JP2000253670A - 高周波電力変換回路 - Google Patents
高周波電力変換回路Info
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- JP2000253670A JP2000253670A JP11055335A JP5533599A JP2000253670A JP 2000253670 A JP2000253670 A JP 2000253670A JP 11055335 A JP11055335 A JP 11055335A JP 5533599 A JP5533599 A JP 5533599A JP 2000253670 A JP2000253670 A JP 2000253670A
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- piezoelectric transformer
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- input voltage
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
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- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】入力電圧が変動しても安定な動作をする高周波
電力変換回路を提供することを目的とする。 【構成】圧電トランス２と、入力電圧を受けて前記圧電
トランスを駆動するトランス駆動回路１と、圧電トラン
スから負荷に供給される出力を制御する制御回路とを備
え、前記制御回路は前記入力電圧に応じて圧電トランス
から負荷３に供給される出力を変化させる手段を備えた
高周波電力変換回路である。
電力変換回路を提供することを目的とする。 【構成】圧電トランス２と、入力電圧を受けて前記圧電
トランスを駆動するトランス駆動回路１と、圧電トラン
スから負荷に供給される出力を制御する制御回路とを備
え、前記制御回路は前記入力電圧に応じて圧電トランス
から負荷３に供給される出力を変化させる手段を備えた
高周波電力変換回路である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波を利用した
電力変換回路に関し、特に、圧電トランスを利用した高
周波電力変換回路に関する。
電力変換回路に関し、特に、圧電トランスを利用した高
周波電力変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ノートパソコンなどの携帯電子機器の表
示装置として液晶表示パネルが一般に広く普及してい
る。液晶表示パネルを表示するためのバックライト光源
には、冷陰極管などの放電管が用いられる。ノートパソ
コンの電源は充電池とＡＣアダプタを併用する場合が多
い。この場合、電源電圧は最大２０Ｖ程度の直流であ
り、放電管を点灯するには数十キロヘルツの高周波で数
百ボルトの高電圧が必要である。そこで、直流電圧を高
周波の高電圧に変換するためには、高周波トランスを備
えた電力変換回路、いわゆるインバータが用いられる。
示装置として液晶表示パネルが一般に広く普及してい
る。液晶表示パネルを表示するためのバックライト光源
には、冷陰極管などの放電管が用いられる。ノートパソ
コンの電源は充電池とＡＣアダプタを併用する場合が多
い。この場合、電源電圧は最大２０Ｖ程度の直流であ
り、放電管を点灯するには数十キロヘルツの高周波で数
百ボルトの高電圧が必要である。そこで、直流電圧を高
周波の高電圧に変換するためには、高周波トランスを備
えた電力変換回路、いわゆるインバータが用いられる。
【０００３】最近、ノートパソコンの小型・軽量化が進
んでいる。とくに、液晶表示パネルの薄型化が顕著であ
り、インバータについても小型・薄型化が要求されてお
り、高周波で高電圧を発生する高周波トランスとして、
電磁トランスに代わって圧電効果を利用した圧電トラン
スを用いる方法が注目されている。
んでいる。とくに、液晶表示パネルの薄型化が顕著であ
り、インバータについても小型・薄型化が要求されてお
り、高周波で高電圧を発生する高周波トランスとして、
電磁トランスに代わって圧電効果を利用した圧電トラン
スを用いる方法が注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】インバータの入力電圧
は充電池の残量や、ＡＣアダプタと充電池との切り換え
により変化するが、入力電圧によらず放電管に供給する
