JPH0311595A - 冷陰極管点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広範囲な入力電圧の変化に対して冷陰極管の
点灯を安定に維持できる調光可能な冷陰極管点灯回路に
関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、例えは、文献「トランジスタ技術」（ＣＱ出
版社、１９８７年３月、４０６，４０７頁、「９．３自
励式共振型ＤＣ−ＤＣコンバータ」）に記載されている
自励式共振型発振回路を用いたＤＣ−ＤＣコンバータの
回路図である。

同図において、１は入力端子、２及び３はバイアス抵抗
、４は電流平均化のためのコイル、５及び６はＮＰＮ型
のトランジスタ、７はコンデンサ、８はトランス、９及
び１０は整流ダイオード、１１は平滑チョークコイル、
１２は平滑コンデンサ、１３は出力端子である。

上記コンバータは、トランジスタ５，６を交互に導通さ
せることにより、コンデンサ７とトランス８の一次巻線
間に共振電流を流し、１−ランス８の二次側に正弦波出
力を与え、これを平滑チョークコイル１１と平滑コンデ
ンサ１２により整流平滑して所定の直流電圧を出力端子
１３に得るものである。

また、第３図は第２図のコンバータを応用した従来の冷
陰極管点灯回路の回路図、第４図はその動作波形図であ
る。

同図において、５０は自励式共振型発振回路、５１は調
光回路である。調光回路５１は入力端子２１、方形波発
生器２２、抵抗２３及び２４、ＰＮＰ型のトランジスタ
２５、ダイオード２６より構成されている。一方、２７
は高圧小容量コンデンサ、２８は冷陰極管である。尚、
自励式共振型発振回路５０については、第２図の構成と
同一の部分に同一′の符号を付す。但し、本例において
はトランス８の二次巻線の巻数を多くして、二次側に無
負荷時で５００Ｖｒｍｓ程度の電圧か得られるよう構成
している。

上記構成において、入力端子２１に直流電圧か印加され
ると、方形波発生器２２は、ある一定のパルス幅で一定
周期の方形波（第４図のＡ）をトランジスタ２５のベー
スに出力する。従って、トランジスタ２５のコレクタか
らは、直流電圧と略等しい電圧の方形波が一定周期で出
力され（第４図のＢ）、自励式共振型発振回路５０はこ
の出力信号を受けて、自励発振をしく第４図のＣ）、冷
陰極管２８を点灯さぜる。尚、調光回路５１の出力パル
スのオン、オフ周波数は視覚上ちらつきか認識されにく
い２００Ｈｚ程度以上に選択される。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしなかがら、第３図の冷陰極管点灯回路においては
、次に示すような問題があった。

第一に、入力端子２１の入力電圧の変動により自励式共
振型発振回路５０に入力されるトランジスタ２５のコレ
クタ出力電圧が変化するので、冷陰極管２８の輝度が安
定しないという問題があった。

第二に、冷陰極管２８は機種毎にバッテリ電圧の異なる
（例えは、＋５Ｖ〜＋２４■）ワードプロセッサ等の液
晶表示用バックライ１へとして用いられることか多いが
、上記従来の構成によれば、機種毎に調光回路５１の仕
様を変えなければならなず、汎用性に乏しく、設計、製
作及び製造管理上不便であるという問題があった。

第三に、自励式共振型発振回路５０においては、入力周
波数を可聴周波数以上の範囲で極力低くして（通常、２
５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）コンデンサ７の高周波損失を
低減することか望まれるか、周波数を一定にした場合、
入力電圧が高くなる程トランス８の巻線数を大きくしな
けれはならず、回路の小型化の障害になるという問題か
あった。

尚、トランスの巻線数Ｎ、（ターン）と入力電圧■■Ｎ
（■）との関係は、スイッチングトランジスタの飽和電
圧をＶ。、（ＯＮ）　（ｖ）　、コア材の最大磁束密度
をΔＢ（カラス）、コアの有効断面積をＡ。（Ｃｍ２）
、自励発振周波数をｆ（Ｈｚ）としたときに、次の式で
表される。

