(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次電極から入力し二次電極から負荷へ出力する一次電極と二次電極が絶縁されている圧電トランスと、前記圧電トランスの一次電極に必要な波形を出力して駆動する駆動回路とを備え、時分割調光方式で駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記圧電トランスの一次電極の前段に、圧電トランスの駆動周波数帯域と、前記時分割調光方式の調光周波数帯域を通過させるフィルタを具備することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
一次電極から入力し二次電極から負荷へ出力する一次電極と二次電極が絶縁されている圧電トランスと、前記圧電トランスの一次電極に必要な波形を出力して駆動する駆動回路とを備え、時分割調光方式で駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記圧電トランスの一次電極の前段に、前記時分割調光方式の調光周波数を除いた可聴域全域除去のフィルタを具備することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電トランスを搭載した圧電トランス駆動回路に関し、特に液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管の調光点灯に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧電トランスは、圧電材料に一次側及び二次側電極を設置し、一次側電極に圧電トランスの共振周波数付近の入力交流電圧を印加して圧電トランスを共振させ、機械的振動により二次側電極に発生する出力交流電圧を取り出す素子である。
【０００３】
この種の圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路としては、例えば特許文献１に記載された回路が知られている。図６は特許文献１に記載された従来の圧電トランス駆動回路のブロック図である。図６において、駆動回路３は、圧電トランス１の一次電極８に接続し、周波数掃引発振器６からの周波数掃引信号を圧電トランスの駆動に必要な交流波形に変換して、圧電トランス１を駆動する。
【０００４】
圧電トランス１の二次電極９は冷陰極管である負荷２の負荷高圧側端子１０に接続して、圧電トランス１により昇圧した電圧を負荷高圧側端子１０に与える。負荷２の負荷低圧側端子１１は負荷電流比較回路５に接続し、負荷からの流出電流を負荷電流比較回路５に流入する。負荷電流比較回路５では、流入してきた負荷電流を電流−電圧に変換しあらかじめ与えられている設定負荷電流値に相当する基準電圧ＶｒｅｆＢ１３と比較する。
【０００５】
負荷電流比較回路５は周波数掃引発振器６に接続されており、負荷電流比較回路５の比較結果を周波数掃引発振器６に与える。周波数掃引発振器６は負荷電流比較回路５の比較結果に従って周波数掃引の方向を決定する。
【０００６】
さらに、出力電圧比較回路４が圧電トランス１の二次電極９に接続されており、出力電圧比較回路４の判定結果を周波数掃引発振器６に与えている。出力電圧比較回路４は圧電トランス１の二次電極９に出力されている電圧を分圧整流する機能を有しており、該分圧整流した電圧をあらかじめ設定してある基準電圧VｒｅｆＡ１２と比較することにより、圧電トランス１の二次電極９に出力される電圧があらかじめ設定した出力電圧に対して越えているか否かを判定する機能を有しており、その判定結果を周波数掃引発振器６に与える。
【０００７】
周波数掃引発振器６は、出力電圧比較回路４の判定結果があらかじめ設定してある出力電圧を越えたと判定した場合には、周波数の掃引方向を周波数が減少する方向から、周波数を増加する方向に反転し周波数掃引方向を切り換える機能を有している。この機能により、負荷が何らかの理由でオープンになった場合、圧電トランス１の駆動周波数は昇圧比の低い状態に移行し出力電圧を減少させる。
【０００８】
時分割駆動制御回路７は、外から与えられるデューティ制御電圧Ｖduty１４に従って圧電トランス１の駆動周波数に対して１００分の１以下の低い周波数で出力デューティが制御された信号を発生する。駆動回路３は時分割駆動制御回路７からの駆動停止信号により圧電トランス１の一次電極８に与える駆動電圧の出力を一時的に停止する機能を有しており、圧電トランス１の平均出力電力が制御される。
【０００９】
ここで、圧電トランス一次電極８の周波数特性を、ネットワークアナライザを用い測定した、従来の圧電トランス駆動回路で駆動時の音圧レベルを示す周波数特性を図７に、従来の圧電トランス駆動回路Ｄｕｔｙ５０％で調光駆動時の音圧レベルを示す周波数特性を図８に示す。図７では調光がかかっていないため測定した周波数帯域のほぼ全域で低い値を示しているのに対して、図８では１ｋＨｚ近傍および８ｋＨｚ近傍にピークをもち、この帯域での音圧レベルが大きいことを示している。特に８ｋＨｚ近傍でのピークは、図９に示す圧電トランスのインピーダンス特性（静特性）において不要共振を示すポイントにあり、調光信号の高調波が圧電トランスのスプリアスに重畳し不要振動を引き起こし可聴音として現れている。
【００１０】
