JPH09199289A - Electric power unit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極管を点灯す
るための電源装置に関し、特に、圧電トランスを用いた
電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for lighting a cold cathode tube, and more particularly to a power supply device using a piezoelectric transformer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３に従来のこの種の電源装置を示す。
図３において、電源装置３０は冷陰極管５０を点灯する
ための調光装置（インバータ電源装置）であり、圧電ト
ランス３１を駆動するための回路方式をとっている。圧
電トランス３１は、一次側の入力端子３２および３３
と、二次側の出力端子３４とを備えている。圧電トラン
ス３１は、入力端子３２に供給された入力電気信号を振
動に変換し、さらにこの振動を出力電気信号に変換して
出力端子３４から出力する。圧電トランス３１の昇圧比
はその素子寸法、電極形状により定まり、それらを変更
することにより任意に数倍から数千倍まで設定すること
が可能である。また、後述するように、圧電トランス３
１は素子寸法によって決まる基本共振周波数をもつ。こ
の基本共振周波数は負荷が零、すなわち、ショート状態
で測定したものである。したがって、圧電トランス３１
の基本共振周波数は負荷抵抗により変動する。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional power supply device of this type.
In FIG. 3, a power supply device 30 is a light control device (inverter power supply device) for lighting the cold cathode fluorescent lamp 50, and has a circuit system for driving the piezoelectric transformer 31. The piezoelectric transformer 31 includes input terminals 32 and 33 on the primary side.
And an output terminal 34 on the secondary side. The piezoelectric transformer 31 converts the input electric signal supplied to the input terminal 32 into vibration, further converts this vibration into an output electric signal, and outputs the output electric signal from the output terminal 34. The step-up ratio of the piezoelectric transformer 31 is determined by its element size and electrode shape, and can be arbitrarily set from several times to several thousand times by changing them. In addition, as described later, the piezoelectric transformer 3
1 has a fundamental resonance frequency determined by the element size. This fundamental resonance frequency is measured when the load is zero, that is, in a short circuit state. Therefore, the piezoelectric transformer 31
The fundamental resonance frequency of f varies depending on the load resistance.
【０００３】直流電圧＋Ｖc が駆動トランジスタ３５に
加わると、駆動トランジスタ３５の出力電圧が圧電トラ
ンス３１の入力端子３２に入力され、一時的に圧電トラ
ンス３１の入力端子３３から出力検出用分圧抵抗３６を
介して一次側に電流が流れる。その電流の大きさが出力
検出用分圧抵抗３６において電圧として検出され、検出
信号増幅用トランジスタ３７により増幅された後に、駆
動トランジスタ３５のスイッチングを制御する。かくし
て、駆動トランジスタ３５のスイッチング周波数が、圧
電トランス３１の共振周波数に追従し、自励発振が維持
され、圧電トランス３１の出力端子３４に接続された冷
陰極管５０を点灯させることができる。When a DC voltage + V c is applied to the drive transistor 35, the output voltage of the drive transistor 35 is input to the input terminal 32 of the piezoelectric transformer 31, and the output detection voltage dividing resistor is temporarily output from the input terminal 33 of the piezoelectric transformer 31. A current flows to the primary side through 36. The magnitude of the current is detected as a voltage by the output detecting voltage dividing resistor 36 and amplified by the detection signal amplifying transistor 37, and then the switching of the drive transistor 35 is controlled. Thus, the switching frequency of the drive transistor 35 follows the resonance frequency of the piezoelectric transformer 31, self-sustained pulsation is maintained, and the cold cathode tube 50 connected to the output terminal 34 of the piezoelectric transformer 31 can be turned on.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、負荷が零のと
きの圧電トランス３１の入力インピーダンス特性は、図
４（ａ）に示すごとく低次共振点（基本共振周波数）
Ａ、および高次共振点Ｂが存在する。このため、従来の
電源装置３０では、自励発振が二か所以上の周波数のい
ずれかで維持されることになる。尚、図４（ｂ）は、圧
電トランス３１の入力電流位相を示す図であり、図中符
号Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦはそれぞれ、低次共振点、低次
***振点、高次共振点、および高次***振点である。However, as shown in FIG. 4A, the input impedance characteristic of the piezoelectric transformer 31 when the load is zero has a low resonance point (fundamental resonance frequency).
A and a high-order resonance point B exist. Therefore, in the conventional power supply device 30, the self-sustained pulsation is maintained at one of the two or more frequencies. FIG. 4B is a diagram showing the input current phase of the piezoelectric transformer 31, and reference symbols C, D, E, and F in the figure respectively indicate a low-order resonance point, a low-order anti-resonance point, and a high-order resonance. Points and high-order anti-resonance points.
