(57)【要約】【課題】入力された電圧よりも高い電圧に変換する昇圧型コンバータにおいて、出力ピーク電圧を低く抑え、入力電圧範囲を広く確保し、出力電圧範囲が広くなることを抑制する。【解決手段】ＰＦＣ回路１０４は、ＰＦＣ回路１０４に入力される電圧を検出する入力電圧検出部１０５と、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧を設定する出力電圧設定部１０６と、を備え、ＰＦＣ回路１０４に入力される最大入力電圧値に、最大入力電圧時の最大負荷変動幅を加算した値から、入力電圧検出部１０５により検出した入力電圧に対応する最大オーバーシュート幅を、減算した値を、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧値に設定する。【選択図】図３
2015149858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する昇圧型の変換手段と、
前記変換手段の入力電圧を検出する検出手段と、
前記入力電圧に応じて前記変換手段の出力電圧を設定する設定手段と、
を備え、
前記設定手段により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧に応じた値は、前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である昇圧変換装置。
【請求項２】
前記所定の上限値は、最大の電圧が入力される場合の入力電圧のピーク値に、最大の電圧が入力される場合の前記変換手段の後段の負荷変動による出力電圧の変動幅を加算した値である請求項１に記載の昇圧変換装置。
【請求項３】
前記入力電圧に応じた出力電圧の値を記憶する記憶手段を更に備え、
前記設定手段は、前記検出手段により検出される入力電圧に応じた出力電圧を前記記憶手段から読み出す請求項１又は２に記載の昇圧変換装置。
【請求項４】
前記設定手段は、前記検出手段により検出される入力電圧に基づき、計算により出力電圧を求める請求項１又は２に記載の昇圧変換装置。
【請求項５】
前記設定手段は、前記変換手段の後段の負荷条件の情報を取得し、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じて前記変換手段の出力電圧を設定するものであって、
前記設定手段により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた値は、前記負荷条件における前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である請求項１又は２に記載の昇圧変換装置。
【請求項６】
前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた出力電圧の値を記憶する記憶手段を更に備え、
前記設定手段は、前記検出手段により検出される入力電圧及び前記取得した負荷条件の情報に応じた出力電圧を前記記憶手段から読み出す請求項５に記載の昇圧変換装置。
【請求項７】
前記設定手段は、前記検出手段により検出される入力電圧及び前記取得した負荷条件の情報に基づき、計算により出力電圧を求める請求項５に記載の昇圧変換装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇圧変換装置と、
前記変換手段の後段に配置され輝度が可変の光源と、
を備え、前記負荷変動は前記光源の輝度の変動によるものである光源装置。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の昇圧変換装置と、
前記変換手段の後段に配置され輝度が可変の光源と、
を備え、前記負荷変動は前記光源の輝度の変動によるものであり、前記負荷条件は前記光源の輝度である光源装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の光源装置をバックライトユニットとして備える表示装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇圧変換装置により出力される直流電圧により駆動される電子機器。
【請求項１２】
入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する昇圧型の変換手段を備える昇圧変換
装置の制御方法であって、
前記変換手段の入力電圧を検出する検出工程と、
前記入力電圧に応じて前記変換手段の出力電圧を設定する設定工程と、
を有し、
前記設定工程により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧に応じた値は、前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１３】
前記所定の上限値は、最大の電圧が入力される場合の入力電圧のピーク値に、最大の電圧が入力される場合の前記変換手段の後段の負荷変動による出力電圧の変動幅を加算した値である請求項１２に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１４】
前記設定工程では、前記入力電圧に応じた出力電圧の値を記憶する記憶手段から、前記検出工程により検出される入力電圧に応じた出力電圧を読み出す請求項１２又は１３に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１５】
前記設定工程では、前記検出工程により検出される入力電圧に基づき、計算により出力電圧を求める請求項１２又は１３に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１６】
前記設定工程では、前記変換手段の後段の負荷条件の情報を取得し、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じて前記変換手段の出力電圧を設定するものであって、
