(57)【要約】【課題】  出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止する圧電トランス駆動回路および圧電トランス駆動回路の製造方法を提供する。【解決手段】  ２つの入力端子間に入力される電圧を変圧する圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路であって、圧電トランスの入力端子それぞれに接続され、電源からのエネルギーを蓄積し圧電トランスの入力端子に放出する２つのインダクタンス要素と、発振信号を受けてインダクタンス要素それぞれのエネルギーの放出をスイッチングする２つのスイッチング素子と、２つのインダクタンス要素のうち、インダクタンスの小さい方側の入力端子とグランドとの間に接続されるコンデンサと、を備える。【選択図】  図１
2006280094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの入力端子間に入力される電圧を変圧する圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路であって、
前記圧電トランスの入力端子それぞれに接続され、電源からのエネルギーを蓄積し前記圧電トランスの入力端子に放出する２つのインダクタンス要素と、
発振信号を受けて前記インダクタンス要素それぞれのエネルギーの放出をスイッチングする２つのスイッチング素子と、
前記２つのインダクタンス要素のうち、インダクタンスの小さい方側の前記入力端子とグランドとの間に接続されるコンデンサと、を備えることを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
前記コンデンサを接続せずに前記圧電トランスを駆動させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、
（１／Ａｓ０）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項３】
前記２つのインダクタンス要素について、各インダクタンス要素のインダクタンスの差をΔＬ、インダクタンスの小さいインダクタンス要素のインダクタンスをＬ２、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、
（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項４】
前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、
（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項５】
２つの入力端子間に入力される電圧を変圧する圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路であって、
前記圧電トランスの入力端子それぞれに接続され、電源からのエネルギーを蓄積し前記圧電トランスの入力端子に放出する２つのインダクタンス要素と、
発振信号を受けて前記インダクタンス要素それぞれのエネルギーの放出をスイッチングする２つのスイッチング素子と、
前記入力端子それぞれとグランドとの間に接続される２つのコンデンサと、を備え、
前記２つのコンデンサのうち、インダクタンスの小さい前記インダクタンス要素側の前記入力端子に接続されるコンデンサの静電容量が、インダクタンスの大きい前記インダクタンス要素側の前記入力端子に接続されるコンデンサの静電容量より大きいことを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項６】
前記コンデンサを接続せずに前記圧電トランスを駆動させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、
（１／Ａｓ０）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下であることを特徴とする請求項５記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項７】
前記２つのインダクタンス要素について、各インダクタンス要素のインダクタンスの差をΔＬ、インダクタンスの小さいインダクタンス要素のインダクタンスをＬ４、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、
（Ｌ４／ΔＬ）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であることを特徴とする請求項５記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項８】
前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、
（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であることを特徴とする請求項５記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項９】
２つのインダクタンス要素および２つのスイッチング素子により、圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路について、前記圧電トランスの出力電流波形の正負の対称性を検査する検査工程と、
前記検査工程により、前記出力電流波形が正負について所定の対称性を満たさない場合には、コンデンサをインダクタンスの小さいインダクタンス要素側の前記圧電トランスの入力端子に接続して、前記出力電流波形の正負の対称性を調整する調整工程と、を含むことを特徴とする圧電トランス駆動回路の製造方法。
【請求項１０】
前記所定の対象性は、前記出力電流波形のアシンメトリが所定数値の範囲内であることであり、
前記コンデンサは、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔとするとき、