出力が一定となるように制御する必要がある。出力を一
定にするには、圧電トランスの入力端子に加わる電圧を
制御するかあるいは動作周波数を変化させて変圧比を制
御する方法がある。ノートパソコンの場合、インバータ
の入力電圧は充電池で７〜１３Ｖ程度の範囲で変動す
る。
は充電池の残量や、ＡＣアダプタと充電池との切り換え
により変化するが、入力電圧によらず放電管に供給する
出力が一定となるように制御する必要がある。出力を一
定にするには、圧電トランスの入力端子に加わる電圧を
制御するかあるいは動作周波数を変化させて変圧比を制
御する方法がある。ノートパソコンの場合、インバータ
の入力電圧は充電池で７〜１３Ｖ程度の範囲で変動す
る。
【０００５】圧電トランスへの入力電圧を一定にするに
は、入力電源とトランス駆動回路の間に定電圧化回路を
挿入することが考えられる。そうしようとすると回路が
複雑になるだけでなく、定電圧化回路に電力変換効率の
高いスイッチング方式を用いたとしても定電圧化回路の
電力変換効率は高くとも９０％以下であるため、インバ
ータ全体の電力変換効率が１０％以上低下し、圧電トラ
ンスの特長である高効率を活用できなくなる。また広い
電圧変動に対応しようとすると定電圧化回路の制御系が
不安定になるなどの問題があり、実現するのは難しい。
本発明は前述した課題を解決し、入力電圧が変動しても
安定な動作をする高周波電力変換回路を提供することを
目的とする。
は、入力電源とトランス駆動回路の間に定電圧化回路を
挿入することが考えられる。そうしようとすると回路が
複雑になるだけでなく、定電圧化回路に電力変換効率の
高いスイッチング方式を用いたとしても定電圧化回路の
電力変換効率は高くとも９０％以下であるため、インバ
ータ全体の電力変換効率が１０％以上低下し、圧電トラ
ンスの特長である高効率を活用できなくなる。また広い
電圧変動に対応しようとすると定電圧化回路の制御系が
不安定になるなどの問題があり、実現するのは難しい。
本発明は前述した課題を解決し、入力電圧が変動しても
安定な動作をする高周波電力変換回路を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電トランス
と、入力電圧を受けて前記圧電トランスを駆動するトラ
ンス駆動回路と、圧電トランスから負荷に供給される出
力を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は前記入
力電圧に応じて圧電トランスから負荷に供給される出力
を変化させる手段を備えた高周波電力変換回路である。
と、入力電圧を受けて前記圧電トランスを駆動するトラ
ンス駆動回路と、圧電トランスから負荷に供給される出
力を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は前記入
力電圧に応じて圧電トランスから負荷に供給される出力
を変化させる手段を備えた高周波電力変換回路である。
【０００７】本発明によれば、圧電トランスから負荷へ
の出力をを入力電圧に応じて変化させて制御することに
より、前記の不具合を解決することができる。
の出力をを入力電圧に応じて変化させて制御することに
より、前記の不具合を解決することができる。
【０００８】その場合に、制御回路は圧電トランスから
負荷に供給される出力を検出して検出電圧を発生する出
力検出回路と、前記検出電圧と基準電圧とを比較する比
較器と、前記比較器の出力電圧に応じて周波数を制御し
て前記トランス駆動回路に伝達する発振器と、前記基準
電圧を入力電圧に応じて変化させる手段を備えているこ
とが好ましい。このようにすることで、制御回路の構成
が簡易なものとなる。
負荷に供給される出力を検出して検出電圧を発生する出
力検出回路と、前記検出電圧と基準電圧とを比較する比
較器と、前記比較器の出力電圧に応じて周波数を制御し
て前記トランス駆動回路に伝達する発振器と、前記基準
電圧を入力電圧に応じて変化させる手段を備えているこ
とが好ましい。このようにすることで、制御回路の構成
が簡易なものとなる。
【０００９】本発明によれば、入力電源として充電池を
使用する場合は、充電池での入力電圧範囲で基準電圧は
一定とし、それ以外の電圧範囲では基準電圧は入力電圧
に比例するようになる。
使用する場合は、充電池での入力電圧範囲で基準電圧は
一定とし、それ以外の電圧範囲では基準電圧は入力電圧
に比例するようになる。
【００１０】このようにすることで、ＡＣアダプタまた
は充電池の電圧が変動する範囲では一定の出力となり、
ＡＣアダプタを脱着した場合の急激な電圧変化にも対応
できる。
は充電池の電圧が変動する範囲では一定の出力となり、