【０００５】また、圧電トランス３１は、圧電トランス
一般の特性として、冷陰極管を負荷とした場合には、図
５（ａ）に示すごとく、点灯前、即ち、軽負担時の出力
特性Ｇと、点灯後、即ち、重負担時の出力特性Ｈでは、
出力振幅および共振周波数が異なる。圧電トランス３１
の効率のよいエネルギー変換は、基本共振周波数で行わ
れるため、従来の電源装置３０を用いて冷陰極管５０を
点灯させた場合には、高次の発振周波数に維持され、変
換効率が悪くなるなどの問題点がある。As a general characteristic of the piezoelectric transformer, when the cold cathode tube is used as a load, the piezoelectric transformer 31 has an output characteristic G before lighting, that is, at a light load, as shown in FIG. 5 (a). , After the light is turned on, that is, when the output characteristic H is under heavy load,
Output amplitude and resonance frequency are different. Piezoelectric transformer 31
Since the efficient energy conversion is performed at the fundamental resonance frequency, when the cold cathode fluorescent lamp 50 is lit by using the conventional power supply device 30, the high-order oscillation frequency is maintained and the conversion efficiency deteriorates. There are problems such as.
【０００６】また、冷陰極管の調光方法として、従来の
電源装置３０では、図３における直流電圧＋Ｖc を制御
しなければならず、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの回路を
付加しなければならないなどの問題点がある。Further, as a method of dimming a cold cathode tube, in the conventional power supply device 30, the DC voltage + V c in FIG. 3 must be controlled, and a circuit such as a DC / DC converter must be added. There is a problem.
【０００７】本発明の課題は、出力電圧を効率よく発生
できる圧電トランスを用いた電源装置を提供することで
ある。An object of the present invention is to provide a power supply device using a piezoelectric transformer which can efficiently generate an output voltage.
【０００８】本発明の他の課題は、冷陰極管の調光を、
簡素な構成で、効率よく制御できる電源装置を提供する
ことである。Another object of the present invention is to control the dimming of a cold cathode tube.
An object of the present invention is to provide a power supply device that can be controlled efficiently with a simple configuration.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、冷陰極
管を点灯するための電源装置において、駆動電圧が供給
される一次側入力端子と出力電圧を出力する二次側出力
端子とを持ち、この二次側出力端子が冷陰極管の一方の
端子に接続され、冷陰極管を点灯する圧電トランスと；
冷陰極管に流れる電流を検出し、この検出した交流電流
を表わす電流検出電圧を出力する電流検出手段と；駆動
電圧と電流検出電圧とに基づいて制御電圧を出力する制
御手段と；制御電圧に基づいて制御された発振周波数を
もつ発振信号を出力する電圧制御発振回路と；一次側入
力端子に接続され、発振信号に応答して駆動電圧を一次
側入力端子に供給する駆動回路と；を有することを特徴
とする電源装置が得られる。According to the present invention, in a power supply device for lighting a cold cathode tube, a primary side input terminal to which a drive voltage is supplied and a secondary side output terminal to output an output voltage are provided. And a piezoelectric transformer whose secondary output terminal is connected to one terminal of the cold cathode tube to light the cold cathode tube;
Current detection means for detecting a current flowing through the cold cathode tube and outputting a current detection voltage representing the detected alternating current; control means for outputting a control voltage based on the drive voltage and the current detection voltage; A voltage controlled oscillator circuit that outputs an oscillation signal having an oscillation frequency controlled based on the above; and a drive circuit that is connected to the primary side input terminal and that supplies a drive voltage to the primary side input terminal in response to the oscillation signal. A power supply device characterized by the above is obtained.
【００１０】上記電源装置において、上記制御手段は、
駆動電圧の位相と電流検出電圧の位相とを比較し、それ
らの位相差を表す位相比較電圧を出力する位相比較回路
と、位相比較電圧と駆動電圧とを演算して、制御電圧を
求める演算回路とで構成することが好ましい。また、上
記演算回路が発振周波数を調整するための外付け可変抵
抗器を備えているのが望ましい。In the above power supply device, the control means is
A phase comparison circuit that compares the phase of the drive voltage and the phase of the current detection voltage and outputs a phase comparison voltage that represents the phase difference between them, and an operation circuit that calculates the phase comparison voltage and the drive voltage to obtain the control voltage. It is preferable to configure with. Further, it is desirable that the arithmetic circuit includes an external variable resistor for adjusting the oscillation frequency.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態による電源装置について説明する。図１は本
実施の形態による電源装置を示すブロック図である。図
１において、電源装置１０は、圧電トランス１１と、出
力検出用抵抗１２と、位相比較回路１３と、演算回路１
４と、電圧制御発振回路１５と、駆動回路１６とを有す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A power supply device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a power supply device according to this embodiment. 1, a power supply device 10 includes a piezoelectric transformer 11, an output detection resistor 12, a phase comparison circuit 13, and an arithmetic circuit 1.
