JP2000050649A - Piezoelectric transformer driver and drive method therefor - Google Patents

Piezoelectric transformer driver and drive method therefor

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JP2000050649A
JP2000050649A JP10219181A JP21918198A JP2000050649A JP 2000050649 A JP2000050649 A JP 2000050649A JP 10219181 A JP10219181 A JP 10219181A JP 21918198 A JP21918198 A JP 21918198A JP 2000050649 A JP2000050649 A JP 2000050649A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To widen the range of power supply voltage in with which a piezoelectric transformer and be driven with high efficiency. SOLUTION: This piezoelectric transformer comprises a power supply 1, a coil 4 connected between the first primary electrode of a piezoelectric transformer 8 and the positive electrode of the power supply 1, a transistor 6 connected between the first primary electrode and the negative electrode of the power supply 1, a transistor 2 and a coil 3 connected between the second primary electrode of the piezoelectric transformer 8 and the positive electrode of the power supply 1, a transistor 5 connected between the second primary electrode and the negative electrode of the power supply means for detecting the amplitude of a drive voltage generated between the second primary electrode and the negative electrode of the power supply 1, and means for reducing the amplitude of a drive voltage which is inputted to the piezoelectric transformer 8 by interrupting the positive electrode of the power supply 1 and the second coil 3 using the second transistor 2, when the amplitude of the drive voltage thus detected exceeds a specified level.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極管に電圧を
供給する圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動装置
及び方法に関する。
The present invention relates to a piezoelectric transformer driving apparatus and method for driving a piezoelectric transformer for supplying a voltage to a cold cathode tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶バックライトの冷陰極管を点
灯するために、電磁トランス式インバータが多用されて
きた。しかし、現在、液晶バックライト用インバータの
小型化及び低消費電力化への要求が高まり、小型で、且
つ高効率である圧電トランス式インバータが注目される
ようになった。液晶バックライト用インバータは、小型
であると同時に液晶画面の輝度を一定に保つため、冷陰
極管に流れる管電流を一定にする手段が必要となる。更
に、液晶バックライト用インバータにはセル数の異なる
2次電池等に対応するため、広い電源電圧範囲で高効率
駆動することが要求される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic transformer type inverter has been frequently used for lighting a cold cathode tube of a liquid crystal backlight. However, at present, there is an increasing demand for downsizing and low power consumption of inverters for liquid crystal backlights, and piezoelectric transformer-type inverters that are small and have high efficiency have attracted attention. The inverter for the liquid crystal backlight requires a means for keeping the lamp current flowing through the cold-cathode tube constant in order to keep the brightness of the liquid crystal screen constant while being small. Further, in order to cope with a secondary battery having a different number of cells or the like, a liquid crystal backlight inverter is required to be driven with high efficiency in a wide power supply voltage range.

【0003】従来の圧電トランス駆動装置は、図13に
示すように、駆動部1007と、圧電トランス1008
と、管電流検出回路1010と、電圧制御発振回路10
11と、分周回路1012とで構成されている。駆動部
1007は、コイル1003、1004と、トランジス
タ1005、1006とから構成されている。また、圧
電トランス1008の2次電極1083には、負荷とし
て冷陰極管1009が接続されている。この構成によ
り、圧電トランス1008の1次電極1081と1次電
極1082との間に交流電圧viを発生させて圧電トラ
ンス1008を駆動し、管電流ilを一定に制御する。
As shown in FIG. 13, a conventional piezoelectric transformer driving device includes a driving unit 1007 and a piezoelectric transformer 1008.
, Tube current detection circuit 1010, and voltage controlled oscillation circuit 10
11 and a frequency dividing circuit 1012. The driving unit 1007 includes coils 1003 and 1004 and transistors 1005 and 1006. Further, a cold cathode tube 1009 is connected to the secondary electrode 1083 of the piezoelectric transformer 1008 as a load. With this configuration, an AC voltage vi is generated between the primary electrode 1081 and the primary electrode 1082 of the piezoelectric transformer 1008 to drive the piezoelectric transformer 1008 and control the tube current il to be constant.

【0004】管電流検出回路1010は、冷陰極管10
09の一端1092から流出する管電流ilをレベルに
応じて直流電圧に変換する。電圧制御発振回路1011
は、管電流検出回路1010から入力された直流電圧
が、任意に設定した値と常に等しくなるように、分周回
路1012へ出力するパルス電圧vf1の周波数fを変
化させる。圧電トランス1008への入力電圧viの周
波数は、分周回路1012によりパルス電圧vf1の2
分の1、即ちf/2となる。この時、図3に示す昇圧比
Avの周波数特性から振幅がAv(f/2)×vの出力
電圧voが発生し(但し、Av(f/2)は周波数f/
2時の昇圧比、vは入力電圧viの振幅)、冷陰極管1
009の電圧−電流特性から出力電圧voに応じた管電
流ilが冷陰極管1009に流れる。電圧制御発振回路
1011の上記動作によって、冷陰極管1009のイン
ピーダンスのばらつき、及び冷陰極管1009の温度変
化に対し管電流ilを一定、即ち冷陰極管1009の輝
度を一定にすることができる。
[0004] The tube current detection circuit 1010 includes a cold cathode tube 10
The tube current il flowing out from one end 1092 of the switch 09 is converted into a DC voltage according to the level. Voltage controlled oscillation circuit 1011
Changes the frequency f of the pulse voltage vf1 output to the frequency dividing circuit 1012 so that the DC voltage input from the tube current detecting circuit 1010 always becomes equal to an arbitrarily set value. The frequency of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 1008 is calculated by dividing the frequency of the pulse voltage
One-half, that is, f / 2. At this time, an output voltage vo having an amplitude Av (f / 2) × v is generated from the frequency characteristic of the boost ratio Av shown in FIG. 3 (however, Av (f / 2) has a frequency f /
At 2 o'clock, v is the amplitude of input voltage vi), cold cathode tube 1
A tube current il according to the output voltage vo flows through the cold-cathode tube 1009 from the voltage-current characteristics of 009. By the above operation of the voltage controlled oscillation circuit 1011, the tube current il can be kept constant with respect to the variation of the impedance of the cold cathode tube 1009 and the temperature change of the cold cathode tube 1009, that is, the brightness of the cold cathode tube 1009 can be kept constant.

【0005】分周回路1012は、電圧制御発振回路1
011から入力されたパルス電圧を分周器にて2分の1
分周し、相互に位相が180度異なる2つのパルス電圧
を生成する。生成されたパルス電圧は、バッファを介し
て増幅され、トランジスタ1005のゲート1052及
びトランジスタ1006のゲート1062に入力され
る。
[0005] The frequency dividing circuit 1012 is
The pulse voltage input from 011 is divided by 1/2 by the frequency divider.
Frequency division is performed to generate two pulse voltages having phases different from each other by 180 degrees. The generated pulse voltage is amplified through a buffer and input to the gate 1052 of the transistor 1005 and the gate 1062 of the transistor 1006.

