(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される直流電源電圧を所定周波数の交番電圧に変換する駆動手段と、当該変換された交番電圧を入力電極から入力し、当該入力された交番電圧を所定の電圧に昇圧して負荷側へ出力するインダクタンス成分及び容量成分を用いた電圧共振手段で構成される圧電トランスとを備える電源装置において、
前記圧電トランスに入力される入力電圧の変化分、及び前記圧電トランスから出力される電圧に関する帰還電圧の周波数成分に基づいて前記圧電トランスの効率特性と昇圧特性とが最適値に近くなる最適制御信号を生成する入力電圧監視回路と、
前記入力電圧監視回路の最適制御信号に基づいて前記直流電源電圧のオン・オフを所定のデューティ比に調整する降圧チョッパ回路とを備えており、
前記入力電圧監視回路は、前記圧電トランスの入力電極に印加される入力電圧を監視し、
更に、前記入力電圧監視回路は、前記圧電トランスの効率及び昇圧比を監視し、当該効率及び昇圧比の各最高値に対応する各周波数値間における所定の周波数により前記最適制御信号を生成することを
特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の電源装置において、
前記入力電圧監視回路が、前記圧電トランスにおける効率の極値を求める効率検出手段と、前記圧電トランスにおける昇圧比の極値を求める昇圧比検出手段と、前記検出された各極値のレベルを略一致させて効率及び昇圧比の各特性図の交点を求める交点演算手段とを備え、前記交点を監視結果として前記降圧チョッパ回路を制御することを
特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスや電磁誘導加熱手段等のインダクタンス成分及び容量成分を用いた電圧共振回路で構成される電気素子を用いた電源装置に関し、特に入力電圧の変動に対して安定した昇圧特性及び変換効率を有する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のバックライトを発光させる等を行う電源装置として図７及び図８に示すものがあり、この図７に従来の電源装置の全体ブロック構成図、図８に従来の電源装置の詳細回路構成図を示す。
前記各図において従来の電源装置は、直流電源３００から直流電圧を所定の昇圧比で昇圧して負荷の冷陰極管２００へ出力する圧電トランス１０と、この冷陰極管２００に流れる管電流を検出する電流検出回路１１と、この検出電流に基づいて前記圧電トランス１０の昇圧比を制御する駆動制御信号を生成する制御ＩＣ１２と、この制御信号に基づいて所定発振周波数の駆動電圧を圧電トランス１０へ出力する駆動回路１３とを備える構成である。
【０００３】
前記制御ＩＣ１２は、電流検出回路１１で検出された検出管電流が半波正弦波の電圧に変換してフィードバック電圧として輝度を調整する輝度調整回路１２１と、この調整されたフィードバック電圧が入力され、予め基準電圧設定部１２２で設定された基準電流に基づいて積分して積分値を出力する積分回路１２３と、この積分値が零となるように制御信号を制し演算する演算増幅器１２４とを備える構成である。この基準電圧設定部１２２、積分回路１２３及び演算増幅器１２４は、制御ＩＣ１２内において電圧制御発振器（以下、ＶＣＯ）を構成する。
【０００４】
次に、前記構成に基づく従来の圧電トランスの電源制御動作について説明する。まず、起動信号ＯＮが起動回路１７（図７を参照）に入力され、制御ＩＣ１２に電圧Ｖｃｃを供給して起動させる。
この制御ＩＣ１２の起動により直流電源３００からの電圧Ｖｃｃを駆動回路１３が圧電トランス１０に出力し、この圧電トランス１０が駆動開始により所定の昇圧比に基づく供給電力を冷陰極管２００へ供給して発光を開始させる。この発光時に生じる管電流を電流検出回路１１で検出電流として検出し、この検出電流が輝度調整回路１２１により検出電圧に変換されて積分回路１２３に基準電圧と共に入力される。この輝度調整回路１２１は、冷陰極管２００をバックライトとする表示装置を見る操作者の好みにより、輝度設定手段（図示を省略）を介して入力される設定輝度に基づき、この設定輝度となるように調整する。例えば、この設定輝度は表示装置の外界の明るさにより所定のコントラストが得られるように設定されるものである。
