変圧器駆動装置
【課題】バースト動作モード時に音響ノイズを抑制することができ、かつ変圧器を安定に動作させることができる。
【解決手段】変圧器駆動装置は、ブリッジコントローラ１とブリッジ回路２とを備える。ブリッジコントローラ１は、バースト動作モード時には、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅をそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭くし、かつ各パルス電圧の後のパルス休止期間の長さを略一定にするため、トランス３内の磁束の流れＩのピーク値が最終ピーク値よりも高くなるおそれがなくなる。
【解決手段】変圧器駆動装置は、ブリッジコントローラ１とブリッジ回路２とを備える。ブリッジコントローラ１は、バースト動作モード時には、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅をそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭くし、かつ各パルス電圧の後のパルス休止期間の長さを略一定にするため、トランス３内の磁束の流れＩのピーク値が最終ピーク値よりも高くなるおそれがなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器を駆動する変圧器駆動装置に関する。特に本発明では、変圧器の一次側巻線に対してパルス電圧を所定期間連続的に供給する動作と、パルス電圧の供給を所定期間停止する動作とを、交互に切替えて行うバースト動作モードを備えた変圧器駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを組み込んだ液晶モニタや液晶ＴＶ等の液晶表示装置が急速に普及している。液晶自体は発光する性質を持たないため、液晶パネルの背後にバックライト装置を設置して液晶パネルを照明する必要がある。バックライト装置は、蛍光管や冷陰極放電管を用いて構成されることが多い。
【０００３】
冷陰極放電管は、３０ｋＨｚ〜６５ｋＨｚの高周波交流電圧により駆動される。この駆動には、例えば、ブリッジ回路と高周波変圧器（以下、トランス）が用いられる。
【０００４】
トランスは、一次側巻線と二次側巻線を磁気結合したものであり、一次側巻線に流れる電流の方向を所定の周期で切替えることにより、二次側巻線に誘導電力を誘起させることができる。
【０００５】
トランスの駆動方法として、一次側巻線にパルス電圧を連続的に供給する期間と、パルス電圧の供給を停止する期間とを交互に切替えるバースト動作モードを設ける場合がある。このバースト動作モードは、例えば、液晶表示装置の輝度調整を行う場合などに用いられる。バースト動作モードでは、冷陰極放電管の輝度は上述した両者の期間の比率に応じた、視覚的に中くらいの明るさとなる。
【０００６】
図９はトランスをバースト動作モードで駆動した場合の一次側巻線の電圧Ｖとトランス内の磁束の流れＩとの関係を示すグラフである。バースト動作モードでの一周期は、パルス電圧が連続的に供給される電圧供給期間Ｔｎと、パルス電圧の供給が停止される電圧遮断期間Ｔｆとを合わせた期間（Ｔｎ＋Ｔｆ）であり、この（Ｔｎ＋Ｔｆ）の期間は一定である。すなわち、バースト動作モードにおけるバースト周波数は一定である。電圧供給期間Ｔｎ内は、トランスの一次側巻線に交流電圧Ｖが供給される。この交流電圧Ｖは、一定周波数の矩形波電圧であり、例えば正の半波形により開始される。
【０００７】
トランス内の磁束の流れＩは、一次側巻線に供給される交流電圧Ｖに直ちに従うのではなく、交流電圧Ｖを供給してからの経過時間に応じて磁束の流れＩの大きさが変化する。より具体的には、交流電圧Ｖの半周期の最初から、磁束の流れＩが徐々に大きくなり、半周期の終りが近づくにつれて、磁束の流れＩは本来のピーク値を超える場合がある。特に、電圧供給期間内の最初のパルス電圧が一次側巻線に供給されると、そのパルス電圧が終了する間際には、磁束の流れＩは本来のピーク値の約２倍の大きさにまで達することもある。このような磁束の流れＩの過上昇は、トランスや一次側巻線に接続されたスイッチ回路などの抵抗損失に依存するものであり、時間の経過とともに減少し、やがて消滅する。このように、一次側巻線に交流電圧Ｖを供給し始めてから所定期間内のみ、磁束の流れＩの過上昇が生じる。
【０００８】