Ｃｐｔ×０．０５以上Ｃｐｔ×０．２以下の静電容量を有することを特徴とする請求項９記載の圧電トランス駆動回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プッシュプル型の圧電トランス駆動回路および圧電トランス駆動回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノート型パーソナルコンピュータ等の液晶ディスプレイの内部には、液晶表示パネルのバックライトとして冷陰極管が備えられている。その冷陰極管を点灯させるには、高い昇圧比で昇圧を行う圧電トランスおよびその駆動回路が使用されている。圧電トランスの駆動回路には、一対のスイッチング素子を有するプッシュプル型の回路が存在する。
【０００３】
たとえば、特許文献１記載の圧電トランスインバータは、２つのチョークコイルと、スイッチング素子を含むプッシュプル回路とを備えている。この圧電トランスインバータにおいては、チョークコイルのインダクタンスと圧電トランスの１次側領域の静電容量とは、予めマッチングが採られている。スイッチング素子は、発振信号に応じ交互にオン・オフ動作し、圧電トランスの１次側電極には、電圧の半波正弦波状の電圧成分が交互に並んだ交流電圧が印加される。交流電圧の印加により、圧電トランスは駆動され共振を起こし、冷陰極管が接続される出力側電極に、圧電トランスの共振の周波数で昇圧された交流電圧が出力される。
【０００４】
このような圧電トランスインバータでは、圧電トランスは共振現象を利用して昇圧するため、圧電トランスの入力電圧波形が多少歪んでいても、通常出力電圧は整った正弦波形を示し、出力電流の正側の波形はその負側の波形に対して対称的である。
【特許文献１】特開２００２−２９１２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、プッシュプル回路を含む圧電トランス駆動回路では、各素子の特性について、予めマッチングが採られており、また圧電トランスの共振現象を利用しているため、通常、圧電トランスの出力電流の波形は正側と負側とで対称になる。
【０００６】
しかしながら、チョークコイルのインダクタンスは公称値からの誤差を含むため、実際のインダクタンスの値にはばらつきがある。また、チョークコイルを実装した回路においては、様々な影響を受けるため、チョークコイルに相当する部分の実際のインダクタンスが、チョークコイルのみのインダクタンスとは異なる場合がある。
【０００７】
このようにチョークコイルに相当する部分のインダクタンスが、マッチングしたものと異なると、圧電トランスの駆動周波数が、圧電トランスの共振周波数とは異なるものとなる。特に、チョークコイルに相当する部分のインダクタンスがマッチングしたものより小さく、駆動周波数が共振周波数より大きいと、一方の入力電圧の波形の終端部分が歪むため、出力電流に大きな影響を及ぼす。
【０００８】
圧電トランスの出力電圧は共振現象を利用していても、ある程度において入力電圧の波形の影響を受ける。したがって、入力電圧の波形の歪みが圧電トランスの出力電流の波形に影響を及ぼし、チョークコイルのインダクタンスに差があると、出力電流の波形が正負について非対称となることがある。
【０００９】
そして、出力電極に接続される出力側機器にとっては、出力電流波形の非対称性がダメージを受ける原因となる。たとえば、出力電極に冷陰極管が接続されている場合には、出力電流波形の非対称性出力電流の波形の非対称は冷陰極管の電極の劣化等を引き起こし、ダメージを受ける原因となる。
【００１０】
本発明は、出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止する圧電トランス駆動回路および圧電トランス駆動回路の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の圧電トランス駆動回路は、２つの入力端子間に入力される電圧を変圧する圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路であって、圧電トランスの入力端子それぞれに接続され、電源からのエネルギーを蓄積し前記圧電トランスの入力端子に放出する２つのインダクタンス要素と、発振信号を受けて前記インダクタンス要素それぞれのエネルギーの放出をスイッチングする２つのスイッチング素子と、前記２つのインダクタンス要素のうち、インダクタンスの小さい方側の前記入力端子とグランドとの間に接続されるコンデンサと、を備えることを特徴としている。
【００１２】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、インダクタンスの小さいインダクタンス要素側にコンデンサを接続している。これにより、出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止することができる。たとえば、出力側機器として接続された冷陰極管に正負の波高値の異なる電流が流れると電極が劣化するが、このような冷陰極管へのダメージを低減することができる。
【００１３】
（２）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記コンデンサを接続せずに前記圧電トランスを駆動させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、（１／Ａｓ０）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下であることを特徴としている。
【００１４】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、出力電流波形のアシンメトリを含むパラメータにより決定される静電容量を有するコンデンサが接続されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、インダクタンスの測定ができなくても出力電流波形のアシンメトリを測定できれば、適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００１５】
（３）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記２つのインダクタンス要素について、各インダクタンス要素のインダクタンスの差をΔＬ、インダクタンスの小さいインダクタンス要素のインダクタンスをＬ２、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であることを特徴としている。