【０００５】
この積分回路１２３はフィードバック信号として検出電圧が入力されると出力電圧を上昇させ、ＶＣＯの発振周波数を下げるように制御する。このＶＣＯから出力される発振周波数が下がると圧電トランス１０の共振周波数に近づき、圧電トランス１０の昇圧比は上昇して冷陰極管２００の点灯を開始する電圧に達すると冷陰極管２００を点灯させることになる。
【０００６】
この点灯した冷陰極管２００の発光輝度を調整する調光動作は、基準電圧設定部１４ａから出力される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて電圧制御回路１４が降圧チョッパ回路１５を駆動制御することにより直流電圧のデューティ比を調整して直流電源３００からの調整された直流電圧を駆動回路１３へ出力する。このデューティ比の比率により、駆動回路１３から出力される駆動電圧を圧電トランス１０へ出力されて所定の昇圧比に基づく電圧が冷陰極管２００に印加され、発光輝度が調整される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電源装置は以上のように構成されていたことから、入力電源である直流電源３００の入力値が変化すると、この変化に対応して昇圧比を追随できず、安定した電力供給ができないという課題を有していた。
即ち、従来の電源装置は、直流電源３００の電圧が変化すると圧電トランス１０への入力も変化するように構成されているので、例えば６Ｖから２２Ｖまで変化させると圧電トランス１０への印加電圧がこの入力電圧の数倍程度の共振電圧として直接印加される。入力電圧がこのように変化することから出力を一定にするには圧電トランス１０の駆動周波数を入力電圧に応じて変化させて、圧電トランス１０の昇圧比を増減させて出力を一定にする。この入力電圧が６Ｖから２２Ｖまで変化させると圧電トランス１０の駆動周波数を２０ＫＨＺ程度変化させないと対応できないが、この入力電圧６Ｖで５４ＫＨＺとなり、また２２Ｖで７４ＫＨＺとなる駆動周波数である。この圧電トランスの特性は、共振点近傍の５４ＫＨＺの効率が９２％で、一方共振点から離れた７４ＫＨＺでは４０％程度と大きく低下するという課題を有する。特に、ノートパソコン等の液晶表示装置におけるバックライト用の冷陰極管を圧電トランスを用いた電源装置で発光制御する場合には、また液晶の特性にもよるが画面輝度（中央）が１０ｃｄ／ｍ2以上輝度差が生じるという課題を有する。
【０００８】
本発明は、前記課題を解消するためになされたもので、入力電圧が大きく変化しても圧電トランス及びＩＨ（Induction heating；誘導加熱）の効率を高く維持し、安定して電力供給ができる電源装置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】
【０００９】
本発明に係る電源装置は、入力される直流電源電圧を所定周波数の交番電圧に変換する駆動手段と、当該変換された交番電圧を入力電極から入力し、当該入力された交番電圧を所定の電圧に昇圧して負荷側へ出力するインダクタンス成分及び容量成分を用いた電圧共振手段で構成される圧電トランスとを備える電源装置において、前記圧電トランスに入力される入力電圧の変化分、及び前記圧電トランスから出力される電圧に関する帰還電圧の周波数成分に基づいて前記圧電トランスの効率特性と昇圧特性とが最適値に近くなる最適制御信号を生成する入力電圧監視回路と、前記入力電圧監視回路の最適制御信号に基づいて前記直流電源電圧のオン・オフを所定のデューティ比に調整する降圧チョッパ回路とを備えており、前記入力電圧監視回路は、前記圧電トランスの入力電極に印加される入力電圧を監視し、更に、前記入力電圧監視回路は、前記圧電トランスの効率及び昇圧比を監視し、当該効率及び昇圧比の各最高値に対応する各周波数値間における所定の周波数により前記最適制御信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
