(57)【要約】 【課題】  時分割調光時においても、高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態に置かれた場合、圧電トランスそのものが破壊することを保護して限流試験規格を満足し、起動時、負荷オープン時、負荷インピーダンスが高い場合にも誤判定をしない駆動回路を提供すること。【解決手段】  圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧を入力し比較した結果を駆動回路２０１に出力する圧電トランス出力電圧検出回路２０７を設け、圧電トランス１０２に入力があり出力が予め定めた閾値以下の場合にのみ検出結果を出力する。駆動回路２０１は圧電トランス出力電圧検出回路２０７から出力があった場合に圧電トランス１０２の駆動を停止する。【選択図】  図１
2009033820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力し分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記圧電トランスの入力電圧と出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記駆動回路に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記圧電トランスに入力電圧が印加されている期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記駆動回路を停止させることを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力して分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記時分割駆動制御回路の出力信号と前記圧電トランスの出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記駆動回路に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号を出力している期間に前記圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記駆動回路を停止させることを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項３】
入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力し分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記圧電トランスの入力電圧と出力電圧を入力し、それらを比較した結果を前記周波数掃引発振器に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記圧電トランスに入力電圧が印加されている期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記周波数掃引発振器の発振周波数を掃引周波数の上限に設定することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項４】
入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力して分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記時分割駆動制御回路の出力信号と前記圧電トランスの出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記周波数掃引発振器に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号を出力している期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記周波数掃引発振器の発振周波数を掃引周波数の上限に設定することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項５】
前記圧電トランス出力電圧検出回路は前記圧電トランスの入力に対する出力の時間遅れ分の遅延回路を有し、前記圧電トランスの入力電圧は前記遅延回路を通過させた後に前記圧電トランスの出力電圧と比較することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項６】
前記圧電トランス出力電圧検出回路は前記圧電トランスの入力に対する出力の時間遅れ分の遅延回路を有し、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号は前記遅延回路を通過させた後に前記圧電トランスの出力電圧と比較することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の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、負荷となる放電管を点灯させることを目的として交流電圧を発生させる圧電トランス駆動回路に関し、特に何らかの不具合により高電圧発生部がグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態が生じた場合にも、圧電トランスそのものが破壊されることを防止し、限流試験規格を満足することができる圧電トランス駆動回路に関するものである。