【００１６】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、インダクタンス要素のインダクタンスを含むパラメータによりコンデンサの静電容量が決定されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、出力電流波形のアシンメトリを測定できない場合でも、インダクタンス要素のインダクタンスを知ることができれば適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００１７】
（４）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記コンデンサの静電容量をＣとするとき、（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であることを特徴としている。
【００１８】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、圧電トランスの入力端子間の静電容量のみからコンデンサの静電容量が決定されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００１９】
（５）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、２つの入力端子間に入力される電圧を変圧する圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路であって、前記圧電トランスの入力端子それぞれに接続され、電源からのエネルギーを蓄積し前記圧電トランスの入力端子に放出する２つのインダクタンス要素と、発振信号を受けて前記インダクタンス要素それぞれのエネルギーの放出をスイッチングする２つのスイッチング素子と、前記入力端子それぞれとグランドとの間に接続される２つのコンデンサと、を備え、前記２つのコンデンサのうち、インダクタンスの小さい前記インダクタンス要素側の前記入力端子に接続されるコンデンサの静電容量が、インダクタンスの大きい前記インダクタンス要素側の前記入力端子に接続されるコンデンサの静電容量より大きいことを特徴としている。
【００２０】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、２つのコンデンサのうちインダクタンスの小さいインダクタンス要素側のコンデンサの静電容量を大きくしている。これにより、出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止することができる。たとえば、出力側機器として接続された冷陰極管に正負の波高値の異なる電流が流れると電極が劣化するが、このような冷陰極管へのダメージを低減することができる。また、コンデンサを２つ接続しているため、入力電圧波形の歪みにより出力電流波形が正負の両側に突出している場合に、突出を抑えつつ、波形の対称性を向上させることができる。
【００２１】
（６）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記コンデンサを接続せずに前記圧電トランスを駆動させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、（１／Ａｓ０）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下であることを特徴としている。
【００２２】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、出力電流波形のアシンメトリを含むパラメータによりコンデンサの静電容量が決定されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、インダクタンスの測定ができなくても出力電流波形のアシンメトリを測定できれば、適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００２３】
（７）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記２つのインダクタンス要素について、各インダクタンス要素のインダクタンスの差をΔＬ、インダクタンスの小さいインダクタンス要素のインダクタンスをＬ４、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、（Ｌ４／ΔＬ）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であることを特徴としている。
【００２４】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、インダクタンス要素のインダクタンスを含むパラメータによりコンデンサの静電容量が決定されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、出力電流波形のアシンメトリを測定できない場合でも、インダクタンス要素のインダクタンスを知ることができれば適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００２５】
（８）また、本発明の圧電トランス駆動回路は、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、前記２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であることを特徴としている。
【００２６】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路は、圧電トランスの入力端子間の静電容量のみからコンデンサの静電容量が決定されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００２７】
（９）また、本発明の圧電トランス駆動回路の製造方法は、２つのインダクタンス要素および２つのスイッチング素子により、圧電トランスを駆動するプッシュプル型の圧電トランス駆動回路について、前記圧電トランスの出力電流波形の正負の対称性を検査する検査工程と、前記検査工程により、前記出力電流波形が正負について所定の対称性を満たさない場合には、コンデンサをインダクタンスの小さいインダクタンス要素側の前記圧電トランスの入力端子に接続して、前記出力電流波形の正負の対称性を調整する調整工程と、を含むことを特徴としている。
【００２８】
