(57)【要約】本発明は、大地に対して平衡した負荷を駆動すると共に、カレントトランスやホトカプラ等の絶縁部品を不要にして、負荷電流を検出することができる圧電トランス駆動装置を提供する。このために、本発明は、交流の駆動電圧をそれぞれ発生する２つの二次巻線（１Ｂ、１Ｃ）と、二次巻線（１Ｂ）が発生する駆動電圧によって高電圧の交流を発生し、この交流を、冷陰極管（２０１）の一方の端子に加える圧電トランス（２）と、二次巻線（１Ｃ）が発生する駆動電圧によって、圧電トランス（２）と逆極性の高電圧の交流を発生し、この交流を、冷陰極管（２０１）の他方の端子に加える圧電トランス（３）と、二次巻線（１Ｂ）と二次巻線（１Ｃ）との間に接続され、冷陰極管（２０１）に流れる負荷電流を流すと共にこの負荷電流を検出する検出部（４）とを有する。
2005034322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流の駆動電圧をそれぞれ発生する２つの駆動部と、
前記一方の駆動部が発生する駆動電圧によって高電圧の交流を発生し、この交流を、負荷の一方の端子に加える第１の圧電トランス（２）と、
前記他方の駆動部が発生する駆動電圧によって、前記第１の圧電トランス（２）と逆極性の高電圧の交流を発生し、この交流を、前記負荷の他方の端子に加える第２の圧電トランス（３）と、
前記一方の駆動部と前記他方の駆動部との間に接続され、前記負荷に流れる負荷電流を流すと共にこの負荷電流を検出する検出部（４）と、
を有することを特徴とする圧電トランス駆動装置。
【請求項２】
前記各駆動部は、トランス（１Ａ、１Ｂ）の一次巻線（１Ａ１、１Ｂ１）に対して設けられた二次巻線（１Ａ２、１Ｂ２）であり、
前記一方のトランス（１Ａ）の一次巻線（１Ａ１）と前記他方のトランス（１Ｂ）の一次巻線（１Ｂ１）とが互いに直列に接続され、
前記第１の圧電トランス（２）は、前記一方のトランス（１Ａ）の二次巻線（１Ａ２）が発生する交流の駆動電圧によって駆動され、前記第２の圧電トランス（３）は、前記他方のトランス（１Ｂ）の二次巻線（１Ｂ２）が発生する駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス駆動装置。
【請求項３】
前記検出部（４）は、
前記一方のトランス（１Ａ）の二次巻線（１Ａ２）に接続された第１の抵抗（４Ａ）と、前記他方のトランス（１Ｂ）の二次巻線（１Ｂ２）に接続されると共に、前記第１の抵抗（４Ａ）に直列に接続された第２の抵抗（４Ｂ）とを有し、
前記２つの抵抗（４Ａ、４Ｂ）の接続点を接地したことを特徴とする請求項２に記載の圧電トランス駆動装置。
【請求項４】
交流の駆動電圧をそれぞれ発生する２つの駆動部と、
前記一方の駆動部が発生する駆動電圧によって高電圧の交流を発生し、この交流を、負荷の一方の端子に加える第１の圧電トランス（２）と、
前記他方の駆動部が発生する駆動電圧によって、前記第１の圧電トランス（２）と逆極性の高電圧の交流を発生し、この交流を、前記負荷の他方の端子に加える第２の圧電トランス（３）と、
前記一方の駆動部に接続され、この駆動部とグランドとの間に流れる電流から前記負荷に流れる負荷電流を検出する検出部（４）と、
を有することを特徴とする圧電トランス駆動装置。
【請求項５】
前記駆動部は、トランス（１Ａ、１Ｂ）の一次巻線（１Ａ１、１Ｂ１）に対して設けられた二次巻線（１Ａ２、１Ｂ２）であり、
前記一方のトランス（１Ａ）の一次巻線（１Ａ１）と前記他方のトランス（１Ｂ）の一次巻線（１Ｂ１）とが互いに直列に接続され、
前記第１の圧電トランス（２）は、前記一方のトランス（１Ａ）の二次巻線（１Ａ２）が発生する交流の駆動電圧によって駆動され、前記第２の圧電トランス（３）は、前記他方のトランス（１Ｂ）の二次巻線（１Ｂ２）が発生する駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項４に記載の圧電トランス駆動装置。