【0006】駆動部1007は、分周回路1012の出
力端子1123、1124から入力されたパルス電圧に
より、トランジスタ1005、1006を等しい周波数
で交互に駆動する。コイル1003、1004のインダ
クタンスと圧電トランス1008の1次電極間の容量を
時定数とした共振によって、駆動電圧vd1及びvd2
は電源電圧Vccの約3倍の振幅を持つ近似的な半波正
弦波となり、圧電トランス1008の1次電極間には、
電源電圧の約6倍の振幅を持つ近似的な正弦波電圧vi
が入力される。
The driving unit 1007 alternately drives the transistors 1005 and 1006 at the same frequency by the pulse voltage input from the output terminals 1123 and 1124 of the frequency dividing circuit 1012. The drive voltages vd1 and vd2 are generated by resonance using the inductance of the coils 1003 and 1004 and the capacitance between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 1008 as a time constant.
Is an approximate half-wave sine wave having about three times the amplitude of the power supply voltage Vcc. Between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 1008,
Approximate sine wave voltage vi having an amplitude about six times the power supply voltage
Is entered.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電トランス駆動装置においては、次のような問題があ
る。圧電トランス1008の効率ηpは、図2に示すよ
うに共振周波数付近foが最も高く、共振周波数foを
離れるほど低下する。冷陰極管1009に一定の電圧v
oを供給する場合、圧電トランス1008の入力電圧v
iの振幅vと周波数fの関係は、図3に示す圧電トラン
ス1008の昇圧比Avの周波数特性により、図4のよ
うになる。駆動電圧vd1及びvd2の振幅は、電源電
圧Vccに比例して上昇するため、図14に示すよう
に、圧電トランス1008への入力電圧viの振幅vも
電源電圧Vccにともない上昇する。故に、電源電圧V
ccが上昇すると、圧電トランス1008を周波数f1
以下、或いはf2以上で駆動することになり(図14で
はf2以上を示す)、圧電トランス駆動装置の効率ηp
が低下する。
However, the conventional piezoelectric transformer driving device has the following problems. As shown in FIG. 2, the efficiency ηp of the piezoelectric transformer 1008 is highest near the resonance frequency fo, and decreases as the resonance frequency fo increases. A constant voltage v is applied to the cold cathode fluorescent lamp 1009.
o, the input voltage v of the piezoelectric transformer 1008
The relationship between the amplitude v of i and the frequency f is as shown in FIG. 4 due to the frequency characteristic of the step-up ratio Av of the piezoelectric transformer 1008 shown in FIG. Since the amplitudes of the drive voltages vd1 and vd2 increase in proportion to the power supply voltage Vcc, the amplitude v of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 1008 also increases with the power supply voltage Vcc, as shown in FIG. Therefore, the power supply voltage V
When the cc rises, the piezoelectric transformer 1008 changes the frequency f1.
In this case, the driving is performed at f2 or more (f2 or more is shown in FIG. 14).
Decrease.

【0008】図13に示す従来の圧電トランス駆動装置
は、例えば圧電トランス1008を高効率駆動できる入
力電圧viの上限振幅vhが下限振幅vlの2倍である
場合、図14に示すように高効率の電源電圧範囲が下限
電源電圧値Vcc1程度という狭い範囲に限定されてし
まう(Vcclが7[V]の場合、7〜14[V])。
従って、電源電圧2Vccl以上で高効率駆動するため
には、高電圧用DC−DCコンバータ等が必要となり、
圧電トランス駆動装置が大型化及び高コスト化してしま
う。
In the conventional piezoelectric transformer driving device shown in FIG. 13, for example, when the upper limit amplitude vh of the input voltage vi capable of driving the piezoelectric transformer 1008 with high efficiency is twice the lower limit amplitude vl, as shown in FIG. Is limited to a narrow range of about the lower limit power supply voltage value Vcc1 (when Vccl is 7 [V], 7-14 [V]).
Therefore, in order to perform high-efficiency driving at a power supply voltage of 2 Vccl or more, a high-voltage DC-DC converter or the like is required.
The piezoelectric transformer driving device is increased in size and cost.

【0009】即ち、従来の圧電トランス駆動装置におい
ては、圧電トランスを高効率で駆動することができる電
源電圧範囲が狭いという問題がある。また、従来の圧電
トランス駆動装置においては、広い電源電圧で高効率駆
動するためにはDC−DCコンバータが必要となり、小
型化及び低コスト化が困難であるという問題がある。
That is, the conventional piezoelectric transformer driving device has a problem that the power supply voltage range in which the piezoelectric transformer can be driven with high efficiency is narrow. Further, in the conventional piezoelectric transformer driving device, a DC-DC converter is required for high-efficiency driving with a wide power supply voltage, and there is a problem that miniaturization and cost reduction are difficult.

【0010】本発明の目的は、圧電トランスを高効率で
駆動することができる電源電圧範囲が広い圧電トランス
駆動装置及び方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer driving apparatus and method capable of driving a piezoelectric transformer with high efficiency and having a wide power supply voltage range.

【0011】また、本発明の他の目的は、DC−DCコ
ンバータを必要とせずに、小型化及び低コスト化に適し
ている圧電トランス駆動装置及び方法を提供することに
ある。
It is another object of the present invention to provide a piezoelectric transformer driving apparatus and method suitable for miniaturization and cost reduction without requiring a DC-DC converter.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、圧電トランスの第1の1
次電極に駆動電圧を供給する第1の電圧供給手段と、圧
電トランスの第2の1次電極に駆動電圧を供給する第2
の電圧供給手段と、圧電トランスの第2の1次電極に加
えられる駆動電圧の振幅を検出する駆動電圧振幅検出手
段と、この駆動電圧振幅検出手段により検出される駆動
電圧の振幅が所定値以上となった時に、圧電トランスの
第1の1次電極および第2の1次電極に加える駆動電圧
の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少手段とを有するこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a piezoelectric transformer of a first type.
First voltage supply means for supplying a drive voltage to the next electrode; and second voltage supply means for supplying a drive voltage to the second primary electrode of the piezoelectric transformer.
Voltage supply means, drive voltage amplitude detection means for detecting the amplitude of the drive voltage applied to the second primary electrode of the piezoelectric transformer, and the drive voltage amplitude detected by the drive voltage amplitude detection means is equal to or greater than a predetermined value. And driving voltage amplitude reducing means for reducing the amplitude of the driving voltage applied to the first primary electrode and the second primary electrode of the piezoelectric transformer.

【0013】請求項3に記載の発明は、電源と、圧電ト
ランスの第1の1次電極と電源の正電極との間に接続さ
れた第1のコイルと、圧電トランスの第1の1次電極と
電源の負電極との間に接続された第1のトランジスタ
と、圧電トランスの第2の1次電極と前記電源の正電極
との間に直列に接続された第2のトランジスタおよび第
2のコイルと、圧電トランスの第2の1次電極と電源の
負電極との間に接続された第3のトランジスタと、圧電
トランスの第2の1次電極と電源の負電極との間に発生
する駆動電圧の振幅を検出する駆動電圧振幅検出手段
と、この駆動電圧振幅検出手段により検出される駆動電
圧の振幅が所定値以上となった時に、電源の正電極と第
2のコイルの間を前記第2のトランジスタを用いて遮断
することにより圧電トランスに入力する駆動電圧の振幅
を減少させる駆動電圧振幅減少手段とを有することを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power supply, a first coil connected between a first primary electrode of the piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply, and a first primary of the piezoelectric transformer. A first transistor connected between the electrode and the negative electrode of the power supply; a second transistor and a second transistor connected in series between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the positive electrode of the power supply. And a third transistor connected between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the negative electrode of the power supply, and a third transistor connected between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the negative electrode of the power supply. Drive voltage amplitude detection means for detecting the amplitude of the drive voltage to be applied, and, when the amplitude of the drive voltage detected by the drive voltage amplitude detection means is equal to or greater than a predetermined value, the voltage between the positive electrode of the power supply and the second coil The piezoelectric transistor is cut off by using the second transistor. And having a drive voltage amplitude reducing means for reducing the amplitude of the drive voltage to be input to the Nsu.

【0014】請求項5に記載の発明は、圧電トランスの
第1の1次電極に駆動電圧を供給する第1の電圧供給手
段と、圧電トランスの第2の1次電極に駆動電圧を供給
する第2の電圧供給手段とを有する圧電トランス駆動装
置の圧電トランス駆動方法において、圧電トランスの第
2の1次電極に加えられる駆動電圧の振幅を検出する駆
動電圧振幅検出ステップと、この駆動電圧振幅検出ステ
ップにより検出される駆動電圧の振幅が所定値以上とな
った時に圧電トランスの第1の1次電極および第2の1
次電極に加える駆動電圧の振幅を減少させる駆動電圧振
幅減少ステップとを有することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a first voltage supply means for supplying a drive voltage to a first primary electrode of a piezoelectric transformer, and a drive voltage for supplying a drive voltage to a second primary electrode of the piezoelectric transformer. A driving voltage amplitude detecting step for detecting an amplitude of a driving voltage applied to a second primary electrode of the piezoelectric transformer, the driving voltage amplitude detecting step comprising: When the amplitude of the drive voltage detected in the detection step becomes equal to or larger than a predetermined value, the first primary electrode and the second primary electrode of the piezoelectric transformer are turned on.
A drive voltage amplitude decreasing step of reducing the amplitude of the drive voltage applied to the next electrode.