前記設定工程により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた値は、前記負荷条件における前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である請求項１２又は１３に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１７】
前記設定工程では、前記入力電圧及び前記負荷条件に応じた出力電圧の値を記憶する記憶手段から、前記検出工程により検出される入力電圧及び前記取得した負荷条件の情報に応じた出力電圧を読み出す請求項１６に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【請求項１８】
前記設定工程では、前記検出工程により検出される入力電圧及び前記取得した負荷条件の情報に基づき、計算により出力電圧を求める請求項１６に記載の昇圧変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧型変換装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大容量の電源を必要とする電子機器（例えば、表示装置）において、高調波電流を抑制するために、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路が使用されている。ＰＦＣ回路は
、力率改善回路とも呼ばれる。昇圧型コンバータで構成されたＰＦＣ回路の場合、ＰＦＣ回路の出力電圧Voutは、ＰＦＣ回路の入力電圧Vinのピーク電圧Vinpeakより、高い値に設定する必要がある（図１２（ａ）参照）。その理由は、出力電圧Voutが入力電圧Vinと等
しくなると、ＰＦＣ回路の動作が停止して、高調波電流を抑制できなくなるためである。ここで、入力電圧Vinとしては、例えば商用交流電源から供給される電圧が想定される。
電子機器用電源のワールドワイド入力に対応するためには、入力電圧Vinが広範囲の値（
例えば、ＡＣ８５Ｖ〜ＡＣ２６４Ｖ）を取ることを想定する必要がある。この場合、入力電圧を整流して得られる脈流状電圧のピーク値も広範囲の値（例えば１２１Ｖ〜３７４Ｖ）となる。入力電圧Vinのピーク電圧Vinpeakとは、入力電圧Vin（例えばＡＣ２６４Ｖと
する）を整流した後の、脈流状の電圧のピーク値（例えばＡＣ２６４Ｖの場合３７４Ｖ）である。以下、これを入力ピーク電圧Vinpeakと称す。
【０００３】
ＰＦＣ回路の出力電圧Vout及び出力ピーク電圧Voutpeakは、以下の２つの理由により、低くすることが好ましい。出力ピーク電圧Voutpeakは、出力電圧Voutが時間変動する場合の最大の瞬時値である。
第１に、ＰＦＣ回路の出力段に使用する出力コンデンサの定格電圧を低く抑えられるので、小型の出力コンデンサを使用することができ、電子機器用電源を小型化することができる。
第２に、２次側回路との電位差を低く抑えられるので、必要な絶縁距離を短くすることができ、電子機器用電源を小型化することができる。
しかし、ＰＦＣ回路の負荷電流が急激に増加した場合（例えば、表示装置に搭載されたバックライト（光源部）の輝度アップ）、負荷変動が生じて、出力電圧Voutが低下する。そのため、出力電圧Voutは、負荷変動による低下が起こった時でも入力ピーク電圧Vinpeakより高い値になるように設定する必要がある（図１２（ｂ）参照）。
【０００４】
ＰＦＣ回路の出力電圧Vout及び出力ピーク電圧Voutpeakを低く抑える方法としては、以下のような方法が従来提案されている。特許文献１には、負荷回路を複数に分割し、時間的にずらして、負荷電流を増加／減少することにより、負荷変動による出力電圧Voutの低下を抑える方法が記載されている。また、特許文献２には、入力電圧Vinに比例する値を
出力電圧Voutとして設定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４３０８９号公報
【特許文献２】特開２０１１−９１９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２（ｃ）はＰＦＣ回路の出力電圧Voutの波形を示し、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）と共通の時間軸でのＰＦＣ回路の負荷電流波形を示す。図１２（ｃ）、図１２（ｄ）に示すように、負荷電流の減少に伴い出力電圧Voutにオーバーシュートが生じ、負荷電流の
増加に伴い出力電圧Voutにアンダーシュートが生じる。このオーバーシュート及びアンダーシュートの大きさ（負荷変動幅）は、ＰＦＣ回路の入力電圧Vinが低いほど大きくなる
。負荷変動によるオーバーシュート及びアンダーシュートの大きさが大きくなると、ＰＦＣ回路の出力に、定格電圧が高い、大型の出力コンデンサを使用する必要があるため、電子機器用電源の小型化が困難となっていた。また、負荷変動によるオーバーシュート及びアンダーシュートの大きさが大きくなると、出力ピーク電圧Voutpeakが高くなり、１次−２次間の電位差が大きくなるため、絶縁距離を長く確保する必要があり、電子機器用電源の小型化が困難となっていた。
【０００７】
特許文献１の方法では、分割された負荷回路のサイズ（負荷電流の大きさ）に応じた出力電圧Voutの低下を考慮して出力電圧Voutを設定する必要がある。
