(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線及び２次巻線を巻軸に巻回したインバータトランスにおいて、
前記２次巻線の一端が接地されており、前記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記２次巻線の一部を、前記１次巻線と磁気結合し前記２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、
前記１次巻線の端部に接続される端子と、前記２次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に離れて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記１次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、
異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分に前記タップを設けたことを特徴とするインバータトランス。
【請求項２】
トランスの１次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、前記トランスの２次巻線に２次電圧を発生させて当該２次電圧を冷陰極管へ印加する共に、前記冷陰極管を流れる電流を検出し、この検出結果と第１の閾値とを比較して差分信号を得て、この差分信号の大きさに応じて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、トランスの２次側巻線における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量が存在し、該浮遊容量と前記トランスの漏れインダクタンスとの共振現象により高電圧を発生させるインバータ回路において、
前記トランスとして、２次巻線の一端が接地されており、前記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記２次巻線の一部を、前記１次巻線と磁気結合し前記２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記１次巻線の端部に接続される端子と、前記２次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記１次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用しており、
前記トランスの前記電圧検出巻線により検出される電圧を前記第１の閾値と別に設定可能な第２の閾値とを比較して比較結果に基づいて前記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段が異常を検出した場合に前記スイッチングを停止させる停止手段と
を具備することを特徴とするインバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置）のバックライトなどに用いられる冷陰極管の点灯に用いられるインバータトランス及びインバータ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＣＤのバックライトには冷陰極管が採用されており、その点灯のために高効率及び小形化を図る目的でＩＣを使用した他励式駆動回路が用いられている。この他励式駆動回路は負荷である冷陰極管及びその装着装置による浮遊容量分と駆動する昇圧トランス（インバータトランス）の漏れインダクタンスとの共振現象を利用し、高電圧を発生させることにより、上記冷陰極管の点灯を行う例が多い。
【０００３】
上記のような回路にあっては、冷陰極管が破損した場合や冷陰極管と昇圧トランスの間が非接触となった場合には、非常に高い電圧が昇圧トランスから出力され続け、昇圧トランスが破壊されたり駆動回路の破壊が生じたりするという問題があった。
【０００４】
上記問題点を解決するために、例えば図８に示したような回路構成が採用される。この回路では、昇圧トランス１００の２次側に２個の直列コンデンサＣ１、Ｃ２を設け、このコンデンサＣ１、Ｃ２にて分圧した電圧をＩＣ１２０へ与えて異常を検出する。異常が検出されると、ＩＣ１２０はトランジスタＴＲのベースへ与えるスイッチング信号を停止して、回路保護を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような回路構成では、異常検出のための回路であるコンデンサＣ１、Ｃ２が昇圧トランス１００の高電圧出力部に直接設置されているため、これらコンデンサＣ１、Ｃ２は、小容量でありながら高電圧に耐え得る特殊な高耐圧コンデンサ（数ｐＦの高圧セラミックコンデンサ）が必要である。このため、装置が高コスト化する一因となっている。
【０００６】
また、昇圧トランス１００及び冷陰極管１１０の破損等という異常が生じた場合に、ＩＣ１２０及びトランジスタＴＲにより構成される駆動回路及び昇圧トランス１００を保護するための回路部品が、昇圧トランス１００の高出力側に集中している。昇圧トランス１００の高出力側は数百から数千ボルトの電圧が出力されているため、部品間の物理的距離が必要であり、回路の実装面積を増大させる問題が招来する。
【０００７】