また、電圧供給期間から電圧遮断期間に切り替わる直前の最後のパルス電圧が一次側巻線に供給されると、その後、磁束の流れＩは徐々に小さくなって最終的にゼロに収束するが、トランスの誘導性成分とインピーダンスによっては、電圧供給期間の後に続く電圧遮断期間になっても、磁束の流れＩが生じるおそれがある。この結果、電圧遮断期間の実質的な長さが短縮してしまう。この場合、その後に電圧供給期間が開始されるまでに磁束の流れＩが完全にゼロにならないおそれもある。磁束の流れＩがゼロでない状態で、次の電圧供給期間が開始されると、磁束の流れＩのピークがさらに上昇する結果となる。このため、トランスの構造によっては、磁束の流れＩのピークが異常に高くなってしまい、トランスコアの飽和が生じるおそれがある。
【０００９】
また、磁束の流れＩのピークが高くなると、トランスコア内の歪みや磁気的な力によって、コアの機械的な長さが変化したり、コアの機械的な振動が生じ、これによって、バースト周波数の周波数帯域に依存する広い帯域の音響ノイズが発生する。このような音響ノイズが液晶モニタや液晶ＴＶ等の商用のバックライト装置で発生すると、非常に耳障りであり、ユーザに不快感を与えてしまう。
【００１０】
上述した音響ノイズは、磁場の強さと磁束の流れＩに強く依存するものであり、音響ノイズを削減する取り組みは従来からなされている。その一つはソフトスタートである。ソフトスタートとは、トランスの一次側巻線に供給するパルス状の交流電圧のパルス幅を徐々に広げる手法である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３００１１２号公報（特に図３と図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献１の手法によれば、交流電圧のパルス幅が本来のパルス幅に達するまでに数多くのパルス数を必要とするため、トランスの起動時間（スタート時間）が長くなってしまう。このため、バースト周波数を高くすると、起動時間後の電圧供給期間を短縮せざるを得ず、電圧供給期間内にパルス幅が本来のパルス幅にまで達しなくなって、バースト動作モードでの安定した動作が保証されなくなる。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バースト動作モード時に音響ノイズを抑制でき、かつ変圧器を安定に動作させることができる変圧器駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、互いに磁気結合された一次側巻線および二次側巻線を有する変圧器を駆動する変圧器駆動装置において、
前記一次側巻線に対してパルス電圧を連続的に供給する電圧供給期間と、前記一次側巻線への前記パルス電圧の供給を停止するバースト駆動が可能であり、前記電圧供給期間内にパルス信号を生成するブリッジコントローラと、
前記ブリッジコントローラにて生成されたパルス信号に基づいて、前記パルス電圧を生成するブリッジ回路と、を備え、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなるようなパルス信号を生成することを特徴とする変圧器駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バースト動作モード時に音響ノイズを抑制することができ、かつ変圧器を安定に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る変圧器駆動装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】ブリッジ回路２にて生成されるパルス電圧Ｖとトランス３内の磁束の流れＩの波形の一例を示す図。
【図３】電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の電圧波形を示す図。
【図４】ブリッジコントローラ１の内部構成を詳細に示した本実施形態に係る変圧器駆動装置のブロック図。
【図５】図４中の信号Ａ〜Ｅのタイミング図。
【図６】マイクロプロセッサ１１の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図７】電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性がいずれも正の例を示す図。
【図８】図６に対応する信号Ａ〜Ｅ’のタイミング図。
【図９】トランスをバースト動作モードで駆動した場合の一次側巻線の電圧Ｖとトランス内の磁束の流れＩとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る変圧器駆動装置について、詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る変圧器駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図１の変圧器駆動装置は、ブリッジコントローラ１とブリッジ回路２とを備えており、ブリッジ回路２には、高周波変圧器（以下、トランス）３の一次側巻線４が接続されている。トランス３の二次側巻線５には、例えば液晶表示装置のバックライト装置として用いられる冷陰極管６が接続されている。
