JPH07227088A - Ｅｌ用インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型のトランスを使用できるように工夫する
とともに回路構成を簡単にし、薄型化及び小型化を実現
する。 【構成】 昇圧コンバータ回路１と、該昇圧コンバータ
回路１の動作のオン、オフを制御する第１の制御回路２
と、前記昇圧コンバータ回路１の出力側に電圧降下用分
路を形成する第２の制御回路３と、前記第１及び第２の
制御回路２，３を作動させる自励ＣＲ発振回路４と、前
記昇圧コンバータ回路１の出力側に接続された直流阻止
用コンデンサ５とを備えており、自励ＣＲ発振回路４の
発振周波数をＥＬ素子の点灯に適した周波数に設定して
昇圧コンバータ回路１の出力側にパルス状電圧を生成
し、直流阻止用コンデンサ５で交流出力を得ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＥＬ（Electro Lumine
scence）素子を点灯させるためのＥＬ用インバータ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ページャー（ポケットベル）、
ノート型パーソナルコンピュータ、ラップトップ型ワー
ドプロセッサ等の出力表示装置としてＬＣＤ（液晶ディ
スプレイ）が使用されており、このＬＣＤのバックライ
トとしてＥＬ素子（ＥＬパネル）や冷陰極管が用いられ
ている。とくに、ＥＬ素子は、ページャー（ポケットベ
ル）のような小型で薄型の機器に内蔵されるようになっ
てきている。このＥＬ素子を点灯させるためには適切な
周波数範囲の交流電源が必要であり、通常、一次電池又
は二次電池等の直流電源を入力とするインバータ装置が
使用されている。

【０００３】従来一般的なＥＬ用インバータ装置は、ブ
ロッキング発振回路を用い、周波数が数１００Ｈｚ〜数
ｋＨｚの交流で４０〜１２０Ｖrmsの駆動電圧を発生さ
せ、直接ＥＬ素子に印加して発光させていた。

【０００４】また、正負の直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバ
ータで発生させ、ＥＬ素子に直列にインダクタを接続
し、ＥＬ駆動用発振回路と切換スイッチング回路でもっ
て、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの正負の直流電圧をイン
ダクタを介してＥＬ素子に印加し発光させるインバータ
装置が提案されている［ＮＥＣ技報 Vol.43 No.10/1990
の図６（ＥＬスイッチング応用回路）］。また、これと
同様の構成が実開平３−３７７９７号でも提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ブロッキン
グ発振回路の発振出力で直接ＥＬ素子を駆動する従来一
般的なインバータ装置では、ＥＬ駆動周波数と同じ周波
数でインバータを動作させているため、使用するトラン
スが大型となり、装置の小型化、薄型化が非常に困難で
あった。このようなインバータ装置では、特にページャ
ーのような小型で薄型であることが要求される機器に内
蔵する場合、トランスの大きいことが欠点になる。ま
た、出力電圧が入力電圧に比例するため、出力を制御す
ることが困難な嫌いもある。

【０００６】また、正負の直流電圧を発生し、これをス
イッチングしてインダクタを介しＥＬ素子に印加する従
来提案のインバータ装置では、正負の直流電圧を発生さ
せるため、ＤＣ／ＤＣコンバータやインダクタ等の余分
な回路と部品が必要であるため、回路が複雑化しコスト
の点で不利であった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑み、小型のトラン
スを使用できるように工夫するとともに回路構成を簡単
にし、薄型化及び小型化を実現できるＥＬ用インバータ
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＥＬ用インバータ装置は、昇圧コンバータ
回路と、該昇圧コンバータ回路の動作のオン、オフを制
御する第１の制御回路と、前記昇圧コンバータ回路の出
力側に電圧降下用分路を形成する第２の制御回路と、前
記第１及び第２の制御回路を作動させる自励ＣＲ発振回
路と、前記昇圧コンバータ回路の出力側に接続された直
流阻止用コンデンサとを備えた構成としている。

【０００９】また、前記自励ＣＲ発振回路の発振出力を
前記第１及び第２の制御回路の制御入力に加え、前記自
励ＣＲ発振回路の周期の前半サイクルにおいて前記第１
の制御回路で前記昇圧コンバータの動作をオンし、前記
周期の後半サイクルにおいて前記第２の制御回路で前記
昇圧コンバータ回路の出力側に電圧降下用分路を形成す
ることにより、パルス状出力電圧を作成する構成とする
ことができる。