上記のように圧電トランスを時分割調光方式で駆動する場合には、圧電トランスやそのリード線、または圧電トランスの支持機構などから可聴音が発生するため、その対策として例えば特許文献２に記載された回路が知られている。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１０７６７８号公報
【特許文献２】特開平１０−６６３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
通常、圧電トランスの駆動周波数は数十ｋＨｚ以上と可聴域よりも高い周波数で駆動している。調光時には、外部から与えられるデューティ制御電圧Ｖdutyに従って圧電トランスの駆動周波数に対して１００分の１以下の低い周波数である数百Ｈｚで出力デューティが制御された信号を発生する。駆動回路は時分割駆動制御回路からの駆動停止信号により圧電トランスの一次電極に与える駆動電圧の出力を一時的に停止するので、このように数百Ｈｚの周期で駆動と停止を繰り返すと可聴音が発生する場合がある。その対策の一例として、特許文献２の技術では圧電トランスの駆動電圧をソフトスタート・ソフトエンド制御することで音圧を抑制していた。
【００１３】
しかしながら、圧電トランスは、図９のように共振特性をもつため冷陰極管を駆動するために使用する主共振の共振周波数をｆ0とした場合、例えばｆ0の１／ｎ倍、ｎ倍にスプリアスをもち、そのスプリアスが可聴域にある場合は圧電トランスの不要振動が可聴音となるため、従来の音圧抑制制御だけでは対策として不十分となることがあった。
【００１４】
そこで、本発明の課題は、特に時分割調光方式で制御する圧電トランス駆動回路において、従来よりも確実に可聴音を軽減・抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の圧電トランス駆動回路は、一次電極から入力し二次電極から負荷へ出力する一次電極と二次電極が絶縁されている圧電トランスと、該圧電トランスの一次電極に必要な波形を出力して駆動する駆動回路とを備え、時分割調光方式で駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記圧電トランスの一次電極の前段に、圧電トランスの駆動周波数帯域と、前記時分割調光方式の調光周波数帯域を通過させるフィルタを具備したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の圧電トランス駆動回路は、一次電極から入力し二次電極から負荷へ出力する一次電極と二次電極が絶縁されている圧電トランスと、該圧電トランスの一次電極に必要な波形を出力して駆動する駆動回路とを備え、時分割調光方式で駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記圧電トランスの一次電極の前段に、前記時分割調光方式の調光周波数を除いた可聴域全域除去のフィルタを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば時分割調光方式で制御する圧電トランス駆動回路において、従来よりも確実に可聴音を軽減・抑制することが出来る圧電トランス駆動回路が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の圧電トランス駆動回路を示すブロック図である。本発明例は、図６に示した従来の圧電トランス駆動回路のブロック図と同様に、圧電トランス１と、圧電トランス１を駆動する駆動回路３と、その駆動回路３に周波数信号を出力する周波数掃引発振器６と、圧電トランス１の二次電極９の一方の端子が接続された負荷と、該負荷の他方の端子から流出された電流を入力して電圧に変換しその値をあらかじめ設定してある基準電圧ＶｒｅｆＢ１３と比較して前記周波数掃引発振器６の周波数の掃引方向を決定する信号を与える負荷電流比較回路５と、前記圧電トランスの二次電極９からの出力を入力し分圧整流しその値をあらかじめ設定してある基準電圧ＶｒｅｆＡ１２比較した結果により前記周波数掃引発振器６の周波数の掃引方向を決定する信号を与える出力電圧比較回路４を備えている。
【００１９】
図１において、圧電トランス１の一次電極８の前段には、圧電トランス駆動周波数帯域５５ｋＨｚ付近の帯域と、時分割調光方式での調光周波数２００Ｈｚ付近の帯域を通過させるフィルタを備える。これにより、圧電トランスの入力信号に音圧レベルを上げる余分な高調波成分が入力されないため、調光時の音の発生は抑制される。調光をかけていない動作の時は、可聴周波数以上である駆動周波数５５ｋＨｚ程度の周波数で駆動しているため可聴音は発生しないが、調光周波数２００Ｈｚのバースト調光時には調光の駆動開始時・停止時に駆動周波数以外の高調波成分を含むためそれが可聴音発生の要因となっている。
【００２０】
さらに、可聴音発生の要因としては以下が考えられる。圧電トランスは共振特性をもつため冷陰極管を駆動するために使用する主共振の共振周波数をｆ0とした場合、例えばｆ0の１／ｎ倍、ｎ倍にスプリアスをもち、そのスプリアスが可聴域にある場合は圧電トランスの不要振動が可聴音となる。
【００２１】