【0015】請求項6に記載の発明は、電源と、圧電ト
ランスの第1の1次電極と電源の正電極との間に接続さ
れた第1のコイルと、圧電トランスの第1の1次電極と
電源の負電極との間に接続された第1のトランジスタ
と、圧電トランスの第2の1次電極と電源の正電極との
間に直列に接続された第2のトランジスタおよび第2の
コイルと、圧電トランスの第2の1次電極と電源の負電
極との間に接続された第3のトランジスタとを有する圧
電トランス駆動装置の圧電トランス駆動方法において、
圧電トランスの第2の1次電極と電源の負電極との間に
発生する駆動電圧の振幅を検出する駆動電圧振幅検出ス
テップと、この駆動電圧振幅検出ステップにより検出さ
れる前記駆動電圧の振幅が所定値以上となった時に電源
の正電極と第2のコイルの間を第2のトランジスタを用
いて遮断することにより圧電トランスに入力する駆動電
圧の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少ステップとを有
することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power supply, a first coil connected between a first primary electrode of the piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply, and a first primary of the piezoelectric transformer. A first transistor connected between the electrode and the negative electrode of the power supply; a second transistor and a second transistor connected in series between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the positive electrode of the power supply. A piezoelectric transformer driving method for a piezoelectric transformer driving device, comprising: a coil; and a third transistor connected between a second primary electrode of the piezoelectric transformer and a negative electrode of a power supply.
A drive voltage amplitude detecting step of detecting an amplitude of a drive voltage generated between a second primary electrode of the piezoelectric transformer and a negative electrode of a power supply; and an amplitude of the drive voltage detected by the drive voltage amplitude detecting step. A drive voltage amplitude reducing step of reducing the amplitude of the drive voltage input to the piezoelectric transformer by cutting off the positive electrode of the power supply and the second coil using the second transistor when the voltage exceeds a predetermined value. It is characterized by the following.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示す圧電トラ
ンス駆動装置は、圧電トランス8の1次電極81と82
の間に交流電圧を発生して圧電トランス8を駆動し、冷
陰極管9に流れる電流ilを一定に制御することによっ
て冷陰極管9の輝度を一定に保つ。圧電トランス8を高
効率駆動するためには、圧電トランス8の1次電極81
と82の間に入力する電圧viを正弦波にする必要があ
る。理由は、圧電トランス8の1次電極81と82の間
に正弦波電圧を入力して、圧電トランス8の振動を阻害
する高調波成分によって効率が低下することを防止する
ためである。更に、駆動部7を高効率にするためには、
図2に示すように、圧電トランス8の効率ηp(圧電ト
ランス8が1次電極81及び82から2次電極83へエ
ネルギを伝送する効率)が高い、f1以上、且つf2以
下の周波数範囲で駆動する必要がある。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The piezoelectric transformer driving device shown in FIG. 1 includes the primary electrodes 81 and 82 of the piezoelectric transformer 8.
An AC voltage is generated during this period to drive the piezoelectric transformer 8 and to control the current il flowing through the cold-cathode tube 9 to be constant, thereby keeping the brightness of the cold-cathode tube 9 constant. In order to drive the piezoelectric transformer 8 with high efficiency, the primary electrode 81 of the piezoelectric transformer 8 is required.
It is necessary to make the voltage vi input between and 82 a sine wave. The reason is that a sine wave voltage is input between the primary electrodes 81 and 82 of the piezoelectric transformer 8 to prevent the efficiency from being reduced by a harmonic component that hinders the vibration of the piezoelectric transformer 8. Furthermore, in order to make the driving unit 7 highly efficient,
As shown in FIG. 2, the efficiency ηp of the piezoelectric transformer 8 (the efficiency with which the piezoelectric transformer 8 transmits energy from the primary electrodes 81 and 82 to the secondary electrode 83) is high, and the piezoelectric transformer 8 is driven in a frequency range of f1 or more and f2 or less. There is a need to.

【0017】圧電トランス8の昇圧比Avは、図3のよ
うに共振周波数foで最大になり、共振周波数foから
離れる程低下する。従って、圧電トランス8の出力電圧
voを一定にする場合、圧電トランス8の入力電圧vi
の振幅vと周波数fは図4のようになり、その振幅vが
大きくなる程共振周波数foから離れた周波数で圧電ト
ランス8を駆動することになる。圧電トランス8の効率
ηpは、図2に示すように共振周波数fo付近で最大に
なり、共振周波数foから離れる程低下する。故に、圧
電トランス8を高効率駆動するためには、図4に示すよ
うに、圧電トランス8の入力電圧viの周波数fを、効
率ηpが高いf1以上、f2以下の範囲に、振幅vをv
l以上、且つvh以下の範囲にする必要がある。
The step-up ratio Av of the piezoelectric transformer 8 becomes maximum at the resonance frequency fo as shown in FIG. 3, and decreases as the distance from the resonance frequency fo increases. Therefore, when the output voltage vo of the piezoelectric transformer 8 is kept constant, the input voltage vi of the piezoelectric transformer 8 is
The amplitude v and the frequency f are as shown in FIG. 4. As the amplitude v increases, the piezoelectric transformer 8 is driven at a frequency farther from the resonance frequency fo. The efficiency ηp of the piezoelectric transformer 8 becomes maximum near the resonance frequency fo as shown in FIG. 2, and decreases as the distance from the resonance frequency fo increases. Therefore, in order to drive the piezoelectric transformer 8 with high efficiency, as shown in FIG. 4, the frequency f of the input voltage vi of the piezoelectric transformer 8 is set to the range of f1 to f2 where the efficiency ηp is high, and the amplitude v is set to v.
It is necessary to be in the range of 1 or more and vh or less.

【0018】本発明の圧電トランス駆動装置は、圧電ト
ランス8への入力電圧viの振幅vを切り替えて、高効
率駆動する電源電圧範囲を拡大することを特徴としてい
る。
The piezoelectric transformer driving device according to the present invention is characterized in that the amplitude v of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 is switched to expand the power supply voltage range for highly efficient driving.

【0019】図1に示す駆動部7において、圧電トラン
ス8の1次電極81と電源1の負電極1aの間に発生す
る駆動電圧vd1と、1次電極及82と電源1の負電極
1aの間に発生する駆動電圧vd2が、近似的な半波正
弦波になるように、コイル3及び4のインダクタンスを
設定し、トランジスタ2を常時オンとし、トランジスタ
5及び6を図5のように交互に駆動すると、駆動電圧v
d1及びvd2は、それぞれ電源電圧Vccの約3倍の
振幅を持つ近似的な半波正弦波になる。この時、圧電ト
ランス8への入力電圧viは、電源電圧Vccの約6倍
の振幅を持つ近似的な正弦波電圧になる。一方、トラン
ジスタ2を常時オフ、トランジスタ5を常時オンとし、
トランジスタ6を図6のように駆動すると、駆動電圧v
d1はほぼ0、駆動電圧vd2は電源電圧Vccの約3
倍の振幅を持つ近似的な半波正弦波になり、圧電トラン
ス8への入力電圧viは、電源電圧Vccの約3倍の振
幅を持つ近似的な半波正弦波電圧になる。
In the driving unit 7 shown in FIG. 1, the driving voltage vd1 generated between the primary electrode 81 of the piezoelectric transformer 8 and the negative electrode 1a of the power supply 1, the driving voltage vd1 between the primary electrode 82 and the negative electrode 1a of the power supply 1, The inductances of the coils 3 and 4 are set so that the driving voltage vd2 generated therebetween becomes an approximate half-wave sine wave, the transistor 2 is always turned on, and the transistors 5 and 6 are alternately turned on as shown in FIG. When driven, the driving voltage v
d1 and vd2 are approximate half-wave sine waves each having an amplitude about three times the power supply voltage Vcc. At this time, the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 becomes an approximate sine wave voltage having an amplitude about six times the power supply voltage Vcc. On the other hand, transistor 2 is always off, transistor 5 is always on,
When the transistor 6 is driven as shown in FIG.
d1 is almost 0, and drive voltage vd2 is about 3 of power supply voltage Vcc.
It becomes an approximate half-wave sine wave having twice the amplitude, and the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 becomes an approximate half-wave sine wave voltage having an amplitude about three times the power supply voltage Vcc.