【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１〜３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２０１は、圧電トランス１０２の一次電極１０６に接続し、周波数掃引発振器２０５からの周波数掃引信号を圧電トランス１０２の駆動に必要な交流波形に変換して、圧電トランス１０２を駆動する。圧電トランス１０２の二次電極１０７は放電管である負荷１０３の負荷高圧側端子１０８に接続して、圧電トランス１０２により昇圧した電圧を負荷高圧側端子１０８に与える。負荷１０３の負荷低圧側端子１０９は負荷電流比較回路３１０４に接続し、負荷からの流出電流を負荷電流比較回路３１０４に流入する。負荷電流比較回路３１０４では、流入してきた負荷電流を電圧に変換し予め与えられている希望電流値に相当する基準電圧ＶｒｅｆＡ１１０と比較する。負荷電流比較回路３１０４は周波数掃引発振器２０５に接続されており上記比較結果を周波数掃引発振器２０５に与える。周波数掃引発振器２０５は負荷電流比較回路３１０４の比較結果に従って周波数掃引の方向を決定する。
【０００４】
図７は圧電トランスの入力交流電圧の周波数に対する出力電力および効率の一般的な依存性を示す図である。圧電トランスは、図７に示すように最大出力電力を示す周波数以上の周波数で効率が大きいことが判明している。従って圧電トランス１０２を効率良く駆動するためには希望の負荷電流を出力する周波数になるまで周波数を高い方から低い方に掃引し、希望負荷電流を通過した時点で駆動周波数掃引方向を反転し駆動周波数を上昇させ、再び希望負荷電流を通過した時点で周波数掃引方向を反転し駆動周波数を下降させる。この動作を繰り返すことにより負荷電流を希望値近傍に安定させる。このような安定化動作における駆動周波数と負荷電流の時間的な変化の一例を図８に示す。
【０００５】
一方、負荷電流が最初の周波数掃引動作で希望負荷電流値に到達しない場合の駆動周波数と負荷電流の時間的な変化の一例を図９に示す。図９に示すように、予め設定してある掃引周波数の下限で駆動周波数掃引方向を反転し駆動周波数を上昇に切り換える。周波数の上昇は予め設定してある掃引周波数の上限まで上昇した時点で駆動周波数掃引方向を反転して駆動周波数を下降し、再び希望の負荷電流になる周波数になるまで周波数を高い方から低い方に掃引をはじめるようにする。このような動作を繰り返すことにより負荷のインピーダンス変化が生じて希望負荷電流値に近づけることができる。この時、周波数掃引の上昇速度を下降速度より大きく設定することにより、負荷電流を希望値近傍に安定させる動作をより高速で行なえるとともに、異常なレベルでの共振の発生を防止している。
【０００６】
更に、図６において、出力電圧比較回路３２０６が圧電トランスの二次電極１０７に接続されており、出力電圧比較回路３２０６の判定結果を周波数掃引発振器２０５に与える。出力電圧比較回路３２０６は圧電トランス１０２の二次電極１０７に出力され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予め設定してある基準電圧ＶｒｅｆＢ２１２と比較することにより、二次電極１０７に出力される電圧が予め設定した出力電圧を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２０５に与える。周波数掃引発振器２０５は、出力電圧比較回路３２０６の判定結果が予め設定してある出力電圧を越えたと判定した場合は、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１０２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。
【０００７】
すなわち、圧電トランス１０２は負荷インピーダンスの増加にともない電圧利得が増加する特性を持っているため負荷が何らかの理由でオープンとなった場合には出力電圧が急激に増加し、これに伴い圧電トランス１０２の振動速度も急激に増加することとなり、そのため圧電トランス１０２そのものが破壊することが考えられる。このため、図１０のように、出力電圧を規定の電圧以下になるように駆動周波数を制御する出力電圧比較回路３２０６を付加することで過振動による破壊を防止する。なお、図１０は負荷オープン時に出力電圧が上昇した場合の駆動周波数と出力電圧の時間的な変化の一例を示す図である。
【０００８】
図６においては、時分割駆動制御回路３０６が、駆動回路２０１と周波数掃引発振器２０５に接続している。時分割駆動制御回路３０６は、外から与えられるデューティ制御電圧Ｖduty３０７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出力デューティが制御された信号を発生する。駆動回路２０１は時分割駆動制御回路３０６からの駆動停止信号により圧電トランス１０２の一次電極１０６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、圧電トランスの平均出力電力が制御される。又、周波数掃引発振器２０５は時分割駆動制御回路３０６からの駆動停止信号を受けると周波数掃引を停止し、停止時点の駆動周波数に対して周波数をわずかに高い方向にシフトする。時分割駆動制御回路３０６からの駆動停止信号解除信号により、再度周波数掃引を開始するときにはそのシフトした周波数から周波数を減少する方向に周波数掃引を開始する機能を有する。この機能により、時分割駆動の駆動再開時に機械的共振の立ち上がりに伴う駆動波形に対する出力電圧の立ち上がり遅れに起因する負荷電流制御動作の不具合の発生防止をしている。
【０００９】
【特許文献１】特許公報第２７５１８４２号
【特許文献２】特開平１０−３２７５８６号公報
【特許文献３】特開平１０−７５５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の回路では、負荷が何らかの理由でオープンになった場合、出力電圧が急激に増加しこれに伴ない圧電トランス１０２の振動速度も急激に増加することによる圧電トランス１０２そのものが破壊することに対する対策は実施されている。しかし、圧電トランスの二次電極が何らかの理由でグランド電位と短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態となった場合の対策は実施されていない。