4, a voltage controlled oscillator circuit 15, and a drive circuit 16.
【００１２】圧電トランス１１は、後述する駆動電圧ｖ
d が供給される一次側入力端子１１ａと出力電圧を出力
する二次側出力端子１１ｂとを持つ。この二次側出力端
子１１ｂが冷陰極管５０の一方の端子に接続されてい
る。図５（ａ）に示されるように、圧電トランス１１
は、冷陰極管５０の点灯前および点灯後でそれぞれ異な
る第１および第２の共振周波数ｆr1およびｆr2を有す
る。出力検出用抵抗１２は、冷陰極管５０に流れる電流
を検出し、この検出した交流電流を表わす電流検出電圧
ｖ2 を出力する電流検出手段として働く。The piezoelectric transformer 11 has a drive voltage v which will be described later.
It has a primary side input terminal 11a to which d is supplied and a secondary side output terminal 11b which outputs an output voltage. The secondary output terminal 11b is connected to one terminal of the cold cathode tube 50. As shown in FIG. 5A, the piezoelectric transformer 11
Have different first and second resonance frequencies f r1 and f r2 before and after the cold cathode tube 50 is turned on. The output detection resistor 12 functions as a current detection unit that detects a current flowing through the cold cathode fluorescent lamp 50 and outputs a current detection voltage v 2 that represents the detected alternating current.
【００１３】位相比較回路１３は、駆動電圧ｖd の位相
と電流検出電圧ｖ2 の位相とを比較し、それらの位相差
を表す位相比較電圧ｖ1 を出力する。演算回路１４は、
位相比較電圧ｖ1 と電流検出電圧ｖ2 とを演算して、制
御電圧ｖ0 を求める。すなわち、位相比較回路１３と演
算回路１４との組み合わせは、駆動電圧ｖd と電流検出
電圧ｖ2 とに基づいて制御電圧ｖ0 を出力する制御手段
として働く。演算回路１４には外付け可変抵抗器１７が
接続されている。The phase comparison circuit 13 compares the phase of the drive voltage v d with the phase of the current detection voltage v 2 and outputs a phase comparison voltage v 1 representing the phase difference between them. The arithmetic circuit 14 is
The phase comparison voltage v 1 and the current detection voltage v 2 are calculated to obtain the control voltage v 0 . That is, the combination of the phase comparison circuit 13 and the arithmetic circuit 14 works as a control means that outputs the control voltage v 0 based on the drive voltage v d and the current detection voltage v 2 . An external variable resistor 17 is connected to the arithmetic circuit 14.
【００１４】電圧制御発振回路１５は、制御電圧ｖ0 に
基づいて制御された発振周波数をもつ発振信号を出力す
る。駆動回路１６は圧電トランス１１の一次側入力端子
１１ａに接続され、発振信号に応答して駆動電圧ｖd を
一次側入力端子１１ａに供給する。The voltage controlled oscillator circuit 15 outputs an oscillation signal having an oscillation frequency controlled based on the control voltage v 0 . The drive circuit 16 is connected to the primary side input terminal 11a of the piezoelectric transformer 11 and supplies the drive voltage v d to the primary side input terminal 11a in response to the oscillation signal.
【００１５】冷陰極管５０の特性は、点灯前の放電が開
始するまでは電流が殆ど流れず、放電を開始すると、５
ｍＡ〜１０ｍＡ程度の電流が流れ、冷陰極管５０の両端
の電圧は低下する。つまり冷陰極管５０を点灯させるた
めの機能として、点灯前では高電圧を発生し、点灯後は
点灯電圧を下げる必要がある。The characteristic of the cold cathode fluorescent lamp 50 is that almost no current flows until the discharge before lighting starts, and when the discharge is started, 5
A current of about 10 mA to 10 mA flows, and the voltage across the cold cathode fluorescent lamp 50 decreases. That is, as a function for lighting the cold cathode tube 50, it is necessary to generate a high voltage before lighting and lower the lighting voltage after lighting.
