WO2006106578A1

WO2006106578A1 - 交流電源装置

Info

Publication number: WO2006106578A1
Application number: PCT/JP2005/006314
Authority: WO
Inventors: Eiichi Mori
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-12
Also published as: KR20070108404A; CN101151792B; US20080013344A1; KR100944194B1; JPWO2006106578A1; JP4516599B2; US7724544B2; CN101151792A

Abstract

　冷陰極管等の高圧交流負荷に使用される交流電源装置であり、冷陰極管を発光する際、直流電圧を一定比率でオン、オフ制御した後、発振回路において高周波の交流化信号を付与し昇圧回路で所定レベルの電圧に昇圧した後、冷陰極管等の負荷に高圧交流電源を供給する。例えば、冷陰極管の調光は冷陰極管に流す電流量によって制御され、冷陰極管の発光を一定レベル以下に絞る場合には、低周波の交流化信号による発振を行わせ、冷陰極管の発光が不均一になることを防止する。

Description

明細書

交流電源装置

技術分野

[0001] 本発明は、冷陰極管等の負荷に使用される交流電源装置に関する。

背景技術

[0002] 今日、 LCD (Liquid Crystal Display)ユニット等に使用する光源として、例えば冷陰極管が広く使用されている。このような冷陰極管の光量調整は、冷陰極管に流す電流量によって行っている。したがって、電流量が多ければ明るぐ消費電力も大きぐ電流量が少なければ暗ぐ消費電力は抑えられる。

[0003] 図 9は従来の冷陰極管の交流電源装置であり、入力部 1には直流電圧と共に制御信号が供給され、直流電圧を制御信号によってオン、オフ制御し、入力電源を作成している。発振回路 2は入力部 1から供給される電源を交流化周波数で発振させ、例えばトランスで構成される昇圧回路 3で所定電圧 (例えば、 600V)に昇圧し、コネクタ 4を介して冷陰極管に供給する。

[0004] 上記交流電源装置において、図 10 (a)は入力部 1から発振回路 2に供給される電源波形である。前述の制御信号によって単位時間毎のオン、オフを行い、その比率が制御され、この比率に従った電源が発振回路 2に供給される。また、同図 (b)に示す波形図は、発振回路 2によって上記オン期間に交流化周波数が付与された、発振回路 2の出力波形である。また、上記交流化周波数は高周波であるほど輝度が高くなる性質がある。

[0005] 以上のように、従来の交流電源装置では、上記図 10 (a)に示すオン、オフ時間の比率を制御し、冷陰極管に供給する電流を可変し、冷陰極管の調光制御を行っている。

しかしながら、今日 LCDユニットに使用されるノート型パソコンや、 PDA (personal digital assistants)等では、消費電力を抑えるため、例えば可搬時等においてデイスプレイの明るさを暗く制御する。この場合、前述の図 10 (a)に示すオン時間を短くする制御を行うが、通常使用時の明るさを考慮して高周波を使用することが望ましいが、高周波のままオン時間を短くすると、冷陰極管に漏れ電流が発生し、冷陰極管の一端が暗くなる。

[0006] 尚、特許文献 1には液晶表示のバックライトとして使用される冷陰極管の点灯回路において、漏れ電流を防止する発明が開示されている。

特許文献 1：特開平 10-200174号公報

発明の開示

[0007] 本発明の課題は、交流化周波数として高周波を使用して冷陰極管等の交流負荷を駆動し、明るさを引き出しながら、電流を絞った場合にも漏れ電流による冷陰極管等の負荷の不均一な発光を防止し、表示品位の低下を防止する交流電源装置を提供するものである。

[0008] 上記課題は、本発明の交流電源装置によれば、負荷に流す電流量を単位時間当たりの直流電源のオン、オフで制御する入力手段と、予め設定された前記負荷への供給電流量が所定レベル以上の時、前記直流電源のオン期間に高周波の交流化周波数で発振させ、前記負荷への供給電流量が所定レベル以下の時、前記直流電源のオン期間に低周波の交流化周波数で発振させる発振手段と、該発振手段の出力を昇圧し、前記負荷に供給する高圧出力手段とを有する交流電源装置を提供すること〖こよって達成できる。

[0009] また、上記課題は、本発明の交流電源装置によれば、前記直流電源のオン、オフ比率の

制御を行う制御信号の積分値に基づいて前記交流化周波数を高周波力低周波に切り換える交流電源装置を提供することによって達成できる。

[0010] また、上記課題は、本発明の交流電源装置によれば、前記直流電源のオン、オフ比率の制御を行う制御信号の微分値に基づいて前記交流化周波数を高周波力低周波に切り換える交流電源装置を提供することによって達成できる。