【００１１】
圧電トランスの二次電極１０７は、通常、負荷高圧側端子１０８に接続されるが、組み立て工程での不具合などにより誤ってグランド電位の部位に接触してしまう可能性がある。この場合、上述の回路では、負荷電流比較回路３１０４に帰還される電流が無いので、駆動回路は予め設定してある掃引周波数の下限で駆動周波数掃引方向を反転し駆動周波数を上昇に切り換える。周波数の上昇は予め設定してある掃引周波数の上限まで上昇した時点で駆動周波数掃引方向を反転して駆動周波数を下降し、再び周波数を高い方から低い方に掃引をはじめ、周波数は予め設定してある上限と下限の間を繰り返し掃引し続ける。この動作の途中で、圧電トランス１０２は非常に大きな振動速度を発生する周波数を通過するため、圧電トランス１０２そのものが破壊する場合がある。
【００１２】
また、限流試験規格を定めた法規では、負荷インピーダンスが低い場合に圧電トランス１０２から出力される電流は規定値以下に収まらなければならないが、上述のように予め設定してある掃引周波数の下限と上限の間を掃引し続けると圧電トランス１０２から出力される電流は規定値以下に収まらない。
【００１３】
この対策のひとつが特許文献２に開示されている。図１１はそのブロック図である。８ａ及び８ｂは圧電トランス１０２の出力電圧を１／１００から１／１０００程度に分圧し、その分圧された電圧により該出力電圧を検出する出力電圧検出用の抵抗である。圧電トランス１０２の出力端子がグランドと短絡した場合、圧電トランス１０２の出力は略ゼロとなり、抵抗８ａと８ｂの接続点に発生する出力検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ３よりも小さくなるのでコンパレータ１０ｂの出力がＬｏｗとなって電圧制御発振回路６の発振は停止され圧電トランス１０２の駆動も停止する。又、コンパレータ１０ｂの出力がＬｏｗとなった場合、圧電トランス１０２の駆動周波数を予め設定してある掃引周波数範囲の上限にする方式も提案されている。
【００１４】
しかしこの回路は、時分割で圧電トランス１０２を駆動する調光方式を採用する場合には、何らかの理由で高電圧発生部がグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態が生じた場合には対応できない。時分割で圧電トランス１０２を駆動する場合、正常な動作であっても圧電トランス１０２から電圧が出力されない期間があるので、その期間においてもコンパレータ１０ｂの出力がＬｏｗとなって電圧制御発振回路６の発振は停止され圧電トランス１０２の駆動も停止してしまうからである。また、コンパレータ１０ｂの出力がＬｏｗとなった場合、圧電トランス１０２の駆動周波数を予め設定してある掃引周波数範囲の上限にする方式の場合には、時分割調光時に圧電トランス１０２が駆動停止期間となる都度予め設定してある掃引周波数範囲上限に駆動周波数が戻される。このため、圧電トランス１０２の駆動期間が開始する時、駆動周波数は上限から適正な周波数に戻る時間が必要なため負荷に電流が流れ始める時間に遅れが発生し、その結果調光範囲を広くすることができないという欠点が発生する。
【００１５】
高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態が生じた場合の対策は特許文献３にも開示されている。図１２はそのブロック図である。駆動回路２０１から圧電トランス１０２に入力される入力電圧と、圧電トランス１０２の出力電圧の位相差に着目し、圧電トランス１０２に接続された負荷が開放状態や何らかの原因により短絡状態になった場合における位相差の変化に基づいて制御回路及び圧電トランス１０２を破壊から保護するものである。Ｒ１、Ｒ２は、圧電トランス１０２の出力電圧を検出するための分圧抵抗である。位相検出回路１１は、駆動回路２０１から圧電トランス１０２へ入力される入力電圧と、Ｒ１及びＲ２によって分圧された圧電トランス１０２の出力電圧とが入力され、ふたつの入力の位相差を検出し、その位相差に応じた出力電圧を出力する。そして、保護回路１２は位相検出回路１１からの検出電圧の変化に基づいて、迅速に発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させるべく制御をおこなう。
【００１６】
しかしこの回路は、起動時、時分割調光時、負荷オープン時、負荷インピーダンスが高い場合などの駆動周波数変化に対応できない。その理由は、圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧の位相差の変動を検出すると、どんな場合でもすぐに発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させているからである。起動時には希望負荷電流値に達するまでに、図８に示すような駆動周波数変化をする。この間でも位相検出回路１１は圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧の位相差の変動を検出し、発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させてしまう。この期間に相当する時間、位相差が変動しても位相検出回路１１が発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させる信号を出力しないようにすることは可能であるが、その場合、逆に高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態になっても迅速に発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させることができなくなり、本来の目的である圧電トランス１０２そのものが破壊するのを防止したり、限流試験規格を満足することができなくなってしまうからである。
【００１７】