【００１６】ここで、圧電トランス１１の出力電圧の周
波数特性は、前述の図５（ａ）に示すとおりである。図
５（ａ）において、圧電トランス１１の出力電圧の周波
数特性は、軽負担時の出力特性Ｇのごとく急峻で、わず
かの周波数変動でも、出力電圧は激減する。一方、負荷
が重くなることにより、共振周波数は低い方に移動し、
重負担時の出力特性Ｈのごとく出力電圧も低下する。こ
のように、圧電トランス１１は、冷陰極管５０を点灯さ
せるのに適しているといえる。The frequency characteristics of the output voltage of the piezoelectric transformer 11 are as shown in FIG. 5 (a). In FIG. 5A, the frequency characteristic of the output voltage of the piezoelectric transformer 11 is steep like the output characteristic G when the load is light, and the output voltage is drastically reduced even with a slight frequency fluctuation. On the other hand, as the load becomes heavier, the resonance frequency moves to the lower side,
As with the output characteristic H under heavy load, the output voltage also drops. Thus, it can be said that the piezoelectric transformer 11 is suitable for lighting the cold cathode tube 50.
【００１７】しかし、負荷の変動による共振周波数の変
化があり、圧電トランス１１の駆動周波数を制御する必
要がある。ここで、圧電トランス１１の出力電流位相特
性に着目すると、圧電トランス１１の出力電流の位相特
性は、図５（ｂ）に示すごとく出力電圧特性のピークで
位相が−９０°を示す。本実施例では、圧電トランス１
１の二次側制動容量による容量性負荷および、負荷の冷
陰極管の容量性による、図５（ｂ）の共振点における位
相の進みを利用し、共振周波数が変動しても、常に圧電
トランス１１の出力電圧が最大となるように発振周波数
を制御するものである。However, there is a change in the resonance frequency due to a change in load, and it is necessary to control the drive frequency of the piezoelectric transformer 11. Here, paying attention to the output current phase characteristic of the piezoelectric transformer 11, the phase characteristic of the output current of the piezoelectric transformer 11 has a peak of −90 ° in the output voltage characteristic as shown in FIG. 5B. In this embodiment, the piezoelectric transformer 1
Even if the resonance frequency fluctuates, the piezoelectric transformer is always used by utilizing the phase lead at the resonance point of FIG. The oscillation frequency is controlled so that the output voltage of 11 becomes maximum.
【００１８】図１ならびに図５（ａ）および（ｂ）を参
照して、本実施の形態による電源装置１０の動作につい
て説明する。いま、電圧制御発振回路１５から第１の発
振周波数ｆr1の発振信号が出力されているとする。この
場合、駆動回路１６の出力（駆動電圧）ｖd は、圧電ト
ランス１１の一次側入力端子１１ａに加えられ、二次側
出力端子１１ｂから高電圧の出力電圧が得られる。この
時、位相比較回路１３にはすでに圧電トランス１１の一
次側入力端子１１ａに加えられた駆動電圧ｖdの波形よ
りも位相が９０°進んだ波形をもつ電流検出電圧ｖ
2 が、出力検出用抵抗１２から供給されている。位相比
較回路１３は、駆動電圧ｖd の位相と電流検出電圧ｖ2
の位相との位相差が−９０°のときに位相比較電圧ｖ1
を出力しないように設定されている。したがって、位相
比較回路１３から位相比較電圧ｖ1 は出力されない。The operation of the power supply device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5A and 5B. Now, it is assumed that the voltage controlled oscillator circuit 15 outputs an oscillation signal of the first oscillation frequency f r1 . In this case, the output (driving voltage) v d of the driving circuit 16 is applied to the primary side input terminal 11a of the piezoelectric transformer 11, and a high voltage output voltage is obtained from the secondary side output terminal 11b. At this time, in the phase comparison circuit 13, the current detection voltage v having a waveform whose phase is advanced by 90 ° from the waveform of the drive voltage v d already applied to the primary side input terminal 11a of the piezoelectric transformer 11
2 is supplied from the output detection resistor 12. The phase comparison circuit 13 detects the phase of the drive voltage v d and the current detection voltage v 2
Phase difference voltage v 1 when the phase difference from the phase is −90 °
Is set not to output. Therefore, the phase comparison circuit 13 does not output the phase comparison voltage v 1 .