【００１０】本発明のＥＬ用インバータ装置の基本構成
を図１に示す。同図において、１はＥＬ（Electro Lumi
nescence）素子の電源電圧を生成するための昇圧コンバ
ータ回路であり、２は該昇圧コンバータ回路１の動作の
オン、オフを制御するための第１の制御回路であり、３
は前記昇圧コンバータ回路１の出力側に電圧降下用分路
１５を形成する第２の制御回路であり、４は前記第１の
制御回路２及び第２の制御回路３を作動させる自励ＣＲ
発振回路であり、５は昇圧コンバータ回路１からの出力
電圧の直流バイアス成分を除去するための直流阻止用コ
ンデンサである。ここで、直流入力端子Ｐinとアース端
子ＣＯＭ１間に一次電池や二次電池等から直流電圧＋Ｖ
inが入力され、昇圧コンバータ回路１の昇圧出力は直流
阻止用コンデンサ５を通して交流出力電圧Ｖoutとして
出力端子Ｐoutとアース端子ＣＯＭ２間に出力されるよ
うになっている。

【００１１】なお、昇圧コンバータ回路１は入力電圧の
絶対値よりも出力電圧の絶対値が大きければ、入力と出
力間の電圧の正負が反転していても差し支えない。例え
ば、正電圧入力から負電圧出力を発生するものであって
も最終的に直流阻止用コンデンサ５で直流分を除去する
ので問題ない。

【００１２】

【作用】図１のＥＬ用インバータ装置の基本動作につい
て説明する。昇圧コンバータ回路１の出力は、そのまま
では直流出力（脈流）であるので、自励ＣＲ発振回路４
によって以下のように交流化する。該自励ＣＲ発振回路
４は、その発振周期の前半サイクルにおいて前記第１の
制御回路２を作動させて前記昇圧コンバータ１の動作を
オンさせ、発振周期の後半サイクルにおいて前記第２の
制御回路３を作動させ前記昇圧コンバータ回路１の出力
側に電圧降下用分路１５を形成する［出力電圧をシャン
ト（shunt）する］。すなわち、発振周期の前半サイク
ルでは、昇圧コンバータ回路１からコンデンサ５を通し
て出力端子Ｐout、アース端子ＣＯＭ２間に正の電圧が
出力される。また、発振周期の後半サイクルでは、昇圧
コンバータ回路１の出力側とアース端子ＣＯＭ１，ＣＯ
Ｍ２に接続したアースライン１０間に電圧降下用分路１
５が形成されることで該昇圧コンバータ回路１の出力側
がアースライン１０に実質的に短絡され、コンバータ出
力電圧が実質的に零電圧レベルになり、直流阻止用コン
デンサ５により出力端子Ｐout、アース端子ＣＯＭ２間
には反転電位が印加される。以上の各サイクルを繰り返
すことにより出力端子Ｐout、アース端子ＣＯＭ２間に
はパルス状出力電圧（交流電圧）が出力される。

【００１３】このように、本発明では前記自励ＣＲ発振
回路４の発振出力により出力電圧を交流化させているの
で、該自励ＣＲ発振回路４の発振周波数をＥＬ素子を点
灯させるのに最適な周波数（数１００Ｈｚ〜数ｋＨｚ）
にすることにより、昇圧コンバータ回路１での昇圧のた
めの周波数をＥＬ素子駆動周波数とは無関係に設定で
き、昇圧周波数を高周波（例えば数１００ｋＨｚ）とす
ることでコンバータに用いるトランスの小型化を図るこ
とができる。従って、ＥＬ用インバータ装置の小型化、
薄型化を図ることができる。また、回路構成が比較的簡
単であり、必要な部品点数を削減できるため、コスト低
減を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るＥＬ用インバータ装置の
実施例を図面に従って説明する。

【００１５】図２において、昇圧コンバータ回路１は、
ＥＬ素子を点灯するのに必要な数１０Ｖ〜百数１０Ｖの
電源電圧を生成するための自励型昇圧チョッパー方式の
ＤＣ／ＤＣコンバータであり、一次巻線Ｎｐ、昇圧用巻
線Ｎｓ及び帰還巻線Ｎｄを有するトランスＴ、スイッチ
ング素子としてのトランジスタＱ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、
コンデンサＣ１，Ｃ２及びダイオードＤ１からなってい
る。そして、直流入力端子Ｐinとアース端子ＣＯＭ１間
に、一次電池や二次電池等から直流電圧＋Ｖinが供給さ
れ、前記一次巻線Ｎｐ及びトランジスタＱ１の直列回路
が、それらの直流入力端子Ｐinとアース端子ＣＯＭ１に
通じるアースライン１０との間に接続されている。一次
巻線Ｎｐが接続され直流入力端子Ｐinに通じる供給ライ
ン１１とアースライン１０間にはコンデンサＣ１が設け
られている。また、トランジスタＱ１のベースと供給ラ
イン１１間には起動抵抗Ｒ１が接続され、トランジスタ
Ｑ１のベースと帰還巻線Ｎｄの一端との間には抵抗Ｒ２
及びコンデンサＣ２の直列回路が接続されている。帰還
巻線Ｎｄの他端はアースライン１０接続されている。さ
らに、昇圧用巻線Ｎｓの一端（すなわち、巻線Ｎｐ，Ｎ
ｓの直列接続から成る二次巻線の一端）に整流用ダイオ
ードＤ１のアノード側が接続されている。