このように、本発明の圧電トランス駆動回路の製造方法は、出力電流波形の正負の対称性について検査を行ない、所定の対象性を満たさないときに、コンデンサを接続して非対象性を低減する。これにより、製造される回路の出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止することができる。たとえば、出力側機器として接続された冷陰極管に正負の波高値の異なる電流が流れると電極が劣化するが、このような冷陰極管へのダメージを低減することができる。
【００２９】
（１０）また、本発明の圧電トランス駆動回路の製造方法において、前記所定の対象性は、前記出力電流波形のアシンメトリが所定数値の範囲内であることであり、前記コンデンサは、前記圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔとするとき、Ｃｐｔ×０．０５以上Ｃｐｔ×０．２以下の静電容量を有することを特徴としている。
【００３０】
このように、一定の範囲の静電容量を持つコンデンサを接続すればアシンメトリが低減される可能性が高いため、上記の工程により容易に出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。特に、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る圧電トランス駆動回路によれば、出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止することができる。たとえば、出力側機器として接続された冷陰極管に正負の波高値の異なる電流が流れると電極が劣化するが、このような冷陰極管へのダメージを低減することができる。
【００３２】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路によれば、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、インダクタンスの測定ができなくても出力電流波形のアシンメトリを測定できれば、適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００３３】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路によれば、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、出力電流波形のアシンメトリを測定できない場合でも、インダクタンス要素のインダクタンスが分かれば適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００３４】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路によれば、出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。また、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００３５】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路によれば、コンデンサを２つ接続することで、入力電圧波形の歪みにより出力電流波形が正負の両側に突出している場合に、突出を抑えつつ、波形の対称性を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路の製造方法によれば、製造される回路の出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子に接続される冷陰極管等の出力側機器へのダメージを防止することができる。たとえば、出力側機器として接続された冷陰極管に正負の波高値の異なる電流が流れると電極が劣化するが、このような冷陰極管へのダメージを低減することができる。
【００３７】
また、本発明に係る圧電トランス駆動回路の製造方法によれば、一定の範囲の静電容量を持つコンデンサを接続すればアシンメトリが低減される可能性が高いため、上記の工程により容易に出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。特に、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態に関し、図面に基づいて説明する。また、説明の理解を容易にするため、同一の構成要素に対しては同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００３９】
（実施形態１）
図１は、圧電トランス制御回路１を示すブロック図である。圧電トランス制御回路１は、発振回路２、駆動回路３（圧電トランス駆動回路）、圧電トランス４、冷陰極管５、検出用抵抗７、整流回路８、および誤差アンプ９から構成されている。
【００４０】
発振回路２は、発振信号を発振する。発振信号は、一定の周波数およびデューティー比を有する矩形波であり、その周波数およびデューティー比は誤差アンプ９から受けた信号により制御される。すなわち、発振回路２は、誤差アンプ９から出力される差動信号に応じた周波数ｆの発振信号を出力する。図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、発振信号としての矩形波は、ＨｉｇｈまたはＬｏｗの状態を繰り返す信号となっており、各スイッチング素子１３および１４に対して交互にＨｉｇｈまたはＬｏｗの状態を伝えるように発振される。発振回路２による制御の対象を周波数にするか、デューティー比にするかは選択可能となっている。発振回路２としては、一般的な電圧制御発振回路を用いることができる。
【００４１】
プッシュプル型の駆動回路３（圧電トランス駆動回路）は、インダクタンス要素としてのチョークコイル１１および１２、スイッチング素子１３および１４、ならびにコンデンサ１６から構成されている。駆動回路３は、発振回路２の発振信号を受けて交流電圧を生成し、圧電トランス４の入力端子４ａおよび４ｂに印加する。
【００４２】
チョークコイル１１は、発振信号によりスイッチング素子１３がオンになっているとき、電源から直流電圧を印加される。このとき、チョークコイル１１には電流が流れ、エネルギーが蓄積される。そして、チョークコイル１１は、スイッチング素子１３がオフになると、蓄積されたエネルギーを圧電トランス４に対して放出する。チョークコイル１２も同様の機能を有し、スイッチング素子１４がオンになっているとき、エネルギーを蓄積し、スイッチング素子１４がオフになると、蓄積されたエネルギーを圧電トランス４に対して放出する。