本発明は上記のような従来のインバータ回路における問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は特殊な高価な部品を必要とすることなく、適切に回路や昇圧トランスの保護を図り得るインバータ回路を提供することである。また、昇圧トランスの高出力側に部品を配置する必要がなく、実装面積が大きくなることのないインバータ回路を提供することを目的とする。更に、上記インバータ回路に用いられるインバータトランスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインバータトランスは、１次巻線及び２次巻線を巻軸に巻回したインバータトランスにおいて、前記２次巻線の一端が接地されており、前記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記２次巻線の一部を、前記１次巻線と磁気結合し前記２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記１次巻線の端部に接続される端子と、前記２次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記１次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るインバータ回路は、トランスの１次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、前記トランスの２次巻線に２次電圧を発生させて当該２次電圧を冷陰極管へ印加する共に、前記冷陰極管を流れる電流を検出し、この検出結果と第１の閾値とを比較して差分信号を得て、この差分信号の大きさに応じて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、トランスの２次側巻線における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量が存在し、該浮遊容量と前記トランスの漏れインダクタンスとの共振現象により高電圧を発生させるインバータ回路において、前記トランスとして、２次巻線の一端が接地されており、前記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と前記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて前記２次巻線の一部を、前記１次巻線と磁気結合し前記２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えると共に、前記１次巻線の端部に接続される端子と、前記２次巻線の端部に接続される端子とが、ボビンの対向する辺に分けられて配置されており、前記タップから引き出したラインを前記１次巻線の端部に接続される端子の側に設けられた端子へ接続したインバータトランスであって、異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用しており、前記トランスの前記電圧検出巻線により検出される電圧を前記第１の閾値と別に設定可能な第２の閾値とを比較して比較結果に基づいて前記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段が異常を検出した場合に前記スイッチングを停止させる停止手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明に係るインバータ回路の実施の形態を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。図１には、第１の実施の形態に係るインバータ回路を用いた照明装置の構成例が示されている。この照明装置は、冷陰極管１を負荷とし、昇圧トランス２、トランジスタＴＲ及びドライブ用ＩＣ３を用いるものである。
【００１４】
このインバータ回路では、入力端子Ｉ１−Ｉ２に直流電圧を印加して、昇圧トランス２の１次巻線２１に与えられる電圧をスイッチング素子であるトランジスタＴＲによりスイッチングして、昇圧トランス２の２次巻線２２に２次電圧を発生させて当該２次電圧を冷陰極管１へ印加する。これと共に、冷陰極管１を流れる電流をＩＣ３が信号線５を介して検出し、この検出結果に基づきスイッチング素子であるトランジスタＴＲのスイッチング動作を制御して昇圧トランス２における２次側電圧を変動させている。
【００１５】
なお、昇圧トランス２の２次巻線２２における非接地側ラインとグランドとの間には、冷陰極管１の筐体部分等とグランドの間に生じる浮遊容量Ｃが接続された状態となる。また、冷陰極管１は負荷抵抗Ｒを介して接地されている。
【００１６】
本実施の形態においては、電圧検出巻線２３が、昇圧トランス２の２次巻線２２に生じる電圧を検出するために昇圧トランス２に巻回されている。具体的には、図２に示されるようである。プラスチック等により構成された巻軸であるボビン６の左側には、１次巻線２１が巻回されており、右側には２次巻線２２が巻回され、この２次巻線２２に近接させて電圧検出巻線２３が巻回されている。
【００１７】
