(57)【要約】【課題】圧電トランスの入力電圧範囲を広く設定する駆動回路と、圧電トランスの負荷の冷陰極管が破壊した場合、簡易な回路構成で保護する保護回路とを有する圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯装置を提供する。【解決手段】直流入力電圧源１０を供給源としたＤＣ−ＤＣコンバータ２２の昇圧電圧をチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂの供給源として供給し、圧電トランス１の２次側電極端子３に発生の出力電圧増減を吸収して、直流入力電圧範囲を広く設定できる圧電トランス駆動回路とする。負荷１４を介してレベル調整された交流電圧が接地電位に固定されると、これを帰還していたＤＣ−ＤＣコンバータ２２内のスイッチングトランジスタ１７が停止、昇圧機能が停止して、出力電圧が低下することから、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の直流出力電圧と直流入力電圧を比較器１５で比較、直流入力電圧値を下回る状態を異常と検出し、保護動作をする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有の共振周波数を有する圧電振動子の励振用入力端子対を１次側電極対端子とし、前記１次側電極対端子とは直流的に分離された端子を２次側電極端子とした圧電トランスと、直流入力電圧から昇圧した直流出力高電圧を発生し、かつ前記直流入力電圧の変動に関わらず直流出力高電圧を一定に制御するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力した直流出力高電圧を電圧源とし、前記圧電トランスの前記１次側電極対端子のそれぞれに出力信号を入力して前記圧電トランスの２次側電極端子から昇圧された交流電圧を出力させるチョークコイル・プッシュプル回路とを備えたことを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
前記チョークコイル・プッシュプル回路において、前記圧電トランス固有の共振周波数もしくは近傍の周波数を有し、かつ１／２周期ずつずれた２つの半波正弦波を出力信号として発生す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ＤＣ−ＤＣコンバータ、及び前記チョークコイル・プッシュプル回路を駆動する信号が、圧電トランスの２次側電極端子から出力された交流電圧の信号を帰還したことを特徴とする請求項１または２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２次側電極端子の短絡を、直流入力電圧とＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を比較器によって比較判定し検出する保護回路を有したことを特徴とする請求項３記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項５】
請求項３記載の圧電トランス駆動回路を用いる、圧電トランスの２次側電極端子に冷陰極管を負荷として接続した冷陰極管点灯装置において、前記冷陰極管の破壊を、直流入力電圧とＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を比較器によって比較判定し検出する保護回路を有したことを特徴とする冷陰極管点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて、圧電トランスの入力電圧範囲を広く設定できる駆動回路と、圧電トランスの２次側電極端子に負荷として接続した冷陰極管の破壊時、また２次側電極端子の短絡時に対して、簡易な回路構成で保護する保護回路を有する圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯装置に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶バックライトに使用される冷陰極管を負荷とする圧電トランスの駆動回路において、従来技術としては図３に示すような直流入力電圧源を供給源として、圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路が一般的な方法である。
【０００３】
以下に、図３に示す圧電トランス駆動回路の動作について説明する。図３において、１は圧電トランス、２ａ，２ｂは圧電トランス１の１次側電極対端子、３は圧電トランス１の２次側電極端子、４は冷陰極管、５，６はインダクタ、７，８はスイッチングトランジスタ、９ａ，９ｂはチョークコイル・プッシュプル回路、１０は直流入力電圧源、１１は２位相ドライバー回路、１２は発振周波数制御回路、１３は位相補正回路、１４は負荷である。
【０００４】