【００１９】
ブリッジコントローラ１は、電圧供給期間Ｔｎにおいて、トランス３の一次側巻線４に対して加えられる複数のパルス電圧の元となる信号（パルス信号）を生成する。ブリッジ回路２は、ブリッジコントローラ１にて生成された信号に基づいてパルス電圧を生成して、一次側巻線４に供給する。
【００２０】
図２はブリッジ回路２にて生成されるパルス電圧Ｖとトランス３内の磁束の流れＩの波形の一例を示す図である。図示のように、本実施形態は、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅を、それ以外のパルス電圧Ｖｆのパルス幅よりも狭くしている。最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅はそれ以外のパルス電圧Ｖｆのパルス幅の半分に設定すると良いが、必ずしも半分でなくてもよい。
【００２１】
電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス電圧Ｖh1のパルス幅を狭くすることにより、磁束の流れＩのピーク値７が常に略一定となり、図９で示したように、磁束の流れが最終的なピーク値の２倍程度にまで上昇する不具合は起きなくなる。
【００２２】
磁束の流れＩのピーク値を抑制できる理由は、図９で示したように、パルス電圧Ｖのパルス幅が長いほど磁束の流れＩが大きくなる性質があることから、パルス幅を狭くすれば、磁束の流れＩのピーク値は確実に低くなるためである。
【００２３】
また、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2のパルス幅を狭くすることにより、電圧供給期間Ｔｎの終了間際での磁束の流れＩのピーク値が抑制されて、その結果として磁束の流れＩが電圧供給期間Ｔｎ内にほぼゼロに収束し、図９で示したように、電圧遮断期間Ｔｆ内に入っても磁束の流れＩが発生し続ける不具合が起きなくなる。
【００２４】
また、本実施形態では、パルス電圧が発生して、次のパルス電圧が発生するまでのパルス休止期間の長さを略一定にしている。すなわち、パルス休止期間が略一定になるように、電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス電圧のタイミングを設定する。また、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2が消滅した後、パルス休止期間が経過した後に電圧遮断期間Ｔｆに切替える。以下、各パルス電圧の波形を図３を用いて詳細に説明する。同図の各波形は、極性が正の場合の波形であり、これらの波形Ｖｆ、Ｖｈ１、Ｖｈ２は後述するマイクロプロセッサから生成されるパルス信号の波形Ｆ、Ｈ１、Ｈ２に一致する。
【００２５】
図３（ａ）は全幅のパルス電圧Ｖｆの電圧波形であり、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後以外のパルス電圧Ｖｆの電圧波形である。図３（ｂ）は最初のパルス電圧、図３（ｃ）は最後のパルス電圧Ｖh2の電圧波形をそれぞれ示している。ブリッジ回路２が生成するパルス電圧Ｖとブリッジコントローラ１が生成するパルス信号は同期しているため、図３では、パルス信号の符号を括弧書きで示している。
【００２６】
電圧供給期間Ｔｎは、それぞれ一つのパルスを含む周期的なパルス単位期間Ｔで区切られる。ブリッジコントローラ１内のマイクロプロセッサ１１は、電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス単位期間において、図３（ｂ）に示すような、第１のパルス幅ＷＨの第１のパルス信号Ｈ１を出力し、続く複数のパルス単位期間において、同図（ａ）に示すような、第１のパルス幅ＷＨより広い第２のパルス幅Ｆの第２のパルス信号Ｆを出力し、最後のパルス単位期間において、同図（ｃ）に示すような、前記第２のパルス幅Ｆより狭い第３のパルス幅（ここでは第１のパルスと同じパルス幅ＷＨ）の第３のパルス信号Ｈ２を出力する。図３（ｂ）と図３（ｃ）を見ればわかるように、最初のパルス単位期間Ｔに生成される第１のパルス信号Ｈ１は、パルス単位期間Ｔ内の後半側にパルスを含んでおり、最後のパルス単位期間Ｔに生成される第２のパルス信号Ｈ２は、パルス単位期間Ｔ内の前半側にパルスを含んでおり、パルスの生成タイミングが互いに異なっている。
【００２７】
