなるにつれてトラッキング現象が進
行することは避けられず、本質的な解決策となっていな
い。
【0009】本発明の目的は、高電圧配線と低電圧配線
との間の絶縁不良を確実に検出できる冷陰極管点灯用イ
ンバータ回路を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波で高電
圧の交流電力を発生する昇圧回路と、冷陰極管と着脱自
在に接続され、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力
コネクタと、昇圧回路と出力コネクタとの間を電気的に
接続する配線パターンが形成されたプリント基板と、冷
陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、低
電圧端子に接続された低電圧配線パターンの周囲がグラ
ンド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰
極管点灯用インバータ回路である。
【0011】本発明に従えば、高電圧配線パターンと低
電圧配線パターンとの間の電位差が放電開始電圧以上に
達した場合、高電圧配線パターンから発した電流は途中
のグランド配線パターンに流れ込むため、低電圧配線パ
ターンにまで達しない。そのため、低電圧配線パターン
には放電電流が流れなくなり、電流検出回路は負荷電流
の減少や停止を確実に検出できる。したがって、こうし
た電流異常を検出してインバータ回路の動作を止める安
全動作を確実に行わせることができる。
【0012】また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、
プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が
無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コス
トの低減化に資する。
【0013】また本発明は、高周波で高電圧の交流電力
を発生する昇圧回路と、冷陰極管と着脱自在に接続さ
れ、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力コネクタ
と、昇圧回路と出力コネクタとの間を電気的に接続する
配線パターンが形成されたプリント基板と、冷陰極管の
負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、高電圧端子
に接続された高電圧配線パターンの周囲がグランド配線
パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰極管点灯
用インバータ回路である。
【0014】本発明に従えば、高電圧配線パターンと低
電圧配線パターンとの間の電位差が放電開始電圧以上に
達した場合、高電圧配線パターンから発した電流は途中
のグランド配線パターンに流れ込むため、低電圧配線パ
ターンにまで達しない。そのため、低電圧配線パターン
には放電電流が流れなくなり、電流検出回路は負荷電流
の減少や停止を確実に検出できる。したがって、こうし
た電流異常を検出してインバータ回路の動作を止める安
全動作を確実に行わせることができる。
【0015】また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、
プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が
無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コス
トの低減化に資する。
【0016】また本発明は、前記昇圧回路は、電気信号
と機械的振動との相互変換によって昇圧する圧電トラン
スを含むことを特徴とする。
【0017】本発明に従えば、昇圧回路の高周波トラン
スとして圧電効果を利用した圧電トランスを用いること
によって、小型で高効率の昇圧が可能になる。また、圧
電トランスの出力電流はあまり大きくないため、配線パ
ターン間の放電が開始した場合に負荷電流の減少が顕著
に現われるようになり、電流異常を明瞭に検出すること
ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態を
示すブロック図である。インバータ回路は、冷陰極管で
ある負荷Qに高電圧出力VHを供給するパワー回路部1
と、パワー回路部1の動作周波数を制御する制御部5な
どで構成される。
【0019】パワー回路部1は、ノイズフィルタ2を介
して供給される直流の低電圧入力VLを所定周波数の交
流波形に変換する交流発生器3と、交流発生器3からの
交流を高い電圧に変換する昇圧回路4などで構成され
る。昇圧回路4は、コイルの電磁誘導を利用したコイル
トランスや圧電効果を利用した圧電トランスなどの高周
波トランスを含んでいる。
【0020】制御部5は、負荷Qに流れる負荷電流Iを
検出する電流検出回路8と、一定の基準電圧を発生する
基準電圧発生回路6と、基準電圧と出力検出回路8から
の検出信号とを比較して誤差信号を出力する誤差増幅器
7と、誤差信号の電圧によって周波数が制御可能な発振
器9などで構成される。
【0021】こうした制御部5は、負荷電流Iの変動を
モニタしてパワー回路部1の動作にフィードバックして
冷陰極管の点灯を安定化するためのフィードバック回路
として機能するとともに、ケーブル外れや断線、冷陰極
管の破損等によって負荷電流Iが流れなくなる断線異常
を検出してパワー回路部1の動作を停止させる安全回路
としても機能し、電流検出回路8はフィードバック回路
および安全回路の一部を構成する。
【0022】次に動作について説明する。発振器9があ
る周波数で発振すると、交流発生器3は該周波数に基づ
いて低電圧入力VLを交流波形に変換し、昇圧回路4が
高電圧出力VHを発生し、負荷Qを駆動する。負荷電流
Iの変動は電流検出回路8によってモニタされ、誤差増
幅器7は負荷電流Iが大きくなると発振器9の周波数を
下げ、負荷電流Iが小さくなると発振器9の周波数を上
げるように動作する。一方、昇圧回路4での出力電圧は
周波数が高くなるほど増加する特性を有する。したがっ
て、負荷電流Iが大きくなると高電圧出力VHの電圧は
下がり、負荷電流Iが小さくなると高電圧出力VHの電
圧は上がるようになり、その結果、負荷電流Iを安定化
させるフィードバック回路を形成することになる。
【0023】さらに、負荷電流Iがゼロ付近になると、
誤差増幅器7は発振器9の動作を停止させる安全機能を
有し、これによってパワー回路部1の動作は停止し、昇
圧回路4からの高電圧出力VHもほぼゼロになる。
【0024】こうした高圧電源の動作周波数は、20k
Hz〜1MHzの範囲、好ましくは20kHz〜200
kHzの範囲に設定される。また、高圧電源の出力電圧
は、100V〜10kVの範囲に設定される。