時分割調光時も特許文献１に記載されているとおり、時分割駆動制御回路３０６からの駆動停止信号解除信号により再度周波数掃引を開始するときには停止時点の駆動周波数に対してわずかに高い周波数から周波数を減少する方向の周波数掃引を開始する機能を有するため、位相検出回路１１は圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧の位相差の変動を検出しすぐに発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させてしまう。
【００１８】
負荷オープン時や負荷インピーダンスが高い場合も、図１０に示したように周波数を掃引する動作を繰り返すため、位相検出回路１１は圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧の位相差の変動を検出し迅速に発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させてしまう。負荷インピーダンスが高い場合とは、具体的には例えば周囲が低温の場合、周囲が暗黒の場合などで、通常は図１０の動作を繰り返すうちに負荷インピーダンスが徐々に低下していきやがて希望負荷電流値が流れるようになる。しかし、位相検出回路１１が圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧の位相差の変動を検出し迅速に発振回路１６の発振を停止させたり発振電圧を低下させてしまうと、初期に負荷インピーダンスが高いものは希望負荷電流値が流れることはない。
【００１９】
以上のように従来の圧電トランス駆動回路では時分割調光時などの場合においては上述のようなトラブルが生じた場合に十分に対応できない。そこで、本発明の目的は、時分割調光時においても、高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態に置かれた場合、圧電トランスそのものが破壊することを保護して限流試験規格を満足し、起動時、負荷オープン時、負荷インピーダンスが高い場合にも誤判定をしない圧電トランス駆動回路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】
【００２０】
上述の目的を達成するため、本発明による圧電トランス駆動回路は、入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力し分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記圧電トランスの入力電圧と出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記駆動回路に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記圧電トランスに入力電圧が印加されている期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記駆動回路を停止させることを特徴とする。
【００２１】
または、本発明による圧電トランス駆動回路は、入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力して分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記時分割駆動制御回路の出力信号と前記圧電トランスの出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記駆動回路に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号を出力している期間に前記圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記駆動回路を停止させることを特徴とする。
【００２２】
または、本発明による圧電トランス駆動回路は、入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力し分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記圧電トランスの入力電圧と出力電圧を入力し、それらを比較した結果を前記周波数掃引発振器に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記圧電トランスに入力電圧が印加されている期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記周波数掃引発振器の発振周波数を掃引周波数の上限に設定することを特徴とする。
【００２３】
または、本発明による圧電トランス駆動回路は、入力交流電圧が印加される一次電極と該一次電極と絶縁され出力交流電圧を出力する二次電極とを有する圧電トランスと、該圧電トランスの前記一次電極に必要な交流波形を出力して駆動する駆動回路と、該駆動回路に前記交流波形の周波数信号を出力する周波数掃引発振器と、前記圧電トランスの二次電極に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予め設定してある第１の基準電圧と比較して前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスの二次電極からの出力を入力して分圧整流しその値を予め設定してある第２の基準電圧と比較した結果により前記周波数掃引発振器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と、前記圧電トランスを時分割駆動するために前記駆動回路に対し駆動または駆動停止をさせる信号を出力する時分割駆動制御回路とを備える圧電トランス駆動回路において、前記時分割駆動制御回路の出力信号と前記圧電トランスの出力電圧とを入力し、それらを比較した結果を前記周波数掃引発振器に出力する圧電トランス出力電圧検出回路を備え、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号を出力している期間に該圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に前記周波数掃引発振器の発振周波数を掃引周波数の上限に設定することを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、前記圧電トランス出力電圧検出回路は前記圧電トランスの入力に対する出力の時間遅れ分の遅延回路を有し、前記圧電トランスの入力電圧は前記遅延回路を通過させた後に前記圧電トランスの出力電圧と比較するとよい。