ブリッジコントローラ１は、第１〜第３のパルス信号Ｈ１，Ｆ，Ｈ２からなるパルス信号を含む信号Ａを出力する。ブリッジ回路２はこの信号Aに同期させてトランス３の一次側巻線４に加えるパルス電圧を生成する。上述したように、第１のパルス信号Ｈ１と第２のパルス信号Ｈ２ではパルスの生成タイミングが異なるため、最初のパルス電圧Ｖh1は、全幅のパルス電圧Ｖｆの後半側半分のタイミングで生成され、最後のパルス電圧Ｖh2は、全幅のパルス電圧Ｖｆの前半側半分のタイミングで生成される。
【００２８】
図３（ｂ）に示すタイミングで最初のパルス電圧Ｖh1を生成することにより、各パルス電圧の間のパルス休止期間を略一定にすることができる。パルス休止期間が略一定になると、図２に示すように、トランス３内の磁束の流れＩの波形はほぼ対称的な形状となり、ピーク値の大きさは略一定となる。
【００２９】
また、図３（ｃ）に示すタイミングで最後のパルス電圧Ｖh1を生成することにより、その後にパルス休止期間が経過した後に電圧遮断期間Ｔｆに移行させることができる。これにより、電圧遮断期間Ｔｆに入る前に、磁束の流れＩをほぼゼロに収束させることが可能となる。
【００３０】
上述したパルス電圧は、ブリッジ回路２で生成されるが、ブリッジ回路２はブリッジコントローラ１が生成した信号に同期して、直流レベルの変換を行ってパルス電圧を生成するため、実質的にはブリッジコントローラ１がパルス電圧のタイミング制御を行う。そこで、以下では、ブリッジコントローラ１の動作について詳細に説明する。
【００３１】
ブリッジコントローラ１は、ソフトウェアまたはハードウェア、あるいはソフトウェアとハードウェアを組合わせて構成することができる。本実施形態では、ブリッジコントローラ１内において、パルス信号に対応する基本的な波形データをソフトウエアにより生成し、一部をハードウェアで構成した例について説明する。
【００３２】
図４はブリッジコントローラ１の内部構成を詳細に示した本実施形態に係る変圧器駆動装置のブロック図、図５は図４中の信号Ａ〜Ｅのタイミング図である。図４のブリッジコントローラ１は、マイクロプロセッサ１１と、ＡＮＤゲート１２，１３と、インバータ１４と、ＲＯＭ２０とを有する。
【００３３】
マイクロプロセッサ１１は、例えば図６に示すフローチャートに従って、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すようなタイミング波形の信号Ａ，Ｂを生成する。信号Ａはブリッジ回路２がパルス電圧Ｖh1、Ｖｆ、Ｖh2を生成するタイミングを規定する信号であり、信号Ｂはトランス３の一次側巻線４を駆動するパルス電圧の極性を規定するトグル信号である。
【００３４】
信号Ａは、電圧供給期間Ｔｎ内に出力される複数のパルス信号であり、最初のパルス信号Ｈ１はパルス幅が半幅であり、その後（Ｎ−２）個のパルス信号Ｆはパルス幅が全幅であり、最後のパルス信号Ｈ２はパルス幅が半幅である。これら一連のパルス信号は、図３に示すように周期Ｔのパルス単位期間にそれぞれ出力されるが、各Ｔ内においてパルスの前後にはパルス休止期間が設けられている。ここで、周期Ｔの各パルス信号を上記のような順で出力してつなげた場合、各パルス信号の間のパルス休止期間は略一定である。信号Ｂは、信号Ａの周期Ｔの２倍の周期で出力されるトグル信号である。信号Ｂは、信号Ａを基に、ブリッジ回路２にてトランス３に加える電圧の極性の正負を切り替えるために用いられる。信号Ａに含まれるパルス信号は、電圧供給期間Ｔｎのみ生成され、電圧遮断期間Ｔｆ内は常にローレベルとされる。
【００３５】
以下、図６のフローチャートに従ってマイクロプロセッサ１１の処理動作を説明する。なお、図６のフローチャートは、ＲＯＭ２０に格納されたプログラムであり、マイクロプロセッサ１１はこのプログラムを読み出して実行する。
【００３６】
まず、電圧供給期間Ｔｎ内のパルス信号の数を計測するための変数ｋを「１」に初期設定する（ステップＳ００１）。そして、半幅のパルス信号Ｈ１を生成する（ステップＳ００２）。
【００３７】
次に、変数ｋを「１」だけインクリメントする（ステップＳ００３）。そして、変数ｋが電圧供給期間Ｔｎ内のパルス信号の総数Ｎに達したか否かを判定する（ステップＳ００４）。まだ達していなければ、パルス信号を生成してからパルス休止期間を経過した後に、全幅のパルス信号Ｆを生成する（ステップＳ００５）。そして、ステップＳ００３に戻る。
【００３８】
上述したステップＳ００４で、変数ｋが総数Ｎに達したと判定されると、半幅のパルス信号Ｈ２を生成する（ステップＳ００６）。
【００３９】
マイクロプロセッサ１１は、上述したステップＳ００２，Ｓ００５，Ｓ００６で生成されたパルス信号Ｈ１，Ｈ２，Ｆを、図５（ａ）の信号Ａとして出力する。また、マイクロプロセッサ１１は、信号Ａの出力に同期させて、図５（ｂ）に示す信号Ｂを出力する。