ここで、本発明例による圧電トランス駆動回路Ｄｕｔｙ５０％で調光駆動時の音圧レベルを示す周波数特性を図５に示す。従来の同様の周波数特性を示す図８では、１ｋＨｚ近傍および８ｋＨｚ近傍にピークをもち、この帯域での音圧レベルが大きいことを示している。特に８ｋＨｚ近傍でのピークは、図９に示す圧電トランスのインピーダンス特性（静特性）において不要共振を示すポイントにあり、調光信号の高調波が圧電トランスのスプリアスに重畳し不要振動を引き起こし可聴音として現れている。しかしながら、本発明によれば、図８に示すようなピーク値はフィルタ回路の追加により除去されるため、図５に示すように全域音圧レベルを低減することが出来る。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明に基づき実施の具体例を説明する。図２は、本発明の圧電トランス駆動回路のフィルタのブロック図である。駆動回路３からの駆動信号を、１段目のＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２２によって、時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚ間の帯域を通過させるＢＰＦ設定する。
【００２３】
２段目のＢＥＦ（帯域除去フィルタ）２３によって、時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚ間の帯域を除去するＢＥＦ設定する。これにより、目的の時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚの帯域のみが、圧電トランスの駆動信号となる。
【００２４】
図３と図４は、ＢＰＦとＢＥＦの具体的な回路図を示している。ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２２は、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）の積分回路とＨＰＦ（高域通過フィルタ）の微分回路を組み合わせた、ＣＲによる多重帰還型アクティブフィルタ構成により、時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚ間の帯域のみ通過させる。前記ＢＰＦ２２により、可聴音発生の要因となる２００Ｈｚより小さい周波数帯域と、５５ｋＨｚより大きい周波数帯域を除いてやる。
【００２５】
ＢＥＦ（帯域除去フィルタ）２３は、ＣＲによるツインＴ型回路とオペアンプを組み合わせた構成（電圧ソース型ノッチ・フィルタ）により、ＢＰＦ２２通過後の２００Ｈｚと５５ｋＨｚ間の帯域からさらに時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚ間の可聴音発生となる帯域を除いてやる。前記ＢＥＦ２３により、可聴音発生の要因となる２００Ｈｚと５５ｋＨｚ間の周波数帯域が除かれる。
【００２６】
ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２２とＢＥＦ（帯域除去フィルタ）２３の２つのフィルタを通過することにより、駆動信号は駆動に必要である時分割調光の調光周波数帯域２００Ｈｚと圧電トランスの駆動周波数帯域５５ｋＨｚ帯域のみとなる。
【００２７】
図５に示すように、図８の従来の調光駆動時の音圧レベル周波数特性に現れていたピーク値が下がり、音圧レベルを低減することが出来る。
【００２８】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、使用目的に応じて具体的なフィルタ特性や回路構成などは設計変更可能である。
【００２９】
以上、実施例を用いて本発明を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は圧電トランスを搭載した圧電トランス駆動回路に関し、特に液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管の調光点灯に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の圧電トランス駆動回路のブロック図。
【図２】本発明の実施例を示すフィルタのブロック図。
【図３】本発明の実施例を示すＢＰＦ回路図。
【図４】本発明の実施例を示すＢＥＦ回路図。
【図５】本発明の圧電トランス駆動回路Ｄｕｔｙ５０％調光駆動時の音圧レベルの周波数特性図。
【図６】従来の圧電トランス駆動回路のブロック図。
【図７】従来の圧電トランス駆動時の音圧レベルの周波数特性図。
【図８】従来の圧電トランス駆動回路Ｄｕｔｙ５０％調光駆動時の音圧レベルの周波数特性図。
【図９】圧電トランスのインピーダンス特性（静特性）図。
【符号の説明】
【００３２】
１    圧電トランス
２    負荷
３    駆動回路
４    出力電圧比較回路
５    負荷電流比較回路
６    周波数掃引発振器
７    時分割駆動制御回路
８    圧電トランス一次電極
９    圧電トランス二次電極
１０    負荷高圧側端子
１１    負荷低圧側端子
１２    基準電圧ＶｒｅｆＡ
１３    基準電圧ＶｒｅｆＢ
１４    デューティ制御電圧Ｖｄｕｔｙ
２１    フィルタ
２２    ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
２３    ＢＥＦ（帯域除去フィルタ）
【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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【図９】
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