JPH09285123A - 圧電トランス駆動装置 - Google Patents

圧電トランス駆動装置

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JPH09285123A
JPH09285123A JP8089186A JP8918696A JPH09285123A JP H09285123 A JPH09285123 A JP H09285123A JP 8089186 A JP8089186 A JP 8089186A JP 8918696 A JP8918696 A JP 8918696A JP H09285123 A JPH09285123 A JP H09285123A
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piezoelectric transformer
unit
waveform
oscillation
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JP8089186A
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Hirobumi Matsuda
博文 松田
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Daishinku Corp
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Daishinku Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定動作の維持あるいは圧電トランスの出力
調整が簡単な回路構成で可能となり、また圧電トランス
の出力低下に対する保護回路を備えた圧電トランス駆動
装置を提供する。 【解決手段】 発振部と、圧電トランス駆動部と、その
圧電トランスの出力電圧を検出する電圧検出部とを有す
るとともに、その電圧検出部から検出された検出電圧を
波形整形し、その波形整形された帰還信号の位相が発振
信号の波形と同位相となるタイミングでその帰還信号を
発振部に帰還する位相補正部、発振部の出力側に、互い
に逆方向に並列接続された二つのダイオードと、このダ
イオード間に接続された一つの可変抵抗とからなるデュ
ーティ比可変回路を有し、この回路からの発振出力を発
振部に帰還する出力調整部、発振部の発振段にその帰還
信号の出力レベルを所定レベルと比較し、所定レベル以
下の場合には発振部の発振を停止させる保護回路部のう
ち１つ以上の構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶のバッ
クライト用電源回路等に用いられる圧電トランスを駆動
する駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に圧電トランスは、出力インピーダ
ンスが高いため大電流を取り出せず、負荷インピーダン
スが１００ｋΩ程度になると出力電流は無負荷時の１／
２０以下に低下する特性をもつが、こうした出力電圧／
電流特性は、冷陰極管の特性に対し、整合性が良いもの
となっている。さらに、変換効率が高く、薄型化でき、
また安全性が高いことから、冷陰極管バックライト用イ
ンバータに用いられている。
【０００３】しかし、この圧電トランスを駆動する場
合、その駆動周波数、すなわち入力周波数は圧電トラン
スの共振周波数に合わせなければならない。しかし、共
振の鋭さＱが高い上、負荷インピーダンスや周囲温度の
変化、圧電トランスの長さと厚みや素子のばらつきなど
で共振周波数は変動する。したがって、適性な出力を得
るには駆動周波数を細かく制御し、この共振周波数の変
化に追従させ補正する必要がある。
【０００４】そこで、従来では、動作の安定を図る装置
としてＶ−Ｆ変換法を採用した冷陰極管点灯回路があ
る。この構成を示すブロック図を図９に示す。この方式
は、圧電トランス５１の出力電流をフィードバックし
て、出力電流が設定値になるように圧電トランスの駆動
周波数を制御するものである。
【０００５】この回路には、冷陰極管５２に流れる電流
を電流検出器５３によって検出し、整流回路５４によっ
て整流後、積分器５５によってこの整流されたフィード
バック信号と出力電流設定用の輝度設定電流（図示せ