【００４０】
ステップＳ００６でパルス信号Ｈ２を生成した後、パルス休止期間を隔てて電圧遮断期間Ｔｆに移行する（ステップＳ００７）。
【００４１】
電圧遮断期間Ｔｆの経過後、バースト動作モードによるバースト駆動を終了するか否かを判定し（ステップＳ００８）、終了しない場合はステップＳ００１に戻り、終了する場合は図６の処理を終了する。
【００４２】
図６のステップＳ００２、Ｓ００５およびＳ００６でパルス信号を生成する際、各処理を行うたびにタイマ等を用いて、半幅および全幅のパルス信号を生成してもよいが、予め半幅および全幅のパルス信号に対応するデジタルデータをメモリ等に記憶しておき、必要に応じてメモリから読み出してもよい。即ち、第１〜第３のパルス信号Ｈ１，Ｆ，Ｈ２に対応する、図３に期間Ｔで示した範囲のディジタルデータをメモリに格納しておき、上記のように選択して順次出力するとよい。
【００４３】
図１のＡＮＤゲート１２，１３は、信号Ａと信号Ｂの論理積信号を生成する。この結果、ＡＮＤゲート１２，１３は、図５（ｃ）に示す信号Ｃを生成する。一方、ＡＮＤゲート１２，１３は、信号Ａと信号Ｂの反転信号との論理積信号を生成する。この結果、ＡＮＤゲート１２，１３は、図５（ｄ）に示す信号Ｄを生成する。
【００４４】
ブリッジ回路２は、ブリッジコントローラ１で生成された信号Ｃ，Ｄを用いて、図５（ｅ）に示す信号Ｅを生成する。この信号Ｅは、信号Ｃを正極性で、かつ信号Ｄを負極性で合成した電圧信号である。即ち、ブリッジ回路２は、信号Ｃがハイレベルのとき信号Ｅが正極性のパルスとなるようにトランス３を駆動し、信号Ｄがハイレベルのときに信号Ｅが負極性のパルスとなるようにトランス３を駆動して、信号Ｅの電圧を生成する。信号Ｅに含まれる正極性および負極性のパルス電圧は、電圧供給期間Ｔｎ内に出力され、電圧遮断期間Ｔｆ内は信号Ｅの電圧レベルは接地電圧となる。
【００４５】
ブリッジ回路２の内部構成には特に特徴はないため、本明細書では詳細な説明は省略するが、例えば、エンハンスト型ＦＥＴやコンデンサなどを用いて構成することができる。ブリッジ回路２の回路方式は、フルブリッジ回路２とハーフブリッジ回路２のどちらでもよい。
【００４６】
図２では、電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初のパルス電圧Ｖh1の極性が正で、最後のパルス電圧Ｖh2の極性が負の例を示したが、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性が同じでもよい。例えば、図７は電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性がいずれも正の例を示す図である。図７の場合も、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅はそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭く設定されており、パルス休止期間も略同一である。これにより、図７の磁束の流れＩのピーク値はほぼ一定となり、ピーク値が急上昇する不具合が起きなくなる。
【００４７】
図２と図７のいずれの場合も、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2が一次側巻線４に供給された後、パルス休止期間を挟んで電圧遮断期間Ｔｆに移行するため、磁束の流れＩは電圧供給期間Ｔｎ内にほぼゼロに収束する。
【００４８】
ブリッジコントローラ１にて図８に示すような信号波形の信号Ｃ’とＤ’を生成するとき、図７に示す電圧波形信号Ｅ’が得られる。一つの電圧供給期間Ｔｎにおけるパルス単位期間Ｔの数Ｎが偶数のときは、各信号波形は図５のようになり、トランス３の一次側巻線４に供給される電圧波形は図２のようになる。一方、Ｎが奇数のときには、各信号波形は図８のようになり、トランス３の一次側巻線４に供給される電圧波形は図７のようになる。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、バースト動作モードでトランス３を駆動する際、一次側巻線４に供給されるパルス電圧のパルス幅を常に一定するのではなく、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅をそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭くし、かつ各パルス電圧間のパルス休止期間の長さを略一定にするため、トランス３内の磁束の流れＩのピーク値が最終ピーク値よりも高くなるおそれがなくなる。したがって、トランス３から発生される音響ノイズを抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態では、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2を一次側巻線４に供給してからパルス休止期間を挟んで電圧遮断期間Ｔｆに切替えるため、電圧供給期間Ｔｎ内にトランス３内の磁束の流れＩをほぼゼロに収束させることができ、電圧遮断期間Ｔｆが短くても安定動作が可能となり、バースト周波数の高速化が可能となる。