【００１６】また、昇圧コンバータ回路１の整流後の昇
圧出力電圧が得られる前記ダイオードＤ１のカソードと
出力端子Ｐout間には直流阻止用コンデンサＣ５（図１
の直流阻止用コンデンサ５に相当）が接続されている。

【００１７】自励ＣＲ発振回路としての無安定（非安
定）マルチバイブレータ４Ａは、一対のトランジスタＱ
３，Ｑ４、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７、及びコンデン
サＣ３，Ｃ４からなっており、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，
Ｒ７の一端は供給ライン１１に接続され、トランジスタ
Ｑ３，Ｑ４のエミッタはアースライン１０に接続されて
いる。この無安定マルチバイブレータ４Ａは、動作時に
ＥＬ素子の点灯最適周波数である数１００Ｈｚ〜数ｋＨ
ｚ（例えば５００Ｈｚ〜３ｋＨｚ）で発振し、トランジ
スタＱ３のコレクタ側の出力端１６から方形波を出力す
るようになっている。この発振出力は、発振周期の前半
サイクルで実質的に零電圧であるローレベルになり、該
周期の後半サイクルで正電圧のハイレベルになる。

【００１８】前記昇圧コンバータ回路１のトランジスタ
Ｑ１のベースとアースライン１０間には、昇圧コンバー
タ回路１の動作をオン、オフ制御する第１の制御回路２
が接続されている。この第１の制御回路２は、トランジ
スタＱ１をオン、オフ制御するものであり、制御素子と
してのトランジスタＱ２とそのベースに接続された抵抗
Ｒ３とからなっている。抵抗Ｒ３は無安定マルチバイブ
レータ４Ａの出力端１６とトランジスタＱ２のベース間
に設けられており、第１の制御回路２の制御入力端とし
てのベースに印加する電流を制限している。トランジス
タＱ２は、無安定マルチバイブレータ４Ａの出力でオン
状態（導通状態）になることにより、前記トランジスタ
Ｑ１のベースとアースライン１０間を実質的に短絡する
ようになっている。

【００１９】第２の制御回路３は、前記昇圧コンバータ
回路１の出力電圧を零電圧レベルにするために、昇圧コ
ンバータ回路１の出力端である前記ダイオードＤ１のカ
ソード側とコンデンサＣ５との接続点とアースライン１
０間に電圧降下用分路１５を形成するためのものであ
り、その分路１５の接続をオン、オフ制御する制御素子
としてのトランジスタＱ５とそのベースに接続された抵
抗Ｒ８とからなっている。トランジスタＱ５は、無安定
マルチバイブレータ４Ａの出力でオン状態になることに
より、前記ダイオードＤ１とコンデンサＣ５との接続点
とアースライン１０間を短絡するようになっている。抵
抗Ｒ８は無安定マルチバイブレータ４Ａの出力端１６と
トランジスタＱ５のベース間に設けられており、第２の
制御回路３の制御入力端としてのベースに印加する電流
を制限している。

【００２０】なお、第１及び第２の制御回路２，３のト
ランジスタＱ２，Ｑ５のオン、オフのタイミングは同期
している。

【００２１】前記直流阻止用コンデンサＣ５は、昇圧コ
ンバータ回路１の昇圧出力（整流用ダイオードＤ１のカ
ソード側電圧）の直流バイアス成分を除去し、交流出力
電圧Ｖoutを出力端子Ｐoutとアース端子ＣＯＭ２間に接
続されたＥＬ素子に印加するものである。このコンデン
サＣ５は、ＥＬ素子の静電容量より大きい容量（例えば
１０倍以上）のものを用いるのが望ましい。