【0020】駆動電圧vd2の振幅を検出し、駆動電圧
vd2の振幅が予め設定した値を越えたら、トランジス
タ2を常時オフ、トランジスタ5を常時オンとし、圧電
トランス8への入力電圧viの振幅6×Vccを、3×
Vccに変える。この予め設定する値を、図4に示す高
効率駆動の上限vhの2分の1、即ちvh/2程度にす
ることにより、高効率の電源電圧範囲が従来回路の約2
倍に拡大することができる。
The amplitude of the drive voltage vd2 is detected. When the amplitude of the drive voltage vd2 exceeds a preset value, the transistor 2 is always turned off, the transistor 5 is always turned on, and the amplitude of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 is increased. × Vcc, 3 ×
Change to Vcc. By setting the preset value to one half of the upper limit vh of the high efficiency driving shown in FIG. 4, that is, about vh / 2, the power supply voltage range of the high efficiency can be reduced to about 2
Can be doubled.

【0021】本発明の圧電トランス駆動装置は、図1に
示すように、電源1とコイル3の間をオン及びオフする
トランジスタ2、圧電トランス8の1次電極81及び8
2に交流電圧を発生させる駆動部7、圧電トランス8の
1次電極間に入力された交流電圧を昇圧して2次電極に
出力する圧電トランス8、管電流ilをレベルに応じて
直流電圧に変換する管電流検出回路10、分周回路12
へ出力するパルス電圧の周波数を変化させる電圧制御発
振回路11、駆動部7のトランジスタ5及び6を駆動す
る分周回路12、圧電トランス8の1次電極82に発生
する駆動電圧vd2の振幅を検出してトランジスタ2と
駆動部7のトランジスタ5の動作状態を切り替える駆動
電圧制御回路13、及びトランジスタ2、5の動作切り
替えのタイミングを決定するフリップフロップ14で構
成されている。駆動部7は、コイル3及び4、トランジ
スタ5及び6から構成されている。また、圧電トランス
8の2次電極83には負荷として冷陰極管9が接続され
ている。
As shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer driving device according to the present invention comprises a transistor 2 for turning on and off a power supply 1 and a coil 3 and primary electrodes 81 and 8 of a piezoelectric transformer 8.
2, a drive unit 7 for generating an AC voltage, a piezoelectric transformer 8 for boosting an AC voltage input between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 8 and outputting the boosted AC voltage to the secondary electrodes, and converting the tube current il to a DC voltage according to the level. Tube current detecting circuit 10 for converting, frequency dividing circuit 12
A voltage-controlled oscillation circuit 11 for changing the frequency of a pulse voltage to be output to the circuit, a frequency dividing circuit 12 for driving the transistors 5 and 6 of the driving unit 7, and an amplitude of a driving voltage vd2 generated at the primary electrode 82 of the piezoelectric transformer 8 are detected. The driving voltage control circuit 13 switches the operation state of the transistor 2 and the transistor 5 of the driving unit 7 and the flip-flop 14 that determines the timing of switching the operation of the transistors 2 and 5. The drive unit 7 includes coils 3 and 4, and transistors 5 and 6. The cold cathode tube 9 is connected to the secondary electrode 83 of the piezoelectric transformer 8 as a load.

【0022】電源1の正電極1aをコイル4の一端4
1、及びトランジスタ2のソース21に接続する。コイ
ル4の他端42を圧電トランス8の1次電極82、及び
トランジスタ6のドレイン61、及び駆動電圧制御回路
13の入力端子131に接続する。トランジスタ6のソ
ース63を電源1の負電極1bに接続する。トランジス
タ2のドレイン23をコイル3の一端31に接続する。
コイル3の他端32を圧電トランス8の1次電極81及
びトランジスタ5のドレイン51に接続する。トランジ
スタ5のソース53を電源1の負電極1bに接続する。
The positive electrode 1a of the power supply 1 is connected to one end 4 of the coil 4.
1 and the source 21 of the transistor 2. The other end 42 of the coil 4 is connected to the primary electrode 82 of the piezoelectric transformer 8, the drain 61 of the transistor 6, and the input terminal 131 of the drive voltage control circuit 13. The source 63 of the transistor 6 is connected to the negative electrode 1b of the power supply 1. The drain 23 of the transistor 2 is connected to one end 31 of the coil 3.
The other end 32 of the coil 3 is connected to the primary electrode 81 of the piezoelectric transformer 8 and the drain 51 of the transistor 5. The source 53 of the transistor 5 is connected to the negative electrode 1b of the power supply 1.

【0023】圧電トランス8の2次電極83を冷陰極管
9の一端91に接続する。冷陰極管9の他端92を管電
流検出回路10の入力端子101に接続する。
The secondary electrode 83 of the piezoelectric transformer 8 is connected to one end 91 of the cold cathode tube 9. The other end 92 of the cold cathode tube 9 is connected to the input terminal 101 of the tube current detection circuit 10.

【0024】管電流検出回路10の出力端子102を電
圧制御発振回路11の入力端子111に接続する。電圧
制御発振回路11の出力端子112を、分周回路12の
入力端子121に接続する。
The output terminal 102 of the tube current detection circuit 10 is connected to the input terminal 111 of the voltage controlled oscillation circuit 11. The output terminal 112 of the voltage controlled oscillation circuit 11 is connected to the input terminal 121 of the frequency dividing circuit 12.

【0025】分周回路12の出力端子123をトランジ
スタ5のゲート52に接続し、分周回路12の出力端子
124をトランジスタ6のゲート62に接続する。分周
回路12の出力端子129をフリップフロップ14の入
力端子141に接続する。
The output terminal 123 of the frequency divider 12 is connected to the gate 52 of the transistor 5, and the output terminal 124 of the frequency divider 12 is connected to the gate 62 of the transistor 6. The output terminal 129 of the frequency dividing circuit 12 is connected to the input terminal 141 of the flip-flop 14.

【0026】駆動電圧制御回路13の出力端子132を
分周回路12の入力端子122に接続する。駆動電圧制
御回路13の出力端子133をトランジスタ2のゲート
22に接続する。駆動電圧制御回路13の出力端子13
9をフリップフロップ14のD入力端子142に接続す
る。フリップフロップ14のQ出力端子143を駆動電
圧制御回路13の入力端子140に接続する。
The output terminal 132 of the driving voltage control circuit 13 is connected to the input terminal 122 of the frequency dividing circuit 12. The output terminal 133 of the drive voltage control circuit 13 is connected to the gate 22 of the transistor 2. Output terminal 13 of drive voltage control circuit 13
9 is connected to the D input terminal 142 of the flip-flop 14. The Q output terminal 143 of the flip-flop 14 is connected to the input terminal 140 of the drive voltage control circuit 13.

【0027】次に、分周回路12と、駆動電圧制御回路
13及びフリップフロップ14の構成を図7を用いて詳
細に説明する。分周回路12は、分周器125と、AN
Dゲート126と、バッファ127と、バッファ128
とを有している。分周回路12の入力端子121を分周
器125の入力端子に接続する。分周器125の2つの
出力端子の一方をANDゲート126の入力端子に接続
する。分周器125の他方の出力端子をバッファ128
の入力端子とフリップフロップ14の入力端子141に
接続する。ANDゲート126の他方の入力端子を駆動
電圧制御回路13の出力端子132に接続する。AND
ゲート126の出力端子をバッファ127の入力端子に
接続する。バッファ127、128の出力端子を、それ
ぞれトランジスタ5のゲート52、及びトランジスタ6
のゲート62に接続する。
Next, the configurations of the frequency dividing circuit 12, the driving voltage control circuit 13, and the flip-flop 14 will be described in detail with reference to FIG. The frequency divider circuit 12 includes a frequency divider 125,
D gate 126, buffer 127, and buffer 128
And The input terminal 121 of the frequency divider 12 is connected to the input terminal of the frequency divider 125. One of the two output terminals of the frequency divider 125 is connected to the input terminal of the AND gate 126. The other output terminal of frequency divider 125 is connected to buffer 128
And the input terminal 141 of the flip-flop 14. The other input terminal of the AND gate 126 is connected to the output terminal 132 of the drive voltage control circuit 13. AND
The output terminal of gate 126 is connected to the input terminal of buffer 127. The output terminals of buffers 127 and 128 are connected to gate 52 of transistor 5 and transistor 6 respectively.
To the gate 62.