【００５１】
図４および図５では、マイクロプロセッサ１１を用いてソフトウェアにより信号Ａ，Ｂを生成する処理を説明したが、ＡＳＩＣ等のハードウェアで信号Ａ，Ｂを生成してもよい。また、図４では、ＡＮＤゲート１２，１３とインバータ１４により信号Ｃ，Ｄを生成しているが、信号Ｃ，Ｄの生成までを含めてマイクロプロセッサ１１で行うようにして、ブリッジコントローラ１の内部構成をさらに簡易化してもよい。
【００５２】
このように、ブリッジコントローラ１の主要な動作は、ソフトウェアで実現することが可能である。これにより、ブリッジコントローラ１の内部構成をワンチップマイコンなどの小規模の回路規模で実現でき、部品コストの削減と変圧器駆動装置の小型化が図れる。また、ＲＯＭ２０をＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能なメモリとし、内部のプログラムあるいはプログラムを実行する際に用いられるパラメータを更新することで、バースト周波数や電圧供給期間Ｔｎ内のパルス電圧の数などを任意に変更でき、種々のサイズのトランス３等に適用可能となる。このようなプログラムの更新を入力装置を介して行えるようにしてもよい。
【００５３】
上述した第１および第２の実施形態では、バースト動作モードでの電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後に一次側巻線４に供給されるパルス電圧のパルス幅を他のパルス電圧のパルス幅よりも狭くする例を説明したが、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅は必ずしも半幅である必要はない。例えば、全幅の０．４〜０．６のパルス幅であれば、磁束の流れＩのピーク値を抑制する効果が得られる。
【００５４】
上述した第１および第２の実施形態は、バースト動作モードでトランス３を駆動する例を説明したが、バースト動作モードの他に、トランス３の一次側巻線４に定常的に交流電圧を供給する定常動作モードを設けてもよい。このようなバースト動作モードと定常動作モードの２つを設けることは、本発明の変圧器駆動装置を液晶モニタや液晶ＴＶ等の液晶表示装置のバックライト装置で用いる場合に特に有効である。例えば、液晶表示装置に表示する画像の種類や周囲の明るさによって、強く発光させる必要がある場合は定常動作モードで駆動し、あまり明るくする必要がない場合はバースト動作モードで駆動して省電力を図ることが考えられる。
【００５５】
バースト動作モードと定常動作モードの選択は、ユーザが自ら行えるようにしてもよいし、自動化してもよい。自動化する場合は、液晶表示装置に送られてくる映像信号の内容を解析したり、周囲の明るさを検知するセンサの検出信号を取得したりして、自動的にモードを選択することが考えられる。ユーザが自らモード選択を行う場合は、液晶表示装置のメニュー画面にモード選択ボタンを表示させてもよいし、あるいはモード選択用の物理的な選択ボタンを設けてもよい。
【００５６】
ブリッジコントローラ１は、定常動作モード時には、電圧遮断期間なしで、例えばバースト動作モード時の全幅のパルス信号が連続して一時側巻線４に供給されるように、全幅のパルス信号Ｆを連続的に生成する。
【００５７】
上述した第１および第２の実施形態では、トランス３の二次側巻線５に冷陰極管６を接続する例を示したが、二次側巻線５に誘起された電力により駆動される対象物は冷陰極管６に限定されず、交流駆動される種々の電気機器が対象となりうる。
【００５８】
上述したように、本発明に係る変圧器駆動装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、変圧器駆動装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００５９】
また、変圧器駆動装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【００６０】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ブリッジコントローラ
２ ブリッジ回路
３ 高周波変圧器（トランス）
４ 一次側巻線