ここにおいて、例えば、１次巻線２１の巻数が４０ターンで２次巻線２２の巻数が２０００ターンのとき、電圧検出巻線２３の巻数は１０ターンである。そして、１次巻線２１の入力電圧が１２Ｖで２次巻線２２の出力電圧は、通常時（点灯時）６００Ｖであり、電圧検出巻線２３により３Ｖの検出電圧が得られる。また、異常時の閾値電圧（後に説明する閾値電圧Ｖ２）が１０Ｖとすると、異常時には２０００Ｖが２次巻線２２の出力電圧となる。このように本発明に係るインバータトランスは、２次巻線２２に近接して高圧側に、２次巻線２２の巻数に比べて極めて僅かな巻数による電圧検出巻線２３を巻回した構成を採用している。このようにすることにより、小型な昇圧トランス（インバータトランス）２でありながら適切に所望の電圧検出が可能で、後述の通り回路保護を図る構成を実現することができるものである。
【００１８】
ボビン６は内部に図示せぬＩコアを包含しており、ボビン６の両端からはコ字上のコア７により磁路が形成されている。端子とコイルの接続関係を示す図３に明らかな通り、１次巻線２１は端子６１、６２に接続されており、２次巻線２２は端子６３、６４が接続されており、電圧検出巻線２３は端子６５、６６が接続されている。
【００１９】
電圧検出巻線２３により検出された電圧は、ライン８を介してＩＣ３へ送出されている。ＩＣ３の内部構成を図４に示す。ＩＣ３には、鋸歯状波発振器３１が備えられ、発振周波数設定手段４１により設定された所定周波数の鋸歯状波が鋸歯状波発振器３１から比較器３２へ出力される。
【００２０】
比較器３２は、鋸歯状波発振器３１からの出力信号、可変抵抗４２により設定された閾値電圧及び検出信号増幅器３５の出力を受けている。そして、比較器３２では、信号線５を介して到来した電流検出信号を検出信号増幅器３５により増幅した信号と可変抵抗４２により設定された閾値電圧とを比較し、差分信号を得る。この差分信号Ｖｄと鋸歯状波発振器３１から出力された鋸歯状波信号Ｅを比較して、鋸歯状波信号Ｅが差分信号Ｖｄを越えた範囲に対応したパルス幅を有するパルスを図５（ａ）に示すように生成して出力する。
【００２１】
差分信号Ｖｄの変動に応じて、出力されるパルスのパルス幅が図５（ｂ）に示すように変化して、所定の電流が冷陰極管１に流れるようにトランジスタＴＲをドライブする信号を出力する。この信号は通常において開状態にあるスイッチ３３を通過してドライバ３４へ至り、スイッチング素子であるトランジスタＴＲをドライブする信号へ変換されて出力される。
【００２２】
更に、ＩＣ３には異常検出比較器３６が備えられている。異常検出比較器３６は、ライン８を介して得られる昇圧トランス２の２次巻線２２に生じる電圧に対応する電圧検出信号と、可変抵抗４３により設定された閾値電圧とを比較し、電圧検出信号が閾値電圧を越えるときに異常であることを検出し、スイッチ３３を閉じる。
【００２３】
上記の構成に係るインバータ回路において、電源が投入されて冷陰極管１を点灯する場合には、比較器３２により始動時の高電圧を出力させるための差分信号Ｖｄ１が設定される。このとき、冷陰極管１に電流が流れていないので、電流検出信号はゼロであり、パルス幅の大きなパルスが鋸歯状波発振器３１から出力され、始動の際に必要な高電圧が２次巻線２２に発生される。
【００２４】
一方、可変抵抗４３の設定が行われて始動時に２次巻線２２に発生される高電圧に対応した閾値電圧Ｖ２が設定される。従って、始動の際に必要な高電圧が２次巻線２２に発生されたときにあっても、異常検出比較器３６においてはスイッチ３３を閉じることがなく冷陰極管１の始動が適切に行われる。また、始動時においても、２次巻線２２に本来発生される高電圧よりも異常に高い電圧が発生し上記設定されている閾値電圧Ｖ２よりも高い電圧がライン８を介して異常検出比較器３６へ到来した場合には、異常検出比較器３６はスイッチ３３を閉じ、異常に高い電圧の発生継続による昇圧トランス２等の破壊を防止する。
【００２５】
上記始動動作が適切に行われ、冷陰極管１が点灯すると、冷陰極管１に電流が流れ、信号線５に電流検出信号が現れるので、これを検出信号増幅器３５により増幅する。比較器３２は増幅された電流検知信号と可変抵抗４２により設定された閾値電圧Ｖ１とを比較し、差分信号Ｖｄ２を得る。この差分信号Ｖｄ２は冷陰極管１が点灯時に２次巻線２２に発生されるべき電圧に対応する値であり、先に設定された差分信号Ｖｄ１よりも高い。これにより、閾値電圧Ｖ１と電流検出信号との差分に対応してパルス幅の制御が行われたパルスが鋸歯状波発振器３１から出力され、点灯の際に必要な電圧が２次巻線２２に発生される。
【００２６】
信号線５に電流検出信号が現れた場合、或いは電流検出信号が現れた時点から所定時間（通常の始動により冷陰極管１が点灯するまでの時間にマージンを加えた時間）の経過後には冷陰極管１が点灯していると考えられる。このとき、上記設定されている閾値電圧Ｖ２よりも高い電圧がライン８を介して異常検出比較器３６へ到来した場合に、異常検出比較器３６はスイッチ３３を閉じ、異常に高い電圧の発生による昇圧トランス２等の破壊を防止する。斯して、点灯がなされている際には、閾値電圧Ｖ２よりも高い電圧が検出されない限りにおいて、異常検出比較器３６においてはスイッチ３３を閉じることがなく冷陰極管１の点灯が適切に継続される。
【００２７】
