KR100742811B1 - 압전트랜스 구동장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 각 압전 트랜스에 편차가 있어도, 사용하는 주파수 근방에 불필요한 공진점이 나오지 않는, 즉 주파수에 대해서 출력이 안정되어 있는 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법을 제공한다. 이 때문에, 본 발명은, 다른 부호의 전위가 2차측에 발생하는 압전 트랜스를 페어(pair)로 하는 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1b)과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a)을 접속하여 압전 트랜스(1)와 압전 트랜스(2)를 교류전원에 대해서 직렬 접속하고, 1차 전극(1a, 2b) 사이에 입력전압을 인가하여, 각 출력을 부하에 공급하는 것에 의해서, 각 압전 트랜스의 진동에 편차가 있어도 공진점이 1개가 되도록 하고 있다.
압전 트랜스

Description

압전트랜스 구동장치{PIEZOELECTRIC TRANSFORMER DRIVING APPARATUS}
본 발명은, PC 등에 이용되고 있는 액정을 뒤쪽으로부터 비추는 백라이트용 광원에 사용되는 냉음극관 점등용의 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법에 관한 것이다.
소위 이런 종류의 로젠형 압전 트랜스는, PZT 등의 압전 세라믹스에 1차, 2차의 전극을 설치하여, 각각 고전계에서 분극한 것이다. 1차측에 길이방향으로 정해지는 고유 공진 주파수의 전압을 인가하면, 역압전효과에 의해 소자가 진동하고, 압전효과에 의해 진동에 알맞은 만큼의 전압을 2차측으로부터 추출할 수 있다.
그런데, 압전체는 세라믹스의 어떤 방향으로 고전계를 걸쳐 결정축을 갖춤으로써 얻을 수 있다. 그리고, 압전체에는, 장력을 가했을 때에 그 힘에 대한 좌표축의 양의 방향으로 양의 전하를 발생시키는(압전 부호가 양) 것과 음의 전하를 발생시키는(압전 부호가 음) 것이 있다.
도 4는 2차 로젠형 압전 트랜스의 분극에 관한 설명도이다. 같은 재료로 완 성된 압전 트랜스의 2차측 혹은 1차측의 분극방향(화살표는 분극방향을 나타낸다)을 반전시켰을 경우, 1차측에 공진 주파수의 전압을 인가하면, 각각 다른 부호의 전위가 2차측에 발생한다.
도면에 있어서, 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a, 2b)의 분극방향은 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)의 분극방향을 반전시킨 것이다. 1차 전극(1a, 1b)에 공진 주파수의 전압을 인가하고, 같은 전압을 1차 전극(2a, 2b)에 인가하면 각각 다른 부호의 전위가 2차 전극(1c와 2c)에 발생한다.
압전 트랜스(3)의 2차 전극(3c)의 분극방향은 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)의 분극방향을 반전시킨 것이다. 1차 전극(1a, 1b)에 공진 주파수의 전압을 인가하고, 같은 전압을 1차 전극(3a, 3b)에 인가하면, 각각 다른 부호의 전위가 2차 전극(1c와 3c)에 발생한다.
도 5는 종래예(특허문헌 1)에 있어서의 압전 트랜스의 구동방법의 설명도이다. 사용하고 있는 2개의 압전 트랜스는, 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a, 2b)과는 분극방향이 서로 반대이고, 또한, 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 압전 트랜스(2)와의 2차 전극(2c)은 분극방향이 서로 같다.
냉음극관(L)은 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 압전 트랜스(2)의 2차 전극(2c)간에 접속되어 있다. 교류전원(E)으로부터의 일끝단은 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a)과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a)에 접속되고, 교류전원(E)으로부터 다른 끝단은 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1b)과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2b)에 접속되어 있다. 즉, 교류전원(E)에 대해서 압전 트랜스(1)와 압전 트랜스(2)는 병렬 접속이다.