【００２５】
また、好ましくは、前記圧電トランス出力電圧検出回路は前記圧電トランスの入力に対する出力の時間遅れ分の遅延回路を有し、前記時分割駆動制御回路が前記圧電トランスを駆動させる信号は前記遅延回路を通過させた後に前記圧電トランスの出力電圧と比較するとよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明では、圧電トランスに入力電圧が印加されている期間又は時分割駆動制御回路が圧電トランスを駆動させる信号を出力している期間においてのみ、圧電トランスからの出力電圧が予め定めた閾値以下の場合に駆動回路を停止させる又は該周波数掃引発振器の発振周波数を掃引周波数の上限に設定することで、時分割調光時においても、高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態に置かれた場合、圧電トランスそのものが破壊することを保護して限流試験規格を満足し、起動時、負荷オープン時、負荷インピーダンスが高い場合にも誤判定をしない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】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明による圧電トランス駆動回路の第一の実施の形態を示すブロック図である。ここで従来例を示す図６において説明した構成に対し同じ機能を有するものについては同一の符合を付して示し、それらは従来の技術により公知なため詳細な説明は省略する。本実施の形態の圧電トランス駆動回路は図６に示した従来の圧電トランス駆動回路と基本的な回路構成は同じであるが、圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧を入力し比較した結果を駆動回路２０１に出力する圧電トランス出力電圧検出回路２０７が付加された点が異なる。
【００２９】
圧電トランス出力電圧検出回路２０７の一実施例を図３に示す。分圧・整流回路１４へは圧電トランスの一次電極１０６を接続して圧電トランス入力電圧を入力し、分圧後整流した後、その出力は比較器２０の非反転入力端子に入力される。分圧・整流回路１５へは圧電トランスの二次電極１０７を接続して圧電トランス出力電圧を入力し、分圧後整流した後、その出力信号はダイオード２１を介し比較器２０の反転入力端子に入力される。比較器２０は上記両入力端子への入力の比較結果に応じて「Ｈｉｇｈ」または「Ｌｏｗ」の信号を出力する。比較器２０の反転入力端子へは直流電源１７を抵抗１８と抵抗１９にて分圧した電圧も印加する。これは、圧電トランス１０２の入力電圧と出力電圧が共に０の場合に比較器２０の出力が「Ｌｏｗ」となるようにするためである。またこの分圧した結果が分圧・整流回路１５へ入力されないためにダイオード２１が存在する。圧電トランス１０２に正常な電圧が入力されている時には分圧・整流回路１４の出力値は、直流電源１７を抵抗１８と抵抗１９で分圧した値よりも大きくなるよう分圧・整流回路１４の分圧値を設定しておく。これにより、圧電トランス１０２に正常な入力がされていて出力が予め定めた閾値以下の時には比較器２０が「Ｈｉｇｈ」の出力をすることになる。更に圧電トランス１０２が正常な出力をしているときには比較器２０の反転入力端子に入力される電圧が、圧電トランス１０２に正常な電圧が入力されている時に比較器２０の非反転入力端子に印加される電圧値よりも大きい値となるように、分圧・整流回路１５の分圧値を設定しておく。これにより、圧電トランス１０２に正常な入力がされていて正常な出力がされている場合には、比較器２０の出力は「Ｌｏｗ」となる。
【００３０】
好ましくは、分圧・整流回路１４の出力側には、図示しない圧電トランスの入力に対する出力の時間遅れ分の遅延回路を接続し、その出力を比較器２０の非反転入力端子に入力する。圧電トランス１０２は電気信号を一次側から入力しそれを機械振動に変換し二次側へ伝達し二次側で電気信号に変換し出力する素子のため、一次側へ入力された信号が二次側から出力されるまでにはわずかな時間遅れが発生する。正常な動作をしている時においてもこの時間遅れがあるので、一次側に入力されていても二次側から出力がない期間がわずかにある。この間の誤判定を確実に防止するには遅延回路を挿入することが望ましい。
【００３１】
以上の構成により、圧電トランス１０２に入力があり出力が予め定めた閾値以下の場合にのみ比較器２０は「Ｈｉｇｈ」を出力することになる。駆動回路２０１は圧電トランス出力電圧検出回路２０７から出力があった場合に圧電トランス１０２の駆動を停止する構成にしておけば、起動時や時分割調光時に誤動作することなく、高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態でも圧電トランスそのものが破壊することを保護し限流試験規格を満足することが可能となる。
【００３２】