図３に示す圧電トランス駆動回路で、圧電トランス１の１次側電極対端子２ａは、ソース端子が接地されたスイッチングトランジスタ７のドレイン端子と、一端が直流入力電圧源１０に接続されたインダクタ５の他端とに接続されている。同様に、圧電トランス１の１次側電極対端子２ｂは、ソース端子が接地されたスイッチングトランジスタ８のドレイン端子と、一端が直流入力電圧源１０に接続されたインダクタ６の他端とに接続されている。圧電トランス１の２次側電極端子３に発生した交流電圧は、冷陰極管４に入力され負荷電流を流す。
【０００５】
さらに、負荷１４を介してレベル調整された交流電圧は、位相補正回路１３を通じて位相調整された後、発振周波数制御回路１２に入力され、圧電トランス１の駆動周波数を決定し、駆動信号を２位相ドライバー回路１１に入力する。この２位相ドライバー回路１１から出力された１／２周期ずつずれた出力信号は、スイッチングトランジスタ７，８の各々のゲート端子に入力され、スイッチングトランジスタ７，８を交互にスイッチングさせる。このスイッチングトランジスタ７，８とインダクタ５，６で構成されたチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂは、直流入力電圧源１０を供給源としている。
【０００６】
このチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂ内のインダクタ５，６と、圧電トランス１の入力容量で波形整形され、かつ、発振周波数制御回路１２で決定された駆動周期と同じ周期になるように調整された図４に示す２位相ドライバー回路１１からそれぞれ出力される２相の半波正弦波は、圧電トランス１の２つの１次側電極対端子２ａ，２ｂに１／２周期ずつずれて印加される。これによって圧電トランス１の１次側電極対端子２ａ，２ｂ間には、正弦波が印加されたことになり、圧電トランス１の２次側電極端子３には昇圧された交流出力電圧が発生する。
【０００７】
さらに、圧電トランス１の負荷である冷陰極管４が破壊した場合の従来の圧電トランス駆動回路における保護回路の一例を図５を用いて説明する。図５において、１５は比較器であり、それ以外は図３と同様の構成とする。
【０００８】
図５に示す保護回路では、圧電トランス１の２次側電極端子３に接続された冷陰極管４が破壊した場合、負荷１４を介してレベル調整されていた交流電圧は、接地電位に固定される。本来、負荷１４を介してレベル調整された交流電圧は、位相補正回路１３で位相調整され、発振周波数制御回路１２で圧電トランス１の駆動周波数を決定している。しかし、この交流電圧が接地電位に固定されると帰還信号を失うために、位相補正回路１３の出力、及び発振周波数制御回路１２の出力は、一例としては接地電位のように、直流レベルに固定されてしまう。これに伴い、２位相ドライバー回路１１の各々の出力が逆位相の電圧に固定されることにより、チョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂ内の一方のスイッチングトランジスタはＯＦＦ、他方のスイッチングトランジスタはＯＮしたままとなり、直流入力電圧源１０からＯＮしている側のスイッチングトランジスタへ短絡電流が流れ、電力損失となる。
【０００９】
この短絡電流を防止するために、負荷１４を介してレベル調整された電圧を、比較器１５の非反転入力端子に接続し、電圧源から供給された比較基準電圧を比較器１５の反転入力端子に接続する。冷陰極管４の破壊に伴い、交流電圧が接地電位に固定され比較基準電圧を下回ると、この比較器１５の出力に異常検出信号として「Ｌ」レベル電圧が出力される。比較器１５の出力は２位相ドライバー回路１１に接続され、この異常検出信号を基に、２位相ドライバー回路１１から出力されるスイッチングトランジスタの両駆動信号は、「Ｌ」レベル電圧の固定出力となるように設定されている。この働きにより、スイッチングトランジスタ７，８の両トランジスタをＯＦＦさせ、直流入力電圧源１０からの短絡電流を防止し、系全体の保護をかける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような構成の圧電トランス駆動回路の構成では、直流入力電圧源１０を供給源としたチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂからの出力信号を、圧電トランス１の１次側電極対端子２ａ，２ｂに入力しているので、直流入力電圧に比例して圧電トランス１の１次側電極対端子２ａ，２ｂへの入力信号の電圧振幅が増減する。それに伴い、圧電トランス１の２次側電極端子３に発生する出力電圧が増減する。このことは、圧電トランス１の負荷である冷陰極管４の輝度を不安定にさせることになる。
【００１１】