ず）とを合わせて積分し、Ｖ−Ｆ変換器５６によってそ
の積分結果に応じた発振周波数を制御する補正回路が設
けられている。
【０００６】また、この回路は、巻線トランス５７を備
えており、圧電トランス５１の昇圧比の不足を補うとと
もに、変換効率を向上させる構成となっている。さら
に、圧電トランスの出力電圧を制御する方法としては、
出力信号のデューティを調整することが一般的に行われ
ている。
【０００７】こうした方法として従来では、図１０に示
すように、圧電トランス固有の周波数をもつ駆動用信号
と、この駆動用信号よりも低い周波数をもつコントロー
ル信号を用いて、この駆動信号のデューティを変化させ
ることにより、圧電トランスの出力電圧を調整するもの
である。
【０００８】この方法により、例えば、図１１（ａ）に
示す駆動信号に対し、そのデューティを変化させる場
合、同図（ｂ）に示すコントロール信号によって、同図
（ｃ）に示すようなデューティの変化した駆動信号を得
ることができる。また、同図（ｄ）に示すコントロール
信号によって同図（ｅ）に示すような駆動信号を得るこ
とができる。従って、圧電トランスの出力電圧は、こう
して得られた駆動信号に対応する電圧となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の図９
に対応する従来例では、動作の安定を図るために、別途
補正回路を設ける必要があり、このため、回路構成は複
雑となり、高価となる問題があった。
【００１０】また、図１０に対応する従来技術における
圧電トランスの出力調整では、２種の周波数を用いるた
め、発振器を２個設置する必要がある。この場合にも、
回路構成は複雑となり、高価となる問題があった。ま
た、こうした複雑な回路構成では、小型化の実現が難し
い。
【００１１】さらに、圧電トランスは負荷に対応して設
計されているが、負荷に異常が発生した場合には、圧電
トランスの出力が低下したり、あるいは停止してしま
う。この場合、従来の装置ではドライブ側からの過電流
が流れ出し、こうした事態に対して無防備な回路構成と
言いわざるをえない。
【００１２】本発明はこれらの問題点を解決するために
なされたもので、周囲の温度変動、電圧変動および負荷
のインピ−ダンス変動を生じた場合でも、安定した動作
の維持が簡単な回路構成で可能であり、さらに圧電トラ
ンスの出力調整についても、簡単な回路構成で実現する
ことができるとともに、圧電トランスの出力低下あるい
は停止した場合にも、圧電トランスのドライブ側の過電
流が無駄に流れることを防止することができ、駆動効率
の高い、小型化の可能な圧電トランス駆動装置を低いコ
ストで提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、請求項１に対応する発明（以下、発明１とい
う）の圧電トランス駆動装置は、その基本概念図である
図１（ａ）を参照しながら説明すると、圧電トランス３
を駆動するための装置であって、Ｃ−ＭＯＳインバータ
によって微分回路が形成されたＲ．Ｃ発振回路からなる
発振部１と、この発振部１からの発振信号を入力して、
圧電トランス３を駆動する駆動信号を出力するためのス
イッチング素子からなる圧電トランス駆動部２と、その
圧電トランス３の出力電圧を検出する電圧検出部５と、
この電圧検出部５から検出された検出電圧を波形整形す
るとともに、その波形整形された帰還信号の位相が上記
発振信号の波形と同位相となるタイミングで当該帰還信
号を発振部１に帰還する位相補正部６を備えたことによ
って特徴付けられている。
【００１４】また、請求項２に対応する発明（以下、発
明２という）の圧電トランス駆動装置は、その基本概念
図である図１（ｂ）を参照しながら説明すると、発振部
１と、この発振部１からの発振信号を入力して、圧電ト
ランス３を駆動する駆動信号を出力するための圧電トラ
ンス駆動部２と、その圧電トランス３の出力電圧を検出
する電圧検出部５と、この電圧検出部５から検出された
検出電圧を波形整形し、その波形整形した帰還信号を発
振部１に帰還する波形整形部９を備えるとともに、発振
部１の出力側に、互いに逆方向に並列接続された二つの
ダイオードと、このダイオード間に接続された一つの可
変抵抗とからなるデューティ比を変化させるためのデュ
ーティ比可変回路を有し、この回路からの発振出力を発