【請求項６】
前記検出部（４）は、前記一方のトランス（１Ａ）の二次巻線（１Ａ２）に一端が接続され、かつ、他端が接地された抵抗（４Ａ）であることを特徴とする請求項５に記載の圧電トランス駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、接地点を持たず、大地に対して平衡した負荷を駆動すると共に、この負荷に流れる負荷電流を検出する圧電トランス駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  接地点を持たない負荷には、冷陰極管などがあり、こうした負荷に加える電圧を一定に調整する必要がある。この結果、負荷に流れる負荷電流を検出するために、カレントトランスまたはホトカプラに代表される絶縁部品が必要である。すなわち、接地点を持たない負荷回路に対して、圧電トランス駆動装置が絶縁状態を保つ必要がある。【０００３】  第４図は従来例におけるカレントトランスを用いた平衡出力の電流検出を説明する説明図である（特許文献１）。第４図の１０１は信号源、１０２は負荷、１０３はカレントトランス、１０４は抵抗である。信号源１０１の一端は負荷１０２の一端に接続され、他端はカレントトランス１０３を介して負荷１０２の他端に接続されている。また、カレントトランス１０３の二次側の一端が接地されている。【０００４】  カレントトランス１０３の一次側と二次側との巻線比を１：ｎ、二次側に接続されている抵抗１０４の電圧をＶｄ、負荷１０２に流れる負荷電流をＩｏとすれば、負荷電流Ｉｏの関係は次の式１で表される。
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｏ／ｎ    …式１
したがって、負荷電流Ｉｏは次の式２で表される。
Ｉｏ＝ｎ・Ｖｄ／Ｒ    …式２
なお、式１、２では、Ｒが抵抗１０４の値である。式２から負荷電流Ｉｏが検出される。検出された負荷電流Ｉｏに基づいて、信号源１０１の出力周波数、電圧を制御し、負荷１０２に加える電圧を自動調整する。
【特許文献１】特開２００１−８５７５９
【０００５】  しかし、前述した従来例では、負荷１０２に対して絶縁状態を保つために、絶縁部品であるカレントトランス１０３を使用している。また、カレントトランス１０３の代わりにホトカプラを使用するものもある。これらの絶縁部品の使用は、部品代、工数のアップをまねき、製品のコスト高につながるという課題がある。【０００６】  本発明は、前記の課題を解決し、大地に対して平衡した負荷を駆動すると共に、カレントトランスやホトカプラ等の絶縁部品を不要にして、負荷電流を検出することができる圧電トランス駆動装置を提供することにある。
【発明の開示】
【０００７】  前記課題を解決するために、本発明は、交流の駆動電圧をそれぞれ発生する２つの駆動部と、前記一方の駆動部が発生する駆動電圧によって高電圧の交流を発生し、この交流を、負荷の一方の端子に加える第１の圧電トランスと、前記他方の駆動部が発生する駆動電圧によって、前記第１の圧電トランスと逆極性の高電圧の交流を発生し、この交流を、前記負荷の他方の端子に加える第２の圧電トランスと、前記一方の駆動部と前記他方の駆動部との間に接続され、前記負荷に流れる負荷電流を流すと共にこの負荷電流を検出する検出部とを有することを特徴とする圧電トランス駆動装置である。
【０００８】  本発明は、前記の圧電トランス駆動装置において、前記各駆動部は、トランスの一次巻線に対して設けられた二次巻線であり、前記一方のトランスの一次巻線と前記他方のトランスの一次巻線とが互いに直列に接続され、前記第１の圧電トランスは、前記一方のトランスの二次巻線が発生する交流の駆動電圧によって駆動され、前記第２の圧電トランスは、前記他方のトランスの二次巻線が発生する駆動電圧によって駆動されることを特徴とする。