特許文献２の方法では、出力電圧Voutの変動範囲が広くなってしまう。ＰＦＣ回路の後段に、入力電圧範囲が狭い高効率の共振回路を配置することが困難となり、装置全体の低消費電力化が困難となっていた。商用電源から供給される電圧範囲を制限することで、ＰＦＣ回路の後段に高効率の共振回路を配置することもできるが、その場合電子機器用電源のワールドワイド入力対応化が困難となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、入力された電圧よりも高い電圧に変換する昇圧型コンバータにおいて、出力ピーク電圧を低く抑え、入力電圧範囲を広く確保し、出力電圧範囲が広くなることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する昇圧型の変換手段と、
前記変換手段の入力電圧を検出する検出手段と、
前記入力電圧に応じて前記変換手段の出力電圧を設定する設定手段と、
を備え、
前記設定手段により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧に応じた値は、前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である昇圧変換装置である。
【００１０】
本発明は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する昇圧型の変換手段を備える昇圧変換装置の制御方法であって、
前記変換手段の入力電圧を検出する検出工程と、
前記入力電圧に応じて前記変換手段の出力電圧を設定する設定工程と、
を有し、
前記設定工程により設定される出力電圧は、所定の上限値から、前記入力電圧に応じた値を減算した値であり、前記入力電圧に応じた値は、前記変換手段の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である昇圧変換装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力された電圧よりも高い電圧に変換する昇圧型コンバータにおいて、出力ピーク電圧を低く抑え、入力電圧範囲を広く確保し、出力電圧範囲が広くなることを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】実施例１のＰＦＣ回路の構成を示す簡易回路図
【図３】実施例１の波形図
【図４】入力ピーク電圧に対応する最大負荷変動の値の一例
【図５】入力電圧、出力電圧上限値、出力電圧設定値の関係を示す図
【図６】入力電圧の波形と出力電圧の波形を重ね合わせた図
【図７】出力電圧を設定する方法を示すフローチャート
【図８】実施例２の表示装置の概略構成を示すブロック図
【図９】入力ピーク電圧及び最大輝度の値に対応する最大負荷変動の値の一例
【図１０】入力電圧、出力電圧上限値、出力電圧設定値、最大輝度値の関係を示す図
【図１１】出力電圧を設定する方法を示すフローチャート
【図１２】従来技術を説明するための波形図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について、図１から図７を参照して説明する。
実施例１として、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する昇圧型の昇圧変換装置の出力電圧により駆動されるバックライトユニット（光源装置）を搭載した表示装置に本発明を適用した実施例である。実施例１では、ＰＦＣ回路の出力ピーク電圧Voutpeakが、入力条件に関わらず一定となるように、出力電圧Voutを可変設定する例について説明する。
【００１４】
図１は、実施例１に係るバックライトユニットを搭載した表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、表示装置１００は、フィルタ回路１０２、整流回路１０３、ＰＦＣ回路１０４、入力電圧検出部１０５、出力電圧設定部１０６、設定値記憶部１０７、システム駆動回路用電源１０８、バックライト用電源１０９、映像信号入力部１１０、映像信号処理部１１１、表示制御部１１２、表示部１１３、バックライト制御部１１４、及びバックライト１１５を備え、電源プラグ１０１を介して、商用電源に接続されている。ここで、表示部１１３としては、表示部１１３の背面に配置したバックライト１１５を光源として用いる、透過型液晶パネルを用いるものとする。なお、表示部１１３の構成は前記の例に限られない。反射型液晶パネル、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッターを用いたＭＥＭＳシャッター方式ディスプレイ、自発光型ディス
プレイ等であってもよい。また、バックライト１１５としては、ＬＥＤ（Light Emitting
Diode、発光ダイオード）やＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp、冷陰極管）等
の光源を用いるものとする。バックライト１１５の構成は前記の例に限られない。バックライト１１５は輝度を変更可能であり、バックライト制御部１１４によって、その輝度が制御される。整流回路１０３、ＰＦＣ回路１０４は、入力される交流電力（交流電圧）を直流電力（直流電圧）に変換する昇圧型のＡＣ−ＤＣコンバータを構成する。
【００１５】
図２は、実施例１に係るＰＦＣ回路１０４の構成を示す簡易回路図である。図２に示すように、ＰＦＣ回路１０４は、入力コンデンサ２００、昇圧コイル２０１、制御回路２０２、スイッチ素子２０３、ダイオード２０４、出力コンデンサ２０５、第１検出抵抗２０６、及び第２検出抵抗２０７を備える。
【００１６】
まず、図１を用いて、バックライトユニットを搭載した表示装置の基本動作について説明する。フィルタ回路１０２は、商用電源から電源プラグ１０１を介して供給される交流電力のノイズ成分を低減して、交流電力を整流回路１０３に送る。また、フィルタ回路１０２は、表示装置１００の内部で発生したノイズが、電源プラグ１０１を介して、商用電源側に流出しないようにも機能する。
整流回路１０３は、フィルタ回路１０２から入力された交流電力を全波整流し、脈流状の電圧Vinに変換して、ＰＦＣ回路１０４に入力する。ここで、整流回路１０３は、複数
個のダイオードを組み合わせて構成すればよく、ブリッジダイオード等を用いても良い。