【0028】駆動電圧制御回路13は、分圧回路134
と、平滑回路135と、比較器136と、バッファ13
7と、インバータ138とを有している。駆動電圧制御
回路13の入力端子131を分圧回路134の入力端子
に、分圧回路134の出力端子を平滑回路135の入力
端子に、平滑回路135の出力端子を比較器136の非
反転入力端子に接続する。比較器136の反転入力端子
には、任意の電圧Vref1を入力する。比較器136
の出力端子139をフリップフロップ14のD入力端子
142に接続する。駆動電圧制御回路13の入力端子1
40を、バッファ137の入力端子及びインバータ13
8の入力端子に接続する。フリップフロップ14のQ出
力端子143を、駆動電圧制御回路13の入力端子14
0に接続する。駆動電圧制御回路13のバッファ137
の出力端子133を、トランジスタ2のゲート22に接
続する。
The driving voltage control circuit 13 includes a voltage dividing circuit 134
, A smoothing circuit 135, a comparator 136, and a buffer 13
7 and an inverter 138. The input terminal 131 of the driving voltage control circuit 13 is an input terminal of the voltage dividing circuit 134, the output terminal of the voltage dividing circuit 134 is an input terminal of the smoothing circuit 135, and the output terminal of the smoothing circuit 135 is a non-inverting input terminal of the comparator 136. Connect to An arbitrary voltage Vref1 is input to the inverting input terminal of the comparator 136. Comparator 136
Is connected to the D input terminal 142 of the flip-flop 14. Input terminal 1 of drive voltage control circuit 13
40 is the input terminal of the buffer 137 and the inverter 13
8 input terminal. The Q output terminal 143 of the flip-flop 14 is connected to the input terminal 14 of the drive voltage control circuit 13.
Connect to 0. Buffer 137 of drive voltage control circuit 13
Is connected to the gate 22 of the transistor 2.

【0029】駆動電圧vd2が予め設定した値よりも小
さい時、図5に示すようにトランジスタ2は常時オンと
なっている。特開平9−107684号公報に記載され
ているように、トランジスタ5及び6を図5のように等
しい周波数で交互に駆動すると、コイル3又は4のイン
ダクタンスと圧電トランス8の1次電極間容量を時定数
とした共振により、駆動電圧vd1及びvd2は電源電
圧Vccの約3倍の振幅を持つ近似的な半波正弦波とな
る。故に、圧電トランス8の1次電極間には、電源電圧
Vccの約6倍の振幅を持つ近似的な正弦波電圧viが
入力される。
When the drive voltage vd2 is smaller than a preset value, the transistor 2 is always on as shown in FIG. As described in JP-A-9-107684, when the transistors 5 and 6 are alternately driven at the same frequency as shown in FIG. 5, the inductance of the coil 3 or 4 and the capacitance between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 8 are reduced. Due to the resonance with the time constant, the drive voltages vd1 and vd2 become approximate half-wave sine waves having an amplitude about three times the power supply voltage Vcc. Therefore, between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 8, an approximate sine wave voltage vi having an amplitude about six times the power supply voltage Vcc is input.

【0030】一方、駆動電圧vd2が予め設定した値以
上の時、図6に示すように、トランジスタ2は、常時オ
フとなっている。また、トランジスタ5は、常時オンと
なっているため、駆動電圧vd1はほぼ0となる。この
時、図6に示すように、トランジスタ6を駆動すると、
コイル4のインダクタンスと、圧電トランス8の1次電
極間の容量を時定数とした共振により、駆動電圧vd2
は電源電圧Vccの約3倍の振幅を持つ半波正弦波とな
る。故に、圧電トランス8の1次電極間には、電源電圧
Vccの約3倍の振幅を持つ近似的な半波正弦波電圧v
iが入力される。
On the other hand, when the drive voltage vd2 is equal to or higher than a preset value, the transistor 2 is always off as shown in FIG. Further, since the transistor 5 is always on, the drive voltage vd1 becomes substantially zero. At this time, when the transistor 6 is driven as shown in FIG.
The resonance using the inductance of the coil 4 and the capacitance between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 8 as a time constant causes the drive voltage vd2
Is a half-wave sine wave having about three times the amplitude of the power supply voltage Vcc. Therefore, between the primary electrodes of the piezoelectric transformer 8, an approximate half-wave sine wave voltage v having an amplitude about three times the power supply voltage Vcc is applied.
i is input.

【0031】管電流検出回路10は、冷陰極管9の一端
92から流出する管電流ilをレベルに応じて直流電圧
に変換する。電圧制御発振回路11は、管電流検出回路
10から入力された直流電圧が任意に設定した値と常に
等しくなるように、分周回路12へ出力するパルス電圧
vf1の周波数fを変化させる。圧電トランス8への入
力電圧viの周波数は、分周回路12によりパルス電圧
vf1の2分の1、即ちf/2となる。この時、図3に
示す昇圧比Avの周波数特性から、振幅がAv(f/
2)×vの出力電圧voが発生し(但し、Av(f/
2)は周波数f/2時の昇圧比、vは入力電圧viの振
幅)、冷陰極管9の電圧電流特性から出力電圧voに応
じた管電流ilが冷陰極管9に流れる。電圧制御発振回
路11の上記動作により、冷陰極管9のインピーダンス
のばらつき、及び冷陰極管9の温度変化に対し、管電流
ilを一定、即ち、冷陰極管9の輝度を一定に保つ。
The tube current detection circuit 10 converts the tube current il flowing from one end 92 of the cold cathode tube 9 into a DC voltage according to the level. The voltage control oscillation circuit 11 changes the frequency f of the pulse voltage vf1 output to the frequency dividing circuit 12 so that the DC voltage input from the tube current detection circuit 10 always becomes equal to an arbitrarily set value. The frequency of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 is に よ り of the pulse voltage vf1, that is, f / 2 by the frequency dividing circuit 12. At this time, from the frequency characteristic of the boost ratio Av shown in FIG.
2) × v output voltage vo is generated (however, Av (f /
2) is a step-up ratio at a frequency of f / 2, v is an amplitude of the input voltage vi), and a tube current il according to the output voltage vo flows through the cold-cathode tube 9 from the voltage-current characteristics of the cold-cathode tube 9. By the above operation of the voltage controlled oscillation circuit 11, the tube current il is kept constant, that is, the brightness of the cold cathode tube 9 is kept constant with respect to the variation of the impedance of the cold cathode tube 9 and the temperature change of the cold cathode tube 9.

【0032】次に、分周回路12の動作を図8に示すタ
イミングチャートを用いて説明する。図7に示す分周回
路12は、電圧制御発振回路11から入力されたパルス
電圧vf1を分周器125にて2分の1分周し、相互に
位相が180度異なる2つのパルス電圧vf2及びvf
3を生成する。生成されたパルス電圧vf3は、バッフ
ァ128に入力される。バッファ128は、入力された
パルス電圧vf3をトランジスタ6が駆動できる値まで
増幅する。また、このパルス電圧vf3はフリップフロ
ップ14の入力端子141に入力される。生成されたパ
ルス電圧vf2と、駆動電圧制御回路13の出力端子1
32から入力された直流電圧は、ANDゲート126に
入力され、ANDゲート126の出力電圧がバッファ1
27に入力される。ANDゲート126の入力端子12
2に入力される電圧がHレベルの時、ANDゲート12
6の出力電圧は、分周器125から出力されるパルス電
圧vf2に等しい。一方、入力端子122に入力される
電圧がLレベルの時、ANDゲート126の出力電圧
は、Lレベルである。バッファ127は、ANDゲート
126から入力された電圧を、トランジスタ5が駆動で
きる値まで増幅する。
Next, the operation of the frequency dividing circuit 12 will be described with reference to the timing chart shown in FIG. The frequency dividing circuit 12 shown in FIG. 7 divides the pulse voltage vf1 input from the voltage controlled oscillation circuit 11 by に て using a frequency divider 125, and two pulse voltages vf2 and 180 having phases mutually different by 180 degrees. vf
3 is generated. The generated pulse voltage vf3 is input to the buffer 128. The buffer 128 amplifies the input pulse voltage vf3 to a value at which the transistor 6 can be driven. The pulse voltage vf3 is input to the input terminal 141 of the flip-flop 14. The generated pulse voltage vf2 and the output terminal 1 of the drive voltage control circuit 13
32 is input to an AND gate 126, and the output voltage of the AND gate 126 is
27. Input terminal 12 of AND gate 126
2 is at the H level, the AND gate 12
6 is equal to the pulse voltage vf2 output from the frequency divider 125. On the other hand, when the voltage input to input terminal 122 is at L level, the output voltage of AND gate 126 is at L level. The buffer 127 amplifies the voltage input from the AND gate 126 to a value at which the transistor 5 can be driven.

