JPH07147771A - 圧電トランス高圧発生装置 - Google Patents

圧電トランス高圧発生装置

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JPH07147771A
JPH07147771A JP5291615A JP29161593A JPH07147771A JP H07147771 A JPH07147771 A JP H07147771A JP 5291615 A JP5291615 A JP 5291615A JP 29161593 A JP29161593 A JP 29161593A JP H07147771 A JPH07147771 A JP H07147771A
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JP
Japan
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drive
piezoelectric transformer
circuit
output
voltage
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JP5291615A
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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】 【目的】 圧電トランスへ、安定した入力電圧を効率良
く供給することができ、また、電磁ノイズが発生するこ
ともなく、さらに、小型化を実現することができる圧電
トランス高圧発生装置を提供する。 【構成】 圧電トランスと、この圧電トランスを駆動す
るための駆動信号を出力する駆動部と、この駆動部に入
力信号を与える駆動信号源とを備えており、この駆動部
は、スレショールド電圧と第1の基準電圧とを比較する
第1のレベル・コンパレータと、トリガ入力と第2の基
準電圧とを比較する第2のレベル・コンパレータと、そ
の第1および第2のレベル・コンパレータからの出力に
基づいて出力信号が2値間で変化する論理回路と、ドラ
イバとによって構成され、その駆動回路は集積回路をな
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランス高圧発生
装置に関し、更に詳しくは圧電トランスを駆動するため
の駆動回路を有する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、直流低電圧電源からの昇圧には、
DC−ACインバータが一般的に用いられているが、こ
のインバータ回路において、パルストランス等が使用さ
れている。しかし、このパルストランスでは雑音が大き
いため、最近では、チタン酸ジルコン酸鉛等からなるセ
ラミックスを用いたセラミックトランスが使用されてい
る。
【0003】このセラミックトランスを駆動するための
駆動回路では、効率良く作動させるために、セラミック
トランスの共振周波数の変動に応じた周波数でセラミッ
クトランスを駆動することが肝要である。
【0004】このセラミックトランスの駆動回路の従来
例として、図4にその回路ブロック図を示す。この駆動
回路は、駆動電極41a,41bを有するセラミックト
ランス41と、一次コイル45aと二次コイル45bを
有するトランス43と、トランジスタ42とからなる。
このトランジスタ42のコレクタをトランスの一次コイ
ルを介して電源44に接続し、べースおよびエミッタを
トランス43の二次コイル45bを直列に介してセラミ
ックストランスの駆動電極に接続されている。この直列
回路はトランジスタ42のべース42Bとエミッタ42
E間に接続されている。このトランジスタ42はトラン
ス41により、コレクタ出力をセラミックトランスの駆
動端子間を介してべース42Bに正帰還するようになっ
ており、これによって、セラミックトランスの駆動端子
間を圧電振動子として利用し、自励発振回路を構成して
いる。
【0005】また、他の従来例として、図5にその回路
ブロック図を示す。圧電トランス本体50に設けられた
駆動部分の電極52,53は定電圧の駆動信号源55に
接続され、その間に共振インダクタンス59、駆動信号
源55の内部抵抗と共振インダクタンス59の抵抗分と
の和からなる抵抗51が直列に接続され、共振キャパシ
タンスC5 が圧電トランス本体50の入力端子間に外部
的に付加されている。一方、発電部分の電極54は、整
流用ダイオード56、平滑用コンデンサ57を通して負
荷抵抗58に接続された回路構成となっている。
【0006】このようなセラミックストランスは、パル
ストランスに比べ磁気雑音が少なく、また、過負荷によ
って折れることもなく機械的強度にも優れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近こうし
た圧電トランスは、例えば液晶のバックライト等にも用
いられ、その用途は広がりつつある。こうしたことに伴
い新たに、効率良く出力を取り出すことや、装置の小型
化等の要望がある。こうした要望に対して、前者の従来
例の構成では、一次コイル、二次コイルからなるトラン
スや、また、後者の従来例の構成では、共振インダクタ
ンス等があることから、小型化の障害となる構成要素が
多く、また部品点数も多い点で小型化が困難となってい
