(57)【要約】 【課題】  圧電インバータ装置の出力電圧の平均値を駆動に最適な一定の値に保持することが可能であり、低消費電力を保つことが可能な圧電インバータ装置を提供すること。【解決手段】  圧電トランス１と、前段昇圧用トランス２と、前段昇圧用トランス駆動回路３と、前段昇圧用トランス２および前段昇圧用トランス駆動回路３を制御する制御回路５とからなり、前段昇圧用トランス駆動回路３は直流の入力電圧４を交流電圧１０に変換するためのＦＥＴからなるスイチッング素子を有し、圧電トランス１の出力側に接続された放電灯である冷陰極管７が点灯されるように構成され、前段昇圧用トランス２の出力電圧を検出する前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８を有し、前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８の出力が制御回路５に入力され、制御回路５は前段昇圧用トランス２の出力電圧の平均値を一定に保持するよう制御する機能を有している。【選択図】  図１
2009290917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電トランスと、前段昇圧用トランスと、前段昇圧用トランス駆動回路と、前記前段昇圧用トランスおよび前記前段昇圧用トランス駆動回路を制御する制御回路とからなり、前記前段昇圧用トランス駆動回路は入力される直流電圧を交流電圧に変換するためのＦＥＴからなるスイチッング素子を有し、前記交流電圧が前記前段昇圧用トランスに入力され昇圧されて前記圧電トランスに印加され、該圧電トランスの出力側に接続された放電灯が点灯されるように構成された圧電インバータ装置であって、前記前段昇圧用トランスの出力電圧を検出する出力電圧検出回路を有し、該出力電圧検出回路の出力が前記制御回路に入力され、該制御回路は前記前段昇圧用トランスの出力電圧の平均値を一定に保持する機能を有することを特徴とする圧電インバータ装置。
【請求項２】
前記放電灯が冷陰極管であることを特徴とする、請求項１に記載の圧電インバータ装置。
【請求項３】
前記前段昇圧用トランス駆動回路はフルブリッジ型回路またはハーフブリッジ型回路により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電トランスを駆動して放電灯を点灯させる圧電インバータ装置に関し、特に消費電力の変動抑えた低消費電力駆動に好適な圧電インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯の一種である冷陰極管は主に液晶ディスプレイのバックライトとして用いられるが、使用時には数百Ｖの高電圧で交流駆動する必要がある。そのため、圧電トランスとそれを駆動する駆動回路などから構成される圧電インバータ装置が用いられている。圧電トランスは、特許文献１などに示されるように、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】
圧電インバータ装置には特許文献１のように圧電トランスからの出力電圧などをフィードバックして制御する方式もあるが、単板の圧電トランスを用いて低コスト化を目的とする用途には駆動回路側だけで制御を行なう方式が主として用いられている。図５はこのような制御方式による従来の圧電インバータ装置の構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図５において、圧電インバータ装置１９は、圧電トランス１１と、前段昇圧用トランス１２と、前段昇圧用トランス駆動回路１３と、前段昇圧用トランス１２および前段昇圧用トランス駆動回路１３を制御する制御回路１５とからなり、前段昇圧用トランス駆動回路１３は直流の入力電圧１４を交流電圧２０に変換するためのＦＥＴからなるスイチッング素子を有し、その交流電圧２０が前段昇圧用トランス１２に入力され昇圧されて圧電トランス１１に印加され、圧電トランス１１の出力側に接続された放電灯である冷陰極管１７が点灯されるように構成されている。ここで、従来の圧電インバータ装置では入力電圧１４を検出する入力電圧検出回路１８を備え、入力電圧検出回路１８の出力信号が制御回路１５に入力され、前段昇圧用トランス駆動回路１３が制御される。
【０００５】