そこで、従来技術では、直流入力電圧の変化に伴う圧電トランス１の２次側電極端子３に発生する出力電圧の増減を吸収するために、圧電トランス１の駆動周波数を変化させて昇圧比を調整し、負荷である冷陰極管４に一定の出力電圧や出力電流を供給するように制御している。しかし一般に、圧電トランスは共振周波数で駆動する時が最も効率良く動作し、共振周波数から離れるに従って効率は低下するので、入力電圧の変動を吸収するには限度がある。また、圧電トランス１の等価入力容量とチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂ内のインダクタ５，６で共振させているので、駆動波形は変化せず、スイッチング周期はごく狭い範囲しか変えることができない。従って従来技術では、圧電トランス駆動回路の入力電圧範囲が狭くなるという課題を有していた。
【００１２】
さらに、従来の技術では、バッテリーなどの低い直流入力電圧源１０から、負荷である冷陰極管４を点灯させるための高電圧にまで昇圧しなければならない場合には、インダクタ電流が大きくなるという課題も有していた。
【００１３】
また、従来の保護回路の構成では、圧電トランス１の負荷である冷陰極管４が破壊した場合、負荷１４を介してレベル調整された交流電圧が接地電位に固定され、比較基準電圧を下回ると、比較器１５の出力に異常検出信号として「Ｌ」レベル電圧が出力される。しかし、圧電トランス１の２次側電極端子３から与えられた出力電圧において、冷陰極管４の輝度を確保するためには、冷陰極管４の両端にかかる電圧差をできるだけ大きくなるよう設定しているため、必然的に負荷１４にかかる電圧差は小さくなることを余儀なくされている。そのため、レベル調整された検出用の平滑電圧値は非常に小さく、冷陰極管４の破壊時と通常時の電圧変化が小さく、破壊時の異常検出レベルを判定するための比較基準電圧の設定が非常に難しいという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、圧電トランスの入力電圧範囲を広く設定できる駆動回路と、圧電トランスの負荷である冷陰極管が破壊した場合、簡易な回路構成で保護する保護回路とを有する圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯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】
【００１５】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した圧電トランス駆動回路は、固有の共振周波数を有する圧電振動子の励振用入力端子対を１次側電極対端子とし、１次側電極対端子とは直流的に分離された端子を２次側電極端子とした圧電トランスと、直流入力電圧から昇圧した直流出力高電圧を発生し、かつ直流入力電圧の変動に関わらず直流出力高電圧を一定に制御するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力した直流出力高電圧を電圧源とし、圧電トランスの１次側電極対端子のそれぞれに出力信号を入力して圧電トランスの２次側電極端子から昇圧された交流電圧を出力させるチョークコイル・プッシュプル回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２〜４に記載された圧電トランス駆動回路は、請求項１の圧電トランス駆動回路であって、チョークコイル・プッシュプル回路において、圧電トランス固有の共振周波数もしくは近傍の周波数を有し、かつ１／２周期ずつずれた２つの半波正弦波を出力信号として発生すること、または、ＤＣ−ＤＣコンバータ、及びチョークコイル・プッシュプル回路を駆動する信号が、圧電トランスの２次側電極端子から出力された交流電圧の信号を帰還したこと、または、圧電トランスの２次側電極端子の短絡を、直流入力電圧とＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を比較器によって比較判定し検出する保護回路を有したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載された冷陰極管点灯装置は、請求項３記載の圧電トランス駆動回路を用いる、圧電トランスの２次側電極端子に冷陰極管を負荷として接続した冷陰極管点灯装置において、冷陰極管の破壊を、直流入力電圧とＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を比較器によって比較判定し検出する保護回路を有したことを特徴とする。
【００１８】