このように本発明においては、直流電源電圧を駆動手段により変換された所定周波数の交番電圧が圧電トランスに印加され、この圧電トランスの電圧共振手段で昇圧され、前記圧電トランスに入力される入力電圧の変化分及び圧電トランスで昇圧されて出力される電圧に関する帰還電圧の周波数成分に基づいて入力電圧監視回路が最適制御信号を生成し、この最適制御信号により降圧チョッパ回路のオン・オフを所定のデューティ比となるように前記直流電源電圧を調整しているので、電気素子の特性が最適値となるよに制御されることとなり、入力電圧が大きく変化しても圧電トランスの効率を高く維持し、安定して電力供給ができるという効果を奏する。また、圧電トランスに入力される入力電圧の変化分を入力電圧監視回路が圧電トランスから出力される電圧に関する帰還電圧の周波数成分に基づいて監視して圧電トランスの特性が最適値となるよに制御されることとなり、入力電圧が大きく変化しても圧電トランスの効率を高く維持し、安定して電力供給ができるという効果を有する。更に、圧電トランスの効率及び昇圧比を入力電圧監視回路が監視するようにしているので、圧電トランスの効率特性及び昇圧比特性が最適値となるよに制御されることとなり入力電圧が大きく変化しても圧電トランスの効率を高く維持し、安定して電力供給ができるという効果を有する。
【００１４】
また、本発明に係る電源装置は必要に応じて、前記入力電圧監視回路が、圧電トランスにおける効率の極値を求める効率検出手段と、前記圧電トランスにおける昇圧比の極値を求める昇圧比検出手段と、前記検出された各極値のレベルを略一致させて効率及び昇圧比の各特性図の交点を求める交点演算手段とを備え、前記交点を監視結果として降圧チョッパ回路を制御するものである。
【００１５】
このように本発明においては、圧電トランスにおける効率の極値を効率検出手段が求めると共に、前記圧電トランスにおける昇圧比の極値を昇圧比検出手段が求め、前記検出された各極値のレベルを略一致させて効率及び昇圧比の各特性図の交点を交点演算手段が求め、この交点に基づいて生成される最適制御信号により降圧チョッパ回路を制御するようにしているので、圧電トランスの効率特性及び昇圧比特性が最適値となるよに制御されることとなり入力電圧が大きく変化しても圧電トランスの効率を高く維持し、安定して電力供給ができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電源装置を図１ないし図３に基づいて説明する。この図１は本実施形態に係る電源装置の全体ブロック構成図、図２は本実施形態に係る電源装置の詳細回路構成図、図３は本実施形態に係る電源装置における圧電トランスの動作制御特性図及びその要部拡大図を示す。
前記各図において、本実施形態に係る電源装置は、直流電源３００から入力される直流電源電圧Ｖｃｃを所定周波数の交番電圧に変換する駆動回路１３と、この変換された交番電圧を入力電極から入力し、この入力された交番電圧を所定の電圧に昇圧して負荷の冷陰極管２００へ出力する圧電トランス１０と、この冷陰極管２００に流れる管電流を検出する電流検出回路１１と、この検出電流に基づいて前記圧電トランス１０の昇圧比を制御する駆動制御信号を生成する制御ＩＣ１２と、圧電トランス１０の入力電極に印加される入力電圧の変化分、及び前記圧電トランス１０から出力される電圧に関する帰還電圧の周波数成分に基づいて圧電トランス１０の効率特性と昇圧特性とが最適値となる最適制御信号を生成する入力電圧監視回路１６と、この入力電圧監視回路１６の最適制御信号に基づいて前記直流電源電圧のオン・オフを所定のデューティ比に調整する降圧チョッパ回路１５とを備える構成である。
【００１７】
前記制御ＩＣ１２は、従来の電源装置と同様に、輝度調整回路１２１、基準電圧設定部１２２、積分回路１２３及び演算増幅器１２４を備え、この構成に加え前記入力電圧監視回路１６に基準電圧Ｖｒｅｆ２を設定して出力する基準電圧設定部１２５を備える構成である。また、駆動回路１３は、所定の周波数でＯＮ・ＯＦＦ駆動するＦＥＴＴｒ１３と、共振電圧を発生させる共振コイルＬ13とを備える構成である。この基準電圧設定部１２２、積分回路１２３及び演算増幅器１２４で電圧制御発振器（ＶＣＯ）を構成し、このＶＣＯは輝度調整回路１２１の輝度調整電圧と基準電圧設定部１２２の基準電圧Ｖｒｅｆ１との差分に基づく周波数の三角波出力を生成し、前記制御ＩＣ１２の端子から入力電圧監視回路１６の比較回路１６３へ出力する構成である。前記基準電圧設定部１２２の基準電圧Ｖｒｅｆ１は、圧電トランス１０の効率特性及び昇圧特性が最適な値となる最適周波数に対応した電圧として予め設定されるものである。この基準電圧Ｖｒｅｆ１は、前記降圧チョッパ回路１５により一定に調整された一定電圧（例えば、３．３Ｖ）における効率と昇圧比とが最適値となるような周波数をＶＣＯから発振させる電圧である。