[0011] さらに、上記課題は、本発明の交流電源装置によれば、前記負荷を介して帰還する帰還電流に従って、前記交流化周波数を高周波から低周波に切り換える交流電源装置を提供することによって達成できる。

図面の簡単な説明 [0012] [図 1]実施形態 1を説明する交流電源装置の回路ブロック図である。

[図 2] (a)は、入力部に供給される直流電圧を示す図であり、 (b)は制御信号を示す図である。

[図 3]発振回路の具体例を示す回路図である。

[図 4]制御信号、及び冷陰極管に供給する交流高電圧の出力波形を示す図である。

[図 5]実施形態 2を説明する交流電源装置の回路ブロック図である。

[図 6]実施形態 3を説明する交流電源装置の回路ブロック図である。

[図 7]実施形態 4を説明する交流電源装置の回路ブロック図である。

[図 8]実施形態 4の具体的な回路例を示す図である。

[図 9]従来の冷陰極管の電源装置を説明する交流電源装置の回路ブロック図である

[図 10] (a)は制御信号を示し、 (b)は発振回路の出力波形図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

(実施形態 1)

図 1は本例の交流電源装置の回路ブロック図である。

同図において、本装置は入力部 10、発振回路 11、昇圧回路 12、コネクタ 13、及び選択回路 14で構成されている。また、選択回路 14には不図示の電源制御システム力周波数切り換え信号が供給される。

[0014] 入力部 10には、直流電圧と制御信号が供給される。図 2 (a)は入力部 10に供給される直流電圧を示し、同図（b)は制御信号のタイムチャートを示す。尚、直流電圧の電圧値 (V)は、例えば 5V、 12V、 24V等の電位である。制御信号は調光情報に従つた比率のオン、オフ信号であり、この比率で直流電圧をオン、オフし、入力電源を生成する。

[0015] 発振回路 11は、選択回路 14から供給される選択信号に従って交流化周波数を選択し、入力部 10から出力される電源のオン期間に、選択した交流化周波数の発振を行う。ここで、電源制御システム力も選択回路 14に出力される周波数切り換え信号は、冷陰極管の特性や使用する電圧等によって予め設定される調光レベルの信号である。

[0016] 例えば、調光レベルを 10ステップに設定し、最小輝度（1ステップ)〜最大輝度（10 ステップ)までの制御を行う。この場合、高周波の交流化周波数による表示品位の低下が 1ステップ目のみであれば、予め 2ステップ〜 10ステップまでの調光レベルにおいては、選択回路 14に高周波の交流化周波数の選択を行わせ、 1ステップ目のみ低周波の交流化周波数の選択を行わせる。

[0017] 発振回路 11は、選択回路 14によって選択された交流化周波数の発振を行う。例えば、図 3は発振回路 11の具体的な回路図であり、昇圧回路 12を含む回路図である。同図において、 Ql、 Q2はスイッチングトランジスタ（以下、単にトランジスタで示す）であり、ベース）に供給されるドライブ信号によって交互にスイッチングを行い、交流化周波数の発振を行う、所謂プッシュプル電圧共振回路である。尚、同図に示すトランス Tは前述の昇圧回路 12であり、卷線比 NsZNpに従って入力電圧を昇圧する

[0018] また、 Cpは共振コンデンサであり、この共振コンデンサ Cpとトランス Tの一次側の合成インピーダンス Lpの並列共振回路によって交流化周波数が決定される。したがつて、上記選択回路 14の出力に従って、例えば共振コンデンサ Cpの容量を可変し、発振回路 11力高周波又は低周波の発振を行わせる。

[0019] すなわち、発振回路 11は入力部 10からオン期間、電圧 (V)が供給されると、コイル L及びプルアップ抵抗 Rを介してトランジスタ Q1にドライブ信号が供給され、トランジスタ Q1をオンする。このトランジスタ Q1の駆動により、トランス Tの一次側には矢印 a 方向に電流が流れ、この間トランジスタ Q2のベース（B)にはトランス Tのベース卷線によってドライブ信号が供給され、次にトランジスタ Q2がオンし、トランス Tの一次側には矢印 b方向に電流が流れる。したがって、上記駆動を繰り返すことにより、発振回路 11の出力から選択回路 14によって選択された周波数の発振が行われる。尚、図 4 は前述の制御信号に対する、冷陰極管に供給する高圧の低周波駆動電源の出カタイミングを示す。

[0020] したがって、前述の調光レベル 2〜10においては、冷陰極管を明るく発光させる為例えば ΙΟΟΚΗζの高周波発振を行い、一方冷陰極管の発光を暗く絞る、例えば調光レベル 1の場合には例えば 50KHzの低周波発振を行い、漏れ電流による冷陰極管の不均一な発光を防止する。このように構成することにより、冷陰極管が設置された LCDユニットの表示品位の低下を防ぐことができる。