そこで、本発明は上記従来技術の課題を解決するために
なされたもので、その目自勺とするところは、入力電圧
が広範囲に変化しても冷陰極管を一定の輝度で安定に点
灯させることかできる冷陰極管点灯回路を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の冷陰極管点灯回路は、直流電圧を印加すること
により、所定の周期で方形波を出力する方形波発生器と
、この方形波発生器の出力に基づいてオン、オフし、上
記直流電圧に基づく電圧を出力するスイッチ素子と、こ
のスイッチ素子のオン期間に上記直流電圧に基づく電圧
を受けて、冷陰極管に所定の周波数の共振電流を流す自
励式共振式発振回路とを有する冷陰極管点灯回路におい
て、上記直流電圧に基づくデユーティ比で上記スイッチ
素子の出力をパルス幅変調し、上記スイッチ素子を通し
て上記自励式共振式発振回路に出力される平均電圧を一
定に保持するパルス幅変調回路を備えたことを特徴とし
ている。

〔作　用〕

本発明においては、直流電圧に基づくデユーティ比でス
イッチ素子の出力をパルス幅変調し、このスイッチ素子
を通して自励式共振式発振回路に出力される平均電圧を
一定に区持する。従って、直流電圧の値か変化しても自
励式共振式発振回路に出力される平均電圧は変化せず、
冷陰極管は一定の輝度で点灯する。

〔実施例〕

以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る冷陰極管点灯回路の一実施例を示
す回路図、第５図は本実施例の動作波形図、第６図は第
５図の波形Ｅの入力電圧による変化を示す説明図である
。

図において、２１は入力端子、２２は方形波発生器、２
３．及び２４は抵抗、２５はＰＮＰ型の１〜ランジスタ
、２６はダイオード、３１は抵抗、３２はツェナータイ
オード、３３乃至３６は抵抗、３７はコンパレータ、３
８はコンデンサ、３９及び４０は抵抗であり、以上で調
光回路５２を構成している。５０は第３図の従来例と同
一構成の自励式共振型発振回路であり、同一部分には同
一の符号を付している。また、２７はコンデンサ、２８
は冷陰極管である。

上記調光回路５２において、入力端子２１は方形波発生
器２２とトランジスタ２５のエミッタに接続されており
、さらに抵抗３６を介してコンパレータ３７の正入力（
」−）に接続されている。

方形波発生器２２の出力端は、抵抗３１を介して波高値
を一定値以下に制限するツェナーダイオード３２に接続
され、さらに波高値を所定の値に分割する抵抗３３．３
４及びコンパレータ３７の負入力（−）に接続されてい
る。

また、コンパレータ３７の正入力（十）は、抵抗４０を
介してトランジスタ２５のコレクタに接続され、また、
コンデンサ３８と抵抗３つのそれぞれぞを介してグラン
ドに接続されている。

コンパレータ３７の出力端は抵抗２４を通してトランジ
スタ２５のベースに接続され、トランジスタ２５のベー
ス、エミッタ間には抵抗２３が接続されている。また、
トランジスタ２５のコレクタは、アノード側が接地され
たダイオード２６のカソード側に接続されており、さら
に抵抗３５を通してコンパレータ３７の負入力（−）に
接続されている。そして、トランジスタ２５のコレクタ
は、自励式共振型発振回路５０の入力端として、コイル
４を介してトランス８の一次側主巻線の中点に接続され
、さらに抵抗２を介してＮＰＮ型のトランジスタ６のベ
ースに、抵抗３を介してＮＰＮ型のトランジスタ５のベ
ースに接続されている。

また、トランス８の一次側主巻線のホット側（「・」印
を付した側）はトランジスタ５のコレクタに、コールド
側はトランジスタ６のコレクタにそれぞれ接続されてい
る。さらに、トランジスタ５及び６のベースにはそれぞ
れには発振起動用の抵抗３及び２がそれぞれ接続されて
いる。また、トランジスタ５及び６のコレクタはコンデ
ンサ７を介して互いに接続され、それぞれのエミッタは
接地されている。