【００１８】
前記入力電圧監視回路１６は、圧電トランス１０に印加される電圧と同じ電圧を平滑化する平滑回路１６１と、この平滑回路１６１の後段に接続されるバッファ回路１６２と、このバッファ回路１６２の後段に接続され、前記平滑化された交番電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較して圧電トランス１０の効率特性及び昇圧特性が最適値となる最適制御信号を生成する比較回路１６３とを備える構成である。この基準電圧Ｖｒｅｆ２は、前記制御ＩＣ１２により直流電源電圧Ｖｃｃから予め設定された電圧値、例えば５［Ｖ］に定電圧化され、バッファ回路１６２及び比較回路１６３の電源として供給されると共に、このバッファ回路１６２の＋端子に入力される。
【００１９】
前記降圧チョッパ回路１５は、直流電源３００からの直流電源電圧Ｖｃｃを前記入力電圧監視回路１６から監視結果に基づいて所定のデューティ比でＯＮ・ＯＦＦするＦＥＴＴｒ１５と、このＦＥＴＴｒ１５のゲート端子と直流電源３００との間に接続される抵抗Ｒ１５と、前記ＦＥＴＴｒ１５のドレーン端子に接続されるダイオードＤ１５とを備える構成である。
【００２０】
次に、前記構成に基づく本実施形態に係る電源装置の動作について説明する。まず、電源装置の起動は、従来装置と同様にＯＮ信号を抵抗Ｒ１７１を介してバイポーラＴｒ１７に入力され、このバイポーラＴｒ１７を介して制御ＩＣ１２に電力が供給される。この制御ＩＣ１２に電力が供給された状態で直流電源３００から直流電源電圧Ｖｃｃが降圧チョッパ回路１５及び駆動回路１３を介して圧電トランス１０に供給され、この圧電トランス１０の昇圧作用により昇圧された所定周波数の交番電流が冷陰極管２００に供給され点灯する。例えば、ノートパソコンの場合では商用電源による電力供給とバッテリー電源による電力供給とを頻繁に切替えて使用される。
【００２１】
このように冷陰極管２００の点灯動作中に直流電源電圧Ｖｃｃの電圧値、たとえばＡＣアダプターの入力電圧１７Ｖ〜２２Ｖからバッテリーの入力電圧６Ｖ〜８Ｖへ大きく変動した場合について説明する。この場合に、入力電圧監視回路１６の比較回路１６３は、この変動した入力電圧を制御ＩＣ１２から出力される三角波出力と比較して最適制御信号を生成し、この最適制御信号に基づいて降圧チョッパ回路１５のＦＥＴＴｒ１５のスイッチングを制御する。この比較回路１６３は、圧電トランス１０に印加される所定周波数の電圧を、圧電トランス１０から冷陰極管２００へ出力される電圧に関する帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１とに基づいてＶＣＯで発振される周波数成分との比較において常時モニターしていることとなる。
【００２２】
前記ＦＥＴＴｒ１５のスイッチング動作により、圧電トランス１０は所定周波数の一定電圧（指定電圧）が印加される状態を前記直流電源３００からの直流電源電圧Ｖｃｃの変動に拘わらず維持できることとなる。
なお、前記入力電圧監視回路１６が生成する最適制御信号は、圧電トランス１０の効率特性及び昇圧比特性が共に最適値に近くなるように降圧チョッパ回路１５を制御するものである。この圧電トランス１０の効率特性は、圧電トランス１０の出力電圧と入力電圧との比で表される。ここで、本実施形態においては、圧電トランス１０の出力を供給される負荷が冷陰極管２００であることからこの出力電流が電流検出回路１１−輝度調整回路１２１−積分回路１２３−演算増幅器１２４−駆動回路１３からなる帰還回路により一定に制御される。この一定に制御された圧電トランス１０の出力電流が既知の値であるあることから、前記圧電トランス１０の効率特性は圧電トランス１０の入力電力を入力電圧監視回路１６が監視するのみで、既知の出力電流に基づく出力電力との比により演算できることとなる。
【００２３】