【００１７】
入力電圧検出部１０５は、整流回路１０３からＰＦＣ回路１０４に入力される脈流状の電圧Vinから、入力ピーク電圧Vinpeakの値を検出して、出力電圧設定部１０６に値を送る
。
【００１８】
出力電圧設定部１０６は、入力ピーク電圧Vinpeakの値に対応する、出力電圧設定値Voutsetを、設定値記憶部１０７から読み込む。そして、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値Voutsetを、ＰＦＣ回路１０４に設定する。こ
こで、設定値記憶部１０７は、不揮発性メモリ等の記憶装置に出力電圧設定値Voutsetを
記憶する構成としても良いし、それ以外の構成でも良い。なお、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧設定値Voutsetの決定方法及びＰＦＣ回路１０４への設定方法については、後でより
詳しく説明する。
【００１９】
ＰＦＣ回路１０４は、整流回路１０３から入力された脈流状の電圧Vinを、直流電圧Voutに変換し、システム駆動回路用電源１０８とバックライト用電源１０９に電力を供給す
る。ここで、ＰＦＣ回路１０４は、力率改善を行い、高調波電流を抑制する機能を持つ昇圧型コンバータである。なお、ＰＦＣ回路１０４の基本動作については、後でより詳しく説明する。
【００２０】
システム駆動回路用電源１０８は、ＰＦＣ回路１０４から供給される直流電圧Voutの電力を、表示装置１００のシステムを駆動するために必要な電圧の値に変換する。そして、映像信号入力部１１０、映像信号処理部１１１、表示制御部１１２、バックライト制御部１１４、及び、それ以外の表示装置１００のシステムを駆動する回路（不図示）に電力を供給する。ここで、システム駆動回路用電源１０８は、表示装置１００のシステムに応じて、複数種類の電圧を生成する機能を有する構成でも良いし、複数個の電源を有する構成でも良い。また、システム駆動回路用電源１０８は、感電保護のために、１次−２次間を絶縁した構造のコンバータを用いる。
【００２１】
バックライト用電源１０９は、ＰＦＣ回路１０４から供給される直流電圧Voutの電力を、バックライト１１５を動作させるために必要な値の電圧に変換して、バックライト１１５に供給する。なお、バックライト用電源１０９がバックライト制御部１１４に電力を供給する構成としてもよい。ここで、バックライト用電源１０９は、バックライト１１５の構成に応じて、複数種類の電圧を生成する機能を有する構成でも良いし、複数個の電源を有する構成でも良い。ここで、バックライト用電源１０９は、感電保護のために、１次−２次間を絶縁した構造のコンバータを用いる。
【００２２】
映像信号入力部１１０は、表示装置１００の外部の映像出力装置（不図示）や、表示装置１００の内部の記憶装置（不図示）から出力される、各種映像信号を受けて、その映像信号を映像信号処理部１１１に入力する。ここで、映像信号入力部１１０は、DisplayPort、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＳＤＩ、ＳＡＴＡ等の、映像信号を伝送することができるインタフェースを有する構成とすることができる。
【００２３】
映像信号処理部１１１は、映像信号入力部１１０から入力された映像信号を、表示部１１３に表示するために適した信号に変換する処理を行う。ここで行う映像信号の処理とは、例えば、インタレース信号をプログレッシブ信号に変換するＩＰ変換や、入力された映像の画角サイズを表示部１１３の画角サイズに合うように変換するスケーリング等である。また、映像信号処理部１１１は、映像処理後の信号の画素情報を表示制御部１１２に送り、映像処理後の信号の輝度情報をバックライト制御部１１４に送る。
【００２４】
表示制御部１１２は、映像信号処理部１１１から入力された映像信号の画素情報に基づき、表示部１１３の特性に合わせて、入力される映像信号に基づく映像の表示が行われるよう、表示部１１３を制御する。
【００２５】
バックライト制御部１１４は、映像信号処理部１１１から入力された映像信号の輝度情報を受け取り、バックライト１１５の発光を制御する。
【００２６】
次に、図２を用いて、ＰＦＣ回路１０４の基本動作について説明する。
ＰＦＣ回路１０４は、整流回路１０３から入力された脈流状の電圧Vinを、直流の出力
電圧Voutに変換して出力する昇圧型コンバータである。
入力コンデンサ２００は、後述するスイッチ素子２０３の動作によって生じるノイズが、入力側に流出しないように作用する。
【００２７】
制御回路２０２は、スイッチ素子２０３の制御端子に接続され、ＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を、スイッチ素子２０３の制御端子に入力する。制御回路２０２は、第１検出抵抗２０６と第２検出抵抗２０７によって分圧された電圧値と、予め設定した基準電圧値（例えば、ＤＣ２．５Ｖ）と、を比較する。そして、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧Voutが、設定した電圧値になるように、ＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を制御する。
【００２８】
昇圧コイル２０１は、スイッチ素子２０３がＯＮしている時に、整流回路１０３から流れ込む電流によってエネルギーを蓄積する。そして、スイッチ素子２０３がＯＦＦしている時に、蓄積された前記エネルギーを出力側に放出する。その際、ダイオード２０４によって整流され、出力コンデンサ２０５によって平滑される。ここで、出力コンデンサ２０５に印加されるＰＦＣ回路の出力電圧Voutは、ＰＦＣ回路の入力電圧Vinに前記エネルギ
ーが重畳されるため、昇圧型のコンバータとなる。また、ここで使用するスイッチ素子２０３は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体素子である。