【０００９】  本発明は、前記の圧電トランス駆動装置において、前記検出部は、前記一方のトランスの二次巻線に接続された第１の抵抗と、前記他方のトランスの二次巻線に接続されると共に、前記第１の抵抗に直列に接続された第２の抵抗とを有し、前記２つの抵抗の接続点を接地したことを特徴とする。
【００１０】  本発明は、交流の駆動電圧をそれぞれ発生する２つの駆動部と、前記一方の駆動部が発生する駆動電圧によって高電圧の交流を発生し、この交流を、負荷の一方の端子に加える第１の圧電トランスと、前記他方の駆動部が発生する駆動電圧によって、前記第１の圧電トランスと逆極性の高電圧の交流を発生し、この交流を、前記負荷の他方の端子に加える第２の圧電トランスと、前記一方の駆動部に接続され、この駆動部とグランドとの間に流れる電流から前記負荷に流れる負荷電流を検出する検出部とを有することを特徴とする圧電トランス駆動装置である。
【００１１】  本発明は、前記の圧電トランス駆動装置において、前記駆動部は、トランスの一次巻線に対して設けられた二次巻線であり、前記一方のトランスの一次巻線と前記他方のトランスの一次巻線とが互いに直列に接続され、前記第１の圧電トランスは、前記一方のトランスの二次巻線が発生する交流の駆動電圧によって駆動され、前記第２の圧電トランスは、前記他方のトランスの二次巻線が発生する駆動電圧によって駆動されることを特徴とする。
【００１２】  本発明は、前記の圧電トランス駆動装置において、前記検出部は、前記一方のトランスの二次巻線に一端が接続され、かつ、他端が接地された抵抗であることを特徴とする。
【００１３】  前記構成によれば、第１の圧電トランスと第２の圧電トランスとは、第１の駆動部と第２の駆動部とによってそれぞれ駆動される。２つの圧電トランスを駆動する駆動電流は、第１の圧電トランスと一方の駆動部とで形成される回路と、第２の圧電トランスと他方の駆動部とで形成される回路とにそれぞれ流れる。一方、負荷に流れる負荷電流は、第１の圧電トランスと第２の圧電トランスと検出部とによって形成される回路に流れるので、２つのトランスを駆動する電流と、負荷に流れる負荷電流とを分離することができる。
【００１４】  これにより、本発明によれば、２つのトランスを駆動する電流と、負荷に流れる負荷電流とを分離することができるので、負荷電流を確実に検出することができ、かつ、カレントトランスやホトカプラ等の絶縁部品を不要にすることができる。
【００１５】  本発明によれば、駆動部をトランスで構成し、２つの抵抗によって検出部を構成するので、回路構成を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
実施形態１による圧電トランス駆動装置を第１図に示す。第１図の圧電トランス駆動装置は、負荷としての冷陰極管２０１を点灯するために、冷陰極管２０１に高電圧を供給すると同時に、冷陰極管２０１に流れる負荷電流ｉ３を検出する。この圧電トランス駆動装置は、トランス１Ａ、１Ｂと、圧電トランス２、３と、検出部４とで構成されている。【００１７】  トランス１Ａは、一次巻線１Ａ１と二次巻線１Ａ２とで構成され、トランス１Ｂは一次巻線１Ｂ１と二次巻線１Ｂ２とで構成されている。トランス１Ａの一次巻線１Ａ１とトランス１Ｂの一次巻線１Ｂ１とは、直列に接続されている。一次巻線１Ａ１と一次巻線１Ｂ１とに高周波の交流が加えられると、二次巻線１Ａ２と二次巻線１Ｂ２とがそれぞれ交流の駆動電圧を発生する。二次巻線１Ａ２は圧電トランス２に交流の駆動電圧を加え、二次巻線１Ｂ２は圧電トランス３に駆動電圧を加える。このとき、二次巻線１Ａ２には駆動電流ｉ１が流れ、二次巻線１Ｂ２には駆動電流ｉ２が流れる。【００１８】  また、トランス１Ａの二次巻線１Ａ２とトランス１Ｂの二次巻線１Ｂ２との間には、検出部４が接続されている。検出部４は、直列に接続された抵抗４Ａ、４Ｂで構成されている。抵抗４Ａと抵抗４Ｂとの接続点は接地されている。