前記構成によれば、圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯装置において、直流入力電圧を供給源としたＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧電圧を、チョークコイル・プッシュプル回路の供給源として利用して、直流入力電圧の増減に関係なく、安定した電圧をチョークコイル・プッシュプル回路に供給させ、圧電トランスの２次側電極端子に発生する出力電圧の増減を吸収し、直流入力電圧範囲を広く設定でき、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を直流入力電圧と比較し、直流入力電圧値を下回る状態を異常と検出し、保護動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、直流入力電圧源を供給源としたＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧電圧をチョークコイル・プッシュプル回路の供給源として利用することで直流入力電圧の増減に関係なく、安定した電圧をチョークコイル・プッシュプル回路に供給でき、これによって圧電トランスの２次側電極端子に発生する出力電圧の増減を吸収して、直流入力電圧範囲を広く設定できる圧電トランス駆動回路が可能となり、また、圧電トランスの２次側電極端子に接続された冷陰極管が破壊した場合、負荷を介してレベル調整された交流電圧が接地電位に固定されて、この交流信号を帰還して駆動信号とするＤＣ−ＤＣコンバータ内のスイッチングトランジスタが停止、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧機能が停止して、出力電圧が低下することから、ＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力高電圧を直流入力電圧と比較し、直流入力電圧値を下回る状態を異常と検出することにより、異常検出する比較基準電圧の設定が容易、かつ簡易な回路構成で保護をすることができる保護回路を有した冷陰極管点灯装置が提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態における液晶バックライトに使用される冷陰極管を負荷とする圧電トランス駆動回路の概略構成を示す回路図である。ここで、前記従来例を示す図３において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示し、以下の各図においても同様とする。
【００２２】
図１において、１は圧電トランス、２ａ，２ｂは圧電トランスの１次側電極対端子、３は２次側電極端子、４は冷陰極管、５，６はインダクタ、７，８はスイッチングトランジスタ、９ａ，９ｂはチョークコイル・プッシュプル回路、１０は直流入力電圧源、１１は２位相ドライバー回路、１２は発振周波数制御回路、１３は位相補正回路、１４は負荷、１６はインダクタ、１７はスイッチングトランジスタ、１８はショットキーダイオード、１９はコンデンサ、２０はＰＷＭ回路、２１は誤差増幅器である。
【００２３】
また、２２はインダクタ１６，スイッチングトランジスタ１７，ショットキーダイオード１８，コンデンサ１９，ＰＷＭ回路２０，誤差増幅器２１を構成要素としたＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２４】
図１に示す圧電トランス駆動回路で、圧電トランス１の１次側電極対端子２ａは、ソース端子が接地されたスイッチングトランジスタ７のドレイン端子と、一端がＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力に接続されたインダクタ５の他端とに接続されている。同様に、圧電トランス１の１次側電極対端子２ｂは、ソース端子が接地されたスイッチングトランジスタ８のドレイン端子と、一端がＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力に接続されたインダクタ６の他端とに接続されている。
【００２５】
圧電トランス１の２次側電極端子３に発生した交流電圧は、冷陰極管４に入力され負荷電流を流す。さらに負荷１４を介してレベル調整された交流電圧は、位相補正回路１３を通じて位相調整された後、発振周波数制御回路１２に入力され、圧電トランス１の駆動周波数を決定し、駆動信号を２位相ドライバー回路１１に入力する。この２位相ドライバー回路１１から出力された１／２周期ずつずれた出力信号は、スイッチングトランジスタ７，８の各々のゲート端子に入力され、スイッチングトランジスタ７，８を交互にスイッチングさせる。
【００２６】
このスイッチングトランジスタ７，８とインダクタ５，６で構成されたチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を供給源としている。このチョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂ内のインダクタ５，６と、圧電トランス１の入力容量で波形整形され、かつ発振周波数制御回路１２で決定された駆動周期と同じ周期になるように調整された図４に示すそれぞれの２相の半波正弦波は、圧電トランス１の２つの１次側電極対端子２ａ，２ｂに１／２周期ずつずれて印加される。これによって圧電トランス１の１次側電極対端子２ａ，２ｂ間には、正弦波が印加されたことになり、圧電トランス１の２次側電極端子３には昇圧された交流出力電圧が発生する。
【００２７】