【００１９】次に、冷陰極管５０の点灯後は、負荷が重
くなり圧電トランス１１の共振点が第２の共振周波数ｆ
r2に変動する。このとき、位相比較回路１３には、９０
°よりさらに進んだ電圧波形が入力され、電圧制御発振
回路１５に対して、周波数を下げる方向の制御電圧ｖ0
が供給される。よって、駆動電圧ｖd の位相と電流検出
電圧ｖ2 の位相との位相差が−９０°になるように、電
圧制御発振回路１５の発振が制御され、発振周波数が第
２の共振周波数ｆr2に維持される。尚、このときの電圧
制御発振回路１１は、利用する第２の発振周波数ｆr2の
近傍でしか発振しない。Next, after the cold cathode fluorescent lamp 50 is turned on, the load becomes heavy and the resonance point of the piezoelectric transformer 11 becomes the second resonance frequency f.
fluctuates to r2 . At this time, the phase comparison circuit 13
A voltage waveform further advanced than 0 ° is input, and the control voltage v 0 for decreasing the frequency is input to the voltage controlled oscillator circuit 15.
Is supplied. Therefore, the oscillation of the voltage controlled oscillator circuit 15 is controlled so that the phase difference between the phase of the drive voltage v d and the phase of the current detection voltage v 2 is −90 °, and the oscillation frequency is the second resonance frequency fr 2 Maintained at. The voltage controlled oscillation circuit 11 at this time oscillates only in the vicinity of the second oscillation frequency fr2 used.
【００２０】本実施の形態による電源装置では、演算回
路１４から出力される制御電圧ｖ0により電圧制御発振
回路１５の発振周波数が制御される。ここで、図２
（ａ）は、図１における演算回路１４の詳細を示すブロ
ック図である。演算回路１４は、ローパスフィルタ２１
と、減算回路２２と、抵抗器２３とを有する。図示のロ
ーパスフィルタ２１は抵抗器２１１とコンデンサ２１２
から成る積分回路である。減算回路２２は４つの抵抗器
２２１，２２２，２２３，２２４と演算増幅器２２５と
から構成されている。In the power supply device according to this embodiment, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 15 is controlled by the control voltage v 0 output from the arithmetic circuit 14. Here, FIG.
FIG. 3A is a block diagram showing details of the arithmetic circuit 14 in FIG. 1. The arithmetic circuit 14 includes a low-pass filter 21.
And a subtraction circuit 22 and a resistor 23. The illustrated low-pass filter 21 includes a resistor 211 and a capacitor 212.
Is an integrating circuit consisting of. The subtraction circuit 22 is composed of four resistors 221, 222, 223, 224 and an operational amplifier 225.
【００２１】ローパスフィルタ２１は位相比較回路１３
（図１）に接続されており、位相比較電圧ｖ1 を抵抗器
２２１を介して演算増幅器２２５の反転入力端子−に供
給する。また、出力検出用抵抗１２（図１）からの電流
検出電圧ｖ2 が、抵抗器２２２を介して演算増幅器２２
５の非反転入力端子＋に供給される。演算増幅器２２５
の反転入力端子−は抵抗器２３の一端に接続され、抵抗
器２３の他端は外付け可変抵抗器１７に接続されてい
る。演算増幅器２２５の反転入力端子−と出力端子との
間に抵抗器２２３が接続され、演算増幅器２２５の非反
転入力端子＋は抵抗器２２４を介して接地されている。
演算増幅器２２５の出力端子から制御電圧ｖ0 が出力さ
れる。ここで、抵抗器２３、２２１、２２２は同じ抵抗
値Ｒ１をもち、抵抗器２２３および２２４は同じ抵抗値
Ｒ２をもつ。The low pass filter 21 is a phase comparison circuit 13
(FIG. 1) and supplies the phase comparison voltage v 1 to the inverting input terminal − of the operational amplifier 225 via the resistor 221. Further, the current detection voltage v 2 from the output detection resistor 12 (FIG. 1) is supplied to the operational amplifier 22 via the resistor 222.
5 is supplied to the non-inverting input terminal +. Operational amplifier 225
The inverting input terminal − is connected to one end of the resistor 23, and the other end of the resistor 23 is connected to the external variable resistor 17. The resistor 223 is connected between the inverting input terminal − and the output terminal of the operational amplifier 225, and the non-inverting input terminal + of the operational amplifier 225 is grounded via the resistor 224.
The control voltage v 0 is output from the output terminal of the operational amplifier 225. Here, the resistors 23, 221, 222 have the same resistance value R1, and the resistors 223 and 224 have the same resistance value R2.