【００１９】  圧電トランス２は、圧電板２Ａと一次電極２Ｂ、２Ｃと二次電極２Ｄとを備えている。トランス１Ａの二次巻線１Ａ２から高周波の駆動電圧が一次電極２Ｂ、２Ｃに加えられると、圧電トランス２は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換した後、この機械エネルギーを電気エネルギーに変換して、二次電極２Ｄに高周波の高電圧を発生する。同じように、圧電トランス３は、圧電板３Ａと一次電極３Ｂ、３Ｃと二次電極３Ｄとを備えている。トランス１Ｂの二次巻線１Ｂ２から高周波の駆動電圧が一次電極３Ｂ、３Ｃに加えられると、圧電トランス３は、圧電トランス２と同様にして、二次電極３Ｄに高周波の高電圧を発生する。圧電トランス２の二次電極２Ｄと圧電トランス３の二次電極３Ｄとには、冷陰極管２０１が接続されている。したがって、圧電トランス２、３が発生する高周波の高電圧は、冷陰極管２０１に加えられる。【００２０】  圧電トランス２、３の一次側では、矢印２Ｅ、３Ｅの方向に分極が行われ、二次側では、矢印２Ｆ、３Ｆの方向に分極が行われているので、トランス１Ａ、１Ｂの二次巻線１Ａ２、１Ｂ２の電圧が正、負の順に変化するものとすれば、圧電トランス２の二次電極２Ｄからの高周波電圧は正、負の順に変化し、圧電トランス３の二次電極３Ｄからの高周波電圧は負、正の順に変化する。つまり、冷陰極管２０１には、圧電トランス２からの電圧と、圧電トランス２と逆極性の、圧電トランス３からの電圧とが加えられる。【００２１】  圧電トランス２、３からの高周波電圧により、冷陰極管２０１が点灯し、冷陰極管２０１には負荷電流ｉ３が流れる。負荷電流ｉ３は、圧電トランス３を経て、検出部４の抵抗４Ｂ、４Ａに流れる。さらに、検出部４から圧電トランス２を経て冷陰極管２０１に流れる。または、負荷電流ｉ３はその逆方向に流れる。このとき、圧電トランス２を駆動する電流ｉ１は、二次巻線１Ａ２と圧電トランス２の一次電極２Ｂ、２Ｃとの間��流れ、圧電トランス３を駆動する電流ｉ２は、二次巻線１Ｂ２と圧電トランス３の一次電極３Ｂ、３Ｃとの間に流れる。つまり、検出部４には、冷陰極管２０１の負荷電流ｉ３だけが流れることになる。この結果、検出部４は、負荷電流ｉ３によって発生する、抵抗４Ａ、４Ｂの電圧降下から、負荷電流ｉ３を検出することができる。【００２２】  こうして、本実施形態によれば、冷陰極管２０１を駆動すると共に、従来技術に必要とされたカレントトランスやホトカプラ等の絶縁部品を不要にして、冷陰極管２０１に流れる負荷電流ｉ３を検出することができる。【００２３】  実施形態２による圧電トランス駆動装置を第２図に示す。この圧電トランス駆動装置は、第１図の圧電トランス駆動装置を次のようにしている。つまり、第１図の検出部４の抵抗４Ｂを除き、抵抗４Ａの端部を接地する構成にする。こうした構成によっても、検出部４は、冷陰極管２０１に流れる負荷電流ｉ３を検出することができる。【００２４】  なお、本実施形態では、第１図の抵抗４Ｂを除いた構成を用いたが、第１図の抵抗４Ａを除き、抵抗４Ｂの端部を接地する構成にしても、同じようにして、冷陰極管２０１に流れる負荷電流ｉ３を検出することができる。【００２５】  実施形態３による圧電トランス駆動装置を第３図に示す。この圧電トランス駆動装置は、トランス１１、１２と、圧電トランス２、３と、検出部１３と、誤差増幅器１４と、積分器１５と、Ｖ／Ｆ（電圧／周波数）変換器１６と、出力回路１７とで構成されている。なお、第３図では、第１図と同じ符号を付与してあるものは、同じものであるので、それらについての説明を省略する。【００２６】  トランス１１は、一次巻線１１Ａと二次巻線１１Ｂとで構成されている。一次巻線１１Ａに高周波の交流が加えられると、二次巻線１１Ｂは交流の駆動電圧を発生する。二次巻線１１Ｂはその駆動電圧を圧電トランス２に加える。同じように、トランス１２は、一次巻線１２Ａと二次巻線１２Ｂとで構成されている。