図６は制御回路１５の内部の機能を示すブロック図であり、図６において、入力電圧検出回路１８からの出力が入力電圧のインターフェイス部１５１に入力されて処理され、駆動信号制御部１５２を経て前段昇圧用トランス駆動回路１３に入力される。このように、従来の圧電インバータ装置１９においては圧電インバータ装置１９に入力される入力電圧１４を計測し、その計測値をもとに冷陰極管１７の点灯に最適となるように前段昇圧用トランス駆動回路１３の制御を行なっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１０７６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の圧電インバータ装置１９には、以下の問題点があった。帰還信号を使用せず、圧電インバータ装置１９に入力される入力電圧１４の電圧値による制御だけで圧電インバータ装置１９を動作させているため、入力電圧以外の前段昇圧用トランス駆動回路および前段昇圧用トランスの出力電圧が負荷である冷陰極管のインピーダンス変化などにより変動することなどによる要因の制御が行われていないので、前段昇圧用トランス１２からの出力電圧が変動するために、この出力電圧の平均値を圧電トランス駆動に最適な一定の値とすることが難しかった。このため消費電力も変動し、一定の低消費電力を保つことが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、圧電インバータ装置の出力電圧の平均値を駆動に最適な一定の値に保持することが可能であり、低消費電力を保つことが可能な圧電インバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の圧電インバータ装置は、圧電トランスと、前段昇圧用トランスと、前段昇圧用トランス駆動回路と、前記前段昇圧用トランスおよび前記前段昇圧用トランス駆動回路を制御する制御回路とからなり、前記前段昇圧用トランス駆動回路は入力される直流電圧を交流電圧に変換するためのＦＥＴからなるスイチッング素子を有し、前記交流電圧が前記前段昇圧用トランスに入力され昇圧されて前記圧電トランスに印加され、該圧電トランスの出力側に接続された放電灯が点灯されるように構成された圧電インバータ装置において、前記前段昇圧用トランスの出力電圧を検出する出力電圧検出回路を有し、該出力電圧検出回路の出力が前記制御回路に入力され、該制御回路は前記前段昇圧用トランスの出力電圧の平均値を一定に保持する機能を有することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記放電灯が冷陰極管であってもよく、また、前記前段昇圧用トランス駆動回路はフルブリッジ型回路またはハーフブリッジ型回路により構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、前段昇圧用トランスの出力電圧を検出して制御回路にフィードバックすることにより、前段昇圧用トランスの出力電圧の平均値を直接制御するために、この出力電圧を圧電インバータ装置の駆動に最適な一定の値に保持することが可能であり、低消費電力を保つことが可能な圧電インバータ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明による圧電インバータ装置の実施の形態の構成例を示すブロック図である。図１において、本実施の形態の圧電インバータ装置９は、図５に示した従来の圧電インバータ装置１９と同様に圧電トランス１と、前段昇圧用トランス２と、前段昇圧用トランス駆動回路３と、前段昇圧用トランス２および前段昇圧用トランス駆動回路３を制御する制御回路５とからなり、前段昇圧用トランス駆動回路３は直流の入力電圧４を交流電圧１０に変換するためのＦＥＴからなるスイチッング素子を有し、その交流電圧１０が前段昇圧用トランス２に入力され昇圧されて圧電トランス１に印加され、圧電トランス１の出力側に接続された放電灯である冷陰極管７が点灯されるように構成されている。
【００１４】
但し、本実施の形態の圧電インバータ装置９では前段昇圧用トランス２の出力電圧を検出する前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８を有し、前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８の出力が制御回路５に入力され、制御回路５は前段昇圧用トランス２の出力電圧の平均値を一定に保持するよう制御する機能を有している。
【００１５】
図２は、制御回路５の内部の機能を示すブロック図であり、図２において、前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８からの出力が入力電圧のインターフェイス部５１に入力されて処理され、駆動信号制御部５２を経て前段昇圧用トランス駆動回路３に入力される。このように、本実施の形態の圧電インバータ装置９では、前段昇圧用トランスの出力電圧を直接検出し、その値の変動が大きい場合、制御回路５が前段昇圧用トランス駆動回路３を制御して、前記前段昇圧用トランスの出力電圧の平均値が一定になるよう制御し保持している。
【００１６】
図３は、本実施の形態の圧電インバータ装置において、前段昇圧用トランス駆動回路をフルブリッジ型回路で構成した場合の構成の一例を示す図である。図３において、制御回路２５の入力端子の１つには前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８の出力端子が接続され、また、制御回路２５の出力端子は前段昇圧用トランス駆動回路２３のＦＥＴからなる４つのスイッチング素子の制御端子に接続されている。フルブリッジ型の前段昇圧用トランス駆動回路２３は第1のスイッチング素子６ａ、第２のスイッチング素子６ｂ、第３のスイッチング素子６ｃ、第４のスイッチング素子６ｄにより構成され、その出力が前段昇圧用トランス２２に接続されている。