[0021] 尚、上記例では 10レベルの調光を行い、調光レベル 1の時のみ交流化周波数を低周波に設定したが、使用する冷陰極管の特性や使用する電圧等によって調光レべル 2以下の場合に交流化周波数を低周波に設定してもよぐ更に調光レベル 3以下等に設定してもよい。

[0022] また、上記例では交流化周波数を高周波 ΙΟΟΚΗζと低周波 50KHzの 2段階とした力前述の共振コンデンサの容量を制御し、 3段階、 4段階等のより詳細な制御を行う構成としてもよい。

[0023] (実施形態 2)

次に、本発明の実施形態 2について説明する。

本例は、交流化周波数を低周波に設定する際、入力部に供給される制御信号に基づいて行う構成である。以下、図 5を用いて具体的に説明する。

[0024] 前述のように、入力部 10には直流電圧と制御信号が供給され、制御信号に従ってオン、オフ制御された入力電源は、発振回路 11によって高周波又は低周波の発振を行い、昇圧回路 12に出力される。本例においては、積分回路 16とコンパレータ 17 が使用され、積分回路 16はオン、オフ制御を行う制御信号を積分し、当該積分結果をコンパレータ 17に出力する。

[0025] コンパレータ 17は積分値が予め設定された値より小さいと、発振回路 11に切り換え信号を送り、発振回路 11の発振周波数を高周波力低周波に切り換える。本例においても、発振回路 11は前述の図 3に示す回路が適用でき、コンパレータ 17の出力によって共振コンデンサ Cpの容量を変え、以後発振回路 11の交流化周波数を低周波に切り換える。

[0026] したがって、制御信号のオン比率が小さくなり、例えば前述の調光レベル 1に対応するオン、オフ比率になった時、発振回路 11の交流化周波数を低周波に切り換えるように構成することによって、漏れ電流による冷陰極管の不均一な発光が防止され、例えば冷陰極管が設置された LCDユニットの表示品位の低下を防ぐことができる。 [0027] (実施形態 3)

次に、本発明の実施形態 3について説明する。

本例は、交流化周波数を低周波に設定する際、入力部に供給される制御信号の変化に基づいて行う構成である。以下、図 6を用いて具体的に説明する。

[0028] 前述のように、入力部 10には直流電圧と制御信号が供給され、制御信号は単位時間毎に調光情報に従った比率のオン、オフ制御を行い、入力電源を生成する。ここで、本例で使用する制御信号は前述の 2つの実施形態で使用する制御信号と異なり、オン、オフ比率に従って周波数が変化する信号である。例えば、オンの期間が短くなると、制御信号の出力周波数も高くなる構成である。

[0029] 微分回路 18では、上記構成の制御信号を微分し、当該微分結果を MCU (マイクロコントローラユニット） 19に出力する。 MCU19では微分結果が予め設定された値より大きくなると発振回路 11に制御信号を送り、発振回路 11の発振周波数を高周波力低周波に切り換える。本例においても、発振回路 11は前述の図 3に示す回路を適用でき、 MCU19の出力によって共振コンデンサ Cpの容量が変わり、以後発振回路 11 の交流化周波数を低周波に設定できる。

[0030] 例えば、制御信号の周波数が高くなり、前述の調光レベル 1に対応する周波数になつた時、発振回路 11の交流化周波数が低周波に切り換えられるように構成し、漏れ電流による冷陰極管の不均一な発光を防止し、例えば冷陰極管が設置された LCD ユニットの表示品位の低下を防ぐことができる。

[0031] (実施形態 4)

次に、本発明の実施形態 4について説明する。

本例は冷陰極管を介して帰還する電流に基づいて、交流化周波数を可変する構成である。以下、具体的に説明する。

[0032] 図 7は本例の交流電源装置の回路ブロック図である。前述のように、入力部 10には直流電圧と制御信号が供給され、制御信号は単位時間毎直流電圧をオン、オフ制御し、発振回路 11に電源供給を行う。発振回路 11では指定された交流化周波数によって発振を行い、昇圧回路 12、コネクタ 13を介して高電圧を冷陰極管 20に供給し、冷陰極管 20を発光する。 [0033] 検出回路 21は上記冷陰極管 20の帰還電流を検出する。検出回路 21は、例えば積分回路 21aとコンパレータ 21bで構成され、積分回路 21aは冷陰極管 20を介して供給される帰還電流を積分し、積分結果をコンパレータ 21bに出力する。

[0034] 積分回路 21aに供給される帰還電流は、冷陰極管 20を流れる電流量に比例し、積分値が一定値以下になった時、冷陰極管 20が不均一発光になることを防止する為、発振回