振部１に帰還する出力調整部７を備えたことによって特
徴付けられている。
【００１５】また、請求項３に対応する発明（以下、発
明３という）の圧電トランス駆動装置は、その基本概念
図である図１（ｃ）を参照しながら説明すると、発振部
１と、この発振部１からの発振信号を入力して、圧電ト
ランス３を駆動する駆動信号を出力するための圧電トラ
ンス駆動部２と、その圧電トランス３の出力電圧を検出
する電圧検出部５と、この電圧検出部５から検出された
検出電圧を波形整形し、その波形整形した帰還信号を発
振部１に帰還する波形整形部９を備えるとともに、発振
部１の発振段にその帰還信号の出力レベルを所定レベル
と比較し、所定レベル以下の場合には発振部１の発振を
停止させる保護回路部８を備えたことによって特徴付け
られている。
【００１６】また、発明２および発明３における波形整
形部９に代えて、発明１に記載の位相補正部６とするこ
とが好ましい。さらに、発明２において、発振部１の発
振段に、発明３に記載の保護回路部８を備えてもよい。
【００１７】さらにまた、発明２において、発振部１の
発振段に、発明３に記載の保護回路部８を備えるととも
に、波形整形部９に代えて、発明１に記載の位相補正部
６とすることが最も好ましい。
【００１８】
【作用】発振部１では微分回路をなすＲ．Ｃ発振回路に
より発振し、微分波形の出力信号が出力される。また微
分回路の出力段からの出力信号により、圧電トランス駆
動部２は圧電トランス３を駆動させるための駆動信号を
出力し、圧電トランス３を駆動させて高圧を得ることに
より、負荷６を動作させることができる。
【００１９】発明１の位相補正部６は、電圧検出部５か
ら検出された検出電圧を波形整形するとともに、その波
形整形された帰還信号の位相が発振信号の波形と同位相
となるタイミングでその帰還信号を発振部１に帰還する
ので、発振部１からの出力信号は常に同位相で発振され
る。従って、動作の安定した回路となる。
【００２０】また、発明２の出力調整部７の回路におい
て、可変抵抗を調節することにより、所望のデューティ
を有する駆動信号を得ることができ、圧電トランスの出
力電圧を制御することができる。
【００２１】さらに、発明３の保護回路部８によって、
圧電トランス３の出力が所定レベル以下の場合には発振
部１の発振が停止するので、ドライブ側からの過電流の
流れが阻止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】図２は、発明２に対応する実施の
形態に適用される装置の回路構成図であり、圧電トラン
スから検出された出力電圧の位相を補正する遅延回路６
０（位相補正部）を備えた構成に特徴がある。以下にこ
の図面を参照しながら説明する。
【００２３】発振回路部１ａは、Ｃ−ＭＯＳインバータ
Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 によるＲ．Ｃ発振回路が構成されてい
る。このカスケード接続されたＣ−ＭＯＳインバータＩ
1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 に対し、インバータＩ2 の出力段から、
コンデンサＣ1 および抵抗Ｒ 1 あるいはＲ2 を介してイ
ンバータＩ1 あるいはインバータＩ2 のノンアクティブ
側に帰還先を有する帰還回路が構成されている。この微
分回路ではこの帰還先の接続点に、所定の発振周波数を
もつ微分波形が現れる。
【００２４】さらに、このインバータＩ3 の出力段に
は、抵抗Ｒ3 を介してトランジスタが２個用いられたプ
ッシュブル回路２１と、このプッシュブル回路２１と抵
抗Ｒ4を介して接続されたＦＥＴ２２によって構成され
た圧電トランス駆動部２０が接続されている。このプッ
シュブル回路２１の各トランジスタはスイッチング素子
として機能しており、このオン，オフ作用によって圧電
トランス３０を駆動させる。この圧電トランス３０の駆
動に基づいて出力される高電圧により、負荷として用い
られる、例えばＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent L
amp)の駆動が可能となる。また、この圧電トランス３０
の出力側の電圧の検出は、高抵抗Ｒ5 ，Ｒ 6 による抵抗
分割、および、ダイオードＤ1 によって行われ、これら
により、半波正弦波状の電圧波形に変換されて、発振回
路１ａと同等のインバータからなるインバータＩ4 に入
力される。そこで、インバータＩ4 によって波形整形が
行われて、方形波状の電圧波形に変換された後、このイ
ンバータＩ4 の出力段から、コンデンサＣ2 を介して、
インバータＩ5 の出力段に直列に接続された抵抗Ｒ7側
に接続された構成の遅延回路６０によって、圧電トラン
ス３０から出力されるπ／２ラジアン遅れた波形をさら
にπ／２ラジアン遅れた波形とすることによって、基本
発振出力波形と同位相とする構成となっている。図３
は、発明２および発明３の波形整形部を位相補正部に代
えた請求項４に対応する発明における実施の形態に適用
される装置の回路構成図である。この構成は図２の遅延
回路６０の構成において、抵抗Ｒ6 に代えて可変抵抗Ｖ
Ｒ2 を用い、さらに圧電トランスの出力を調整するため
の出力調整部７０を備えた回路構成に特徴がある。以下
にこの図面を参照しながら説明する。
【００２５】インバータＩ3 の出力段に設けられた出力
調整部７０は、互いに逆方向に並列接続された二つのダ
イオードＤ2 ，Ｄ3 と、このダイオードＤ2 とダイオー
ドＤ 3 との間に可変抵抗ＶＲ1 が接続されたデューティ
調整回路からなっている。このデューティ調整回路によ
って、くり返し周波数は一定でデューティ比を連続可変
できる自走マルチとなる。このデューティ比が変化した
発振出力は発振回路１ｂに帰還される構成となってい
る。
【００２６】また、圧電トランス３０から検出された出
力電圧を波形整形するインバータＩ 4 、このインバータ
Ｉ4 の出力段から、コンデンサＣ2 を介して、インバー
タＩ 5 の出力段に直列に接続された可変抵抗ＶＲ2 に接
続された構成の遅延回路６１が構成されており、この遅
延回路６１からの出力はインバータＩ6 およびコンデン
サＣ3 を介してインバータＩ2 のノンアクティブ側に接
続されている。
【００２７】この回路構成の作用を図７を参照しながら
説明する。図３に示す各出力段ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
における出力波形をそれぞれ波形ａ，波形ｂ，波形ｃ，
波形ｄ，波形ｅ，波形ｆとし、図７（ａ）には波形ａ、
同図（ｂ）には波形ｂ、同図（ｃ）には波形ｃ、同図
（ｄ）には波形ｄ、同図（ｅ）には波形ｅ、同図（ｆ）
には波形ｆをそれぞれ示す。
【００２８】波形ａは圧電トランス３０に入力される基
本出力波形である。これに対し圧電トランス３０の出力
波形はこの波形ａからπ／２ラジアン遅れた波形ｂとな
る。この波形ｂは、高抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 による抵抗分割、
および、ダイオードＤ1 によって検出され、これらによ
り、半波正弦波状の半波整流電圧波形である波形ｃに変
換されて、発振回路１ｂと同等のインバータからなるイ
ンバータＩ4 に入力される。そこで、インバータＩ4 に
よって波形整形が行われて、方形波状の電圧波形である
波形ｄに変換された後、この遅延回路６１の可変抵抗Ｖ
Ｒ2 、コンデンサＣ2 の時定数によって、さらにπ／２
ラジアン遅れた波形とすることができ、この結果波形ｅ
となり、さらにインバータＩ6 によって方形波状の帰還
信号波形である波形ｆとなって発振回路１ｂに帰還され
る。
【００２９】図４は発明３に対応する実施の形態に適用
される装置の回路構成図である。この構成は、発振回路
１ｃの発振段にその帰還信号の出力レベルを所定レベル
と比較し、所定レベル以下の場合には発振回路１ｃの発
振を停止させる保護回路が設けられている。この保護回
路にはイネーブル端子が用いられ、このイネーブル端子
により出力をアクティブにするかノン・アクティブにす
るかの切り換えを行う構成となっている。このイネーブ
ル端子としては、図４（ａ）にはノア回路４１、図４
（ｂ）にはナンド回路４２が用いられ、ノア回路４１を
用いた回路では、入力端子ｓが”Ｈ”レベルの場合、ナ
ンド回路４２を用いた回路では、入力端子ｓが”Ｌ”レ
ベルの場合にそれぞれ発振が停止する構成となってい
る。
【００３０】この保護回路を用いた例として、図５およ
び図６に示す構成がある。まず、図５に示す構成は、請
求項６に対応する発明における実施の形態に適用される
装置の回路構成図である。この構成は、発明１、２、３
の特徴的構成を全て取りいれた回路となっており、最も
好ましい実施の形態となっている。
【００３１】つまり、先に説明した出力調整部７０、位
相補正回路５１、保護回路５２が共に組み込まれた構成
となっている。ここで、この回路構成の作用を図８を参
照しながら説明する。図５に示す各出力段ａ，ｂ，ｃに
おける出力波形をそれぞれ波形ａ，波形ｂ，波形ｃと
し、図８（ａ）には波形ａ、同図（ｂ）には波形ｂ、同
図（ｃ）には波形ｃをそれぞれ示す。
【００３２】出力調整部７０によって所望のデューティ
をもつ駆動信号が出力され、この駆動信号に対応する圧
電トランスの出力電圧が出力される。また、高抵抗
Ｒ5 ，Ｒ 6 による抵抗分割、および、ダイオードＤ1 に
よって検出された出力電圧、すなフィードバック用信号
の波形ａを、波形整形することによって波形ｂとなり、
さらに、整流することによって直流波形ｃが得られる。
この直流波形ｃは”Ｈ”レベルとなっているが、インバ
ータＮ3 によってこのレベルが反転され、発振回路の入
力端子ｓに戻される。通常の動作では、入力端子ｓは常
に”Ｌ”レベルであるため、発振は持続される。一方、
フィードバック用信号の波形ａがスレッショルド電圧以
下になると、入力端子ｓは”Ｈ”レベルとなるため発振
は停止する。
【００３３】また、図６に示す構成は、請求項５に対応
する発明における実施の形態に適用される装置の回路構
成図である。先に説明した出力調整部７０、保護回路６
１が組み込まれた構成となっており、位相補正回路は省
かれた構成となっている。
【００３４】この回路は、電圧変動が極めて小さい場合
には位相補正を必要としないため、特に有効である。こ
の回路の動作は図５に示した構成と同様であり、動作時
にはａ波形がスレッショルド電圧を超える信号である場
合、ｂ波形は”Ｈ”レベルを保持しているため、入力端
子ｓは”Ｌ”レベルとなって発振は持続される。一方、
フィードバック用信号の波形ａがスレッショルド電圧以
下になると、ｂ波形は”Ｌ”レベルとなるため，入力端
子ｓは”Ｈ”レベルとなって発振は停止する。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、発明１の圧電トラ
ンス駆動装置によれば、電圧検出部から検出された検出
電圧を波形整形するとともに、その波形整形された帰還
信号の位相が発振信号の波形と同位相となるタイミング
で当該帰還信号を発振部に帰還する位相補正部を備えた
構成としたので、周囲の温度変動、電圧変動および負荷
のインピ−ダンス変動を生じた場合でも、安定した動作
の維持が簡単な回路構成で可能となる。
【００３６】また、発明２の圧電トランス駆動装置によ
れば、発振部の出力側に、互いに逆方向に並列接続され
た二つのダイオードと、このダイオード間に接続された
一つの可変抵抗とからなるデューティ比を変化させるた
めのデューティ比可変回路を有し、この回路からの発振
出力を発振部に帰還する出力調整部を備えた構成とした
ので、圧電トランスの出力調整についても、簡単な回路
構成で実現可能となり、制御が容易となる。
【００３７】さらに、発明３の圧電トランス駆動装置に
よれば、発振部の発振段にその帰還信号の出力レベルを
所定レベルと比較し、所定レベル以下の場合には発振部
の発振を停止させる保護回路部を備えた構成としたの
で、圧電トランスの出力低下あるいは停止した場合に
も、圧電トランスのドライブ側の過電流が無駄に流れる
ことを防止することができ、回路の保護機能を付加する
ことができる。
【００３８】これらの特徴的構成は単独で上記の効果を
奏するが、これらの構成を複数組み合わせてもを組み合
わせた構成としても、本発明の圧電トランス駆動装置
は、全体として駆動効率が高くなり、また、簡単な構成
であることから、小型化も可能であり、しかも、低コス
トを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本概念図
【図２】発明１の実施の形態に適用される装置の回路構
成図
【図３】請求項４に対応する本発明における実施の形態
に適用される装置の回路構成図
【図４】発明３の実施の形態に適用される装置の回路構
成図
【図５】請求項６に対応する本発明における実施の形態
に適用される装置の回路構成図
【図６】請求項５に対応する本発明における実施の形態
に適用される装置の回路構成図
【図７】図３に対応する発明の実施の形態に適用される
装置の回路の作用を説明するための電圧波形図
【図８】図５に対応する発明の実施の形態に適用される
装置の回路の作用を説明するための電圧波形図
【図９】従来例の構成を示すブロック図
【図１０】従来技術において駆動信号のデューティを変
化させる方法を説明するための図
【図１１】図１０に対応する従来技術において、駆動信
号、コントロール信号、デューティの変化した駆動信号
の例を説明するための図
【符号の説明】
１・・・・発振部 ２・・・・圧電トランス駆動部 ３・・・・圧電トランス ５・・・・電圧検出部 ６・・・・位相補正部 ７‥‥出力調整部 ８‥‥保護回路部 ９‥‥波形整形部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電トランスを駆動するための装置であ
    って、Ｃ−ＭＯＳインバータによって微分回路が形成さ
    れたＲ．Ｃ発振回路からなる発振部と、この発振部から
    の発振信号を入力して、上記圧電トランスを駆動する駆
    動信号を出力するためのスイッチング素子からなる圧電
    トランス駆動部と、その圧電トランスの出力電圧を検出
    する電圧検出部と、この電圧検出部から検出された検出
    電圧を波形整形するとともに、その波形整形された帰還
    信号の位相が上記発振信号の波形と同位相となるタイミ
    ングで当該帰還信号を上記発振部に帰還する位相補正部
    を備えたことを特徴とする圧電トランス駆動装置。
  2. 【請求項２】 圧電トランスを駆動するための装置であ
    って、Ｃ−ＭＯＳインバータによって微分回路が形成さ
    れたＲ．Ｃ発振回路からなる発振部と、この発振部から
    の発振信号を入力して、上記圧電トランスを駆動する駆
    動信号を出力するためのスイッチング素子からなる圧電
    トランス駆動部と、その圧電トランスの出力電圧を検出
    する電圧検出部と、この電圧検出部から検出された検出
    電圧を波形整形し、その波形整形した帰還信号を上記発
    振部に帰還する波形整形部を備えるとともに、上記発振
    部の出力側に、互いに逆方向に並列接続された二つのダ
    イオードと、このダイオード間に接続された一つの可変
    抵抗とからなるデューティ比を変化させるためのデュー
    ティ比可変回路を有し、この回路からの発振出力を当該
    発振部に帰還する出力調整部を備えたことを特徴とする
    圧電トランス駆動装置。
  3. 【請求項３】 圧電トランスを駆動するための装置であ
    って、Ｃ−ＭＯＳインバータによって微分回路が形成さ
    れたＲ．Ｃ発振回路からなる発振部と、この発振部から
    の発振信号を入力して、上記圧電トランスを駆動する駆
    動信号を出力するためのスイッチング素子からなる圧電
    トランス駆動部と、その圧電トランスの出力電圧を検出
    する電圧検出部と、この電圧検出部から検出された検出
    電圧を波形整形し、その波形整形した帰還信号を上記発
    振部に帰還する波形整形部を備えるとともに、上記発振
    部の発振段にその帰還信号の出力レベルを所定レベルと
    比較し、所定レベル以下の場合には上記発振部の発振を
    停止させる保護回路部を備えたことを特徴とする圧電ト
    ランス駆動装置。
  4. 【請求項４】 上記波形整形部に代えて、請求項１に記
    載の位相補正部とすることを特徴とする請求項２または
    請求項３に記載の圧電トランス駆動装置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の保護回路部を備えたこ
    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。
  6. 【請求項６】 上記波形整形部に代えて、請求項１に記
    載の位相補正部とす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。
JP8089186A 1996-04-11 1996-04-11 圧電トランス駆動装置 Pending JPH09285123A (ja)

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