【００２９】
続いて、図３及び図４を用いて、ＰＦＣ回路の出力電圧上限値Vlimitを決定する方法について説明する。
図３（ａ）の波形図は、商用電源から電源プラグ１０１を介して、表示装置１００に供給される交流電力の電圧が、最大である時の電圧波形を示す。なお、実施例１においては、商用電源の入力電圧ＡＣ２４０Ｖが＋１０％変動した場合を、入力電圧の最大とし、最大入力電圧をＡＣ２６４Ｖであるものとして説明する。
【００３０】
図３（ｂ）の波形図は、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vinの波形を示す。図３（ｂ）に
示す波形は、整流回路１０３によって整流された、脈流状の電圧の波形であり、また、入力電圧検出部１０５に入力される電圧の波形でもある。ここで、ＰＦＣ回路１０４の入力ピーク電圧Vinpeakは、商用電源の最大入力電圧（ＡＣ２６４Ｖ）に対して、おおよそ√
２倍であり、実施例１では、入力ピーク電圧Vinpeakを、３７４Ｖであるものとして説明
する。
【００３１】
ＰＦＣ回路１０４は、直流電圧を生成する昇圧型コンバータで構成されるため、出力電圧Voutは、商用電源の最大入力電圧（ＡＣ２６４Ｖ）における入力ピーク電圧Vinpeak（
３７４Ｖ）より、高い値に設定する必要がある。
【００３２】
図３（ｃ）の波形図は、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vinの波形（破線）と、出力電圧Voutの波形（実線）を重ね合わせて示す図である。図３（ｄ）の波形図は、表示装置１０
０に搭載されたバックライト１１５の輝度変化などに伴うＰＦＣ回路１０４の負荷電流の変化の一例を示す波形図である。ＰＦＣ回路１０４の負荷電流が急激に減少した場合（例えば、バックライト１１５の輝度ダウン）は、図３（ｃ）に示すように、出力電圧Voutにオーバーシュートが発生する。また、ＰＦＣ回路１０４の負荷電流が急激に増加した場合（例えば、バックライト１１５の輝度アップ）は、図３（ｃ）に示すように、出力電圧Voutにアンダーシュートが発生する。
【００３３】
図４は、入力ピーク電圧Vinpeakに対応する、最大負荷変動幅Vloadeffectmaxを、一例
として示した表である。図３（ｂ）及び図４に示すように、入力ピーク電圧Vinpeakが３
７４Ｖである場合、最大負荷変動幅Vloadeffectmax（図４の最大オーバーシュート幅と最大アンダーシュート幅を加算した値に相当）は、１０Ｖｐｐである。ＰＦＣ回路１０４の出力電圧上限値Vlimitは、図３（ａ）に示すような入力電圧Vinが最大電圧（ＡＣ２６４
Ｖ）のときの入力ピーク電圧Vinpeak及び最大負荷変動幅Vloadeffectmaxに基づき決定さ
れる。出力電圧上限値Vlimitは、入力電圧Vinによらない定数である。すなわち、出力電
圧上限値Vlimitは、下記の式（１）により決定される。
Vlimit＝Vinpeak＋Vloadeffectmax＋α   …  （１）
＝３７４Ｖ＋１０Ｖ＋１Ｖ
＝ＤＣ３８５Ｖ
ここで、αは、出力電圧Voutを入力電圧Vinより高い値とするために必要な、電圧の余裕
度であり、0より大きい数値であれば良い。実施例１では、α＝１Ｖとする。なお、最大
オーバーシュート幅Vovershootmax及び最大アンダーシュート幅Vundershootmaxは、入力
電圧、負荷回路の構成、ＰＦＣ回路の応答特性、及びコンデンサの容量によって決まるため、回路構成から算出すればよい。
ここで決定した出力電圧上限値Vlimitは、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vinが変化して
も、常に前記計算式（１）で決定した値（ここでは、ＤＣ３８５Ｖ）を維持するものとする。
【００３４】
次に、図３から図６を用いて、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧設定値Voutsetの決定方法
及びＰＦＣ回路１０４への設定方法について説明する。
設定値記憶部１０７には、以下で説明する方法で決定した、各入力ピーク電圧Vinpeak
の値に対応する出力電圧設定値Voutsetを、予め記憶させておく。出力電圧設定値Voutsetは、出力電圧上限値Vlimitから、負荷変動時の最大オーバーシュート幅Vovershootmaxを
減算した値とする。出力電圧上限値Vlimitは上記のように定数であり、最大オーバーシュート幅Vovershootmaxは入力ピーク電圧Vinpeakに応じた値である。
Voutset＝Vlimit−Vovershootmax   …  （２）
＝ＤＣ３８５Ｖ−Vovershootmax
【００３５】
例えば、入力ピーク電圧Vinpeakが３７４Ｖであれば、図４に示す負荷変動時の最大オ
ーバーシュート幅Vovershootmaxである５Ｖを、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つまりＤ
Ｃ３８０Ｖを出力電圧設定値Voutsetとする。また、入力ピーク電圧Vinpeakが２４１Ｖであれば、図４に示す負荷変動時の最大オーバーシュート幅Vovershootmaxである１２Ｖを
、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つまりＤＣ３７３Ｖを出力電圧設定値Voutsetとする。
また、入力ピーク電圧Vinpeakが１２１Ｖであれば、図４に示すように、負荷変動時の最
大オーバーシュート幅Vovershootmaxである２０Ｖを、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つ
まりＤＣ３６５Ｖを出力電圧設定値Voutsetとする。
【００３６】