他方、前記圧電トランス１０の昇圧比特性については、圧電トランス１０の素子（又は、同一種類）毎に個々的に有する性質であることから、予め圧電トランス１０を駆動させる（又はシミュレーションする）ことにより得られる実験データで特定される近似式として求めることができる。この予め求められた近似式を基準として入力電圧監視回路１６は、圧電トランス１０の入力圧電を監視するのみで圧電トランス１０の昇圧比特性の状態を演算できる。
【００２４】
また、前記入力電圧監視回路１６は、図３に示す圧電トランス１０の効率特性及び昇圧比特性における各周波数に任意に変化させ（図３（Ａ）を参照）、この効率特性の最高値である最高特性周波数Ｐ0及び昇圧比特性の最高値である共振周波数Ｑ0を検出する。さらに、入力電圧監視回路１６は、検出した共振周波数Ｑ0と最高特性周波数Ｐ0との間における周波数である制御基準周波数Ｒを特定し（図３（Ｂ）を参照）、この制御基準周波数Ｒと同じ周波数で圧電トランス１０が駆動するような最適制御信号を生成する。この最適制御信号が降圧チョッパ回路１５へ出力され、この降圧チョッパ回路１５は、最適制御信号に基づいて駆動制御されて、直流電源３００からの直流電源電圧Ｖｃｃを所定のデューティ比で出力して降圧制御する。
【００２５】
即ち、ＶＣＯの発振周波数を共振周波数Ｑ0以上に設定し、この共振周波数Ｑ0以上で周波数を変化させ、この変化する周波数のうちで冷陰極管２００の消費電力が最低となる近傍の電圧値を求め、この電圧値に一致させるように降圧チョッパ回路１５を駆動制御する。このように前記制御基準周波数Ｒに基づく制御により、直流電源３００の直流電源電圧Ｖｃｃが大きく変動しても常に最適な圧電トランス１０の効率が得られると共に、共振コイルＬ13への電圧印加の上昇も制御できることとなり、インダクタンス損失を防止できることとなる。
以上のように比較回路１６３の＋端子は制御ＩＣ１２の端子（１４ピン）に接続されており、この端子（１４ピン）はＶＣＯの三角波発振端子で圧電トランス１０の駆動周波数と同等の三角波信号を出力する出力端子である。
【００２６】
前記比較回路１６３は、−側入力と＋側入力とを比較して−側入力が＋側入力より高い時にＯＮ状態となりＦＥＴＴｒ１５から制御信号を出力する。そのときの出力波形はＦＥＴＴｒ１５を駆動するためにＤＣ電圧ではなくＯＮ／ＯＦＦを繰返しているＰＷＭ波形が必要であることから端子（１４ピン）に接続する。
この時の閾値電圧はインダクタンスＬ13〜バッファ回路１６２で決定される。また、その電圧は駆動効率と昇圧比の最適な制御基準周波数Ｒで動くように設定されることとなる。以上の動作によって圧電トランス１０は常に最適な制御基準周波数Ｒで駆動することとなる。
【００２７】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電源装置を図４及び図５に基づいて説明する。この図４は本実施形態に係る電源装置における入力電圧監視回路のブロック構成図、図５は図４に記載の入力監視回路による制御特性図である。
同図において本発明の第２の実施形態に係る電源装置は、前記第１の実施形態に係る電源装置と同様に圧電トランス１０、電流検出回路１１、制御ＩＣ１２、駆動回路１３、降圧チョッパ回路１５及び入力電圧監視回路１６を備え、この入力電圧監視回路１６が、圧電トランス１０における効率の極値を求める効率検出手段１６ａと、前記圧電トランス１０における昇圧比の極値を求める昇圧比検出手段１６ｂと、前記検出された各極値のレベルを略一致させて効率及び昇圧比の各特性図の交点（クロスポイント）を求める交点演算手段１６ｃとを備え、前記クロスポイントを監視結果として降圧チョッパ回路１５を制御する構成である。
【００２８】
次に前記構成に基づく本実施形態に係る電源装置の動作について説明する。まず、前記第１の実施形態と同様に起動され、冷陰極管２００が所定周波数の交番電流を供給されて点灯する。
このように冷陰極管２００の点灯動作中に直流電源電圧Ｖｃｃの電圧値、たとえばＡＣアダプターの入力電圧１７Ｖ〜２２Ｖからバッテリーの入力電圧６Ｖ〜８Ｖへ大きく変動した場合について説明する。この場合に、入力電圧監視回路１６の基準電圧設定部１２５は変動後の入力電圧及び入力電流とから圧電トランス１０の駆動効率特性における極値Ｐ1を微分演算により求める（図５（Ａ）を参照）。この極値Ｐ1の微分演算は、駆動効率特性における周波数を任意に変化させて複数のサンプリング周波数にて得られる効率（％）の各値より近似式として周波数の関数