一方、トランス８の一次側補助巻線のホット側はトラン
ジスタ５のベースに、コールド側はトランジスタ６のベ
ースにそれぞれ接続されている６また、トランス８の２
次巻線にはコンデンサ２７と冷陰極管２８が直列に接続
されている。

以上の構成を有する冷陰極管点灯回路の動作について説
明する。先ず、入力端子２１に入力電圧が投入されると
方形波発生器２２が直ちに動作し、入力電圧に等しい最
大電圧を有する方形波（第５図のＤ）を出力する。この
方形波電圧は、ツェナーダイオード３２により一定振幅
以下に制限されており、抵抗３３．３４によって分割さ
れコンパレータ３７の負入力（＝）に入力される。

コンパレータ３７の正入力（＋）には抵抗３６を通して
入力端子２１の直流電圧が与えられる。

ここで、抵抗３６は入力変動に対する冷陰極管２８の輝
度変化を改善するための抵抗であり、その抵抗値は抵抗
３９に比較し１００倍程度大きいものが選択されていた
め、入力電圧投入時に正入力（十）に与えられる電圧は
負入力（−）に与えられる電圧より十分小さい。

従って、入力電圧投入時においてはコンパレータ３７の
出力電圧はローレベルとなって１ヘランジスタ２５にベ
ース電流が流れ、能動状態こなり、０ １〜ランジスタ２５を急激にオン状態とする。１〜ラン
ジスタ２５のコレクタには入力端子２１の直流電圧に略
等しい電圧が現れ、この電圧は抵抗３５を通してコンパ
レータ３７の負入力（−）に正帰還される。

また、トランジスタ２５のコレクタ電圧は抵抗３９．４
０によって分割され、コンデンサ３８によって平滑され
コンパレータ３７の正入力（＋）に入力される。従って
、正入力（＋）＠位は徐々に上昇する（第５図のＦ）。

−・定時間経過後、コンパレータ３７の正入力（＋）電
位は負入力（−）電位より大きくなりコンパレータ３７
は反転しその出力はハイレベルとなる。その結果、トラ
ンジスタ２５は急激にオフとなる。この状態ではトラン
ジスタ２５のコレクタ電圧はほぼ零であるからコンデン
サ３８に充電された電荷は抵抗３９及び抵抗４０を通し
て放電を開始し、正入力（十）の電位は徐々に下降する
（第５図のＦ）。そして、コンパレータ３７の正入力（
＋）電位が負入力（−）の電位を下回ると、コンパレー
タ３７の出力は再びローレベルとなり、１〜ランジスタ
２５はオン状態になる。

このようにして、トランジスタ２５のコレクタには調光
用の方形波発生器２２の出力が現われている期間、変調
されたパルス出力（第５図のＥ）が現れる。

ここで、第５図の点灯期間におけるパルス出力Ｅの平均
電圧Ｖ　は以下のように求められる。

先ず、トランジスタ２５のコレクタのパルス出力Ｅは抵
抗３９．４０で分割され、コンデンサ３８で平滑されて
コンパレータ３７の正入力Ｆとなること、及び、この正
入力Ｆはツェナータイオード３２で制限された電圧を抵
抗３３．３４で分割したコンパレータ３７の負入力Ｇと
平均電圧において等しいことに着目する。但し、抵抗３
５．３６の抵抗値は他の抵抗に比較して十分大きく選ん
であるので計算上無視できるものとする。抵抗３３．３
４．３９及び４０の抵抗値をそれぞれＲ３３゜Ｒ３４’
　Ｒ３９及びＲ４ｏとし、ツェナーダイオード３２の電
圧を■７とすると、上記しなコンパレータ３７の正入力
と負入力の関係は次の式で表される。

ｖｏｘ　＜Ｒ３９／　（Ｒ３９＋Ｒ４０））−Ｖ７×（
Ｒ３４／（Ｒ３３＋Ｒ３４））従って、 ■　− （（Ｒ３９＋Ｒ４０）１３４／（Ｒ３９＋Ｒ３４）Ｒ３
９）ＶＺとなる。