【００２２】このような構成の演算回路１４において、
外付け可変抵抗器１７での可変電圧をｖ3 とすると、制
御電圧ｖ0 は、下記の数式１で表される。In the arithmetic circuit 14 having such a configuration,
Assuming that the variable voltage of the external variable resistor 17 is v 3 , the control voltage v 0 is represented by the following formula 1.
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】すなわち、外付け可変抵抗器１７により可
変電圧ｖ3 を調整することにより、制御電圧ｖ0 、すな
わち、電圧制御発振回路１５の発振周波数を変化させる
ことができる。換言すれば、外付け可変抵抗器１７によ
り、後で詳述するように、電圧制御発振回路１５の発振
周波数をキャプチャレンジに入るように調整したり、調
光を行うことができる。That is, by adjusting the variable voltage v 3 with the external variable resistor 17, the control voltage v 0 , that is, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 15 can be changed. In other words, the external variable resistor 17 can adjust the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 15 so as to fall within the capture range or perform dimming, as described later in detail.
【００２５】図２（ｂ）に本実施の形態による電源装置
１０における発振周波数の制御動作を説明するための周
波数特性図を示す。以下、図１に図２（ａ）および図２
（ｂ）をも併せ参照して、電源装置１０のにおける発振
周波数の制御動作について説明する。FIG. 2B is a frequency characteristic diagram for explaining the control operation of the oscillation frequency in the power supply device 10 according to the present embodiment. 2 (a) and FIG.
The control operation of the oscillation frequency in the power supply device 10 will be described with reference to FIG.
【００２６】いま、外付け可変抵抗器１７により発振周
波数を調整することにより、電圧制御発振回路１５から
第２の共振周波数ｆr2近傍の周波数ｆr2´の発振信号が
出力されているとする。例えば、図２（ｂ）に示すよう
に、周波数ｆr2´が共振周波数ｆr2よりも高い方向にシ
フトしたとする。これは、図５（ｂ）に示すように、出
力電流位相がより進む方向（すなわち、出力電流位相が
−９０°よりも小さくなる方向）なので、位相比較回路
１３から出力される位相比較電圧ｖ1 は高くなる。ま
た、冷陰極管５０を流れる出力電流の値は小さくなるた
めに、電流検出電圧ｖ2 は低くなる。従って、上記数式
１より、制御電圧ｖ0 は低くなる。この制御電圧ｖ0 に
応答して、電圧制御発振回路１５はその発振周波数が低
くなる方向に制御され、周波数のずれはキャンセルさ
れ、発振周波数は第２の共振周波数ｆr2に維持される。
すなわち、安定な点灯が可能となる。また、電圧制御発
振回路１５の発振周波数が第２の共振周波数ｆr2より低
い方向にシフトした場合も同様に、その発振周波数が高
くなる方向に制御され、発振周波数は第２の共振周波数
ｆr2に維持される。Now, it is assumed that the oscillation frequency is adjusted by the external variable resistor 17 to output the oscillation signal of the frequency f r2 ′ near the second resonance frequency f r2 from the voltage controlled oscillation circuit 15. For example, as shown in FIG. 2B, it is assumed that the frequency f r2 ′ is shifted in the direction higher than the resonance frequency f r2 . As shown in FIG. 5B, this is the direction in which the output current phase advances (that is, the direction in which the output current phase becomes smaller than −90 °), so the phase comparison voltage v output from the phase comparison circuit 13 1 is higher. Further, since the value of the output current flowing through the cold cathode fluorescent lamp 50 becomes small, the current detection voltage v 2 becomes low. Therefore, the control voltage v 0 is lower than that of the above formula 1. In response to the control voltage v 0 , the voltage controlled oscillator circuit 15 is controlled so that its oscillation frequency becomes lower, the frequency shift is canceled, and the oscillation frequency is maintained at the second resonance frequency f r2 .
That is, stable lighting is possible. Similarly, when the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 15 shifts to a direction lower than the second resonance frequency fr2 , the oscillation frequency is controlled to increase, and the oscillation frequency becomes the second resonance frequency fr2. Maintained at.
【００２７】尚、上記の動作説明では外付け可変抵抗器
１７により電圧制御発振回路１５の発振周波数をキャプ
チャレンジに入るように調整した場合について述べた
が、外付け可変抵抗器１７による調整で調光も行える。
すなわち、上記数式１から明らかなように、外付け可変
抵抗器１７を調整することにより、電圧制御発振回路１
５の発振周波数が上記キャプチャレンジから外れるよう
に、制御電圧ｖ0 を変えることができる。この制御電圧
ｖ0 の変化分に対応した分だけ、電圧制御発振回路１５
の発振周波数を第２の共振周波数ｆr2よりずれたところ
で定常状態に維持できる。つまり、電圧制御発振回路１
５の発振周波数を変更することにより、圧電トランス１
１の出力電圧を変更することができる。すなわち、調光
が行える。In the above description of the operation, the case where the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 15 is adjusted by the external variable resistor 17 so as to fall within the capture range has been described, but it is adjusted by the external variable resistor 17. You can also do light.