例えば、冷陰極管１の始動時においては２次巻線２２に１５００Ｖが発生し、通常の点灯時には６００Ｖが２次巻線２２に発生するものとすれば、閾値電圧Ｖ２としては、２次巻線２２に２０００Ｖの異常電圧が発生したときに対応して電圧検出巻線２３に発生する電圧を採用する。これにより、冷陰極管１の始動時においてまたは点灯時において２次巻線２２に２０００Ｖ以上の電圧が発生する異常状態では、閾値電圧Ｖ２よりも高い電圧がライン８を介して異常検出比較器３６へ到来し、異常検出比較器３６はスイッチ３３を閉じ、異常に高い電圧の発生による昇圧トランス２等の破壊を防止する。係る異常状態は冷陰極管１が破壊された場合や冷陰極管１が外れた状態などのときに生じ、係る場合に異常検出比較器３６はスイッチ３３を閉じる。以上のようにして昇圧トランス２の２次巻線２２に近接させて電圧検出巻線２３を巻回し、２次巻線２２に発生する電圧を検出して適切に異常を発見することができ、昇圧トランス２の高圧側の構成を簡素化し、しかも特殊な高価な部品を用いることなく昇圧トランス２等の破壊を防止することができる。
【００２８】
次に第２の実施の形態を説明する。図６に示すように、本実施の形態に係るインバータトランスでは、昇圧トランス２Ａの２次巻線２２Ａにタップ２４を設け、僅かな巻数の部分を電圧検出巻線２３Ａとしている。
【００２９】
端子とコイルの接続関係を示す図７に明らかな通り、１次巻線２１は端子６１、６２に接続されており、２次巻線２２Ａは端子６３、６４が接続されており、電圧検出巻線２３Ａはタップ２４が端子６５に接続されている。
【００３０】
インバータ回路における上記以外の構成は第１の実施の形態の構成と同様である。この第２の実施の形態においても、電圧検出巻線２３Ａを用いて、２次巻線２２Ａに発生する電圧を検出して適切に異常を発見することができ、昇圧トランス２の高圧側の構成を簡素化し、しかも特殊な高価な部品を用いることなく昇圧トランス２等の破壊を防止することができる。しかも昇圧トランス２の２次巻線２２Ａにタップを設けて電圧検出を行う構成としたので、第１の実施の形態に比べて端子を１つ少なくすることができ、装置の小形化を図ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るインバータトランスによれば、２次巻線の一端が接地されており、上記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と上記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と上記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて２次巻線の一部を、１次巻線と磁気結合し２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えるインバータトランスであって、異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けて２次巻線に生じる電圧を検出可能としたので、トランスの高出力側に特別の部品を配置することなく２次巻線に生じる電圧の異常検出を検出可能となり、装置の小形化低廉化を実現することできる。
【００３２】
以上説明したように本発明に係るインバータ回路によれば、トランスの１次巻線に与えられる電圧をスイッチング素子によりスイッチングして、上記トランスの２次巻線に２次電圧を発生させて当該２次電圧を冷陰極管へ印加するように構成されたインバータ回路の上記トランスは２次巻線の一端が接地されており、上記２次巻線の接地側ラインと非接地側ラインとの間の位置であって、該位置と上記非接地側ラインとの間の巻線の巻数に比べて、該位置と前記接地側ラインとの間の巻線の巻数が少ない位置にタップを設けて２次巻線の一部を、１次巻線と磁気結合し２次巻線に出力される電圧を検知するための電圧検出巻線とし、前記タップによる検出電圧を用いて異常検出を行う回路へ与えるインバータトランスであって、異常時の２次側電圧と前記回路における異常検出用の閾値電圧との電圧比に応じた巻線の部分にタップを設けたトランスを採用し、電圧検出巻線によりトランスの２次巻線に生じる電圧を検出して、検出電圧に基づいて上記冷陰極管へ供給する電圧の異常を検出し、上記スイッチングを停止させるので、トランスの高出力側に部品を配置する必要がなく、実装面積を小さくすることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインバータ回路の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係るインバータ回路に用いられる昇圧トランスの平面図。
【図３】本発明に係るインバータ回路の第１の実施の形態に用いられる昇圧トランスにおける端子とコイルの接続関係を示す図。
【図４】本発明に係るインバータ回路に用いられるＩＣの内部構成を示す図。
【図５】本発明に係るインバータ回路に用いられるＩＣの動作を説明するための図。
【図６】本発明に係るインバータ回路の第２の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明に係るインバータ回路の第２の実施の形態に用いられる昇圧トランスにおける端子とコイルの接続関係を示す図。
【図８】従来例に係るインバータ回路を示す構成図。
【符号の説明】
１  冷陰極管
２  昇圧トランス
３  ＩＣ
５  信号線
６  ボビン
７  コア
８  ライン
２１  １次巻線
２２、２２Ａ  ２次巻線
２３、２３Ａ  電圧検出巻線
２４  タップ
６１〜６６端子
ＴＲ  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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