上式は、冷陰極管２８の点灯期間についてトランジスタ
２５のコレクタに現れるパルスを平均化した電圧■。は
、抵抗：３３，３４．３９及び４０の抵抗値、及びツェ
ナーダイオード３２の特性にのみ依存し、入力電圧には
影響されないことを示している。例えば、第６図に示さ
れるように、電圧がＩＯＶから１５Ｖに増加すると、波
形Ｅのデユーティ比を小さくし平均化された電圧を一定
に制御する。

尚、この場合の自励式共振型発振回路５０の発振波形は
、トランジスタ２５のオン期間ではコイル４によって電
流か制限されるために振幅は徐々に大きくなり（第５図
の■、期間ａ）、次いで、トランジスタ２５がオフにな
ると、入力端子からはエネルギが供給されなくなり、コ
イル４に蓄えられたエネルギによる電流か、グランド、
ダイオード２６、コイル４、トランス８の経路で流れ発
振を継続させる（第５図の期間ｂ）。この期間ｂ、にコ
イル４のエネルキは減少し起電圧も徐々に低下するので
発振波形の振幅も徐々に低下する。次いで、再度トラン
ジスタ２５かオンになるとコイル４にエネルギが供給さ
れ、発振波形の振幅は増大する（第５図の期間Ｃ）。こ
のように、発振出力振幅はＩ・ランジスタ２５のスイッ
チング周波数によって振幅変調を受けるが、スイッチン
グ周波数は２０ｋＨｚ以上と高いので冷陰極管２８のち
らつきが認識されることはない。

以上説明したように、本実施例によれは、入力電圧によ
らず平均すれば一定となるようなパルス電圧を自励式共
振型発振回路５０の入力として印加するため、冷陰極管
２８の輝度を入力電圧変化に対して安定して得ることか
できる。従って、組込まれる装置か異なっても冷陰極管
点灯回路の仕３ ４ 様を変える必要がない。さらに、入力電圧か高くなった
場合でも実質的には平均電圧を５〜６Ｖに低げて動作さ
せる事が可能となるなめ、発振トランスを小型化でき、
パルス電圧を平滑用チョークコイルや電解コンデンサに
より直流に変換する事なく利用でき、回路の小型化が可
能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、点灯期間におけ
る実効電圧が一定となるようなパルス電圧を自励式共振
型発振回路に入力することかできるので、入力電圧が変
化しても安定した一定の冷陰極管輝度を得ることができ
る。

また、液晶表示用バックライ１〜等のように機種により
バッテリ電圧が異なる場合であっても仕様を変更する必
要がなく、製造管理等の面において有利である。

さらに、入力電圧が高い場合であっても、平均電圧を低
くして動作させることができるので、発振トランスを小
型にでき、しかもパルス電圧を平滑用チョークコイルや
電解コンデンサにより直流変換する事なく利用できるの
で、設置スペースを大幅に節約でき、回路の小型化に適
しているという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷陰極管点灯回路の一実施例を示
す回路図、 第２図は自励式共振型発振回路を用いたＤＣＤＣコンバ
ータの回路図、 第３図は第２図のコンバータを応用した従来の冷陰極管
点灯回路の回路図、 第４図は第３図の動作波形図、 第５図は本実施例の動作波形図、 第６図は第５図の波形Ｅの説明図である。 ２２・・・方形波発生器、２５・・・トランジスタ、３
７・・・コンパレータ、２８・・・冷陰極管、５０・・
・自励式発振型共振回路、 ５２・・・調光回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電圧を印加することにより、所定の周期で方形波を
   出力する方形波発生器と、 この方形波発生器の出力に基づいてオン、オフし、上記
   直流電圧に基づく電圧を出力するスイッチ素子と、 このスイッチ素子のオン期間に上記直流電圧に基づく電
   圧を受けて、冷陰極管に所定の周波数の共振電流を流す
   自励式共振式発振回路とを有する冷陰極管点灯回路にお
   いて、 上記直流電圧に基づくデューティ比で上記スイッチ素子
   の出力をパルス幅変調し、上記スイッチ素子を通して上
   記自励式共振式発振回路に出力される平均電圧を一定に
   保持するパルス幅変調回路を備えたことを特徴とする冷
   陰極管点灯回路。