出力電圧設定部１０６は、入力電圧検出部１０５から取得した、入力ピーク電圧Vinpeakの値に対応する出力電圧設定値Voutsetを、設定値記憶部１０７から読み込む。そして、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値Voutsetを
、ＰＦＣ回路１０４に設定指示する。ＰＦＣ回路１０４は、出力電圧設定部１０６の設定指示に基づいて、出力電圧Voutを制御する。ここで、出力電圧Voutを制御する方法としては、図２に示す第１検出抵抗２０６あるいは第２検出抵抗２０７を可変制御しても良いし、制御回路２０２の基準電圧値を可変制御（例えば、ＤＣ２．５Ｖ→ＤＣ２．４Ｖ）して
も良い。
【００３７】
図５は、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vin、出力電圧上限値Vlimit、及び出力電圧設定
値Voutsetの関係を示した図である。また、図６の波形図は、ＰＦＣ回路１０４の入力電
圧Vinの波形と、出力電圧Voutの波形を重ね合わせて示した図である。図５及び図６に示
すように、入力電圧Vinが変化しても、出力ピーク電圧Voutpeakが、出力電圧上限値Vlimit以下となるように制御される。
【００３８】
図５及び図６に示すように、昇圧型コンバータで構成されたＰＦＣ回路１０４では、入力電圧Vinが低いほど、出力電圧Voutの最大オーバーシュート幅、最大アンダーシュート
幅、最大負荷変動幅が大きくなる。これは、入力電圧Vinが低いほど、昇圧比が大きくな
り、ＰＦＣ回路１０４の内部で制御するエネルギー（電流）の変化量が大きくなり、前記変化量に比例した影響が出力電圧Voutの変動に現れるからである。
【００３９】
続いて、図７のフローチャートを用いて、実施例１のＰＦＣ回路１０４の出力電圧を設定する方法について説明する。
ステップＳ７０１において、入力電圧検出部１０５は、整流回路１０３からＰＦＣ回路１０４に入力される脈流状の電圧Vinの入力ピーク電圧Vinpeakを検出する。入力電圧検出部１０５は、検出した入力ピーク電圧Vinpeakの値を出力電圧設定部１０６に送り、ステ
ップＳ７０２へ進む。
【００４０】
ステップＳ７０２において、出力電圧設定部１０６は、入力電圧検出部１０５から取得した入力ピーク電圧Vinpeakの値に対応する出力電圧設定値Voutsetを、設定値記憶部１０７から読み込み、ステップＳ７０３へ進む。
ステップＳ７０３において、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値Voutsetを、ＰＦＣ回路１０４に設定し、ステップＳ７０４へ進み、
フローを終了する。
【００４１】
実施例１では、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vinを常に検出する例を説明した。しかし
、商用電源の入力電圧Vinが変動しないのであれば、電源プラグ１０１を商用電源に接続
したときに最初に検出した入力ピーク電圧Vinpeakの値を使用し続けても良い。また、最
初に検出した入力ピーク電圧Vinpeakの値に、予め想定しておいた商用電源の入力電圧の
変動分を加算した値を、使用し続けても良い。
【００４２】
実施例１では、整流回路１０３とＰＦＣ回路１０４の間から入力電圧Vinを検出する例
を説明したが、ＰＦＣ回路１０４に入力される電圧を検出できるのであれば、商用電源と整流回路１０３の間のどの位置から検出しても構わない。
【００４３】
実施例１では、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧Voutを設定する際に、入力ピーク電圧Vinpeakに対応する、最大負荷変動幅Vovershootmaxの値を用いる例を示した。しかし、出力電圧Voutを設定する方法はこれに限らない。例えば、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧を範囲１２１Ｖ〜２４０Ｖと範囲２４１Ｖ〜３７４Ｖに区分し、入力電圧の各区分と最大負荷変動幅の値とを対応付け、入力電圧が属する区分に対応する最大負荷変動の値を用いて出力電圧Voutを設定しても良い。
【００４４】
実施例１では、ＰＦＣ回路１０４の入力ピーク電圧Vinpeakの値に対応する出力電圧設
定値Voutsetを、設定値記憶部１０７から読み込む例を説明した。しかし、出力電圧設定
値Voutsetを取得する方法はこれに限らない。例えば、出力電圧上限値Vlimitと最大負荷
変動Vovershootmaxの値を、別々に記憶しておき、その都度、出力電圧設定値Voutsetを式（２）により算出しても良い。
【００４５】
実施例１では、ＰＦＣ回路１０４の入力ピーク電圧Vinpeakの値に対応する出力電圧設
定値Voutsetを、設定値記憶部１０７から読み込む例を説明したが、設定値記憶部１０７
を使用しない構成でも良い。例えば、スイッチ素子や可変抵抗などを使用し、入力ピーク電圧Vinpeakに応じた出力電圧Voutが設定されるように図２に示す第１検出抵抗２０６又
は第２検出抵抗２０７や制御回路２０２の基準電圧値を直接可変制御する構成としても良い。
【００４６】
実施例１では、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧Voutを設定する際に、入力ピーク電圧Vinpeakに対応する最大負荷変動Vovershootmaxの値を用いる例を示した。しかし、出力電圧Voutを設定する方法はこれに限らない。例えば、最大負荷変動Vovershootmaxの値が入力ピ
ーク電圧Vinpeakに対し例えば線形関係にある場合のように、入力ピーク電圧Vinpeakから計算式を用いて出力電圧設定値Voutset算出する構成でも良い。
【００４７】
実施例１では、入力される電圧が脈流状となるＰＦＣ回路１０４を用いる例を示したが、本発明は、出力電圧が入力電圧よりも高くなるすべての昇圧コンバータに適用可能である。