【0033】次に、駆動電圧制御回路13及びフリップ
フロップ14の動作を図8のタイミングチャートを用い
て説明する。図7に示す駆動電圧制御回路13は、圧電
トランス8の1次電極82とトランジスタ6のドレイン
61の交点に発生する駆動電圧vd2を分圧及び平滑し
た値Vd2と予め設定した値Vref1を比較器136
にて比較する。Vd2が予め設定した値Vref1より
小さいとき、比較器136は、Lレベル電圧Vaを出力
する。このLレベル電圧Vaは、フリップフロップ14
のD入力端子142に入力される。フリップフロップ1
4は、入力端子141に入力されるパルス電圧vf3に
関わらず、Q出力端子143からLレベル電圧Vbを出
力する。このLレベル電圧Vbは、バッファ137を介
してトランジスタ2のゲート22へ入力され、トランジ
スタ2を常時オンにする。また、このLレベル電圧Vb
は、インバータ138によってHレベル電圧となり、分
周回路12の入力端子122からANDゲート126に
入力される。
Next, the operation of the drive voltage control circuit 13 and the flip-flop 14 will be described with reference to the timing chart of FIG. The drive voltage control circuit 13 shown in FIG. 7 compares the value Vd2 obtained by dividing and smoothing the drive voltage vd2 generated at the intersection between the primary electrode 82 of the piezoelectric transformer 8 and the drain 61 of the transistor 6 with a preset value Vref1. 136
Compare with. When Vd2 is smaller than preset value Vref1, comparator 136 outputs L-level voltage Va. This L level voltage Va is supplied to the flip-flop 14
Is input to the D input terminal 142. Flip-flop 1
4 outputs the L level voltage Vb from the Q output terminal 143 irrespective of the pulse voltage vf3 input to the input terminal 141. This L level voltage Vb is input to the gate 22 of the transistor 2 via the buffer 137, and the transistor 2 is always turned on. Also, this L level voltage Vb
Becomes an H level voltage by the inverter 138 and is input to the AND gate 126 from the input terminal 122 of the frequency dividing circuit 12.

【0034】一方、Vd2が予め設定した値Vref1
以上の時、比較器136は、Hレベルの電圧Vaを出力
する。このHレベル電圧Vaは、フリップフロップ14
のD入力端子142に入力される。フリップフロップ1
4は、入力端子141に入力されるパルス電圧vf3の
立ち下がりに同期して、Q出力端子143からHレベル
電圧Vbを出力する。このHレベル電圧Vbは、バッフ
ァ137を介してトランジスタ2のゲート22へ入力さ
れ、トランジスタ2を常時オフにする。また、このHレ
ベル電圧Vbは、インバータ138によってLレベル電
圧となり、分周回路12の入力端子122からANDゲ
ート126に入力される。
On the other hand, Vd2 is a predetermined value Vref1.
At this time, the comparator 136 outputs the H-level voltage Va. This H level voltage Va is supplied to the flip-flop 14
Is input to the D input terminal 142. Flip-flop 1
4 outputs the H level voltage Vb from the Q output terminal 143 in synchronization with the fall of the pulse voltage vf3 input to the input terminal 141. This H level voltage Vb is input to the gate 22 of the transistor 2 via the buffer 137, and always turns off the transistor 2. The H-level voltage Vb is turned into an L-level voltage by the inverter 138, and is input from the input terminal 122 of the frequency dividing circuit 12 to the AND gate 126.

【0035】上記動作により、電源電圧Vccが変化し
た時の、トランジスタ2、5及び6の動作と圧電トラン
ス8への入力電圧viとを図9に示す。図9に示すよう
に、トランジスタ2を常時オンから常時オフに切替える
ことによって、圧電トランス8への入力電圧viの振幅
vが約6×Vccから約3×Vccに減少する。従来回
路では、図4に示すvhより高い入力電圧振幅vで駆動
しなければならなかった高電源電圧領域でも、本発明の
駆動回路においては、圧電トランス8の効率ηpが高
く、入力電圧振幅vh以下で駆動することができる。故
に、従来回路よりも広い電源電圧で高効率となる駆動回
路が実現する。
FIG. 9 shows the operation of the transistors 2, 5, and 6 and the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 when the power supply voltage Vcc changes by the above operation. As shown in FIG. 9, by constantly switching the transistor 2 from on to off, the amplitude v of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 decreases from about 6 × Vcc to about 3 × Vcc. Even in a high power supply voltage region where the conventional circuit had to be driven with an input voltage amplitude v higher than vh shown in FIG. 4, the drive circuit of the present invention has a high efficiency ηp of the piezoelectric transformer 8 and an input voltage amplitude vh It can be driven as follows. Therefore, a drive circuit that is highly efficient with a wider power supply voltage than the conventional circuit is realized.

【0036】次に、本発明の第2の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図10に示すように、本発明の第2
の実施の形態としての圧電トランス駆動装置は、トラン
ジスタ2と、駆動部7と、圧電トランス8と、管電流検
出回路10と、電圧制御発振回路11と、分周回路12
と、駆動電圧制御回路13と、フリップフロップ14と
で構成されている。駆動回路7は、コイル3、4と、ト
ランジスタ5、6から構成されている。また、圧電トラ
ンス8の2次電極83には、負荷として冷陰極管9が接
続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG.
The piezoelectric transformer driving device according to the embodiment includes a transistor 2, a driving unit 7, a piezoelectric transformer 8, a tube current detection circuit 10, a voltage control oscillation circuit 11, and a frequency division circuit 12
, A drive voltage control circuit 13 and a flip-flop 14. The drive circuit 7 includes coils 3 and 4 and transistors 5 and 6. The cold cathode tube 9 is connected to the secondary electrode 83 of the piezoelectric transformer 8 as a load.

【0037】図10に示すように、駆動電圧制御回路1
3の入力端子131を、電源1とトランジスタ2のソー
ス21とコイル4の一端41の交点に接続する。また、
図12に示すように駆動電圧制御回路13は、分圧回路
134、比較器136、バッファ137、及びインバー
タ138から構成される。その他の構成は、図1に示す
第1の実施の形態の圧電トランス駆動装置に等しい。
As shown in FIG. 10, the driving voltage control circuit 1
3 is connected to the intersection of the power supply 1, the source 21 of the transistor 2, and one end 41 of the coil 4. Also,
As shown in FIG. 12, the driving voltage control circuit 13 includes a voltage dividing circuit 134, a comparator 136, a buffer 137, and an inverter 138. Other configurations are the same as those of the piezoelectric transformer driving device according to the first embodiment shown in FIG.