また、直流入力電圧源１０の電圧が変化しても、周知の技術であるＤＣ−ＤＣコンバータ２２の働きにより、チョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂの電圧供給源は、安定した電圧を保つ。これによって圧電トランス１の２次側電極端子３に発生する出力電圧の増減を吸収でき、直流入力電圧範囲を広く設定できる圧電トランスの駆動回路を提供できる。
【００２８】
さらに、圧電トランス１の負荷である冷陰極管４が破壊した場合の本実施の形態を示す図１の圧電トランス駆動回路に保護回路を設けた構成例を図２を用いて説明する。図２において、１５は比較器であり、それ以外は図１と同様の構成とする。
【００２９】
圧電トランス１の２次側電極端子３に接続された冷陰極管４が破壊した場合、負荷１４を介してレベル調整されていた交流電圧は、接地電位に固定される。負荷１４を介してレベル調整された交流電圧は、位相補正回路１３で位相調整され、発振周波数制御回路１２で圧電トランス１の駆動周波数を決定している。しかし、この交流電圧が接地電位に固定されると帰還信号を失うために、位相補正回路１３の出力、及び、発振周波数制御回路１２の出力は、一例としては接地電位のように、直流レベルに固定されてしまう。
【００３０】
これに伴い、２位相ドライバー回路１１の各々の出力が逆位相の電圧に固定されることにより、チョークコイル・プッシュプル回路９ａ，９ｂ内の一方のスイッチングトランジスタはＯＦＦ、他方のスイッチングトランジスタはＯＮしたままとなり、直流入力電圧源１０からＯＮしている側のスイッチングトランジスタへ短絡電流が流れ、電力損失となる。この短絡電流を防止するために、図２に示すように保護回路としては、直流入力電圧源１０を比較器１５の反転入力端子に接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力を比較器１５の非反転入力端子に接続する。
【００３１】
この構成により、冷陰極管４の破壊に伴い、交流電圧が接地電位に固定されると、この交流信号を帰還し駆動信号としていたＤＣ−ＤＣコンバータ２２内のスイッチングトランジスタ１７が停止する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の昇圧機能が停止し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が直流入力電圧を下回ると、この比較器１５の出力に異常検出信号として「Ｌ」レベル電圧が出力される。
【００３２】
この比較器１５の出力は２位相ドライバー回路１１に接続されており、この異常検出信号を基に、２位相ドライバー回路１１から出力されるスイッチングトランジスタの両駆動信号は、「Ｌ」レベル電圧の固定出力となるように設定されている。この働きにより、スイッチングトランジスタ７，８の両トランジスタをＯＦＦさせ、直流入力電圧源１０からの短絡電流を防止し、系全体の保護をかける。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて圧電トランスの入力電圧範囲を広く設定できる駆動回路と、圧電トランスの２次側電極端子の異常時に対して回路を保護する簡単な構成の保護回路とを有し、圧電トランス駆動回路及び冷陰極管点灯装置に用いて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における圧電トランス駆動回路の概略構成を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態における圧電トランス駆動回路に保護回路を設けた概略構成を示す回路図
【図３】従来の圧電トランス駆動回路の概略構成を示す回路図
【図４】２位相ドライバー回路からそれぞれ出力される２相の半波正弦波を示す図
【図５】従来の圧電トランス駆動回路に保護回路を設けた概略構成を示す回路図
【符号の説明】
【００３５】
１  圧電トランス
２ａ，２ｂ  １次側電極対端子
３  ２次側電極端子
４  冷陰極管
５，６，１６  インダクタ
７，８，１７  スイッチングトランジスタ
９ａ，９ｂ  チョークコイル・プッシュプル回路
１０  直流入力電圧源
１１  ２位相ドライバー回路
１２  発振周波数制御回路
１３  位相補正回路
１４  負荷
１５  比較器
１８  ショットキーダイオード
１９  コンデンサ
２０  ＰＷＭ回路
２１  誤差増幅器
２２  ＤＣ−ＤＣコンバータ
【図１】
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【図２】
2005192278.tif 000004
【図３】
2005192278.tif 000005
【図４】
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【図５】
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