図２は本発明による圧電トランス駆動回路の第二の実施の形態を示すブロック図である。ここで図１において説明した第一の実施の形態の構成に対し同じ機能を有するものについては同一の符合を付して示し、詳細の説明は省略する。本実施の形態は図１に示した第一の実施の形態の圧電トランス駆動回路と基本的な回路構成は同じであるが、圧電トランス出力電圧検出回路２０７は、圧電トランスの一次電極１０６からの信号入力がなく、時分割駆動制御回路３０６の出力信号が入力されている点が異なる。時分割駆動制御回路３０６の出力は、圧電トランス１０２を駆動する期間はハイレベル、圧電トランス１０２の駆動を停止する期間ロウレベルになるようにしておく。圧電トランス出力電圧検出回路２０７の直流電源１７を抵抗１８と抵抗１９で分圧した値は、時分割駆動制御回路３０６出力がハイレベルの時の分圧・整流回路１４からの出力よりも低く、かつ、時分割駆動制御回路３０６出力がロウレベルの時の分圧・整流回路１４からの出力よりも高い値に設定しておく。更に圧電トランス１０２が正常な出力をしているときに比較器２０の反転入力端子に入力される電圧は、時分割駆動制御回路３０６の出力がハイレベルの時の比較器２０の非反転入力端子電圧よりも大きい値となるように、分圧・整流回路１５の分圧値を設定しておく。
【００３３】
以上の構成により、時分割駆動制御回路３０６の出力が圧電トランス１０２を駆動する信号を出力している期間において圧電トランス１０２の出力が予め定めた閾値以下の場合にのみ比較器２０は「Ｈｉｇｈ」を出力することになる。駆動回路２０１は圧電トランス出力電圧検出回路２０７から出力があった場合に圧電トランス１０２の駆動を停止する構成にしておけば、起動時や時分割調光時に誤動作することなく、高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態においても圧電トランスそのものが破壊することを保護し限流試験規格を満足することが可能となる。
【００３４】
図４は本発明による圧電トランス駆動回路の第三の実施の形態を示すブロック図である。ここで図１において説明した第一の実施の形態の構成に対し同じ機能を有するものについては同一の符合を付して示し、詳細の説明は省略する。図１に示した第一の実施の形態の圧電トランス駆動回路と基本的な回路構成は同じであるが、圧電トランス出力電圧検出回路２０７からの駆動回路２０１への出力がなく、周波数掃引発振器２０５への出力が追加されている点が異なる。周波数掃引発振器２０５を、圧電トランス出力電圧検出回路２０７から出力があった場合に発振周波数を掃引周波数の上限に設定する構成にしておく。これにより、圧電トランス１０２に入力があり出力が予め定めた閾値以下の場合、すなわち高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態においても、発振周波数を掃引範囲の上限に設定することで、圧電トランスそのものが破壊することを保護し限流試験規格を満足することが可能となる。
【００３５】
図５は本発明による圧電トランス駆動回路の第四の実施の形態を示すブロック図である。ここで図２において説明した第二の実施の形態の構成に対し同じ機能を有するものについては同一の符合を付して示し、詳細の説明は省略する。図２に示した第二の実施の形態の圧電トランス駆動回路と基本的な回路構成は同じであるが、圧電トランス出力電圧検出回路２０７からの駆動回路２０１への出力がなく、周波数掃引発振器２０５への出力が追加されている点が異なる。周波数掃引発振器２０５を、圧電トランス出力電圧検出回路２０７から出力があった場合に、発振周波数を掃引周波数の上限に設定する構成にしておく。これにより、時分割駆動制御回路３０６の出力が圧電トランス１０２を駆動する信号を出力している期間において圧電トランス１０２の出力が予め定めた閾値以下の場合、すなわち高電圧発生部が何らかの理由でグランドに短絡された状態や負荷インピーダンスが低い状態においても、発振周波数を掃引範囲の上限に設定することで、圧電トランスそのものが破壊することを保護し限流試験規格を満足することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による圧電トランス駆動回路の第一の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明による圧電トランス駆動回路の第二の実施の形態を示すブロック図。
【図３】圧電トランス出力電圧検出回路の一実施例を示すブロック図。
【図４】本発明による圧電トランス駆動回路の第三の実施の形態を示すブロック図。
【図５】本発明による圧電トランス駆動回路の第四の実施の形態を示すブロック図。
【図６】従来の圧電トランス駆動回路を示すブロック図。
【図７】圧電トランスの入力交流電圧の周波数に対する出力電力および効率の一般的な依存性を示す図。
【図８】安定化動作における駆動周波数と負荷電流の時間的な変化の一例を示す図。
【図９】負荷電流が最初の周波数掃引動作で希望負荷電流値に到達しない場合の駆動周波数と負荷電流の時間的な変化の一例を示す図。
【図１０】負荷オープン時に出力電圧が上昇した場合の駆動周波数と出力電圧の時間的な変化の一例を示す図。
【図１１】従来の圧電トランス駆動回路を示すブロック図。
【図１２】従来の圧電トランス駆動回路を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
３、８ａ、８ｂ、１８、１９    抵抗
４、９    整流回路
５    誤差増幅回路
６    電圧制御発振回路
１０    電圧比較回路
１０ａ、１０ｂ    コンパレータ
１１    位相検出回路
１２    保護回路
１４、１５    分圧・整流回路
１６    発振回路
１７    直流電源
２０    比較器
２１    ダイオード
１０２    圧電トランス  
１０３    負荷
１０６    一次電極
１０７    二次電極
１０８    負荷高圧側端子
１０９    負荷低圧側端子
２０１    駆動回路
２０５    周波数掃引発振器
２０７    圧電トランス出力電圧検出回路
３０６    時分割駆動制御回路
３１０４    負荷電流比較回路
３２０６    出力電圧比較回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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