【００４３】
チョークコイル１１および１２は、効率の良い共振を実現するため、圧電トランスの１次端子間の静電容量Ｃｐｔとのマッチングが採られている。すなわち、チョークコイル１１のインダクタンスＬ１は、圧電トランスの１次端子間の静電容量Ｃｐｔに基づいてマッチングされ、Ｌ１≒１／（４π２ｆ２Ｃｐｔ）の値をとるように設計されている。また、チョークコイル１２のインダクタンスＬ２についても、同様にＬ２≒１／（４π２ｆ２Ｃｐｔ）の値をとるように設計されている。このようにマッチングされていても、チョークコイルのインダクタンスは、公称値からの誤差を含む場合がある。ここでは、誤差によりチョークコイル１２のインダクタンスＬ２は、公称値およびチョークコイル１１のインダクタンスＬ１よりわずかに小さいものとする。
【００４４】
なお、チョークコイル１１および１２に代えて、オートトランスを用いてプッシュプル回路を構成してもよい。オートトランスは特に単板型の圧電トランスの駆動回路に用いられることが多い。
【００４５】
スイッチング素子１３および１４は、ＭＯＳＦＥＴにより構成されている。スイッチング素子１３および１４は、発振回路２からの発振信号を受けて、発振信号のＨｉｇｈに対してオン、Ｌｏｗに対してオフを交互に繰り返す。スイッチング素子１３がオンになると、チョークコイル１１に電流が流れ、充電がなされる。スイッチング素子１３がオフになると、チョークコイル１１に充電されたエネルギーが圧電トランス４に放電され、入力端子４ａには、回路の共振により正弦半波の波形を有する入力電圧が印加される。
【００４６】
すなわち、発振信号の周波数ｆに応じてスイッチング素子１３および１４がオン・オフ動作を開始すると、マッチングが予め採られているチョークコイル１１および１２と圧電トランス４とが共振状態となる。そして、入力端子間には、図２の（ｃ）および（ｄ）に示すような半波正弦波状の電圧が圧電トランス４に印加される。
【００４７】
スイッチング素子１４は、スイッチング素子１３が受ける信号とは位相が１８０°異なる発振信号を受ける。そして、入力端子４ｂに正弦半波の波形を有する入力電圧を印加する。その結果、入力端子４ｂが受ける正弦半波の波形を有する入力電圧は、入力端子４ａが受けるものとは位相が１８０°異なる。このように圧電トランス４の入力端子４ａおよび４ｂには、電圧の半波正弦波状の電圧成分が交互に並んだ正弦波電圧（交流電圧）が印加され、この正弦波電圧により、圧電トランス４は駆動される。
【００４８】
コンデンサ１６は、一端がスイッチング素子１４と入力端子４ｂとの間に接続され、他端がグランドに接続されている。このように、チョークコイル１２側の入力端子４ｂにコンデンサを接続しているので、出力電流の正負の波形を対称にし、出力端子４ｃに接続される冷陰極管５へのダメージを防止することができる。すなわち、冷陰極管５の電極の劣化等のダメージを低減することができる。
【００４９】
コンデンサ１６については、コンデンサ１６を接続せずに圧電トランス制御回路１を動作させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、圧電トランス４の入力端子４ａおよび４ｂ間の静電容量をＣｐｔ、コンデンサの静電容量をＣとするとき、（１／Ａｓ０）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下となるように静電容量Ｃが設計されている。これにより、出力電流波形のアシンメトリＡｓを小さくすることができる。また、インダクタンスの測定ができなくても出力電流波形のアシンメトリＡｓを測定できれば、コンデンサ１６の適当な静電容量Ｃを決定することができる。
【００５０】
なお、電流波形のアシンメトリとは、交流電流波形の非対称性を示すパラメータであり、正の波高値と負の波高値との差を電流の実効値で割った値である。すなわち、正側の電流の波高値をＩ+ｐｋ、負側の電流の波高値をＩ−ｐｋ、電流の実効値をＩｒｍｓとするとき、アシンメトリＡｓはＡｓ＝（Ｉｐｋ−Ｉ−ｐｋ）／Ｉｒｍｓで求められる。
【００５１】
上記の実施形態では静電容量をアシンメトリにより決定しているが、以下のように決定してもよい。すなわち、静電容量Ｃを、２つのチョークコイル１１および１２についてのインダクタンスの差をΔＬ、チョークコイル１２のインダクタンスをＬ２、圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、コンデンサの静電容量をＣとするとき、（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であるように決定してもよい。これにより、出力電流波形のアシンメトリＡｓを小さくすることができる。また、出力電流波形のアシンメトリＡｓを測定できない場合でも、チョークコイル１１および１２のインダクタンスが測定できれば、コンデンサ１６の適当な静電容量Ｃを決定することができる。
【００５２】
また、静電容量Ｃは、（Ｃ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であるように決定してもよい。これにより、出力電流波形のアシンメトリＡｓを小さくすることができる。また、圧電トランスの入力端子間の静電容量Ｃｐｔは通常既知であるため、容易にコンデンサ１６の適当な静電容量Ｃを決定することができる。
【００５３】
圧電トランス４は、厚み方向に分極された入力部（図示せず）および長手方向に分極された出力部（図示せず）を備えている。圧電トランス４の一方の入力端子４ａは、チョークコイル１１とスイッチング素子１３との間に接続されており、他方の入力端子４ｂは、チョークコイル１２とスイッチング素子１４との間に接続されている。圧電トランス４は、一般的なローゼン型の圧電トランスであり、入力端子４ａおよび４ｂに入力された入力電圧を変圧し、出力端子４ｃに出力する。圧電トランス４は、内部電極のない単板型であるが、昇圧比を大きくするために複数枚の内部電極が内蔵されている積層型としてもよい。
【００５４】
冷陰極管５は、その一方の端子が圧電トランス４の出力端子４ｃに接続され、高圧の電圧が出力されることにより点灯する。冷陰極管５は、たとえば、液晶パネルのバックライトに用いられる。冷陰極管５は、図１に示すような直線的な形状の他にＵ字形状など様々な形状のものであってもよい。冷陰極管５の一方の端子は圧電トランス４に接続され高圧の電圧が印加されるが、他方の端子は低圧に保持されている。