【0025】図2は高周波トランス4aの出力側の配線
パターンの一例を示す部分平面図であり、図2(a)は
基板表面側から見た平面図、図2(b)は基板裏面側か
ら見た平面図である。高周波トランス4aは、昇圧回路
4の構成部品であり、ガラスエポキシ基板等のプリント
基板10の表面に固定される。一方、外部の負荷Qと着
脱自在に接続するための出力コネクタ11もプリント基
板10の表面に固定される。
【0026】プリント基板10の裏面には、銅等から成
る配線パターンPH、PL、PGがエッチング等によっ
てそれぞれ形成される。
【0027】高電圧が印加される配線パターンPHの両
端は、高周波トランス4aの端子4bおよび出力コネク
タ11の一方の端子11aに半田付け等によって電気的
に接続される。出力コネクタ11の他方の端子11aは
配線パターンPLによって電流検出回路8に接続される
ため、比較的低電圧が印加される。さらに配線パターン
PGは、高電圧の配線パターンPHと低電圧の配線パタ
ーンPLとの間に介在して配線パターンPLの周囲を取
り囲むように形成され、グランド電位に保持される。
【0028】図3は高周波トランス4aの出力側の配線
パターンの他の例を示す部分平面図であり、基板裏面側
から見ている。高周波トランス4aおよび出力コネクタ
11はプリント基板10の表面に固定される。プリント
基板10の裏面には、銅等から成る配線パターンPH、
PL、PGがエッチング等によってそれぞれ形成され
る。
【0029】高電圧が印加される配線パターンPHの両
端は、高周波トランス4aの端子4bおよび出力コネク
タ11の一方の端子11aに半田付け等によって電気的
に接続される。出力コネクタ11の他方の端子11aは
配線パターンPLによって電流検出回路8に接続される
ため、比較的低電圧が印加される。さらに配線パターン
PGは、高電圧の配線パターンPHと低電圧の配線パタ
ーンPLとの間に介在して配線パターンPHの周囲を取
り囲むように形成され、グランド電位に保持される。
【0030】こうした構成において、配線パターンPH
と配線パターンPLとの間の電気絶縁性を劣化させた基
板を用いて、動作周波数125kHz、出力電圧600
V、負荷Qの抵抗120kΩという条件の下で、制御部
5の安全回路が正常に動作したか否かを確かめる実験を
行なった。その結果を下記の表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】ここで、実施例1は配線パターンPLの周
囲を取り囲む配線パターンPGを形成したものであり、
比較例1は、図4に示すように配線パターンPGの代わ
りにスリットSLを介在させたものである。また、1つ
の基板サンプルについて50回の起動、10個の基板サ
ンプルで合計500回の起動を行なって、安全回路が動
作しなかった回数を調べた。
【0033】実験結果を見ると、スリットSLを介在さ
せた比較例1では500回中6回も負荷異常を検出でき
なかったのに対して、グランド配線パターンPGを配線
パターンPLの周囲を取り囲むように形成した実施例1
では全ての負荷異常を検出することができた。
【0034】このように配線パターンPHと配線パター
ンPLの間にグランド配線パターンPGを介在させるこ
とによって、制御部5は負荷電流の減少や停止を確実に
検出できることが判った。
【0035】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、高
電圧配線パターンまたは低電圧配線パターンの一方を取
り囲むようにグランド配線パターンを形成することによ
って、電流検出回路は負荷電流の減少や停止を確実に検
出できるようになり、インバータ回路の動作を止める安
全動作を確実に行わせることができる。
【0036】また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、
プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が
無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コス
トの低減化に資する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示すブロック図であ
る。
【図2】高周波トランス4aの出力側の配線パターンの
一例を示す部分平面図であり、図2(a)は基板表面側
から見た平面図、図2(b)は基板裏面側から見た平面
図である。
【図3】高周波トランス4aの出力側の配線パターンの
他の例を示す部分平面図である。
【図4】比較例1を示す部分平面図である。
【符号の説明】
1 パワー回路部 4 昇圧回路 4a 高周波トランス 4b、11a、12a 端子 5 制御部 8 電流検出回路 10 プリント基板 11 出力コネクタ PH、PL、PG 配線パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波で高電圧の交流電力を発生する昇
    圧回路と、 冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電
    圧端子を持つ出力コネクタと、 昇圧回路と出力コネクタとの間を電気的に接続する配線
    パターンが形成されたプリント基板と、 冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、 低電圧端子に接続された低電圧配線パターンの周囲がグ
    ランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷
    陰極管点灯用インバータ回路。
  2. 【請求項2】 高周波で高電圧の交流電力を発生する昇
    圧回路と、 冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電
    圧端子を持つ出力コネクタと、 昇圧回路と出力コネクタとの間を電気的に接続する配線
    パターンが形成されたプリント基板と、 冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、 高電圧端子に接続された高電圧配線パターンの周囲がグ
    ランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷
    陰極管点灯用インバータ回路。
  3. 【請求項3】 前記昇圧回路は、電気信号と機械的振動
    との相互変換によって昇圧する圧電トランスを含むこと
    を特徴とする請求項1または2に記載の冷陰極管点灯用
    インバータ回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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