５ 二次側巻線
６ 冷陰極管
１１ マイクロプロセッサ
１２，１３ ＡＮＤゲート
１４ インバータ
２０ ＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器を駆動する変圧器駆動装置に関する。特に本発明では、変圧器の一次側巻線に対してパルス電圧を所定期間連続的に供給する動作と、パルス電圧の供給を所定期間停止する動作とを、交互に切替えて行うバースト動作モードを備えた変圧器駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを組み込んだ液晶モニタや液晶ＴＶ等の液晶表示装置が急速に普及している。液晶自体は発光する性質を持たないため、液晶パネルの背後にバックライト装置を設置して液晶パネルを照明する必要がある。バックライト装置は、蛍光管や冷陰極放電管を用いて構成されることが多い。
【０００３】
冷陰極放電管は、３０ｋＨｚ〜６５ｋＨｚの高周波交流電圧により駆動される。この駆動には、例えば、ブリッジ回路と高周波変圧器（以下、トランス）が用いられる。
【０００４】
トランスは、一次側巻線と二次側巻線を磁気結合したものであり、一次側巻線に流れる電流の方向を所定の周期で切替えることにより、二次側巻線に誘導電力を誘起させることができる。
【０００５】
トランスの駆動方法として、一次側巻線にパルス電圧を連続的に供給する期間と、パルス電圧の供給を停止する期間とを交互に切替えるバースト動作モードを設ける場合がある。このバースト動作モードは、例えば、液晶表示装置の輝度調整を行う場合などに用いられる。バースト動作モードでは、冷陰極放電管の輝度は上述した両者の期間の比率に応じた、視覚的に中くらいの明るさとなる。
【０００６】
図９はトランスをバースト動作モードで駆動した場合の一次側巻線の電圧Ｖとトランス内の磁束の流れＩとの関係を示すグラフである。バースト動作モードでの一周期は、パルス電圧が連続的に供給される電圧供給期間Ｔｎと、パルス電圧の供給が停止される電圧遮断期間Ｔｆとを合わせた期間（Ｔｎ＋Ｔｆ）であり、この（Ｔｎ＋Ｔｆ）の期間は一定である。すなわち、バースト動作モードにおけるバースト周波数は一定である。電圧供給期間Ｔｎ内は、トランスの一次側巻線に交流電圧Ｖが供給される。この交流電圧Ｖは、一定周波数の矩形波電圧であり、例えば正の半波形により開始される。
【０００７】
トランス内の磁束の流れＩは、一次側巻線に供給される交流電圧Ｖに直ちに従うのではなく、交流電圧Ｖを供給してからの経過時間に応じて磁束の流れＩの大きさが変化する。より具体的には、交流電圧Ｖの半周期の最初から、磁束の流れＩが徐々に大きくなり、半周期の終りが近づくにつれて、磁束の流れＩは本来のピーク値を超える場合がある。特に、電圧供給期間内の最初のパルス電圧が一次側巻線に供給されると、そのパルス電圧が終了する間際には、磁束の流れＩは本来のピーク値の約２倍の大きさにまで達することもある。このような磁束の流れＩの過上昇は、トランスや一次側巻線に接続されたスイッチ回路などの抵抗損失に依存するものであり、時間の経過とともに減少し、やがて消滅する。このように、一次側巻線に交流電圧Ｖを供給し始めてから所定期間内のみ、磁束の流れＩの過上昇が生じる。
【０００８】
また、電圧供給期間から電圧遮断期間に切り替わる直前の最後のパルス電圧が一次側巻線に供給されると、その後、磁束の流れＩは徐々に小さくなって最終的にゼロに収束するが、トランスの誘導性成分とインピーダンスによっては、電圧供給期間の後に続く電圧遮断期間になっても、磁束の流れＩが生じるおそれがある。この結果、電圧遮断期間の実質的な長さが短縮してしまう。この場合、その後に電圧供給期間が開始されるまでに磁束の流れＩが完全にゼロにならないおそれもある。磁束の流れＩがゼロでない状態で、次の電圧供給期間が開始されると、磁束の流れＩのピークがさらに上昇する結果となる。このため、トランスの構造によっては、磁束の流れＩのピークが異常に高くなってしまい、トランスコアの飽和が生じるおそれがある。
【０００９】
また、磁束の流れＩのピークが高くなると、トランスコア内の歪みや磁気的な力によって、コアの機械的な長さが変化したり、コアの機械的な振動が生じ、これによって、バースト周波数の周波数帯域に依存する広い帯域の音響ノイズが発生する。このような音響ノイズが液晶モニタや液晶ＴＶ等の商用のバックライト装置で発生すると、非常に耳障りであり、ユーザに不快感を与えてしまう。
【００１０】