【００５５】
検出用抵抗７は、冷陰極管を流れる出力電流Ｉｏｕｔ（管電流）を電圧として検出するための抵抗である。検出用抵抗７は、得られた電圧を検出信号として、整流回路８に伝える。なお、検出用抵抗７に代えて、カレントトランスを用いても良く、また、チョークコイルに巻線を追加することで、カレントトランスの機能を持たせ、電流を検出しても良い。整流回路８は、検出用抵抗７により検出された電圧を整流する。
【００５６】
誤差アンプ９は、整流回路８により整流された電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果である差分を増幅し、差分に応じた差動信号を生成する。誤差アンプ９は、発振回路２に接続され、発振回路２に差動信号を伝える。発振回路２は、差動信号を受けて発振信号の周波数またはデューティー比を制御する。
【００５７】
次に、正負に対称な出力電流波形を出力する圧電トランス制御回路の製造工程を以下に説明する。
【００５８】
まず、圧電トランス制御回路１の構成要素のうちコンデンサ１６のみを除き、その他の要素を用いて回路を形成する。その他の要素とは、発振回路、プッシュプル型の駆動回路、圧電トランス、冷陰極管、検出用抵抗、整流回路、および誤差アンプである。プッシュプル型の駆動回路には、チョークコイル、スイッチング素子が含まれる。ここまでの工程は、通常の圧電トランス制御回路の製造工程と同様である。
【００５９】
次に、図２に示すような発振信号を与えて、形成された圧電トランス制御回路を実際に動作させる。圧電トランス４の出力電流波形のアシンメトリが所定数値の範囲内か否かを検査する。
【００６０】
なお、所定数値とは、必要特性として望ましい数値その他の任意の設定値である。たとえば、冷陰極管にダメージを与えないためには、通常、アシンメトリＡｓは１０％以内が望ましい。その場合には、所定数値を１０％として検査する。なお、検査は数値を基準に行なうだけでなく、波形形状を視認することで判定してもよい。
【００６１】
次に、コンデンサが接続されない場合の出力電流波形のアシンメトリＡｓ０が所定数値以内の場合には、そのままの状態で圧電トランス制御回路の製造を完了する。アシンメトリＡｓ０が前記所定数値を超える場合には、Ａｓ０×Ｃｐｔ×０．５以上Ａｓ０×Ｃｐｔ×３以下の静電容量Ｃを有するコンデンサをインダクタンスの小さいチョークコイル側の入力端子に接続して、アシンメトリＡｓの調整を行なう。
【００６２】
このように、出力電流波形の正負の対称性について検査を行ない、所定の対象性を満たさないときに、コンデンサを接続して非対象性を低減することができる。その結果、出力電流の正負の波形を対称にし、電極の劣化等の冷陰極管へのダメージを低減することができる。
【００６３】
また、上記の静電容量を持つコンデンサを接続すればアシンメトリが低減される可能性が高いため、上記の工程により容易に出力電流波形のアシンメトリを小さくすることができる。特に、圧電トランスの入力端子間の静電容量は通常既知であるため、容易に適当なコンデンサの静電容量を決定することができる。
【００６４】
たとえば、図３および図４は、アシンメトリが所定数値を超え、正負で対称とならない出力電流の波形を示している。図３に対して、図４は、駆動回路への圧電トランスの接続向きや圧電トランスの分極方向の違いにより、駆動波形に対し、出力電流波形の位相が異なる例を示している。図３では、（ｂ）に示す入力電圧波形で正弦半波の終端部分に歪みが示されている。そして、この歪みは直後の出力電流波形の正側のピークに影響を与え、図３の（ｃ）は正の山のピークが鋭く立ち上がっていることを示している。このように、特に駆動回路３の共振周波数が発振周波数より大きい方にずれている場合に、出力電流波形に鋭いピークが生じ、波形の対称性が悪くなる。
【００６５】
一方、図４も、（ｂ）に示す入力電圧波形の正弦半波の終端部分に歪みが生じている。そして、この歪みは直後の出力電流波形の負側のピークに影響を与え、図３の（ｃ）は負の山のピークが突出していることを示している。このような場合には、適当な静電容量を有するコンデンサをインダクタンスの小さいチョークコイル側の入力端子に接続して、アシンメトリの調整を行なう。なお、出力電流波形が整った正弦波形とならず、段差を有するのは冷陰極管の影響である。
【００６６】
アシンメトリの調整後には再度検査を行ない、アシンメトリがまだ所定数値を超える場合には、さらに大きい静電容量Ｃを有するコンデンサを接続する等して適宜調整を繰り返す。このような工程を経ることにより、図５に示すように正負の波形が対称な出力電流波形を出力できる圧電トランス制御回路が得られる。なお、圧電トランス駆動回路は圧電トランス制御回路に含まれる。
【００６７】
次に、上記のように構成される圧電トランス制御回路１の動作を以下に説明する。
【００６８】
発振回路２は、誤差アンプ９から出力される差動信号に応じた周波数ｆの発振信号を出力する。発振信号としての矩形波は、ＨｉｇｈまたはＬｏｗの状態を繰り返す信号であり、各スイッチング素子１３および１４に対して交互にＨｉｇｈまたはＬｏｗの状態を伝える。
【００６９】
発振信号によりスイッチング素子１３がオンになっているとき、チョークコイル１１には電流が流れ、エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子１３がオフになると、蓄積されたエネルギーを圧電トランス４に対して放出される。チョークコイル１２も同様に動作する。
【００７０】
発振信号の周波数ｆに応じてスイッチング素子１３および１４がオン・オフ動作を開始すると、マッチングが予め採られているチョークコイル１１および１２と圧電トランス４とが共振状態となる。そして、入力端子間には、共振状態によって入力電圧が波形整形されることにより、半波正弦波状の電圧が印加される。圧電トランス４は、入力端子４ａおよび４ｂに入力された入力電圧の変圧し、出力端子４ｃに出力する。
【００７１】
スイッチング素子１４は、スイッチング素子１３が受ける信号とは位相が１８０°異なる発振信号を受けて、入力端子４ｂに正弦半波の波形を有する入力電圧を印加する。圧電トランス４の入力端子４ａおよび４ｂには、電圧の半波正弦波状の電圧成分が交互に並んだ正弦波電圧（交流電圧）が印加され、この正弦波電圧により、圧電トランス４は駆動される。
【００７２】