路 11に制御信号を出力する。

[0035] 図 8は本例の交流電源装置の具体的な回路を示す図である。尚、同図において、発振回路 11の構成については前述と同様であり、説明を省略する。積分回路 21aは抵抗 R1とコンデンサ C1で構成され、冷陰極管 20からの帰還電流は、ダイオード Dを通して積分回路 21aに供給される。また、積分回路 21aには分割抵抗 R2によって抵抗分割された電流が流れ込み、 C1と R1の値によって決まる時定数に従ってコンパレータ 21bに積分結果を出力する。

[0036] この結果はコンパレータ 21bに出力され、予め設定された例えば調光レベル 1に対応する値になるとコンパレータ 21bから発振回路 11に制御信号が出力され、前述の共振コンデンサ Cpの容量を可変し、発振回路 11の発振周波数を高周波から低周波に切り換える。したがって、本例においても漏れ電流による冷陰極管の不均一な発光が防止され、例えば冷陰極管が設置された LCDユニットの表示品位の低下を防ぐことがでさる。

[0037] 尚、上記例ではコンパレータ 21bを使用したが、例えば上記時定数を前述の調光レベル 1に対応する値に設定することによって、コンパレータ 21bを削除し、積分回路 21aから直接発振回路 11に制御信号を出力し、前述の共振コンデンサ Cpの容量を可変し、発振回路 11の発振周波数を高周波力低周波に切り換える構成としてもよい。

[0038] また、上記例では調光レベル 1に対応する場合としたが、使用する冷陰極管の特性や使用電圧等によって調光レベル 2以下の場合等に対応する場合としてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 負荷に流す電流量を単位時間当たりの直流電源のオン、オフで制御する入力手段と、

予め設定された前記負荷への供給電流量が所定レベル以上の時、前記直流電源をオン期間に高周波の交流化周波数で発振し、前記負荷への供給電流量が所定レベル以下の時、前記直流電源のオン期間に低周波の交流化周波数で発振する発振手段と、

該発振手段の出力を昇圧し、前記負荷に供給する高圧出力手段と、

を有することを特徴とする交流電源装置。

[2] 前記供給電流量の所定レベルに対応する前記負荷の調光レベルを予め設定し、該調光レベルに達した時、前記発振手段に対して低周波での発振指示を行うことを特徴とする請求項 1記載の交流電源装置。

[3] 前記発振手段は、共振コンデンサを含むプッシュプル電圧共振回路であり、前記低周波での発振指示は、前記共振コンデンサの容量を可変させる指示であることを特徴とする請求項 2記載の交流電源装置。

[4] 前記直流電源のオン、オフ比率の制御を行う制御信号の積分値に基づいて前記交流化周波数を高周波力低周波に切り換えることを特徴とする請求項 1記載の交流電源装置。

[5] 前記所定レベルの供給電流量に対応する積分値を予め記憶し、前記制御信号の積分値が予め記憶した積分値以下になった時、前記交流化周波数を高周波から低周波に切り換える指示を行うことを特徴とする請求項 4記載の交流電源装置。

[6] 前記発振手段は、共振コンデンサを含むプッシュプル電圧共振回路であり、前記低周波への切り換え指示は、前記共振コンデンサの容量を可変させる指示であることを特徴とする請求項 5記載の交流電源装置。

[7] 前記直流電源のオン、オフ比率の制御を行う制御信号の微分値に基づいて前記交流化周波数を高周波力低周波に切り換えることを特徴とする請求項 1記載の交流電源装置。

[8] 前記所定レベルの供給電流量に対応する微分値を予め記憶し、前記制御信号の微分値が予め記憶した微分値以上になった時、前記交流化周波数を高周波から低周波に切り換える指示を行うことを特徴とする請求項 7記載の交流電源装置。

[9] 前記発振手段は、共振コンデンサを含むプッシュプル電圧共振回路であり、前記低周波への切り換え指示は、前記共振コンデンサの容量を可変させる指示であることを特徴とする請求項 8記載の交流電源装置。

[10] 前記負荷を介して帰還する帰還電流に従って、前記交流化周波数を高周波から低周波に切り換えることを特徴とする請求項 1記載の交流電源装置。

[11] 前記帰還電流は積分回路によって帰還電流量が検出され、該帰還電流量が一定値を越える時、前記低周波への切り換え指示を行うことを特徴とする請求項 10記載の交流電源装置。

[12] 前記発振手段は、共振コンデンサを含むプッシュプル電圧共振回路であり、前記低周波への切り換え指示は、前記共振コンデンサの容量を可変させる指示であることを特徴とする請求項 11記載の交流電源装置。

[13] 前記負荷は、冷陰極管であることを特徴とする請求項 1乃至 12記載の交流電源装置。