That is, as is apparent from the above formula 1, by adjusting the external variable resistor 17, the voltage controlled oscillation circuit 1
The control voltage v 0 can be changed so that the oscillation frequency of 5 is out of the capture range. The voltage-controlled oscillation circuit 15 corresponds to the change in the control voltage v 0.
The oscillation frequency can be maintained in a steady state when it deviates from the second resonance frequency fr2 . That is, the voltage controlled oscillator circuit 1
By changing the oscillation frequency of 5, the piezoelectric transformer 1
The output voltage of 1 can be changed. That is, dimming can be performed.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明による電源装置は、駆動電圧が供
給される一次側入力端子と出力電圧を出力する二次側出
力端子とを持ち、この二次側出力端子が冷陰極管の一方
の端子に接続され、冷陰極管の点灯前および点灯後でそ
れぞれ異なる第１および第２の共振周波数を有する圧電
トランスと；冷陰極管に流れる電流を検出し、この検出
した交流電流を表わす電流検出電圧を出力する電流検出
手段と；駆動電圧と電流検出電圧とに基づいて制御電圧
を出力する制御手段と；制御電圧に基づいて制御された
発振周波数をもつ発振信号を出力する電圧制御発振回路
と；一次側入力端子に接続され、発振信号に応答して駆
動電圧を一次側入力端子に供給する駆動回路と；を有し
ているため出力電圧を効率よく発生できる。また、冷陰
極管などの調光等を、簡素な構成で、効率よく制御でき
る。特に、負荷が変動し、圧電トランスの共振周波数が
変わっても、出力電圧を効率よく発生することが可能で
ある。さらに、上記制御手段を、駆動電圧の位相と電流
検出電圧の位相とを比較し、それらの位相差を表す位相
比較電圧を出力する位相比較回路と、位相比較電圧と駆
動電圧とを演算して、制御電圧を求める演算回路とで構
成し、演算回路に発振周波数を調整するための外付け可
変抵抗器を備えることにより、調光が容易に行えるとい
う利点もある。The power supply device according to the present invention has a primary side input terminal to which a driving voltage is supplied and a secondary side output terminal for outputting an output voltage, and this secondary side output terminal is one of the cold cathode tubes. A piezoelectric transformer connected to a terminal and having different first and second resonance frequencies before and after lighting of the cold cathode tube; detecting current flowing through the cold cathode tube, and detecting current representing the detected alternating current A current detection means for outputting a voltage; a control means for outputting a control voltage based on the drive voltage and the current detection voltage; and a voltage controlled oscillation circuit for outputting an oscillation signal having an oscillation frequency controlled based on the control voltage A drive circuit that is connected to the primary-side input terminal and supplies a drive voltage to the primary-side input terminal in response to an oscillation signal; In addition, dimming of cold cathode tubes and the like can be efficiently controlled with a simple configuration. In particular, the output voltage can be efficiently generated even if the load changes and the resonance frequency of the piezoelectric transformer changes. Further, the control means compares the phase of the drive voltage with the phase of the current detection voltage, outputs a phase comparison voltage representing the phase difference between them, and calculates the phase comparison voltage and the drive voltage. Also, there is an advantage that dimming can be easily performed by being configured with an arithmetic circuit for obtaining a control voltage and providing the arithmetic circuit with an external variable resistor for adjusting the oscillation frequency.
【図１】本発明の一実施の形態による電源装置を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a power supply device according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は図１に示す電源装置における演算回路
を示すブロック図、（ｂ）は図１に示した電源装置１０
における発振周波数の制御動作を説明するための周波数
特性図である。2A is a block diagram showing an arithmetic circuit in the power supply device shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a power supply device 10 shown in FIG.
3 is a frequency characteristic diagram for explaining the control operation of the oscillation frequency in FIG.
【図３】従来例による圧電トランスを用いた電源装置を
示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a power supply device using a piezoelectric transformer according to a conventional example.
【図４】圧電トランスの周波数特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of a piezoelectric transformer.