圧電トランス制御回路１において、コンデンサ１６が接続されていない場合には、チョークコイル１２側の共振周波数は１／｛２πＳＱＲ（Ｌ２Ｃｐｔ）｝（但し、ＳＱＲは、平方根を表わす。以下同様）であるが、Ｌ２がマッチングされたインダクタンスより小さいために発振周波数ｆより共振周波数が大きくなる。このままでは入力端子４ｂに印加される電圧の正弦波形の終端部分が歪み、出力電流波形に影響を与える。しかし、回路にコンデンサ１６が接続されているために、上式のＣｐｔに相当する因子が増加している。すなわち、チョークコイル１２側の共振周波数が発振周波数ｆに近づくように補正されている。このようにして、圧電トランス制御回路１は正負の出力電流波形が対称な電流を冷陰極管５に流す。
【００７３】
冷陰極管５は、高圧の電圧が出力されることにより点灯する。検出用抵抗７は、冷陰極管を流れる出力電流（管電流）を電圧として検出し、整流回路８に伝える。整流回路８は、検出用抵抗７により検出された電圧を整流する。誤差アンプ９は、整流回路８により整流された電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果である差分を増幅し、差分に応じた差動信号を生成する。誤差アンプ９は、発振回路２に差動信号を伝える。発振回路２は、差動信号を受けて発振信号の周波数またはデューティー比を制御する。
【実施例】
【００７４】
圧電トランス制御回路にコンデンサを接続したときの影響について検証を行なった。その内容について以下に説明する。
【００７５】
コンデンサ１６のみを除き、その他の要素で形成された回路を用意した。その他の要素とは、発振回路、プッシュプル型の駆動回路、圧電トランス、冷陰極管、検出用抵抗、整流回路、および誤差アンプである。プッシュプル型の駆動回路には、チョークコイル、スイッチング素子が含まれる。図６は、得られた出力電流波形および波高値を示した図である。測定すると、Ｉ+ｐｋが７．４０ｍＡ、Ｉ−ｐｋが６．６０ｍＡであり、Ｉｒｍｓが４．６４ｍＡであった。したがって、Ａｓ０は（７．４０−６．６０）／４．６４＝１７％となる。この回路を動作させると、出力電流波形のアシンメトリＡｓが１７％だった。
【００７６】
この圧電トランス制御回路において、インダクタンスが小さいチョークコイル側の入力端子に、静電容量Ｃの異なるコンデンサの一端を接続した。コンデンサの他端はグランドに接続した。そして、コンデンサを接続した状態で、出力電流波形のアシンメトリを測定した。図７は、接続したコンデンサの静電容量に対して、測定されたアシンメトリを示す図である。この結果、測定周波数１ｋＨｚで静電容量２０ｎＦのコンデンサを接続したとき、最もアシンメトリＡｓがゼロに近いことが確認された。
【００７７】
このような検証を３０個の圧電トランス制御回路に対して行なった。すべての回路について、Ｃｐｔは、周波数１ｋＨｚで測定したとき９０ｎＦであった。図８は、各圧電トランス制御回路について得られた特性を示している。図中の列は、左から、回路にコンデンサを設けない場合のアシンメトリＡｓ０、アシンメトリＡｓ０と圧電トランスの入力端子間の静電容量Ｃｐｔとの積、アシンメトリＡｓが最も０に近いコンデンサの静電容量Ｃ、Ｃ／（Ａｓ０×Ｃｐｔ）、およびＣ／Ｃｐｔを示している。この結果から、Ｃ／（Ａｓ０×Ｃｐｔ）は、最大で２．３、最小で０．６であった。また、Ｃ／Ｃｐｔは、最大で０．２２、最小で０．０６であった。
【００７８】
また、別途、３０個の圧電トランス制御回路に対して同様の検証を行なった。すべての回路について、Ｃｐｔは、周波数１ｋＨｚで測定したとき９０ｎＦであった。各圧電トランス制御回路について、チョークコイルのインダクタンスを測定した。図９は、それぞれの圧電トランス制御回路について得られた特性を示している。図中の列は、左から、大きい方のインダクタンスＬ１、小さい方のインダクタンスＬ２、ΔＬ×Ｃｐｔ／Ｌ２、アシンメトリＡｓが最も０に近いコンデンサの静電容量Ｃ、（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）およびＣ／Ｃｐｔを示している。ここで、ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２である。この結果から、（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）は、最大で２．７、最小で０．５であった。また、Ｃ／Ｃｐｔは、最大で０．２４、最小で０．０５であった。
【００７９】
上記の結果から、Ｃ／（Ａｓ０×Ｃｐｔ）が０．６以上２以下となる静電容量Ｃを有するコンデンサの一端を、インダクタンスの小さい方のチョークコイル側の入力端子に接続し、他端をグランドに接続することにより、アシンメトリＡｓの調整に寄与することが確認された。
【００８０】
また、（Ｌ２／ΔＬ）×（Ｃ／Ｃｐｔ）が０．５以上３以下となる静電容量Ｃを有するコンデンサの一端を、インダクタンスの小さい方のチョークコイル側の入力端子に接続し、他端をグランドに接続することにより、アシンメトリＡｓの調整に寄与することが確認された。
【００８１】
また、Ｃ／Ｃｐｔが０．０５以上０．２以下となる静電容量Ｃを有するコンデンサの一端を、インダクタンスの小さい方のチョークコイル側の入力端子に接続し、他端をグランドに接続することにより、アシンメトリＡｓの調整に寄与することが確認された。
【００８２】
なお、上記のように適当な静電容量に範囲が生じる理由を簡単に説明する。（ａ）２つのチョークコイル１１および１２の値の差は、出力電流波形の非対称性の大きな原因の１つであるが、その他に、（ｂ）駆動波形の傾きに見られる歪み成分、（ｃ）２つのチョークコイルと圧電トランスのマッチングの状態、（ｄ）基板上の配線に対するチョークコイルの位置ズレの状態、や（ｅ）チョークコイルの値、非対称性の測定誤差、等の原因が考えられる。
【００８３】
（実施形態２）
上記の実施形態１では、１つのコンデンサ１６のみで出力電流波形のアシンメトリを調整しているが、２つの入力端子４ａおよび４ｂのそれぞれにコンデンサを接続し、インダクタンスの小さい方側の入力端子に接続するコンデンサの容量を、インダクタンスの大きい方側の入力端子に接続するコンデンサの容量より大きくすることも可能である。
【００８４】
図１０は、圧電トランス制御回路２１を示すブロック図である。圧電トランス制御回路２１は、発振回路２２、駆動回路２３（圧電トランス駆動回路）、圧電トランス２４、冷陰極管２５、検出用抵抗２７、整流回路２８、および誤差アンプ２９から構成されている。発振回路２２、圧電トランス２４、冷陰極管２５、検出用抵抗２７、整流回路２８、および誤差アンプ２９の構成および動作は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００８５】