実施例１では、バックライト１１５を搭載した表示装置１００に備わるＰＦＣ回路１０４の例を説明したが、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧が負荷電流の急激な変化によって変動する他の装置に適用しても良い。例えば、有機ＥＬなどの自発光素子を用いた表示装置や、ＰＦＣ回路の出力電圧により駆動される電子機器などにも適用可能である。
【００４８】
以上のように、実施例１では、所定の上限値Vlimitから入力電圧に応じた値を減算することにより決定された出力電圧がＰＦＣ回路１０４に設定される。入力電圧に応じた値は、ＰＦＣ回路１０４の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である。所定の上限値は、最大の電圧が入力される場合の入力電圧のピーク値に、最大の電圧が入力される場合のＰＦＣ回路１０４の後段の負荷変動による出力電圧の変動幅を加算した値である。このように、入力電圧に応じて出力電圧Voutを可変設定するため、ＰＦＣ回路１０４の出力ピーク電圧Voutpeakが、入力条件に関わらず一定となる。従って、負荷変動による出力電圧変動が大きい入力電圧条件下においても、出力ピーク電圧Voutpeakを低く抑えることが可能である。したがって、出力コンデンサの耐電圧を低く抑え、かつ１次−２次間の電位差を小さくすることができるので、表示装置の小型化を実現できる。
【００４９】
また、入力電圧に応じた値を減算する対称の所定の上限値Vlimitは入力電圧によらない一定値であるため、出力電圧範囲が入力電圧によって大きく変化しない。よって、入力電圧の範囲に関わらず出力電圧範囲を最小限に抑えることができるので、ＰＦＣ回路１０４の後段に入力電圧範囲の狭い共振方式のコンバータを接続することができる。したがって、共振方式のコンバータを使用しても、ワールドワイド入力に対応でき、かつ、共振方式のコンバータは、効率が非常に良いため、表示装置用電源全体の消費電力を下げることが可能となる。
【００５０】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２について、図８から図１１を参照して説明する。
実施例２として、バックライト（光源部）を搭載した表示装置において、ＰＦＣ回路の出力ピーク電圧Voutpeakが、出力条件（負荷条件）に関わらず一定となるように、出力電圧Voutを可変設定する実施例について説明する。実施例２は、実施例１と比較して、後段に使用するコンバータの効率を最大限に引き上げることが可能となる。ここで、後段に使用するコンバータは、共振方式であっても良いし、それ以外の方式であっても構わない。なお、実施例１と同内容の点は説明を省略し、主に実施例１と異なる点を説明する。
【００５１】
図８は、実施例２に係るバックライトユニットを搭載した表示装置の概略構成を示すブロック図である。図８に示すように、表示装置８００は、実施例１に係るバックライトユニットを搭載した表示装置１００に対して、最大輝度設定部８０１を追加して備えている。
【００５２】
まず、図８を用いて、バックライトユニットを搭載した表示装置の基本動作について説明する。
最大輝度設定部８０１は、予め設定した最大輝度値、もしくは、ユーザが表示装置８００のインタフェース（不図示）を操作して設定した最大輝度値の情報を保持し、出力電圧設定部１０６と映像信号処理部１１１に通知する。ここでは、負荷条件は、最大輝度値である。
【００５３】
入力電圧検出部１０５は、整流回路１０３からＰＦＣ回路１０４に入力される脈流状の電圧Vinから、入力ピーク電圧Vinpeakの値を検出して、出力電圧設定部１０６に入力ピーク電圧Vinpeakの値を送る。
【００５４】
出力電圧設定部１０６は、入力ピーク電圧Vinpeakの値と最大輝度値に対応する、出力
電圧設定値V'outsetを、設定値記憶部１０７から読み込む。そして、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値V'outsetを、ＰＦＣ回路１０４に設定する。なお、出力電圧設定値V'outsetの決定方法及びＰＦＣ回路１０４への設定方法については、後でより詳しく説明する。
【００５５】
映像信号処理部１１１は、出力電圧Voutが設定された後に、映像信号入力部１１０から入力された映像信号を、表示部１１３に表示するために適した映像信号に変換する処理を行う。その際、映像信号の最大輝度が、最大輝度設定部８０１から受け取った最大輝度値となるように処理を行う。
ＰＦＣ回路１０４の基本動作、及びＰＦＣ回路１０４の出力電圧Voutの出力電圧上限値Vlimitを決定する方法については実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００５６】
続いて、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧設定値V'outsetの決定方法及びＰＦＣ回路１０４への設定方法について説明する。
設定値記憶部１０７には、以下で説明する方法で決定した、入力ピーク電圧Vinpeakの
値と最大輝度値に対応する、出力電圧設定値V'outsetを予め記憶させておく。出力電圧設定値V'outsetは、出力電圧上限値Vlimitから、最大輝度値で負荷変動した時の最大オーバーシュート幅Vovershootmaxを減算した値とする。出力電圧上限値Vlimitは実施例１で説
明したように定数であり、最大オーバーシュート幅Vovershootmaxは入力ピーク電圧Vinpeak及び設定された最大輝度値に応じた値である。
V'outset＝Vlimit−Vovershootmax   …  （３）
＝ＤＣ３８５Ｖ−Vovershootmax
【００５７】