【００２２】次に、図２の実施例の全体的動作について
説明する。

【００２３】まず、起動抵抗Ｒ１よりトランジスタＱ１
のベースに微少電流が流れ始めると、トランジスタＱ１
のコレクタ電流が流れ始め、トランスＴの一次巻線Ｎｐ
を通じて帰還巻線Ｎｄに誘起電圧を生じる。帰還巻線Ｎ
ｄに誘起電圧が生じるとコンデンサＣ２、抵抗Ｒ２を通
してトランジスタＱ１のベースに電流を流すため正帰還
作用で発振（例えば数１００ｋＨｚ）がスタートし、ト
ランスＴの昇圧用巻線Ｎｓの端部に高電圧（例えば数１
０Ｖ〜百数１０Ｖ）が発生する（この場合、二次巻線は
巻線Ｎｐ，Ｎｓの直列接続と等価的に考えることがで
き、一次、二次巻線比に対応した電圧が得られる。）。
そして、この高電圧が整流用ダイオードＤ１で整流さ
れ、直流阻止用コンデンサＣ５を通してＥＬ素子に印加
されるが、そのままではＥＬ素子に直流出力（脈流）し
か印加されないので、無安定マルチバイブレータ４Ａに
よって以下のように交流化する。

【００２４】無安定マルチバイブレータ４Ａは、発振周
期の前半サイクルでローレベル（実質的に零電圧）、後
半サイクルで正のハイレベルになる方形波（パルス信
号）を出力している。その発振出力が、出力端１６から
第１の制御回路２及び第２の制御回路３の制御入力端に
それぞれ加えられる。発振周期の前半サイクルにおいて
は、出力信号がローレベルであるため、第１の制御回路
２のトランジスタＱ２はオフ状態（遮断状態）となり、
昇圧コンバータ回路１の動作をオン状態とする。また、
第２の制御回路３のトランジスタＱ５もオフ状態とな
り、ダイオードＤ１を経た昇圧コンバータ回路１の出力
がコンデンサＣ５を通して、出力端子Ｐout，アース端
子ＣＯＭ２間に正の電圧として出力される。前記発振周
期の後半サイクルにおいては、出力信号がハイレベルに
変わるため、第１の制御回路２のトランジスタＱ２はオ
ン状態（導通状態）となり、トランジスタＱ１のベース
とアースライン１０間を実質的に短絡し、トランジスタ
Ｑ１をオフ状態（遮断状態）として昇圧コンバータ回路
１の動作を停止させる。また、第２の制御回路３のトラ
ンジスタＱ５もオン状態となり、前記ダイオードＤ１と
コンデンサＣ５との接続点とアースライン１０間を実質
的に短絡する電圧降下用分路１５を形成し（シャント
し）、昇圧コンバータ回路１からの出力電圧を実質的に
零電圧に低下させる。従って、コンデンサＣ５により出
力端子Ｐoutの電位は負になり、出力端子Ｐout、アース
端子ＣＯＭ２間に接続されているＥＬ素子には反転電位
が印加される。以上の前半サイクルと後半サイクルの動
作が繰り返され、ＥＬ用インバータ装置は出力端子Ｐou
t、アース端子ＣＯＭ２間に図３に示すような交流のパ
ルス状出力電圧を出力する。すなわち、ＥＬ素子には無
安定マルチバイブレータ４Ａの発振周波数により規定さ
れた交流電圧が印加されることになる。

【００２５】図３は、上記実施例の出力端子Ｐout、ア
ース端子ＣＯＭ２間の出力電圧Ｖout及び出力電流Ｉout
の波形を示す。

【００２６】上記実施例によると、無安定マルチバイブ
レータ４Ａの発振出力により昇圧コンバータ回路１の直
流出力電圧を交流化させ、該無安定マルチバイブレータ
４ＡでＥＬ素子を点灯させるのに最適な周波数にしてい
るので、昇圧コンバータ回路１での昇圧のための動作周
波数をＥＬ素子駆動周波数とは無関係に設定でき、動作
周波数を高周波（ＥＬ素子駆動周波数よりも高い周波
数）とすることで昇圧コンバータ回路１に用いるトラン
スの小型、薄型化を図ることができる。従って、ＥＬ用
インバータ装置の小型化、薄型化を図ることができる。

【００２７】また、昇圧コンバータ回路が正負の直流電
圧を発生する必要がなく、インダクタ等も不要であるた
め回路構成が比較的簡単であり、必要な部品点数を削減
できるため、コスト低減を図ることができる。