一次巻線１２Ａに高周波の交流が加えられると、二次巻線１２Ｂは交流の駆動電圧を発生する。二次巻線１２Ｂはその駆動電圧を圧電トランス３に加える。【００２７】  検出部１３は、抵抗１３Ａ、１３Ｄと、ダイオード１３Ｂ、１３Ｅと、コンデンサ１３Ｃとで構成されている。抵抗１３Ａと抵抗１３Ｄとは直列に接続されている。抵抗１３Ａの端部はトランス１１の二次巻線１１Ｂの中点に接続され、抵抗１３Ｄの端部はトランス１２の二次巻線１２Ｂの中点に接続されている。抵抗１３Ａの端部と抵抗１３Ｄの端部との間には、互いにカソードが向かい合うように接続されたダイオード１３Ｂ、１３Ｅが接続されている。ダイオード１３Ｂとダイオード１３Ｅとの接続点と、抵抗１３Ａと抵抗１３Ｄとの接続点との間には、コンデンサ１３Ｃが接続されている。さらに、ダイオード１３Ｂとダイオード１３Ｅとの接続点と、抵抗１３Ａと抵抗１３Ｄとの接続点とは誤差増幅器１４に接続されている。【００２８】  冷陰極管２０１に高周波電圧が加えられると、負荷電流ｉ３が流れる。負荷電流ｉ３は、トランス１２の二次巻線１２Ｂの中点、抵抗１３Ｄ、抵抗１３Ａ、トランス１１のトランス１１Ｂの中点の順に流れ、または、その逆方向に流れる。抵抗１３Ａの端部の電圧が抵抗１３Ｄの端部に比べて高くなったとき、ダイオード１３Ｂを経た電流がコンデンサ１３Ｃを充電し、また、抵抗１３Ｄの端部の電圧が抵抗１３Ａの端部に比べて高くなったとき、ダイオード１３Ｅを経た電流がコンデンサ１３Ｃを充電する。つまり、コンデンサ１３Ｃには、負荷電流ｉ３に応じた電圧が発生する。この電圧は、誤差増幅器１４に加えられる。【００２９】  誤差増幅器１４は、内部に基準電圧を持ち、コンデンサ１３Ｃの電圧と、この基準電圧との差電圧を増幅する。積分器１５は誤差増幅器１４の出力を積分する。そして、Ｖ／Ｆ変換器１６は、積分器１５が積分した電圧を交流の制御信号に変換する。つまり、Ｖ／Ｆ変換器１６は、負荷電流ｉ３に応じた周波数の制御信号を発生する。出力回路１７は、Ｖ／Ｆ変換器１６からの制御信号を基にして、高周波の交流を生成し、この交流をトランス１１の一次巻線１１Ａとトランス１２の一次巻線１２Ａとに加える。こうして、検出部１３と、誤差増幅器１４と、積分器１５と、Ｖ／Ｆ変換器１６とによって、負荷電流ｉ３の変動を防ぐためのフィードバックが形成される。【００３０】  このように、本実施形態によれば、実施形態１と同じように、冷陰極管２０１を駆動すると共に、従来技術に必要とされたカレントトランスやホトカプラ等の絶縁部品を不要にして、冷陰極管２０１に流れる負荷電流ｉ３を検出することができる。また、本実施形態により、検出部１３が検出した負荷電流ｉ３に応じて、出力回路１７が出力する高周波の交流を調整するので、負荷電流ｉ３を一定にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  以上のように、本発明による圧電トランス駆動装置は、接地点を持たず、大地に対して平衡した負荷を駆動すると共に、この負荷に流れる負荷電流を検出するために有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１による圧電トランス駆動装置を示す基本構成図である。
【図２】本発明の実施形態２による圧電トランス駆動装置を示す基本構成図である。
【図３】本発明の実施形態３による圧電トランス駆動装置を示す基本構成図である。
【図４】従来例による平衡出力の電流検出について説明する説明図である。
【図１】
2005034322.tif 000003
【図２】
2005034322.tif 000004
【図３】
2005034322.tif 000005
【図４】
2005034322.tif 000006
【国際調査報告】
2005034322.tif 000007
2005034322.tif 000008
2005034322.tif 000009
2005034322.tif 000010