Ｅ(f)＝ａｆ2＋ｂｆ＋ｃ
を求め、この導関数
【００２９】
【数１】
0004783605.tif 000002
より求めることとなる。
【００３０】
また、入力電圧監視回路１６の昇圧比検出手段１６ｂは変動後に入力電圧及び入力電流とから圧電トランス１０の共振周波数Ｑ0である極値Ｐ2を微分演算により求める（図５（Ａ）を参照）。また電極値Ｐ2の微分演算は、前記駆動効率特性と同様に共振周波数特性における周波数を任意に変化させた複数のサンプリング周波数にて得られる昇圧率（倍）の各値より近似式として周波数関数
Ｓ(f)＝a'ｆ2＋b'ｆ＋c'
を求め、この導関数
【００３１】
【数２】
0004783605.tif 000003
により求めることとなる。
【００３２】
前記各求められたＰ1、Ｐ2を交点演算手段１６ｃが各々レンジを一致させるべく前記周波数の関数Ｅ(f)、Ｓ(f)のいずれかを（Ｐ1−Ｐ2）＝ｄだけ移動（図５（Ｂ）中央矢印方向へ移動）させ、この移動により得られた各周波数の関数Ｅ(f)、Ｓ(f)について連立方程式の解を求めるように演算してクロスポイントＣ1、Ｃ2を求める（図５（Ｂ）を参照）。例えば、共振周波数特性のＳ(f)を「＋ｄ」だけ移動させた場合には、Ｅ(f)＝aｆ2＋bｆ＋cとＳ(f)＝a'ｆ2＋b'ｆ＋(c+d)の連立方程式の解をＣ1、Ｃ2として求める。この求められたクロスポイントＣ1、Ｃ2のうち共振周波数Ｑ0より高いクロスポイントＣ2を特定する。この特定されたクロスポイントＣ2の周波数となるように降圧チョッパ回路１５を駆動制御することとなる。
【００３３】
（本発明の参考例）
前記各実施形態においては、圧電トランス１０を備えるインダクタンス成分及び容量成分を用いた電圧共振回路で構成される電気素子としたが、インダクタンス成分及び容量成分を用いた電圧共振回路で構成される電気素子として電磁誘導加熱手段を備える構成とすることもできる。
【００３４】
なお、本発明のような共振型スイッチング電源は、スイッチ素子、例えばＦＥＴ又はＩＧＢＴ等と負荷を含む閉回路にインダクタンスＬ、容量Ｃを追加することによって電圧もしくは電流の立ち上がりを遅延させることができる。しかも、スイッチング期間に電圧もしくは電流の一方がゼロであるから損失もゼロになるが追加したインダクタンスＬもしくは容量Ｃの内部損失が発生するので、スイッチング電源全体の効率が高くなるとは限らない。しかし、圧電トランス１０を用いた電源もしくはＩＨ（Induction heating；誘導加熱）電源は、その構造や目的から必然的にＬＣ共振電源となる。
【００３５】
また、前記ＩＨ電源に適用した本参考例に係る電源装置のブロック回路構成図をに示す。同図において本参考例に係る電源装置は、前記第１の実施形態と同様に制御ＩＣ１２ａ（１２に相当）、駆動回路１３ａ（１３に相当）、降圧チョッパ回路１５ａ（１５に相当）、入力電圧監視回路１６ａ（１６に相当）を共通して備え、この構成に加え、交流電源３１０からの供給される交流電流を整流回路３２０により直流電流に整流し、この直流電流を降圧チョッパ回路１５ａにより所定電圧値に調整してＩＨ機器を構成する加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂへ出力する構成である。
【００３６】
前記ＩＨ機器の加熱コイル１０ａは、インダクタンスとして作用し、並列接続された共振コンデンサ１０ｂと共に並列ＬＣ共振回路を構成する。駆動回路１３ａは、絶縁されたゲートの両極トランジスタ（ＩＧＢＴ）で構成されるＦＥＴＴｒ１３ａとダイオードＤ１３ａとを並列接続してなり、このＦＥＴＴｒ１３ａ及びダイオードＤ１３ａが加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂに直列に接続される構成である。
【００３７】