【００２８】さらに、無安定マルチバイブレータ４Ａの
出力波形のデューティーを変更可能な回路構成を採用す
れば（例えばＲ４乃至Ｒ７の少なくともいずれかを可変
抵抗とする等）、出力端１６の方形波のハイレベル状態
を長くすることにより、第１の制御回路２のトランジス
タＱ２のオン状態を長くし、すなわち、トランジスタＱ
１のオフ状態を長めにして昇圧コンバータ回路１の動作
停止時間を長くし、出力電圧を低下させることができ
る。逆に出力端１６の方形波のハイレベル状態を短くす
ることにより、第１の制御回路２のトランジスタＱ２の
オン状態を短くし、すなわち、トランジスタＱ１のオフ
状態を短めにして昇圧コンバータ回路１の動作停止時間
を短くし、出力電圧を増加させることができる。つま
り、入力電圧にかかわらず出力電圧を制御することが可
能である。

【００２９】なお、上記実施例では、第１の制御回路２
及び第２の制御回路３のトランジスタＱ２，Ｑ５にバイ
ポーラトランジスタを使用したが、ＦＥＴ、あるいはそ
の他の制御素子を用いてもよい。同様に、昇圧コンバー
タ回路１のトランジスタＱ１にもＦＥＴ、あるいはその
他の制御素子を用いてもよい。

【００３０】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＥＬ用イ
ンバータ装置は、昇圧コンバータ回路で入力電圧を昇圧
するとともに、自励ＣＲ発振回路の発振出力を第１の制
御回路及び第２の制御回路に加え、前記第１の制御回路
で前記昇圧コンバータ回路の動作をオン、オフ制御する
とともに、前記昇圧コンバータ回路の出力側に電圧降下
用分路を形成する如く前記第２の制御回路を作動させて
パルス状電圧を作り、前記昇圧コンバータ回路の出力側
から直流阻止用コンデンサを通してＥＬ素子を点灯させ
るための交流出力電圧を得ており、前記自励ＣＲ発振回
路の発振出力により出力電圧を交流化させているので、
該自励ＣＲ発振回路の発振周波数をＥＬ素子を点灯させ
るのに最適な周波数にすることができる。また、これに
より、前記昇圧コンバータ回路の動作周波数をＥＬ素子
駆動周波数とは無関係に設定でき、前記昇圧コンバータ
回路の動作周波数をＥＬ素子駆動周波数より高い周波数
とすることで当該昇圧コンバータに用いるトランスの小
型化を図ることができる。また、回路構成が比較的簡単
であり、必要な部品点数が少なく、コストの点で有利で
ある。従って、小型化及び薄型化を実現し、安価で、特
にページャー等の小型の機器に内蔵されるＥＬ素子点灯
に適したＥＬ用インバータ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＥＬ用インバータ装置の基本構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例を示す回路図である。

【図３】実施例の動作における出力電圧及び出力電流を
示す波形図である。

【符号の説明】

１ 昇圧コンバータ回路 ２ 第１の制御回路 ３ 第２の制御回路 ４ 自励ＣＲ発振回路 ４Ａ 無安定マルチバイブレータ ５ 直流阻止用コンデンサ １０ アースライン １１ 供給ライン １５ 電圧降下用分路 １６ 出力端 Ｃ１乃至Ｃ５ コンデンサ Ｄ１ ダイオード Ｒ１乃至Ｒ８ 抵抗 Ｔ トランス Ｎｐ 一次巻線 Ｎｄ 帰還巻線 Ｎｓ 昇圧用巻線 Ｑ１乃至Ｑ５ トランジスタ Ｐin 直流入力端子 ＣＯＭ１，ＣＯＭ２ アース端子 Ｐout 出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇圧コンバータ回路と、該昇圧コンバー
   タ回路の動作のオン、オフを制御する第１の制御回路
   と、前記昇圧コンバータ回路の出力側に電圧降下用分路
   を形成する第２の制御回路と、前記第１及び第２の制御
   回路を作動させる自励ＣＲ発振回路と、前記昇圧コンバ
   ータ回路の出力側に接続された直流阻止用コンデンサと
   を備えたことを特徴とするＥＬ用インバータ装置。
2. 【請求項２】 前記自励ＣＲ発振回路の発振出力が前記
   第１及び第２の制御回路の制御入力に加えられており、
   前記自励ＣＲ発振回路の周期の前半サイクルにおいて前
   記第１の制御回路で前記昇圧コンバータの動作をオン
   し、前記周期の後半サイクルにおいて前記第２の制御回
   路で前記昇圧コンバータ回路の出力側に電圧降下用分路
   を形成することにより、パルス状出力電圧を作成する請
   求項１記載のＥＬ用インバータ装置。