プッシュプル型の駆動回路２３（圧電トランス駆動回路）は、インダクタンス要素としてのチョークコイル３１および３２、スイッチング素子３３および３４、ならびにコンデンサ３５および３６から構成されている。コンデンサ以外については、実施形態１と同様に構成され、同様に動作する。
【００８６】
チョークコイル３１および３２は、効率の良い共振を実現するため、圧電トランスの１次端子間の静電容量Ｃｐｔとのマッチングが採られている。しかし、ここでは誤差によりチョークコイル３２のインダクタンスは、チョークコイル３１のインダクタンスよりわずかに小さいものとする。
【００８７】
コンデンサ３５は、一端がスイッチング素子３３と入力端子２４ａとの間に接続され、他端がグランドに接続されている。一方、コンデンサ３６は、一端がスイッチング素子３４と入力端子２４ｂとの間に接続され、他端がグランドに接続されている。コンデンサ３５および３６には、コンデンサを接続せずに圧電トランス制御回路２１を動作させた場合の出力電流波形のアシンメトリをＡｓ０、圧電トランス２４の入力端子２４ａおよび２４ｂ間の静電容量をＣｐｔ、２つのコンデンサの静電容量の差をΔＣとするとき、（１／Ａｓ０）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．６以上２以下となるように２つのコンデンサの静電容量の差ΔＣが設計されている。チョークコイル３２側の入力端子２４ｂに接続されるコンデンサの静電容量の方が、チョークコイル３１側の入力端子２４ａに接続されるコンデンサの静電容量より大きい。
【００８８】
このように、圧電トランス制御回路２１では、インダクタンスの小さいチョークコイル３２側の入力端子２４ｂに接続されるコンデンサ３６の静電容量を大きくしている。これにより、出力電流Ｉｏｕｔの正負の波形を対称にし、出力端子２４ｃに接続される冷陰極管２５へのダメージを防止することができる。また、コンデンサを２つ接続しているため、入力電圧波形の歪みにより出力電流波形が正負の両側に突出している場合に、突出を抑えつつ、波形の対称性を向上させることができる。また、インダクタンスの測定ができなくても出力電流波形のアシンメトリＡｓを測定できれば、コンデンサ３５および３６の適当な静電容量の差ΔＣを決定することができる。また、２つのコンデンサを接続することにより、入力電圧のスパイクが発生することも同時に抑制することができる。
【００８９】
なお、上記の実施形態では静電容量の差ΔＣをアシンメトリにより決定しているが、以下のように決定してもよい。すなわち、静電容量Ｃを、２つのチョークコイル３１および３２についてのインダクタンスの差をΔＬ、チョークコイル３２のインダクタンスをＬ４、圧電トランスの入力端子間の静電容量をＣｐｔ、コンデンサの静電容量をＣとするとき、（Ｌ４／ΔＬ）×（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．５以上３以下であるように決定してもよい。
【００９０】
これにより、出力電流波形のアシンメトリＡｓを小さくすることができる。また、出力電流波形のアシンメトリＡｓを測定できない場合でも、チョークコイル３１および３２のインダクタンスが測定できれば、コンデンサ３５および３６の適当な静電容量の差ΔＣを決定することができる。
【００９１】
また、静電容量の差ΔＣは、（ΔＣ／Ｃｐｔ）の値が、０．０５以上０．２以下であるように決定してもよい。これにより、出力電流波形のアシンメトリＡｓを小さくすることができる。また、圧電トランスの入力端子間の静電容量Ｃｐｔは通常既知であるため、容易にコンデンサ３５および３６の適当な静電容量の差ΔＣを決定することができる。
【００９２】
なお、圧電トランス制御回路２１については、実施形態１におけるコンデンサの静電容量Ｃが２つのコンデンサの静電容量の差ΔＣに相当することが理論上、推定される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る圧電トランス駆動回路の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】圧電トランス駆動回路を動作させる発振信号および圧電トランスへの入力電圧の波形図である。
【図３】コンデンサが接続されていない圧電トランス駆動回路による圧電トランスへの入力電圧および出力電流の波形図である。
【図４】コンデンサが接続されていない圧電トランス駆動回路による圧電トランスへの入力電圧および出力電流の波形図である。
【図５】本発明に係る圧電トランス駆動回路による圧電トランスへの入力電圧および出力電流の波形図である。
【図６】実施例の検証方法を示す図である。
【図７】実施例の検証方法を示す図である。
【図８】実施例の結果を示す図である。
【図９】実施例の結果を示す図である。
【図１０】本発明に係る圧電トランス駆動回路の第２の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、２１  圧電トランス制御回路
２、２２  発振回路
３、２３  駆動回路
４、２４  圧電トランス
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ  入力端子
４ｃ、２４ｃ  出力端子
５、２５  冷陰極管
７、２７  検出用抵抗
８、２８  整流回路
９、２９  誤差アンプ
１１、１２、３１、３２  チョークコイル
１３、１４、３３、３４  スイッチング素子
１６、３５、３６  コンデンサ
Ａｓ０、Ａｓ  アシンメトリ
Ｃ  コンデンサの静電容量
Ｃｐｔ  圧電トランスの静電容量
ｆ  発振周波数
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４  インダクタンス
ΔＣ  コンデンサの静電容量の差
【図１】
2006280094.tif 000003
【図２】
2006280094.tif 000004
【図３】
2006280094.tif 000005
【図４】
2006280094.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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