次に、前記構成に基づく本参考例に係るＩＨ電源としての電源装置の動作について説明する。まず、交流電源３１０から供給される交流電流を整流回路３２０により電源ノイズを除去すると共に、整流しさらに平滑化した直流電流を降圧チョッパ回路１５ａに供給する。この降圧チョッパ回路１５ａは、前記各実施形態の場合と同様に入力電圧監視回路１６ａにより生成される最適制御信号に基づいて、前記直流電流電圧をオン・オフの所定デューティ比により降圧調整して加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂ側へ出力する。
【００３８】
前記加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂを構成するＩＨ機器は、制御ＩＣ１２ａの演算制御に基づいて駆動回路１３ａが駆動制御されて、前記調整された直流電流が印加されることとなる。この直流電圧は駆動回路１３ａのＦＥＴＴｒ１３ａがターン・オフの状態においてＩＨ機器の共振コンデンサ１０ｂに印加されて電荷が充電され、他方駆動回路１３ａのＦＥＴＴｒ１３ａがターン・オンの状態で、共振コンデンサ１０ｂから放電のタイミングと異ならせて加熱コイル１０ａに印加される。
【００３９】
このＦＥＴＴｒ１３ａのスイッチング駆動により、加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂに印加される電圧を約２０ｋＨｚないし４０ｋＨＺの高周波に変換する。この高周波の電圧により加熱コイル１０ａに生じる交流磁界を金属体４００に加えると誘導起電力により誘導電流が流れて発熱することとなる。
【００４０】
この加熱コイル１０ａ及び共振コンデンサ１０ｂに印加される電圧値が入力電圧監視回路１６ａに入力され、この入力電圧監視回路１６ａはこの入力電圧及び制御ＩＣ１２ａの制御信号に基づいて最適制御信号を生成し、この最適制御信号に基づいて降圧チョッパ回路１５ａを駆動制御する。前記制御ＩＣ１２ａの制御信号は、前記各実施形態の場合と同様に加熱コイル１０ａと共振コンデンサ１０ｂとの並列ＬＣ共振回路により生じる周波数成分を含む信号で構成されるものである。
【００４１】
このように本参考例においては、入力電圧監視回路１６ａが加熱コイル１０ａに印加される電圧を監視して降圧チョッパ回路１５ａを駆動制御することから、交流電源３１０の電圧値が変動して整流回路３２０からの直流電圧値が変動しても、一定電圧に維持して安定した加熱コイル１０ａの誘導加熱が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の全体ブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の詳細回路構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電源装置における圧電トランスの動作制御特性図及びこの要部拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電源装置における入力電圧監視回路のブロック構成図。
【図５】図４に記載の入力監視回路による制御特性図である。
【図６】本発明の参考例に係るＩＨ電源に適用した電源装置のブロック回路構成図である。
【図７】従来の電源装置の全体ブロック構成図である。
【図８】従来の電源装置の詳細回路構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０      圧電トランス
１０ａ    加熱コイル
１０ｂ    共振コイル
１１      電流検出回路
１２、１２ａ  制御ＩＣ
１３、１３ａ  駆動回路
１４      電圧制御回路
１４ａ    基準電圧設定部
１５、１５ａ  降圧チョッパ回路
１６、１６ａ  入力電圧監視回路
１６ｂ    昇圧比検出手段
１６ｃ    交点演算手段
１７      起動回路
１２１    輝度調整回路
１２２、１２５  基準電圧設定部
１２３    積分回路
１２４    演算増幅器
２００    冷陰極管
３００    直流電源
３１０    交流電源
３２０    整流回路
【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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