【0038】次に、本発明の第2実施の形態としての圧
電トランス駆動装置の動作を説明する。図11に示すよ
うに、駆動電圧制御回路13は、電源電圧Vccを分圧
した値VCCと予め設定した値Vref1を比較器13
6にて比較する。電源電圧Vccの分圧値VCCが予め
設定した値Vref1より小さいとき、比較器136
は、Lレベル電圧Vaを出力する。このLレベル電圧V
aは、フリップフロップ14のD入力端子142に入力
される。フリップフロップ14は、入力端子141に入
力されるパルス電圧vf3に関わらず、Q出力端子14
3からLレベル電圧Vbを出力する。このLレベル電圧
Vbは、バッファ137を介してトランジスタ2のゲー
ト22へ入力され、トランジスタ2を常時オンにする。
また、このLレベル電圧Vbは、インバータ138によ
ってHレベル電圧となり、分周回路12に入力される。
一方、電源電圧Vccの分圧値VCCが予め設定した値
Vref1以上の時、比較器136は、Hレベル電圧V
aを出力する。このHレベル電圧Vaは、フリップフロ
ップ14のD入力端子142に入力される。フリップフ
ロップ14は、入力端子141に入力されるパルス電圧
vf3の立ち下がりに同期して、Q出力端子143から
Hレベル電圧Vbを出力する。このHレベル電圧Vb
は、バッファ137を介してトランジスタ2のゲート2
2へ入力され、トランジスタ2をオフする。また、この
Hレベル電圧Vbは、インバータ138によってLレベ
ル電圧となり、分周回路12に入力される。
Next, the operation of the piezoelectric transformer driving device according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 11, the drive voltage control circuit 13 compares a value VCC obtained by dividing the power supply voltage Vcc and a preset value Vref1 with a comparator 13.
Compare at 6. When the divided value VCC of the power supply voltage Vcc is smaller than a preset value Vref1, the comparator 136
Outputs an L level voltage Va. This L level voltage V
a is input to the D input terminal 142 of the flip-flop 14. The flip-flop 14 is connected to the Q output terminal 14 regardless of the pulse voltage vf3 input to the input terminal 141.
3 outputs an L level voltage Vb. This L level voltage Vb is input to the gate 22 of the transistor 2 via the buffer 137, and the transistor 2 is always turned on.
The L-level voltage Vb is converted to an H-level voltage by the inverter 138, and is input to the frequency dividing circuit 12.
On the other hand, when the divided voltage VCC of the power supply voltage Vcc is equal to or higher than the preset value Vref1, the comparator 136 outputs the H level voltage Vref.
a is output. This H level voltage Va is input to the D input terminal 142 of the flip-flop 14. The flip-flop 14 outputs the H level voltage Vb from the Q output terminal 143 in synchronization with the fall of the pulse voltage vf3 input to the input terminal 141. This H level voltage Vb
Is the gate 2 of the transistor 2 through the buffer 137
2 to turn off the transistor 2. The H-level voltage Vb is turned into an L-level voltage by the inverter 138, and is input to the frequency dividing circuit 12.

【0039】図10に示す駆動部7と、管電流検出回路
10と、電圧制御発振回路11と、分周回路12と、フ
リップフロップ14との動作は、第1の実施の形態とし
ての圧電トランス駆動装置の動作と同じである。
The operation of the driving section 7, the tube current detecting circuit 10, the voltage controlled oscillation circuit 11, the frequency dividing circuit 12, and the flip-flop 14 shown in FIG. The operation is the same as that of the driving device.

【0040】上記動作において、トランジスタ2をオン
からオフに切り替える電源電圧Vccを、高効率駆動が
できる入力電圧viの上限振幅vhの6分の1、即ちv
h/6程度に設定することにより、第1の実施の形態の
圧電トランス駆動装置と同様に、高効率の電源電圧が従
来回路の約2倍に拡大する。
In the above operation, the power supply voltage Vcc for switching the transistor 2 from on to off is changed to 1/6 of the upper limit amplitude vh of the input voltage vi capable of high-efficiency driving, that is, v
By setting the value to about h / 6, the power supply voltage with high efficiency is expanded to about twice that of the conventional circuit, similarly to the piezoelectric transformer driving device of the first embodiment.

【0041】例えば、圧電トランス8を高効率駆動でき
る入力電圧viの上限振幅vhが下限振幅vlの2倍で
ある時、トランジスタ2をオンからオフに切替える駆動
電圧vd2の振幅を、vh/2とした場合の圧電トラン
ス8への入力電圧viの振幅v、周波数f、及び圧電ト
ランス駆動装置の効率ηを図12に示す。図12に示す
ように、高効率が得られる電源電圧Vccの範囲が従来
回路の約2倍である2×Vcclに拡大する(Vccl
が7[V]の場合、7〜21[V])。従って、DC−
DCコンバータ等を必要とせずに、小型の安価な広電源
電圧対応の圧電トランス駆動装置が実現できる。
For example, when the upper limit amplitude vh of the input voltage vi that can drive the piezoelectric transformer 8 with high efficiency is twice the lower limit amplitude v1, the amplitude of the drive voltage vd2 for switching the transistor 2 from on to off is vh / 2. FIG. 12 shows the amplitude v, the frequency f of the input voltage vi to the piezoelectric transformer 8 and the efficiency η of the piezoelectric transformer driving device in the case where the above operation is performed. As shown in FIG. 12, the range of the power supply voltage Vcc at which high efficiency can be obtained is expanded to 2 × Vcc1, which is about twice that of the conventional circuit (Vcc1).
Is 7 to 21 [V], 7 to 21 [V]). Therefore, DC-
A small and inexpensive piezoelectric transformer driving device compatible with a wide power supply voltage can be realized without requiring a DC converter or the like.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明は、電圧トランスを広い電源電圧
範囲で高効率駆動することができる。
According to the present invention, the voltage transformer can be driven with high efficiency over a wide power supply voltage range.

【0043】また、本発明は、DC−DCコンバータを
必要とせずに、小型化及び低コスト化に適している。
The present invention is suitable for miniaturization and cost reduction without requiring a DC-DC converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態としての圧電トラン
ス駆動装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の圧電トランス駆動装置における圧電トラ
ンスの効率の周波数特性を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining frequency characteristics of efficiency of a piezoelectric transformer in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図3】図1の圧電トランス駆動装置における圧電トラ
ンスの昇圧比の周波数特性を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining frequency characteristics of a step-up ratio of a piezoelectric transformer in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図4】図1の圧電トランス駆動装置における圧電トラ
ンスの出力電圧を一定とした時の周波数に対する入力電
圧振幅を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an input voltage amplitude with respect to a frequency when an output voltage of the piezoelectric transformer in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1 is fixed.

【図5】図1の圧電トランス駆動装置における低電源電
圧時のトランジスタ動作及び入力電圧波形を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a transistor operation and an input voltage waveform at the time of a low power supply voltage in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図6】図1の圧電トランス駆動装置における高電源電
圧時のトランジスタ動作及び入力電圧波形を説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a transistor operation and an input voltage waveform at the time of a high power supply voltage in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図7】図1の圧電トランス駆動装置における分周回路
と駆動電圧制御回路及びフリップフロップを示す電気回
路図である。
7 is an electric circuit diagram showing a frequency dividing circuit, a driving voltage control circuit, and a flip-flop in the piezoelectric transformer driving device of FIG.

【図8】図7の分周回路と駆動電圧制御回路及びフリッ
プフロップの動作を説明するためのタイミングチャート
である。
8 is a timing chart for explaining the operation of the frequency dividing circuit, the driving voltage control circuit, and the flip-flop in FIG. 7;

【図9】図1の圧電トランス駆動装置において電源電圧
が変化した時のトランジスタ動作及び入力電圧波形を説
明するための図である。
9 is a diagram for explaining a transistor operation and an input voltage waveform when a power supply voltage changes in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図10】本発明の第2の実施の形態としての圧電トラ
ンス駆動装置を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a piezoelectric transformer driving device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】図10の圧電トランス駆動装置における駆動
電圧制御回路を示す電気回路図である。
11 is an electric circuit diagram showing a driving voltage control circuit in the piezoelectric transformer driving device of FIG.

【図12】図1の圧電トランス駆動装置における入力電
圧の振幅と周波数及び効率の電源電圧特性を説明するた
めの図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining power supply voltage characteristics of amplitude, frequency, and efficiency of an input voltage in the piezoelectric transformer driving device of FIG. 1;

【図13】従来の圧電トランス駆動装置を示すブロック
図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a conventional piezoelectric transformer driving device.