압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)의 분극방향과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a, 2b)과의 분극방향은 반대이므로, 1차 전극(1a, 1b) 및 1차 전극(2a, 2b)에 공진 주파수의 전압을 인가하면, 2차 전극(1c와 2c)간에 접속되고 있는 냉음극관(L)에는 큰 전압이 인가된다. 예를 들면, 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)으로부터 플러스의 전압이 출력되면, 압전 트랜스(2)의 2차 전극(2c)에서는 반대극성의 마이너스의 전압이 출력된다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개공보 제2000-307165호
그러나, 앞서 서술한 종래예에 있어서의 병렬 접속한 압전 트랜스의 구동방법에서는, 도 6(a)에 나타내는 전송특성(주파수에 대한 승압비ㆍ출력전압 특성)이 나타내는 바와 같이, 공진점이 복수개(도 6에서는, 공진 주파수 f1, f2) 가능하게 된다. 한편 도 6(b)은, 도 6(a)의 전송특성 측정시의 배선도이다. 공진점이 복수 발생하는 것은, 주로 각각의 압전 트랜스에 편차가 있기 때문에 있다. 한편 참고를 위해, 압전 트랜스를 1개 이용한 경우의, 전송특성을 도 7(a)에 나타내고, 그 측정시의 배선도를 도 7(b)에 나타낸다. 도 7에서는, 공진점으로부터 높은 주파수의 범위가 사용 영역이다. 도 6(a)에 나타내는 복수개의 공진점을 해소하기 위해서는, 특성이 갖추어진 압전 트랜스를 페어(pair)로 할 필요가 있다. 그러나, 같은 재료를 사용하여, 생산공정을 관리하더라도, 압전 트랜스의 모든 특성을 갖추는 것은 용이한 것은 아니라는 과제가 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 각 압전 트랜스에 편차가 있어도, 사용하는 주파수 근방에 불필요한 공진점이 나오지 않는, 즉 주파수에 대해서 출력이 안정되어 있는 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고 1차 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스와, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고 1차 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 제1 압전 트랜스가 출력하는 전압의 위상에 대해서 반전한 위상의 전압을 출력하는 제2 압전 트랜스를 구비하고, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제2 압전 트랜스의 1차 전극을 직렬로 접속하고 교류전원을 가하여, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제2 압전 트랜스의 2차 전극과의 사이에 부하를 접속하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동장치이다.
본 발명은, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고, 1차 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스와, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고, 1차 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 이 1차 전극측의 분극방향이 제1 압전 트랜스의 1차 전극측의 분극방향과 서로 반대이고, 이 2차 전극측의 분극방향이 제1 압전 트랜스의 분극방향과 서로 같은 제2 압전 트랜스를 구비하고, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제2 압전 트랜스의 1차 전극을 직렬로 접속하여 교류전원을 가하고, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제2 압전 트랜스의 2차 전극과의 사이에 부하를 접속하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동장치이다.
본 발명은, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고, 1차 전극에 교류전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스와, 1차 전극과 2차 전극을 구비하고, 1차 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 2차 전극으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 이 1차 전극측의 분극방향이 제1 압전 트랜스의 1차 전극측의 분극방향과 서로 같고, 이 2차 전극측의 분극방향이 제1 압전 트랜스의 분극방향과 서로 반대인 제3 압전 트랜스를 구비하고, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제3 압전 트랜스의 1차 전극을 직렬로 접속하여 교류 전원을 가하고, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제3 압전 트랜스의 2차 전극과의 사이에 부하를 접속하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동장치이다.
본 발명은, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제2 압전 트랜스의 1차 전극은 분극방향이 서로 반대이고, 또한, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제2 압전 트랜스의 2차 전극은 분극방향이 서로 같고, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제2 압전 트랜스의 1차 전극을 접속하여 교류 전원에 대해서 제1 압전 트랜스와 제2 압전 트랜스를 직렬 접속으로 하고, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제2 압전 트랜스의 2차 전극간에 부하를 접속하고, 직렬 접속한 제1 및 제2 압전 트랜스의 1차 전극간에 교류전압을 인가하여 압전 트랜스를 구동시키는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동방법이다.
본 발명은, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제3 압전 트랜스의 1차 전극은 분극방향이 서로 같고, 또한, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제3 압전 트랜스의 2차 전극은 분극방향이 서로 반대이고, 제1 압전 트랜스의 1차 전극과 제3 압전 트랜스의 1차 전극을 접속하여 교류 전원에 대해서 제1 압전 트랜스와 제3 압전 트랜스를 직렬 접속으로 하고, 제1 압전 트랜스의 2차 전극과 제3 압전 트랜스의 2차 전극간에 부하를 접속하고, 직렬 접속한 제1 및 제3 압전 트랜스의 1차 전극간에 교류전압을 인가하여 압전 트랜스를 구동시키는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동방법이다.
이상과 같이 본 발명에 의해, 1차 전극에 공진 주파수를 인가하면 2차 전극에 각각 다른 부호의 전압이 발생하는 각 압전 트랜스를 교류 전원에 대해서 직렬 접속으로 하고, 각 압전 트랜스의 2차 전극에 부하를 접속하고, 직렬 접속한 각 압전 트랜스의 1차 전극 사이에 교류전압을 인가하고 있으므로, 각 압전 트랜스의 진동에 편차가 있어도 공진점을 1개로 할 수 있고, 또한, 2차 전극간에 큰 전압을 발생시킬 수 있다. 한편 접지점을 갖지 않고, 대지(大地)에 대해서 평형(平衡)한 부하 때문에, 누설전류를 줄일 수 있다.