【００１７】
この回路の動作は、次のとおりである。前段昇圧用トランス駆動回路２３に直流の入力電圧４が供給され、制御回路２５が動作を開始し、スイッチング素子６ａと６ｄをＯＮとし、スイッチング素子６ｂと６ｃはＯＦＦ状態で目的とする交流電圧周期の１／２の時間だけ保持する。次の１／２周期はスイッチング素子６ａと６ｄをＯＦＦ、スイッチング素子６ｂと６ｃをＯＮとする。この後もスイッチング素子６ａ、６ｄと６ｂ、６ｃを交互にＯＮ／ＯＦＦさせる動作を繰り返すことにより上記周期の交流電圧が出力される。
【００１８】
この交流電圧が前段昇圧用トランス２２を通して圧電トランス１に印加されることにより、圧電トランス１は共振振動し、その出力端子に接続された冷陰極管７に上記共振周波数の昇圧された正弦波電圧が印加され点灯する。前段昇圧用トランス２２の出力電圧は前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８で検出され、制御回路２５にフィードバックされることにより、その出力電圧の平均値が一定の値になるように制御回路２５により制御される。
【００１９】
図４は、本実施の形態の圧電インバータ装置において、前段昇圧用トランス駆動回路をハーフブリッジ型回路で構成した場合の構成の一例を示す図である。図４において、制御回路３５の入力端子の１つには前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８の出力端子が接続され、また、制御回路３５の出力端子は前段昇圧用トランス駆動回路３３のＦＥＴからなる２つのスイッチング素子の制御端子に接続されている。ハーフブリッジ型の前段昇圧用トランス駆動回路３３は第1のスイッチング素子６１ａ、第２のスイッチング素子６１ｂにより構成され、その出力が前段昇圧用トランス２２に接続されている。
【００２０】
この回路の動作においても、スイッチング素子６１ａと６１ｂを交互にＯＮ／ＯＦＦさせる動作を繰り返すことにより目的とする周期の交流電圧が出力される。また、同様に、前段昇圧用トランス２２の出力電圧は前段昇圧用トランス出力電圧検出回路８で検出され、制御回路３５にフィードバックされることによりその出力電圧の平均値が一定の値になるように制御回路３５により制御される。
【００２１】
ハーフブリッジ型の前段昇圧用トランス駆動回路３３は簡単な構成で実現でき、部品の削減、制御回路の簡単化により低コスト化に有利であり、一方フルブリッジ型の前段昇圧用トランス駆動回路２３は出力電圧の高周波成分を低減させることが可能であるので、高効率化に有利である。
【００２２】
以上のように、前段昇圧用トランスの出力電圧を直接制御する本発明により、出力電圧の平均値を圧電インバータ装置の駆動に最適な一定の値に保持することが可能であり、低消費電力を保つことが可能な圧電インバータ装置が得られる。
【００２３】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではないことは言うまでもなく、目的に合わせて回路構成の設計や部品の選択が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による圧電インバータ装置の実施の形態の構成例を示すブロック図。
【図２】制御回路の内部の機能を示すブロック図。
【図３】前段昇圧用トランス駆動回路をフルブリッジ型回路で構成した場合の構成の一例を示す図。
【図４】前段昇圧用トランス駆動回路をハーフブリッジ型回路で構成した場合の構成の一例を示す図。
【図５】従来の圧電インバータ装置の構成例を示すブロック図。
【図６】制御回路の内部の機能を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２５】
１，１１    圧電トランス
２、１２、２２    前段昇圧用トランス
３、１３、２３、３３    前段昇圧用トランス駆動回路
４、１４    入力電圧
５、１５、２５、３５    制御回路
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６１ａ、６１ｂ    スイチッング素子
７、１７    冷陰極管
８    前段昇圧用トランス出力電圧検出回路
９、１９    圧電インバータ装置
１８    入力電圧検出回路
１０、２０    交流電圧
５１、１５１    インターフェイス部
５２、１５２    駆動信号制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009290917.tif 000006
【図５】
2009290917.tif 000007
【図６】
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