【図５】圧電トランスの周波数対負荷特性を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing frequency vs. load characteristics of a piezoelectric transformer.
１０ 電源装置 １１ 圧電トランス １２ 出力検出用抵抗 １３ 位相比較回路 １４ 演算回路 １５ 電圧制御発振回路 １６ 駆動回路 １７ 外付け抵抗器 ２１ ローパスフィルタ ２２ 減算回路 ２３ 抵抗器 ２１１ 抵抗器 ２１２ コンデンサ ２２１，２２２，２２３，２２４ 抵抗器 ２２５ 演算増幅器 ５０ 冷陰極管 10 Power Supply Device 11 Piezoelectric Transformer 12 Output Detection Resistor 13 Phase Comparison Circuit 14 Arithmetic Circuit 15 Voltage Control Oscillation Circuit 16 Drive Circuit 17 External Resistor 21 Low Pass Filter 22 Subtractor Circuit 23 Resistor 211 Resistor 212 Capacitor 221, 222, 223 , 224 resistor 225 operational amplifier 50 cold cathode tube
フロントページの続き (72)発明者 塩谷 太志 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内Front page continuation (72) Inventor Taishi Shiotani 6-7 Koriyama, Taichiro-ku, Sendai-shi, Miyagi Tokin Co., Ltd.
Claims (3)
いて、 駆動電圧が供給される一次側入力端子と出力電圧を出力
する二次側出力端子とを持ち、該二次側出力端子が前記
冷陰極管の一方の端子に接続され、前記冷陰極管を点灯
する圧電トランスと、 前記冷陰極管に流れる電流を検出し、該検出した交流電
流を表わす電流検出電圧を出力する電流検出手段と、 前記駆動電圧と前記電流検出電圧とに基づいて制御電圧
を出力する制御手段と、 前記制御電圧に基づいて制御された発振周波数をもつ発
振信号を出力する電圧制御発振回路と、 前記一次側入力端子に接続され、前記発振信号に応答し
て前記駆動電圧を前記一次側入力端子に供給する駆動回
路とを有することを特徴とする電源装置。1. A power supply device for lighting a cold-cathode tube, comprising: a primary-side input terminal to which a driving voltage is supplied; and a secondary-side output terminal for outputting an output voltage, the secondary-side output terminal comprising: A piezoelectric transformer connected to one terminal of the cold cathode tube to turn on the cold cathode tube, and a current detection unit that detects a current flowing through the cold cathode tube and outputs a current detection voltage representing the detected alternating current. A control unit that outputs a control voltage based on the drive voltage and the current detection voltage; a voltage controlled oscillator circuit that outputs an oscillation signal having an oscillation frequency controlled based on the control voltage; A drive circuit connected to a terminal and supplying the drive voltage to the primary side input terminal in response to the oscillation signal.
し、それらの位相差を表す位相比較電圧を出力する位相
比較回路と、 前記位相比較電圧と前記駆動電圧とを演算して、前記制
御電圧を求める演算回路とを有する、請求項１に記載の
電源装置。2. The phase comparison circuit, wherein the control means compares the phase of the drive voltage with the phase of the current detection voltage and outputs a phase comparison voltage representing a phase difference between them, the phase comparison voltage and the phase comparison circuit. The power supply device according to claim 1, further comprising a calculation circuit that calculates a drive voltage to obtain the control voltage.
るための外付け可変抵抗器を備えている、請求項２に記
載の電源装置。3. The power supply device according to claim 2, wherein the arithmetic circuit includes an external variable resistor for adjusting the oscillation frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP893296A JPH09199289A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Electric power unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP893296A JPH09199289A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Electric power unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199289A true JPH09199289A (en) | 1997-07-31 |
Family
ID=11706448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP893296A Pending JPH09199289A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Electric power unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09199289A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226196B1 (en) | 1999-04-16 | 2001-05-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric transformer inverter |
| KR100685545B1 (en) * | 2005-02-28 | 2007-02-22 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | Cold cathod tube lighting device, driving method of the same, and integrated circuit for the same |
| JP2013172463A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Yokogawa Electric Corp | Piezoelectric transformer drive device |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP893296A patent/JPH09199289A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226196B1 (en) | 1999-04-16 | 2001-05-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric transformer inverter |
| KR100685545B1 (en) * | 2005-02-28 | 2007-02-22 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | Cold cathod tube lighting device, driving method of the same, and integrated circuit for the same |
| JP2013172463A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Yokogawa Electric Corp | Piezoelectric transformer drive device |
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Effective date: 20050713 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20051124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |