JP3405538B2 - Piezoelectric transformer driving method and piezoelectric transformer type inverter - Google Patents
Piezoelectric transformer driving method and piezoelectric transformer type inverterInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は冷陰極管の点灯装置
等に使用される圧電トランス駆動方法およびその駆動方
法によって駆動される圧電式インバータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer driving method used in a lighting device for a cold cathode tube and the like, and a piezoelectric inverter driven by the driving method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術を図５〜７を用いて説明する。
図５は、従来例における圧電トランス駆動方法を説明す
るブロック構成図である。図において、可変電圧器１は
圧電トランス６の２次側電流Ｉｓが設定値になるように
設定電圧Ｖ１を積分器２に出力し、積分器２は２次側電
流Ｉｓに対応する電圧Ｖｄから設定電圧Ｖ１を差し引い
た電圧Ｖｄ−Ｖ１を積分した差電圧ＶｓをＶ／Ｆ変換器
３に出力し、Ｖ／Ｆ変換器３は変換した圧電トランス駆
動周波数ｆをアンプ２４に出力し、アンプ２４は圧電ト
ランス駆動周波数ｆを圧電トランス６に出力する。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a block configuration diagram for explaining a piezoelectric transformer driving method in the conventional example. In the figure, the variable voltage device 1 outputs a set voltage V1 to the integrator 2 so that the secondary side current Is of the piezoelectric transformer 6 becomes a set value, and the integrator 2 changes the voltage Vd corresponding to the secondary side current Is from the voltage Vd. The difference voltage Vs obtained by integrating the voltage Vd−V1 obtained by subtracting the set voltage V1 is output to the V / F converter 3, and the V / F converter 3 outputs the converted piezoelectric transformer drive frequency f to the amplifier 24, and the amplifier 24. Outputs the piezoelectric transformer drive frequency f to the piezoelectric transformer 6.
【０００３】図６は、従来例の圧電トランス駆動方法に
おけるアンプ回路の説明図である。図において、ＩＣは
スイッチング素子Ｑ１，２を圧電トランス駆動周波数ｆ
でスイッチングするスイッチング制御回路であり、Ｔ
１，２は１次と２次の巻線比が１：ｎのトランスであ
る。トランスＴ１からはスイッチング周波数前半の１／
２周期分の半波正弦波が出力され、トランスＴ２からは
スイッチング周波数後半の１／２周期分の半波正弦波が
出力される。これらの合成した形波は、疑似正弦波とな
り、それを圧電トランス６の１次側へ印加することによ
り駆動している。FIG. 6 is an explanatory diagram of an amplifier circuit in a conventional piezoelectric transformer driving method. In the figure, the IC shows the switching elements Q1 and Q2 as the piezoelectric transformer drive frequency
Is a switching control circuit that switches at
Reference numerals 1 and 2 are transformers having a primary and secondary winding ratio of 1: n. From the transformer T1 1 / the first half of the switching frequency
A half-wave sine wave for two cycles is output, and a half-wave sine wave for the half cycle of the latter half of the switching frequency is output from the transformer T2. These combined shaped waves become pseudo sine waves, which are driven by applying them to the primary side of the piezoelectric transformer 6.
【０００４】図７（ａ）〜（ｃ）は、従来例の圧電トラ
ンス駆動方法における圧電トランスに印加される電圧波
形を説明する図である。（ａ）は圧電トランス６の容量
成分Ｃと前段のインダクタンス成分Ｌが共振周波数と合
致している場合の合成出力波形であり、（ｂ）はＬＣが
不足している場合の合成出力波形（クロスオーバーに休
止期間がある）であり、（ｃ）はＬＣが大きすぎる場合
の合成出力波形（クロスオーバーに波形の切れがある）
である。FIGS. 7A to 7C are diagrams for explaining voltage waveforms applied to the piezoelectric transformer in the conventional piezoelectric transformer driving method. (A) is a combined output waveform when the capacitance component C of the piezoelectric transformer 6 and the preceding-stage inductance component L match the resonance frequency, and (b) is a combined output waveform when LC is insufficient (cross). And (c) is a composite output waveform when LC is too large (crossover has a waveform break).
Is.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の駆動方
法では、圧電トランスの容量成分と前段のインダクタン
ス成分による共振を利用し疑似正弦波を生成させ、それ
を圧電トランス１次側へ印加することにより駆動してい
たが、その方法では容量成分とインダクタンス成分が温
度特性及び公差をもつ為、ＩＣの制御周波数に対する共
振周波数のズレが大きくなることがあり、効率特性の不
安定さを生じていた。また、従来例では複数個のトラン
スＴ１，２を用いていたために小型化に制約を受けてい
た。However, in the conventional driving method, the resonance due to the capacitance component of the piezoelectric transformer and the inductance component in the preceding stage is used to generate a pseudo sine wave, which is applied to the primary side of the piezoelectric transformer. However, in this method, the capacitance component and the inductance component have temperature characteristics and tolerances, so the deviation of the resonance frequency from the control frequency of the IC may become large, resulting in instability of the efficiency characteristics. . Further, in the conventional example, since a plurality of transformers T1 and T2 are used, the miniaturization is restricted.
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、容量成分及びインダクタンス成分の変動によ
る効率特性への影響を抑えることができ、効率特性の安
定性を向上させた圧電トランス駆動方法および小型の圧
電トランス式インバータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to suppress the influence on the efficiency characteristic due to the fluctuation of the capacitance component and the inductance component, and to drive the piezoelectric transformer in which the stability of the efficiency characteristic is improved. A method and a small piezoelectric transformer type inverter are provided.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の圧電トランス駆動方法は、可変電圧器１は圧
電トランス６の２次側に流れる２次側電流Ｉｓが設定値
になるように設定電圧Ｖ１を積分器２に出力し、積分器
２は２次側電流Ｉｓに対応する電圧Ｖｄから設定電圧Ｖ
１を差し引いた電圧Ｖｄ−Ｖ１を積分し、この積分した
差電圧ＶｓをＶ／Ｆ変換器３に出力し、Ｖ／Ｆ変換器３
は差電圧Ｖｓにより変換した圧電トランス駆動周波数ｆ
をＤ級アンプ４に出力し、Ｄ級アンプ４は圧電トランス
駆動周波数ｆをＰＷＭ矩形波に変換し、ローパスフィル
ターＬＰＦ５はＰＷＭ矩形波から高調波成分を除いてＰ
ＷＭ矩形波の基本波を生成し、ＰＷＭ矩形波の基本波を
直接または巻線トランスＴを介して圧電トランス６に出
力することに特徴を有している。In order to solve the above problems, in the piezoelectric transformer driving method of the present invention, in the variable voltage device 1, the secondary side current Is flowing to the secondary side of the piezoelectric transformer 6 becomes a set value. And outputs the set voltage V1 to the integrator 2, and the integrator 2 outputs the set voltage Vd from the voltage Vd corresponding to the secondary side current Is.
The voltage Vd-V1 obtained by subtracting 1 is integrated, and the integrated difference voltage Vs is output to the V / F converter 3 and the V / F converter 3
Is the piezoelectric transformer drive frequency f converted by the difference voltage Vs
The output to the D-class amplifier 4, D-class amplifier 4 converts the piezoelectric transformer drive frequency f of the PWM square wave, a low-pass fill
The target LPF5 is P after removing the harmonic components from the PWM rectangular wave.
It is characterized in that a fundamental wave of a WM rectangular wave is generated and the fundamental wave of a PWM rectangular wave is output to the piezoelectric transformer 6 directly or via the winding transformer T.
【０００８】また、本発明の圧電トランス式インバータ
は、圧電トランス６の２次側電流Ｉｓを設定値にするた
めの設定電圧Ｖ１を出力する可変電圧器１と、２次側電
流Ｉｓに対応する電圧Ｖｄから設定電圧Ｖ１を差し引い
た電圧Ｖｄ−Ｖ１を積分して、この積分した差電圧Ｖｓ
を出力する積分器２と、差電圧Ｖｓを圧電トランス駆動
周波数ｆに変換するＶ／Ｆ変換器３と、圧電トランス駆
動周波数ｆをＰＷＭ矩形波に変換するＤ級アンプ４と、
このＤ級アンプ４からのＰＷＭ矩形波の高調波成分を除
くＬＰＦ５と、高調波成分を除いたＰＷＭ矩形波の基本
波が直接または巻線トランスＴを介して加えられて駆動
される圧電トランス６とを備えたことに特徴を有してい
る。In the piezoelectric transformer type inverter of the present invention, the secondary side current Is of the piezoelectric transformer 6 is set to a set value.
Variable voltage generator 1 that outputs a set voltage V1 for
Subtract setting voltage V1 from voltage Vd corresponding to current Is
The integrated voltage Vd-V1 is integrated, and the integrated differential voltage Vs
Drive the integrator 2 that outputs the voltage difference Vs
V / F converter 3 for converting to frequency f and piezoelectric transformer drive
A class D amplifier 4 for converting the dynamic frequency f into a PWM rectangular wave ,
The harmonic component of the PWM rectangular wave from the class D amplifier 4 is removed.
LPF5 and PWM rectangular wave basics excluding harmonic components
Driven by waves applied directly or via a winding transformer T
The piezoelectric transformer 6 is provided.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の圧電トランス駆動方法
は、圧電トランス駆動周波数をＤ級アンプでＰＷＭ矩形
波に変換し、ＬＰＦで高調波成分を低減した正弦波電圧
を圧電トランスに印加する方法であるので、効率特性の
安定性を向上させることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A piezoelectric transformer driving method of the present invention is a method for converting a piezoelectric transformer driving frequency into a PWM rectangular wave by a class D amplifier and applying a sine wave voltage with a harmonic component reduced by an LPF to the piezoelectric transformer. Therefore, the stability of efficiency characteristics can be improved.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例における圧電トランス
駆動方法を説明するブロック構成図である。なお、図５
と同一符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示して
おり、説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving method according to an embodiment of the present invention. Note that FIG.
Those denoted by the same reference numerals indicate the same elements, and description thereof will be omitted.
【００１１】図において、可変電圧器１は圧電トランス
６の２次側電流Ｉｓが設定値になるように設定電圧Ｖ１
を積分器２に出力し、積分器２は２次側電流Ｉｓに対応
する電圧Ｖｄから設定電圧Ｖ１を差し引いた電圧Ｖｄ−
Ｖ１を積分した差電圧ＶｓをＶ／Ｆ変換器３に出力し、
Ｖ／Ｆ変換器３は変換した圧電トランス駆動周波数ｆを
Ｄ級アンプ４に出力する。In the figure, the variable voltage device 1 has a set voltage V1 so that the secondary side current Is of the piezoelectric transformer 6 becomes a set value.
Is output to the integrator 2, and the integrator 2 subtracts the set voltage V1 from the voltage Vd corresponding to the secondary side current Is to obtain the voltage Vd−.
The difference voltage Vs obtained by integrating V1 is output to the V / F converter 3,
The V / F converter 3 outputs the converted piezoelectric transformer drive frequency f to the class D amplifier 4.
【００１２】Ｄ級アンプ４は圧電トランス駆動周波数ｆ
をＡ／Ｄ変換したＰＷＭ矩形波を出力する。この出力Ｐ
ＷＭ矩形波はＬＰＦ５を介して、直接または巻線トラン
スＴを介して圧電トランス６の１次側に印加される。こ
の場合、ＰＷＭ矩形波はＬＰＦ５により高調波成分が削
除されるので基本波である圧電トランス駆動周波数ｆが
直接または巻線トランスＴを介して圧電トランス６の１
次側に印加されることになる。The class D amplifier 4 has a piezoelectric transformer driving frequency f.
To output a PWM rectangular wave. This output P
The WM rectangular wave is applied to the primary side of the piezoelectric transformer 6 via the LPF 5, directly or via the winding transformer T. In this case, since the harmonic component is deleted by the LPF 5 in the PWM rectangular wave, the piezoelectric transformer drive frequency f which is the fundamental wave is 1 of the piezoelectric transformer 6 directly or via the winding transformer T.
It will be applied to the next side.
【００１３】なお、図において、７は圧電トランス６の
負荷であり、８は圧電トランス６の２次側電流Ｉｓを検
出する検出回路であり、９は検出回路８からの交流電圧
を直流電圧に変換する整流回路である。In the figure, 7 is a load of the piezoelectric transformer 6, 8 is a detection circuit for detecting the secondary side current Is of the piezoelectric transformer 6, and 9 is an AC voltage from the detection circuit 8 to a DC voltage. It is a rectifying circuit for conversion.
【００１４】図２は、本発明の圧電トランス駆動方法に
おけるＰＷＭ矩形波の生成を説明する図である。圧電ト
ランス駆動周波数ｆ（正弦波）は三角波（鋸歯状波でも
可）によりスイッチングされ、電圧に対応した幅のパル
ス、すなわちＰＷＭ矩形波に変換される。FIG. 2 is a diagram for explaining the generation of a PWM rectangular wave in the piezoelectric transformer driving method of the present invention. The piezoelectric transformer drive frequency f (sine wave) is switched by a triangular wave (a sawtooth wave is also possible) and converted into a pulse having a width corresponding to the voltage, that is, a PWM rectangular wave.
【００１５】図３は、本発明の圧電トランス駆動方法で
使用するＤ級アンプを説明する図である。三角波発振器
１１からの三角波と圧電トランス駆動周波数ｆはコンパ
レータ１２で電圧が比較され、圧電トランス駆動周波数
ｆ電圧＞三角波電圧であれば正電圧のパルスが出力さ
れ、圧電トランス駆動周波数ｆ電圧＜三角波電圧であれ
ば負電圧のパルスが出力される。FIG. 3 is a diagram illustrating a class D amplifier used in the piezoelectric transformer driving method of the present invention. The voltage of the triangular wave from the triangular wave oscillator 11 and the piezoelectric transformer driving frequency f are compared by the comparator 12, and if the voltage of the piezoelectric transformer driving frequency f> the triangular wave voltage, a positive voltage pulse is output, and the piezoelectric transformer driving frequency f voltage <the triangular wave voltage. If so, a negative voltage pulse is output.
【００１６】図４は、本発明の圧電トランス駆動方法に
おけるＬＰＦ特性を説明する図である。縦軸はＰＷＭ矩
形波のスペクトラムのレベルであり、横軸は圧電トラン
ス駆動周波数ｆとスイッチング周波数ｆｓとその高調波
群を示している。破線で示すように、ＬＰＦは圧電トラ
ンス駆動周波数ｆだけを通すので電力損失なく復調でき
る。FIG. 4 is a diagram for explaining the LPF characteristic in the piezoelectric transformer driving method of the present invention. The vertical axis represents the spectrum level of the PWM rectangular wave, and the horizontal axis represents the piezoelectric transformer drive frequency f, the switching frequency fs, and harmonics thereof. As indicated by the broken line, the LPF allows only the piezoelectric transformer drive frequency f to pass, and therefore demodulation can be performed without power loss.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンス駆動方法は、Ｄ級アンプで高調波成分を低減した電
圧を発生させ、効率を低下せずにそれを圧電トランスに
印加する構成としたので、ＬＣ共振の影響が少ない疑似
正弦波を圧電トランス１次側に印加することができ、容
量成分及びインダクタンス成分の変動による効率特性へ
の影響を抑えることができ、効率特性の安定性を向上さ
せた小型の圧電トランス式インバータを得ることができ
る。As described above, the piezoelectric transformer driving method of the present invention has a structure in which a voltage having a reduced harmonic component is generated by a class D amplifier and is applied to the piezoelectric transformer without lowering the efficiency. Therefore, it is possible to apply a pseudo sine wave, which is less affected by LC resonance, to the primary side of the piezoelectric transformer, suppress the influence on the efficiency characteristic due to the variation of the capacitance component and the inductance component, and stabilize the efficiency characteristic. It is possible to obtain an improved small piezoelectric transformer type inverter.
【図１】本発明の実施例における圧電トランス駆動方法
を説明するブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving method according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の圧電トランス駆動方法におけるＰＷＭ
矩形波の生成を説明する図である。FIG. 2 is a PWM in the piezoelectric transformer driving method of the present invention.
It is a figure explaining generation of a rectangular wave.
【図３】本発明の圧電トランス駆動方法で使用するＤ級
アンプを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a class D amplifier used in the piezoelectric transformer driving method of the present invention.
【図４】本発明の圧電トランス駆動方法におけるＬＰＦ
特性を説明する図である。FIG. 4 is an LPF in the piezoelectric transformer driving method of the present invention.
It is a figure explaining a characteristic.
【図５】従来例における圧電トランス駆動方法を説明す
るブロック構成図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving method in a conventional example.
【図６】従来例の圧電トランス駆動方法における駆動回
路を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a drive circuit in a conventional piezoelectric transformer drive method.
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、従来例の圧電トランス駆動
方法における圧電トランスに印加される電圧波形を説明
する図である。7A to 7C are diagrams illustrating voltage waveforms applied to a piezoelectric transformer in a conventional piezoelectric transformer driving method.
１ 可変電圧器 ２ 積分器 ３ Ｖ／Ｆ変換器 ４ Ｄ級アンプ ５ ＬＰＦ ６ 圧電トランス ７ 負荷 ８ 検出回路 ９ 整流回路 １１ 三角波発振器 １２ コンパレータ ２４ アンプ Ｖ１ 設定電圧 Ｖｓ 差電圧 Ｉｓ ２次側電流 Ｖｄ ２次側電流に対応する電圧 ｓｗ１〜４ スイッチ Ｔ トランス Ｔ１ トランス Ｔ２ トランス 1 Variable voltage device 2 integrator 3 V / F converter 4 Class D amplifier 5 LPF 6 Piezoelectric transformer 7 load 8 Detection circuit 9 Rectifier circuit 11 Triangular wave oscillator 12 comparator 24 amplifiers V1 set voltage Vs difference voltage Is secondary side current Vd Voltage corresponding to secondary side current sw1-4 switch T transformer T1 transformer T2 transformer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−86758（ＪＰ，Ａ) 特開2001−128460（ＪＰ，Ａ) 特開2001−126891（ＪＰ，Ａ) 特開2000−60146（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/24 H05B 41/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 2001-86758 (JP, A) JP 2001-128460 (JP, A) JP 2001-126891 (JP, A) JP 2000-60146 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/24 H05B 41/24
Claims (2)
の２次側に流れる２次側電流（Ｉｓ）が設定値になるよ
うに設定電圧（Ｖ１）を積分器（２）に出力し、 積分器（２）は２次側電流（Ｉｓ）に対応する電圧（Ｖ
ｄ）から設定電圧（Ｖ１）を差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖ
１）を積分し、この積分した差電圧（Ｖｓ）をＶ／Ｆ変
換器（３）に出力し、 Ｖ／Ｆ変換器（３）は差電圧（Ｖｓ）により変換した圧
電トランス駆動周波数（ｆ）をＤ級アンプ（４）に出力
し、 Ｄ級アンプ（４）は圧電トランス駆動周波数（ｆ）をＰ
ＷＭ矩形波に変換し、ローパスフィルターＬＰＦ（５）はＰＷＭ矩形波から高
調波成分を除いてＰＷＭ矩形波の基本波を生成し、 ＰＷＭ矩形波の基本波を 直接または巻線トランスＴを介
して圧電トランス（６）に出力することを特徴とする圧
電トランス駆動方法。1. The variable voltage device (1) is a piezoelectric transformer (6).
The secondary side current (Is) flowing to the secondary side of is the set value.
Output the set voltage (V1) to the integrator (2), The integrator (2) has a voltage (V) corresponding to the secondary side current (Is).
voltage (Vd-V) obtained by subtracting the set voltage (V1) from d)
1) is integrated, and the integrated difference voltage (Vs) is converted to V / F.
Output to the converter (3), The V / F converter (3) converts the voltage converted by the differential voltage (Vs).
Output electric transformer drive frequency (f) to class D amplifier (4)
Then The class D amplifier (4) sets the piezoelectric transformer drive frequency (f) to P
Convert to WM square wave,The low pass filter LPF (5) is higher than the PWM rectangular wave.
Generates a PWM rectangular wave fundamental wave by removing harmonic components, The fundamental wave of the PWM rectangular wave Directly or via winding transformer T
Pressure output to the piezoelectric transformer (6)
Electric transformer driving method.
ｓ）を設定値にするための設定電圧（Ｖ１）を出力する
可変電圧器（１）と、 ２次側電流（Ｉｓ）に対応する電圧（Ｖｄ）から設定電
圧（Ｖ１）を差し引いた電圧（Ｖｄ−Ｖ１）を積分し
て、この積分した差電圧（Ｖｓ）を出力する積分器
（２）と、 差電圧（Ｖｓ）を圧電トランス駆動周波数（ｆ）に変換
するＶ／Ｆ変換器（３）と、 圧電トランス駆動周波数（ｆ）をＰＷＭ矩形波に変換す
る Ｄ級アンプ（４）と、 このＤ級アンプ（４）からのＰＷＭ矩形波の高調波成分
を除くＬＰＦ（５）と、 高調波成分を除いたＰＷＭ矩形波の基本波が 直接または
巻線トランスＴを介して加えられて駆動される圧電トラ
ンス（６）とを備えたことを特徴とする圧電トランス式
インバータ。2.Secondary side current of the piezoelectric transformer (6) (I
Outputs the set voltage (V1) for setting s) to the set value
A variable voltage device (1), Set voltage from the voltage (Vd) corresponding to the secondary side current (Is)
Integrate the voltage (Vd-V1) minus the pressure (V1)
And outputs the integrated difference voltage (Vs)
(2), Converts the voltage difference (Vs) into the piezoelectric transformer drive frequency (f)
V / F converter (3) for Converts piezoelectric transformer drive frequency (f) to PWM rectangular wave
Ru Class D amplifier (4), From this class D amplifier (4)Harmonic component of PWM rectangular wave
LPF (5) except The fundamental wave of the PWM rectangular wave excluding the harmonic components is Directly or
Driven by a winding transformer TBe donePiezoelectric tiger
And a piezoelectric transformer type
Inverter.
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