【図14】従来の圧電トランス駆動装置における入力電
圧の振幅と周波数及び効率の電源電圧特性を説明するた
めの図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining power supply voltage characteristics of amplitude, frequency, and efficiency of an input voltage in a conventional piezoelectric transformer driving device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源 2 トランジスタ 3、4 コイル 5、6 トランジスタ 7 駆動回路 8 圧電トランス 9 冷陰極管 10 管電流検出回路 11 電圧制御発振回路 12 分周回路 13 駆動電圧制御回路 14 フリップフロップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply 2 Transistor 3, 4 Coil 5, 6 Transistor 7 Drive circuit 8 Piezoelectric transformer 9 Cold cathode tube 10 Tube current detection circuit 11 Voltage control oscillation circuit 12 Divider circuit 13 Drive voltage control circuit 14 Flip-flop

フロントページの続き Fターム(参考) 2H093 NC02 NC06 NC07 NC52 ND42 NE06 3K072 AA19 BA03 BC07 EB05 EB07 GA02 GB14 GC04 HB03 5H007 BB03 CA02 CB06 CC12 CC32 DA06 DB03 DC02 DC05 Continued on the front page F term (reference) 2H093 NC02 NC06 NC07 NC52 ND42 NE06 3K072 AA19 BA03 BC07 EB05 EB07 GA02 GB14 GC04 HB03 5H007 BB03 CA02 CB06 CC12 CC32 DA06 DB03 DC02 DC05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電トランスの第1の1次電極に駆動電
圧を供給する第1の電圧供給手段と、 前記圧電トランスの第2の1次電極に駆動電圧を供給す
る第2の電圧供給手段と、 前記圧電トランスの第2の1次電極に加えられる駆動電
圧の振幅を検出する駆動電圧振幅検出手段と、 前記駆動電圧振幅検出手段により検出される前記駆動電
圧の振幅が所定値以上となった時に、前記圧電トランス
の第1の1次電極および第2の1次電極に加える駆動電
圧の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少手段とを有する
ことを特徴とする圧電トランス駆動装置。
1. A first voltage supply means for supplying a drive voltage to a first primary electrode of a piezoelectric transformer, and a second voltage supply means for supplying a drive voltage to a second primary electrode of the piezoelectric transformer. A drive voltage amplitude detector for detecting an amplitude of a drive voltage applied to a second primary electrode of the piezoelectric transformer; and an amplitude of the drive voltage detected by the drive voltage amplitude detector being equal to or greater than a predetermined value. A driving voltage amplitude reducing means for reducing the amplitude of the driving voltage applied to the first primary electrode and the second primary electrode of the piezoelectric transformer.
【請求項2】 請求項1に記載の圧電トランス駆動装置
において、 前記圧電トランスからの電圧を受けた冷陰極管から流出
する管電流を検出する管電流検出手段と、 前記管電流検出手段により検出される管電流を一定にす
る電圧制御手段とを有することを特徴とする圧電トラン
ス駆動装置。
2. The piezoelectric transformer driving device according to claim 1, wherein the tube current detecting means detects a tube current flowing out of the cold cathode tube receiving a voltage from the piezoelectric transformer, and the tube current detecting means detects the tube current. And a voltage control means for keeping the tube current constant.
【請求項3】 電源と、 圧電トランスの第1の1次電極と前記電源の正電極との
間に接続された第1のコイルと、 前記圧電トランスの前記第1の1次電極と前記電源の負
電極との間に接続された第1のトランジスタと、 前記圧電トランスの第2の1次電極と前記電源の正電極
との間に直列に接続された第2のトランジスタおよび第
2のコイルと、 前記圧電トランスの前記第2の1次電極と前記電源の負
電極との間に接続された第3のトランジスタと、 前記圧電トランスの第2の1次電極と前記電源の負電極
との間に発生する駆動電圧の振幅を検出する駆動電圧振
幅検出手段と、 前記駆動電圧振幅検出手段により検出される前記駆動電
圧の振幅が所定値以上となった時に前記電源の正電極と
前記第2のコイルの間を前記第2のトランジスタを用い
て遮断することにより前記圧電トランスに入力する駆動
電圧の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少手段とを有す
ることを特徴とする圧電トランス駆動装置。
3. A power supply; a first coil connected between a first primary electrode of the piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply; a first coil of the piezoelectric transformer and the power supply. A second transistor and a second coil connected in series between a second primary electrode of the piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply. A third transistor connected between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the negative electrode of the power supply; and a third transistor connected to the second primary electrode of the piezoelectric transformer and the negative electrode of the power supply. A drive voltage amplitude detection means for detecting an amplitude of a drive voltage generated between the drive voltage amplitude detection means; and a positive electrode of the power supply when the amplitude of the drive voltage detected by the drive voltage amplitude detection means becomes a predetermined value or more. Between the coils of the second transistor A drive voltage amplitude reducing means for reducing the amplitude of the drive voltage input to the piezoelectric transformer by using and interrupting the drive.
【請求項4】 請求項3に記載の圧電トランス駆動装置
において、 前記圧電トランスからの電圧を受けた冷陰極管から流出
する管電流を検出する管電流検出手段と、 前記管電流検出手段により検出される管電流を一定にす
る電圧制御手段とを有することを特徴とする圧電トラン
ス駆動装置。
4. The piezoelectric transformer driving device according to claim 3, wherein the tube current detecting means detects a tube current flowing out of the cold-cathode tube receiving a voltage from the piezoelectric transformer, and the tube current detecting means detects the tube current. And a voltage control means for keeping the tube current constant.
【請求項5】 圧電トランスの第1の1次電極に駆動電
圧を供給する第1の電圧供給手段と、 前記圧電トランスの第2の1次電極に駆動電圧を供給す
る第2の電圧供給手段とを有する圧電トランス駆動装置
の圧電トランス駆動方法において、 前記圧電トランスの前記第2の1次電極に加えられる駆
動電圧の振幅を検出する駆動電圧振幅検出ステップと、 前記駆動電圧振幅検出ステップにより検出される前記駆
動電圧の振幅が所定値以上となった時に前記圧電トラン
スの前記第1の1次電極および前記第2の1次電極に加
える駆動電圧の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少ステ
ップとを有することを特徴とする圧電トランス駆動方
法。
5. A first voltage supply means for supplying a drive voltage to a first primary electrode of a piezoelectric transformer, and a second voltage supply means for supplying a drive voltage to a second primary electrode of the piezoelectric transformer. A driving voltage amplitude detecting step of detecting an amplitude of a driving voltage applied to the second primary electrode of the piezoelectric transformer; and detecting the driving voltage amplitude by the driving voltage amplitude detecting step. A drive voltage amplitude reducing step of reducing the amplitude of the drive voltage applied to the first primary electrode and the second primary electrode of the piezoelectric transformer when the amplitude of the drive voltage is equal to or greater than a predetermined value. A method for driving a piezoelectric transformer, comprising:
【請求項6】 電源と、 圧電トランスの第1の1次電極と前記電源の正電極との
間に接続された第1のコイルと、 前記圧電トランスの前記第1の1次電極と前記電源の負
電極との間に接続された第1のトランジスタと、 前記圧電トランスの第2の1次電極と前記電源の正電極
との間に直列に接続された第2のトランジスタおよび第
2のコイルと、 前記圧電トランスの前記第2の1次電極と前記電源の負
電極との間に接続された第3のトランジスタとを有する
圧電トランス駆動装置の圧電トランス駆動方法におい
て、 前記圧電トランスの第2の1次電極と前記電源の負電極
との間に発生する駆動電圧の振幅を検出する駆動電圧振
幅検出ステップと、 前記駆動電圧振幅検出ステップにより検出される前記駆
動電圧の振幅が所定値以上となった時に前記電源の正電
極と前記第2のコイルの間を前記第2のトランジスタを
用いて遮断することにより前記圧電トランスに入力する
駆動電圧の振幅を減少させる駆動電圧振幅減少ステップ
とを有することを特徴とする圧電トランス駆動方法。
6. A power supply, a first coil connected between a first primary electrode of a piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply, the first primary electrode of the piezoelectric transformer and the power supply A second transistor and a second coil connected in series between a second primary electrode of the piezoelectric transformer and a positive electrode of the power supply. And a third transistor connected between the second primary electrode of the piezoelectric transformer and a negative electrode of the power supply. A drive voltage amplitude detecting step of detecting an amplitude of a drive voltage generated between the primary electrode of the power supply and a negative electrode of the power supply; and an amplitude of the drive voltage detected by the drive voltage amplitude detecting step is equal to or more than a predetermined value. When it became A drive voltage amplitude reducing step of reducing an amplitude of a drive voltage input to the piezoelectric transformer by interrupting a connection between a positive electrode of the power supply and the second coil by using the second transistor. Characteristic piezoelectric transformer driving method.
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