る。さらに、電磁ノイズも依然として発生する点でも、
まだ問題を残している。
【0008】本発明はこれらの問題点を鑑み、圧電トラ
ンスへ、安定した入力電圧を効率良く供給することがで
き、また、電磁ノイズが発生することもなく、さらに、
小型化を実現することができる圧電トランス高圧発生装
置を提供することを目的とする。
【0009】
【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、本願の請求項1に対応する圧電トランス高圧発
生装置(以下、第1の発明という)、請求項2に対応す
る圧電トランス高圧発生装置(以下、第2の発明とい
う)、は請求項3に対応する圧電トランス高圧発生装置
(以下、第3の発明という)、すべてに共通する構成の
特徴は、1対の駆動電極と出力電極を有する圧電トラン
スと、この圧電トランスを駆動するための駆動信号を出
力する駆動部と、この駆動部に入力信号を与える駆動信
号源とを備えた圧電トランス高圧発生装置において、上
記駆動部は、スレショールド電圧と上記駆動信号源から
の第1の基準電圧とを比較する第1のレベル・コンパレ
ータと、トリガ入力と上記駆動信号源からの第2の基準
電圧とを比較する第2のレベル・コンパレータと、上記
第1および第2のレベル・コンパレータからの出力に基
づいて出力信号が2値間で変化する論理回路と、その論
理回路からの出力信号を上記圧電トランスに供給するド
ライバとにより構成された駆動回路を有し、かつ、その
駆動回路はその駆動動作をなすための回路素子が組み込
まれた集積回路である点である。
【0010】さらに、第1の発明では、上記集積回路か
らの出力端子が上記圧電トランスの一方の駆動電極と接
続されていることによって特徴付けられている。また、
第2の発明では、上記集積回路からの出力端子と上記圧
電トランスの一方の駆動電極間に、その集積回路からの
出力信号に基づいて上記圧電トランスへの入力電圧を昇
圧するための直列共振回路が設けられていることによっ
て特徴付けられている。
【0011】さらにまた、第3の発明では、上記集積回
路の出力端子と上記圧電トランスの一方の駆動電極は抵
抗素子を介して接続されていることによって特徴付けら
れている。
【0012】
【作用】発明1、発明2、発明3のいずれも、駆動回路
を集積回路とすることによって回路は簡素化され、この
回路を有する装置は小型化される。
【0013】また、発明1では、実施例に対応する図1
に示すように、集積回路20からのパルス出力は直接、
圧電トランス10のチャージおよびディスチャージを行
うための入力となって圧電トランス10を駆動し、他励
発振回路を構成する。
【0014】発明2では、実施例に対応する図2に示す
ように、直列共振回路21において、可変抵抗VR1を変
動させることにより、集積回路20からのパルス出力に
交流出力が印加され、高電圧を圧電トランス10の駆動
電極10aに入力でき、他励発振回路を構成する。
【0015】発明3では、実施例に対応する図3に示す
ように、集積回路20と、集積回路20の外部に付加さ
れた抵抗R2 と、圧電トランス10の共振により、自励
発振回路を構成する。
【0016】
【実施例】図1は発明1に対応する実施例(以下、実施
例1という)の回路ブロック図である。なお、同図
(b)は、同図(a)における集積回路20部分の構成
を説明するための回路ブロック図である。
【0017】以下、図面に基づいて実施例1を説明す
る。本実施例は、圧電トランス本体10と、その圧電ト
ランス本体10を駆動する駆動部22によって構成され
ている。
【0018】圧電トランス本体10の左半分は駆動部分
となっており、右半分は発電部分となっている。駆動部
分の上下両面には電極10a,10bが設けられてお
り、厚み方向に分極され、一方、発電部分はその右端に
電極10cが形成されており、長さ方向に分極されてい
る。
【0019】圧電トランス本体10における駆動部分の
電極10aには、集積化されたタイマIC回路20の出
力端子3が接続されている。また、この出力端子3とこ
のタイマIC回路20のしきい値入力端子6の間には抵
抗R2 が介在し、そのしきい値入力端子6はコンデンサ
3 を介して接地されている。なお、このコンデンサC
3 の代替として、抵抗を介在させてもよい。また、VCC
端子8、リセット端子4はそれぞれ駆動信号源VCCに接
続されている。GND端子1は接地され、このGND端
子1と電圧制御端子5の間にはデュティキャパシタンス
1 が介在している。このデュティキャパシタンスC1
は、集積化できないので、外付けされている。また、電
圧制御端子5は可変抵抗R1 を介して接地されている。
【0020】さらに、このタイマIC回路20につい
て、図1(b)に基づき、詳細に説明する。この回路の
構成は、コンパレータCA,B 、そのコンパレータCA,
B の各出力によって作動するフリップフロップF.F 、
そのフリップフロップF.F の出力を出力端子3に搬送す
るドライバD1 からなる。このフリップフロップF.F に
は、R-S-T F.F が用いられており、トリガ入力が「H」
のときのみリセット・セット入力が有効になるようにし
たものである。まず、コンパレータCA では、入力され
たスレショールド電圧とVCCからのコントロール電圧と
のレベルが比較されて、その判定結果がディジタル出力
され、その出力信号がフリップフロップF.F の一方の入
力端子に入力される。一方、コンパレータCB では、ト
リガ電圧とVCCからのレベル電圧とのレベルが比較され
て、その判定結果がディジタル出力され、その出力信号
がフリップフロップF.F のもう一方の入力端子に入力さ
れる。ここで、フリップフロップF.F は、これらの入力
信号に基づいて、「H」あるいは「L」の二つの安定状
態を相互に遷移し、所定の周波数を有する方形波の出力
パルスを出力する。さらに、この出力パルスはドライバ
1 を介して出力端子3から出力される構成となってい
る。
【0021】この構成による回路の動作を以下に説明す
る。まず、トリガ電圧およびスレショールド電圧が、1
/3VCCよりも下がると、コンパレータCB が反転して
フリップフロップF.F をセットする。この時のフリップ
フロップF.F の出力は「H」になり、この状態のまま、
同時にコンデンサC 3 を充電する。この充電によってト
リガ電圧およびスレショールド電圧は、指数関数的に上
昇し、0.693 R2・C3秒後に、2/3VCCに達する。ここ
で、コンパレータCA が反転し、フリップフロップF.F
をリセットする。この時、フリップフロップF.F の出力
は「L」になり、この状態のまま、同時にコンデンサC
3 を放電する。この放電により、トリガ電圧およびスレ
ショールド電圧は再び下降し、0.693 R2・C3秒後に1/
3VCCに達する。この後も、以上のような動作を繰り返
し、クロック・パルスを出力する。
【0022】このように、集積化されたタイマIC回路
20からの出力パルスは、さらに、このタイマIC回路
20に外部的に付加されたデュティキャパシタンスC1
によって周波数が微調整され、圧電トランス本体10の
駆動部に直接入力される構成となっている。
【0023】以上の構成の駆動回路により、圧電トラン
ス10は以下のように動作する。すなわち、駆動電極1
0a及び10bに交流電圧を加えると圧電効果により、
圧電トランス本体10は振動する。この振動は進行波と
後退波に分かれ、各々圧電トランスの長さ方向に沿っ
て、右端と左端の方向に伝播し、その端面で反射し、圧
電トランス中を行ったり来たりする。長さと圧電材料固
有の周波数定数によって決まる特定の周波数において
は、各端面において入射波と反射波の位相が一致し、共
振を起こし、歪みと応力の定在波がたつ。その結果、増
幅された歪により、圧電トランス本体10の右半分すな
わち、発電部分において、その圧電効果のため電界分布
ができ、発電電極10cに電位差を生ずる。このように
して高電圧の昇圧交流電圧を得ることができる。
【0024】次に、図2に発明2に対応する実施例(以
下、実施例2という)の回路ブロック図を示し、図面に
基づいて以下に実施例1を説明する。この圧電トランス
本体10を駆動する駆動部23は、先に示した実施例1
のタイマIC回路20の出力側に、直列共振回路21が
付加された構成となっている。ここでは、先に説明した
構成についての説明は、重複するので省略する。
【0025】この直列共振回路21は、タイマIC回路
20からの出力端子3に、可変抵抗VR1及びコイルCL
1 を直列に介し、電極10a側に接続されているととも
に、コンデンサC2 を介して接地されている。この可変
抵抗VR1を可変させることによって、圧電トランス本体
10への入力電圧が制御できるようになっており、高圧
の出力電圧を得ることができる。
【0026】この結果、実施例2では、VCCがたとえ低
電圧であっても、この直列共振回路21により昇圧効果
が高まり、圧電トランス10への入力電圧を充分大きく
取ることができる。
【0027】以上の実施例1及び実施例2は、他励発振
回路を構成している装置である。これに対し、発明3に
対応する実施例(以下、実施例3という)は自励発振回
路を構成している装置である。図3にその回路ブロック
図を示し、図面に基づいて以下に実施例3を説明する。
【0028】先に説明したタイマIC回路20の出力端
子3が、抵抗R2 を直列に介して、駆動電極10aに接
続されている。また、タイマIC回路20の外部にはデ
ュティキャパシタンスC1 が付加された構成となってい
る。この実施例3は、抵抗R 2 と、圧電トランス10お
よびタイマIC回路20を共振させる構成になってお
り、これにより、自励発振回路を構成している。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンス高圧発生装置によれば、いずれも圧電トランスを駆
動するための駆動回路を、集積回路としたので、回路が
簡素化され、また、部品点数の少ない回路となり、小型
化を実現することができる。また、電磁ノイズも発生す
ることがなく、効率良く電圧を供給することができる。
さらに、装置の小型化を実現することができる結果、そ
の用途は広汎となり、実用性にも優れたものとなる。
【0030】また、発明2では、特に、電源電圧が低電
圧であっても、圧電トランスへの入力電圧を大きく取る
ことができ、圧電トランスの駆動が容易である。また、
発明3では、圧電トランスの周波数変動が生じた場合で
も、集積回路を介して自励発振回路を構成しているた
め、圧電トランスの出力電圧は変動することがなく安定
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例1の構成を示す回路ブロック図
【図2】本発明実施例2の構成を示す回路ブロック図
【図3】本発明実施例3の構成を示す回路ブロック図
【図4】従来例の構成を示す回路ブロック図
【図5】他の従来例の構成を示す回路ブロック図
【符号の説明】
10・・・・圧電トランス本体 10a,10b・・・・駆動電極 10b・・・・出力電極 20・・・・タイマIC回路 CA ,CB ・・・・レベル・コンパレータ F.F ・・・・フリップフロップ D1 ・・・・ドライバ 21・・・・直列共振回路 22,23,24・・・・駆動回路 C1 ・・・・デュティキャパシタンス VCC・・・・駆動信号源 R2 ・・・・抵抗 C3 ・・・・コンデンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1対の駆動電極と出力電極を有する圧電
    トランスと、この圧電トランスを駆動するための駆動信
    号を出力する駆動部と、この駆動部に入力信号を与える
    駆動信号源とを備えた圧電トランス高圧発生装置におい
    て、上記駆動部は、スレショールド電圧と上記駆動信号
    源からの第1の基準電圧とを比較する第1のレベル・コ
    ンパレータと、トリガ入力と上記駆動信号源からの第2
    の基準電圧とを比較する第2のレベル・コンパレータ
    と、上記第1および第2のレベル・コンパレータからの
    出力に基づいて出力信号が2値間で変化する論理回路
    と、その論理回路からの出力信号を上記圧電トランスに
    供給するドライバとにより構成された駆動回路を有し、
    かつ、その駆動回路はその駆動動作をなすための回路素
    子が組み込まれた集積回路であるとともに、その集積回
    路からの出力端子が上記圧電トランスの一方の駆動電極
    と接続されていることを特徴とする圧電トランス高圧発
    生装置。
  2. 【請求項2】 1対の駆動電極と出力電極を有する圧電
    トランスと、この圧電トランスを駆動するための駆動信
    号を出力する駆動部と、この駆動部に入力信号を与える
    駆動信号源とを備えた圧電トランス高圧発生装置におい
    て、上記駆動部は、スレショールド電圧と上記駆動信号
    源からの第1の基準電圧とを比較する第1のレベル・コ
    ンパレータと、トリガ入力と上記駆動信号源からの第2
    の基準電圧とを比較する第2のレベル・コンパレータ
    と、上記第1および第2のレベル・コンパレータからの
    出力に基づいて出力信号が2値間で変化する論理回路
    と、その論理回路からの出力信号を上記圧電トランスに
    供給するドライバとにより構成された駆動回路を有し、
    かつ、その駆動回路はその駆動動作をなすための回路素
    子が組み込まれた集積回路であるとともに、その集積回
    路からの出力端子と上記圧電トランスの一方の駆動電極
    間に、その集積回路からの出力信号に基づいて上記圧電
    トランスへの入力電圧を昇圧するための直列共振回路が
    設けられていることを特徴とする圧電トランス高圧発生
    装置。
  3. 【請求項3】 1対の駆動電極と出力電極を有する圧電
    トランスと、この圧電トランスを駆動するための駆動信
    号を出力する駆動部と、この駆動部に入力信号を与える
    駆動信号源とを備えた圧電トランス高圧発生装置におい
    て、上記駆動部は、スレショールド電圧と上記駆動信号
    源からの第1の基準電圧とを比較する第1のレベル・コ
    ンパレータと、トリガ入力と上記駆動信号源からの第2
    の基準電圧とを比較する第2のレベル・コンパレータ
    と、上記第1および第2のレベル・コンパレータからの
    出力に基づいて出力信号が2値間で変化する論理回路
    と、その論理回路からの出力信号を上記圧電トランスに
    供給するドライバとにより構成された駆動回路を有し、
    かつ、その駆動回路はその駆動動作をなすための回路素
    子が組み込まれた集積回路であるとともに、その集積回
    路の出力端子と上記圧電トランスの一方の駆動電極は抵
    抗素子を介して接続されていることを特徴とする圧電ト
    ランス高圧発生装置。
JP5291615A 1993-11-22 1993-11-22 圧電トランス高圧発生装置 Pending JPH07147771A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5886514A (en) * 1996-12-03 1999-03-23 Nec Corporation Piezoelectric transformer driving curcuit and method capable of stabilizing load current
US5982200A (en) * 1996-08-30 1999-11-09 Nec Corporation Costas loop carrier recovery circuit using square-law circuits
US6028388A (en) * 1996-09-30 2000-02-22 Nec Corporation Piezoelectric transformer driver
JP2015032852A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 セイコーインスツル株式会社 電子機器、および電子機器の制御方法

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