ＡＣアダプタを脱着した場合の急激な電圧変化にも対応
できる。
【００１１】
【発明の実施形態】本発明を実施形態に即して説明す
る。図１に高周波電力変換回路のブロック図の１例を示
す。入力端子８に入力電圧が印加され、スイッチ駆動回
路７により駆動されるスイッチ素子を有するトランス駆
動回路１で交流に変換され、圧電トランス２を駆動す
る。圧電トランスで昇圧された交流は負荷３に供給さ
れ、出力検出回路として用いる負荷電流検出回路４で圧
電トランスの出力が検出される。負荷電流検出回路で検
出された出力は直流電圧に変換され、基準電圧との誤差
を比較器である誤差増幅器５で比較増幅され、発振器６
で電圧周波数変換されスイッチ駆動回路７を通ってトラ
ンス駆動回路１にフィードバックされることにより、基
準電圧に応じて圧電トランスの出力を制御する。
る。図１に高周波電力変換回路のブロック図の１例を示
す。入力端子８に入力電圧が印加され、スイッチ駆動回
路７により駆動されるスイッチ素子を有するトランス駆
動回路１で交流に変換され、圧電トランス２を駆動す
る。圧電トランスで昇圧された交流は負荷３に供給さ
れ、出力検出回路として用いる負荷電流検出回路４で圧
電トランスの出力が検出される。負荷電流検出回路で検
出された出力は直流電圧に変換され、基準電圧との誤差
を比較器である誤差増幅器５で比較増幅され、発振器６
で電圧周波数変換されスイッチ駆動回路７を通ってトラ
ンス駆動回路１にフィードバックされることにより、基
準電圧に応じて圧電トランスの出力を制御する。
【００１２】本発明の実施形態では基準電圧を高周波電
力変換回路の入力電圧に応じて変化させるために次のよ
うにした。入力端子８により印加される入力電圧を、抵
抗素子で構成される比例電圧発生器１０により分圧し、
入力電圧に比例する２つの電圧Ｖ１とＶ２を得る。ここ
で高い方の電圧をＶ１、低い方の電圧をＶ２とする。こ
のうち、Ｖ１を定電圧発生器１１に入力する。定電圧発
生器１１で発生した電圧Ｖ４は、定電圧発生器への入力
電圧Ｖ１が定電圧ダイオードのしきい値Ｖthよりも低い
ときは、Ｖ１と同じ値をとり、Ｖ１がしきい値より高い
ときは、しきい値と同じ電圧になる。そして最大値選択
器９により、Ｖ４とＶ２のうちの大きい方が基準電圧Ｖ
３として出力される。この時、Ｖ２がＶ４よりも大きく
なると、基準電圧Ｖ３は入力電圧に比例したＶ２と同じ
値になる。
力変換回路の入力電圧に応じて変化させるために次のよ
うにした。入力端子８により印加される入力電圧を、抵
抗素子で構成される比例電圧発生器１０により分圧し、
入力電圧に比例する２つの電圧Ｖ１とＶ２を得る。ここ
で高い方の電圧をＶ１、低い方の電圧をＶ２とする。こ
のうち、Ｖ１を定電圧発生器１１に入力する。定電圧発
生器１１で発生した電圧Ｖ４は、定電圧発生器への入力
電圧Ｖ１が定電圧ダイオードのしきい値Ｖthよりも低い
ときは、Ｖ１と同じ値をとり、Ｖ１がしきい値より高い
ときは、しきい値と同じ電圧になる。そして最大値選択
器９により、Ｖ４とＶ２のうちの大きい方が基準電圧Ｖ
３として出力される。この時、Ｖ２がＶ４よりも大きく
なると、基準電圧Ｖ３は入力電圧に比例したＶ２と同じ
値になる。
【００１３】このようにして得られる基準電圧Ｖ３と高
周波電力変換回路の入力電圧との関係を図２に示す。
周波電力変換回路の入力電圧との関係を図２に示す。
【００１４】次に負荷３として放電管を用いた場合に、
放電管に流れる管電流と入力電圧の関係を図３に示す。
図３のグラフで左上側は、圧電トランスの動作周波数に
対する昇圧比が極大値となる動作周波数よりも小さい範
囲である出力不足領域となり、原点から右上に向かう領
域は昇圧比が極大値となる周波数よりも動作周波数が大
きく、かつ共振領域にある適正出力領域、右下が変換効
率が低下する反共振領域である。輝度モードや入力電圧
に関らず、常に適正出力領域で動作していることがわか
る。一方従来技術では図３のように、反共振領域にはい
り変換効率が低下するので発熱し場合によっては故障す
ることになる。
放電管に流れる管電流と入力電圧の関係を図３に示す。
図３のグラフで左上側は、圧電トランスの動作周波数に
対する昇圧比が極大値となる動作周波数よりも小さい範
囲である出力不足領域となり、原点から右上に向かう領
域は昇圧比が極大値となる周波数よりも動作周波数が大
きく、かつ共振領域にある適正出力領域、右下が変換効
率が低下する反共振領域である。輝度モードや入力電圧
に関らず、常に適正出力領域で動作していることがわか
る。一方従来技術では図３のように、反共振領域にはい
り変換効率が低下するので発熱し場合によっては故障す
ることになる。
【００１５】図４は本発明の実施形態と従来技術との入
力電圧と電力変換効率との関係を示すもので、本発明の
実施形態では輝度モードや入力電圧によらず８０％以上
の高い電力変換効率を維持することが分かった。
力電圧と電力変換効率との関係を示すもので、本発明の
実施形態では輝度モードや入力電圧によらず８０％以上
の高い電力変換効率を維持することが分かった。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、入力電源が切り替わる
などして入力電圧が変動しても、高い電力変換効率を維
持したまま安定な動作をすることができた。
などして入力電圧が変動しても、高い電力変換効率を維
持したまま安定な動作をすることができた。
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による入力電圧と基準電圧の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】入力電圧と管電流との関係を示す図である。
【図４】入力電圧と電力変換効率との関係を示す図であ
る。
る。
１ ・・トランス駆動回路 ２ ・・圧電トランス ３ ・・負荷 ４ ・・負荷電流検出回路 ５ ・・誤差増幅器 ６ ・・発振器 ７ ・・スイッチ駆動回路 ８ ・・入力端子 ９ ・・最大値選択器 １０ ・・比例電圧発生器 １１ ・・定電圧発生器
Claims (3)
- 【請求項１】圧電トランスと、入力電圧を受けて前記圧
電トランスを駆動するトランス駆動回路と、圧電トラン
スから負荷に供給される出力を制御する制御回路とを備
え、前記制御回路は、圧電トランスから負荷に供給され
る出力を前記入力電圧に応じて変化させる手段を備えた
ことを特徴とする高周波電力変換回路。 - 【請求項２】前記制御回路は、圧電トランスから負荷へ
の出力を検出して検出電圧を発生する出力検出回路と、
前記検出電圧と基準電圧とを比較する比較器と、前記比
較器の出力電圧に応じて周波数を制御して前記トランス
駆動回路に伝達する発振器と、前記基準電圧を前記入力
電圧に応じて変化する手段とを備えたことを特徴とする
請求項１に記載の高周波電力変換回路。 - 【請求項３】前記基準電圧は、前記入力電圧に応じて、
比例する領域と一定となる領域とを有することを特徴と
する請求項３に記載の高周波電力変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055335A JP2000253670A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 高周波電力変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055335A JP2000253670A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 高周波電力変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253670A true JP2000253670A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12995671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11055335A Pending JP2000253670A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 高周波電力変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000253670A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2015431A3 (en) * | 2007-07-13 | 2012-05-09 | Denso Corporation | Power supply voltage booster |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP11055335A patent/JP2000253670A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2015431A3 (en) * | 2007-07-13 | 2012-05-09 | Denso Corporation | Power supply voltage booster |
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