例えば、入力ピーク電圧、最大輝度値がそれぞれ、３７４Ｖ、５００ｃｄであれば、図９（ａ）に示す負荷変動時の最大オーバーシュート幅である５Ｖを、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つまりＤＣ３８０Ｖを、出力電圧設定値V'outsetとする。また、入力ピーク電圧、最大輝度値がそれぞれ、２４１Ｖ、４００ｃｄであれば、図９（ｂ）に示す負荷変動時の最大オーバーシュート幅である１０Ｖを、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つまりＤＣ３７５Ｖを、出力電圧設定値V'outsetとする。また、入力ピーク電圧、最大輝度値がそれぞれ、１２１Ｖ、３００ｃｄであれば、図９（ｃ）に示すように、負荷変動時の最大オーバーシュート幅である１２Ｖを、ＤＣ３８５Ｖから減算した値、つまりＤＣ３７３Ｖを、
出力電圧設定値V'outsetとする。
【００５８】
出力電圧設定部１０６は、入力ピーク電圧Vinpeakの値と最大輝度値に対応する、出力
電圧設定値V'outsetを、設定値記憶部１０７から読み込む。そして、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値V'outsetを、ＰＦＣ回路１０４に設定指示する。ＰＦＣ回路１０４は、出力電圧設定部１０６の設定指示に基づいて出力電圧Voutを制御する。なお、ＰＦＣ回路１０４の出力電圧Voutを制御する方法については、実施例１と同じである。
【００５９】
図１０は、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vin、出力電圧上限値Vlimit、出力電圧設定値V'outset、及び最大輝度値の関係を示した図である。図１０に示すように入力電圧Vin及び最大輝度値に応じて出力電圧設定値V'outsetが決定されることで、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vin及び最大輝度値が変化しても、出力ピーク電圧Voutpeakが出力電圧上限値Vlimit以下となる。
【００６０】
次に、図１１のフローチャートを用いて、実施例２のＰＦＣ回路の出力電圧を設定する方法について説明する。
ステップＳ１１０１において、入力電圧検出部１０５は、整流回路１０３からＰＦＣ回路１０４に入力される脈流状の電圧の入力ピーク電圧の値を検出して、検出した入力ピーク電圧の値を出力電圧設定部１０６に送り、ステップＳ１１０２へ進む。
ステップＳ１１０２において、最大輝度設定部８０１は、予め設定した最大輝度値、又は、ユーザが表示装置８００のインタフェース（不図示）を操作して設定した最大輝度値を、出力電圧設定部１０６に通知する。
【００６１】
ステップＳ１１０３において、出力電圧設定部１０６は、入力ピーク電圧の値及び最大輝度値に対応する出力電圧設定値を設定値記憶部１０７から読み込み、ステップＳ１１０４へ進む。
ステップＳ１１０４において、出力電圧設定部１０６は、設定値記憶部１０７から読み込んだ出力電圧設定値をＰＦＣ回路１０４に設定し、ステップＳ１１０５へ進む。
ステップＳ１１０５において、映像信号処理部１１１は、映像信号入力部１１０から入力された映像信号を、表示部１１３に表示するために適した映像信号に変換する処理を行う。その際、映像信号の最大輝度が、最大輝度設定部８０１から受け取った最大輝度値となるように処理を行い、ステップＳ１１０６へ進んで、フローを終了する。
【００６２】
実施例２では、ＰＦＣ回路１０４の入力電圧Vinを常に検出する例を説明した。しかし
、商用電源の入力電圧Vinが変動しないのであれば、電源プラグ１０１を商用電源に接続
したときに最初に検出した入力ピーク電圧Vinpeakの値を使用し続けても良い。また、最
初に検出した入力ピーク電圧Vinpeakの値に、予め想定しておいた商用電源の入力電圧の
変動分を加算した値を、使用し続けても良い。また、最大輝度値も、ユーザが表示装置８００のインタフェースを操作して設定を変更しない限りは、最初に検出した値を使用し続けても良い。実施例２についても、実施例１で説明したような種々の変形が同様に可能である。
【００６３】
以上のように、実施例２では、所定の上限値Vlimitから入力電圧及び負荷条件に応じた値を減算することにより決定された出力電圧がＰＦＣ回路１０４に設定される。入力電圧及び負荷条件に応じた値は、ＰＦＣ回路１０４の後段の負荷変動により出力電圧が上昇する場合の上昇幅の最大値である。このように、入力電圧及び負荷条件に応じて出力電圧Voutを可変設定するため、ＰＦＣ回路１０４の出力ピーク電圧Voutpeakが、入力条件及び出力条件に関わらず一定となる。従って、負荷変動による出力電圧変動が大きい入力電圧条件下においても、出力ピーク電圧Voutpeakを低く抑えることが可能である。また、入力電
圧に応じた値を減算する対称の所定の上限値Vlimitは入力電圧によらない一定値であるため、出力電圧範囲が入力電圧によって大きく変化しない。よって、出力電圧Voutを高く保つことができるので、コンバータの動作電流を低くして、導通損失を低減でき、後段に使用するコンバータの効率を最大限に引き上げることが可能となる。従って、表示装置用電源全体の消費電力を下げることが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
104：ＰＦＣ回路、105：入力電圧検出部、106：出力電圧設定部
【図１】
2015149858.tif 000003
【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】
2015149858.tif 000010
【図９】
2015149858.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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