본 발명에 의해, 1차 전극측의 극성과 2차 전극측의 극성을 상기의 구성에 대해서 각각 반대로 했을 때에도, 상기의 구성과 같이, 각 압전 트랜스의 진동에 편차가 있어도 공진점을 1개로 할 수 있고, 또한, 2차 전극간에 큰 전압을 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법의 설명도이다.
도 3(a)는 본 발명의 일실시예에 있어서의 압전 트랜스의 전송특성을 나타내는 도이고, 도 3(b)는 본 발명의 일실시예에 있어서의 압전 트랜스의 배선도이다.
도 4는 압전 트랜스의 설명도이다.
도 5는 종래예에 있어서의 압전 트랜스의 구동방법을 설명하는 도면이다.
도 6(a)는 종래예에 있어서의 압전 트랜스의 전송특성을 나타내는 도이고, 도 6(b)는 종래예에 있어서의 압전 트랜스의 배선도이다.
도 7(a)은 일반적인 압전 트랜스의 전송특성을 나타내는 도이고, 도 7(b)는 일반적인 압전 트랜스의 배선도이다.
본 발명은, 페어(pair)인 압전 트랜스에 의해 큰 출력을 얻고 있는 것에도 불구하고, 사용하는 주파수 근방에 불필요한 공진점을 갖지 않고, 접지점을 갖지 않고, 대지에 대해서 평형한 부하로서, 누설전류가 적은 압전 트랜스의 구동방법이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트 랜스 구동방법의 설명도이다. 도면에 있어서, 1은 압전 트랜스, 1a, 1b는 압전 트랜스(1)의 1차 전극, 1c는 압전 트랜스(1)의 2차 전극, 2는 압전 트랜스, 2a, 2b는 압전 트랜스(2)의 1차 전극, 2c는 압전 트랜스(2)의 2차 전극, E는 교류전원, L은 부하의 냉음극관이다.
냉음극관(L)은 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 압전 트랜스(2)의 2차 전극(2c) 사이에 접속되고, 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1b)과 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a)은 직접 접속되고, 압전 트랜스(1)와 압전 트랜스(2)는 교류전원(E)에 대해서 직렬 접속이 되고 있다. 교류전원(E)으로부터의 일끝단은 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a)에 접속되고, 다른 끝단은 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2b)에 접속되고 있다.
교류전원(E)으로부터의 교류전압은 입력전압으로서, 1차 전극(1b 및 2a)을 접속한 압전 트랜스(1, 2)의 1차 전극(1a 및 2b) 사이에 인가된다. 2차 전극(1c)과 2차 전극(2c)에는 부호가 다른 전압이 발생하므로, 냉음극관(L)에는 2차 전극(1c)의 발생 전압과 2차 전극(2c)의 발생 전압의 합인 큰 전압이 인가되게 된다. 게다가, 사용하는 압전 트랜스는 로젠형 압전 트랜스 혹은 적층형ㆍ단판형으로 한정할 필요는 없다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법의 설명도이다. 도면에 있어서, 3은 압전 트랜스, 3a, 3b는 압전 트랜스(3)의 1차 전극, 3c는 압전 트랜스(3)의 2차 전극이다. 한편, 도 1과 동일 부호를 붙인 것은 각각 동일한 요소를 나타내고 있고, 설명을 생략한다.
실시예 2는, 실시예 1에 있어서의 압전 트랜스(2)를 압전 트랜스(3)로 치환한 것으로, 실시예 1과 같은 효과를 가지고 있다. 즉, 교류전원(E)으로부터의 교류전압은 입력전압으로서, 1차 전극(1b와 3a)을 접속한 압전 트랜스(1, 3)의 1차 전극(1a와 3b)간에 인가된다. 2차 전극(1c)과 2차 전극(3c)에는 부호가 다른 전압이 발생하므로, 냉음극관(L)에는 2차 전극(1c)의 발생전압과 2차 전극(3c)의 발생전압의 합인 큰 전압이 인가되게 된다.
도 3(a)는, 본 발명의 실시예에 있어서의, 직렬 접속한 압전 트랜스의 전송특성을 나타내는 도면이다. 한편 도 3(b)는, 도 3(a)의 전송특성 측정시의 배선도이다. 도 3(a)의 경우, 두 개의 압전 트랜스의 각 공진 주파수에 있어서의 입력임피던스에 편차가 있어도, 임피던스값에 반비례한 교류전압이 각 압전 트랜스에 인가되게 되고, 출력전압은 보완되게 된다. 도 3(a)의 압전 트랜스의 전송특성 그래프에 있어서의 세로축은, 직렬 접속한 압전 트랜스의 승압비(출력전압)이고, 가로축은 주파수이다. 전송특성은, 각각의 압전 트랜스에 편차가 있어도, 공진점은 f0의 1개인 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 압전 트랜스 구동장치 및 압전 트랜스 구동방법은, 냉음극관 점등용으로서 유용하고, 특히, PC 등에 이용되고 있는 액정을 뒤쪽으로부터 비추는 백라이트용 광원으로서 냉음극관이 사용될 때, 이 냉음극관 점등용으로서 적합하다.

Claims (5)

  1. 압전 트랜스 구동장치에 있어서,
    1차 전극(1a, 1b)과 2차 전극(1c)을 구비하고, 상기 1차 전극(1a, 1b)에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(1c)으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스(1)와,
    1차 전극(2a, 2b)과 2차 전극(2c)을 구비하고, 상기 1차 전극(2a, 2b)에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(2c)으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 상기 제1 압전 트랜스(1)가 출력하는 전압의 위상에 대해서 반전한 위상의 전압을 출력하는 제2 압전 트랜스(2)를 구비하고,
    상기 제1 압전 트랜스(1)의 상기 1차 전극(1a, 1b)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 상기 1차 전극(2a, 2b)을 직렬로 접속하여 교류전원을 가하고, 상기 제1 압전 트랜스(1)의 상기 2차 전극(1c)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 상기 2차 전극(2c)과의 사이에 부하(L)를 접속하는 것을 특징으로 하는, 압전 트랜스 구동장치.
  2. 압전 트랜스 구동장치에 있어서,
    1차 전극(1a, 1b)과 2차 전극(1c)을 구비하고, 상기 1차 전극(1a, 1b)에 교류전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(1c)으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스(1)와,
    1차 전극(2a, 2b)과 2차 전극(2c)을 구비하고, 상기 1차 전극(2a, 2b)에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(2c)으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 상기 1차 전극(2a, 2b)측의 분극방향이 상기 제1 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a,1b)측의 분극방향과 서로 반대이고, 상기 2차 전극(2c)측의 분극방향이 상기 제1 압전 트랜스(1)의 분극방향과 서로 같은 제2 압전 트랜스(2)를 구비하고,
    상기 제1 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a, 2b)을 직렬로 접속하여 교류 전원을 가하고, 상기 제1 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 2차 전극(2c)과의 사이에 부하(L)를 접속하는 것을 특징으로 하는, 압전 트랜스 구동장치.
  3. 압전 트랜스 구동장치에 있어서,
    1차 전극(1a, 1b)과 2차 전극(1c)을 구비하고, 상기 1차 전극(1a, 1b)에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(1c)으로부터 출력을 얻는 제1 압전 트랜스(1)와,
    1차 전극(3a, 3b)과 2차 전극(3c)을 구비하고, 상기 1차 전극(3a, 3b)에 교류 전원을 인가하는 것에 의해 상기 2차 전극(3c)으로부터 출력을 얻는 압전 트랜스로서, 상기 1차 전극(3a, 3b)측의 분극방향이 상기 제1 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)측의 분극방향과 서로 같고, 상기 2차 전극(3c)측의 분극방향이 상기 제1 압전 트랜스(1)의 분극방향과 서로 반대인 제3 압전 트랜스(3)를 구비하고,
    상기 제1 압전 트랜스(1)의 상기 1차 전극(1a, 1b)과 상기 제3 압전 트랜스(3)의 상기 1차 전극(3a, 3b)을 직렬로 접속하여 교류전원을 가하고, 상기 제1 압전 트랜스(1)의 상기 2차 전극(1c)과 상기 제3 압전 트랜스(3)의 상기 2차 전극(3c)과의 사이에 부하(L)를 접속하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스 구동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 1차 전극(2a, 2b)은 분극방향이 서로 반대이고,
    또한, 상기 제1 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 상기 제2 압전 트랜스(2)의 2차 전극(2c)은 분극방향이 서로 같고,
    직렬 접속한 상기 제1 압전트랜스(1)의 상기 1차전극(1a) 및 상기 제2 압전 트랜스(2)의 상기 1차 전극(2b) 사이에 교류전압을 인가하여 압전 트랜스를 구동시키는 것을 특징으로 하는, 압전 트랜스 구동장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 압전 트랜스(1)의 1차 전극(1a, 1b)과 상기 제3 압전 트랜스(3)의 1차 전극(3a, 3b)은 분극방향이 서로 같고,
    또한, 상기 제1 압전 트랜스(1)의 2차 전극(1c)과 상기 제3 압전 트랜스(3)의 2차 전극(3c)은 분극방향이 서로 반대이고,
    직렬 접속한 상기 제1 압전트랜스(1)의 상기 1차전극(1a) 및 상기 제3 압전 트랜스(3)의 1차 전극(3b)간에 교류전압을 인가하여 압전 트랜스를 구동시키는 것을 특징으로 하는, 압전 트랜스 구동장치.
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