上述した音響ノイズは、磁場の強さと磁束の流れＩに強く依存するものであり、音響ノイズを削減する取り組みは従来からなされている。その一つはソフトスタートである。ソフトスタートとは、トランスの一次側巻線に供給するパルス状の交流電圧のパルス幅を徐々に広げる手法である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３００１１２号公報（特に図３と図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献１の手法によれば、交流電圧のパルス幅が本来のパルス幅に達するまでに数多くのパルス数を必要とするため、トランスの起動時間（スタート時間）が長くなってしまう。このため、バースト周波数を高くすると、起動時間後の電圧供給期間を短縮せざるを得ず、電圧供給期間内にパルス幅が本来のパルス幅にまで達しなくなって、バースト動作モードでの安定した動作が保証されなくなる。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バースト動作モード時に音響ノイズを抑制でき、かつ変圧器を安定に動作させることができる変圧器駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、互いに磁気結合された一次側巻線および二次側巻線を有する変圧器を駆動する変圧器駆動装置において、
前記一次側巻線に対してパルス電圧を連続的に供給する電圧供給期間と、前記一次側巻線への前記パルス電圧の供給を停止するバースト駆動が可能であり、前記電圧供給期間内にパルス信号を生成するブリッジコントローラと、
前記ブリッジコントローラにて生成されたパルス信号に基づいて、前記パルス電圧を生成するブリッジ回路と、を備え、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなるようなパルス信号を生成することを特徴とする変圧器駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バースト動作モード時に音響ノイズを抑制することができ、かつ変圧器を安定に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る変圧器駆動装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】ブリッジ回路２にて生成されるパルス電圧Ｖとトランス３内の磁束の流れＩの波形の一例を示す図。
【図３】電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の電圧波形を示す図。
【図４】ブリッジコントローラ１の内部構成を詳細に示した本実施形態に係る変圧器駆動装置のブロック図。
【図５】図４中の信号Ａ〜Ｅのタイミング図。
【図６】マイクロプロセッサ１１の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図７】電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性がいずれも正の例を示す図。
【図８】図６に対応する信号Ａ〜Ｅ’のタイミング図。
【図９】トランスをバースト動作モードで駆動した場合の一次側巻線の電圧Ｖとトランス内の磁束の流れＩとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る変圧器駆動装置について、詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る変圧器駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図１の変圧器駆動装置は、ブリッジコントローラ１とブリッジ回路２とを備えており、ブリッジ回路２には、高周波変圧器（以下、トランス）３の一次側巻線４が接続されている。トランス３の二次側巻線５には、例えば液晶表示装置のバックライト装置として用いられる冷陰極管６が接続されている。
【００１９】
ブリッジコントローラ１は、電圧供給期間Ｔｎにおいて、トランス３の一次側巻線４に対して加えられる複数のパルス電圧の元となる信号（パルス信号）を生成する。ブリッジ回路２は、ブリッジコントローラ１にて生成された信号に基づいてパルス電圧を生成して、一次側巻線４に供給する。
【００２０】
図２はブリッジ回路２にて生成されるパルス電圧Ｖとトランス３内の磁束の流れＩの波形の一例を示す図である。図示のように、本実施形態は、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅を、それ以外のパルス電圧Ｖｆのパルス幅よりも狭くしている。最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅はそれ以外のパルス電圧Ｖｆのパルス幅の半分に設定すると良いが、必ずしも半分でなくてもよい。
【００２１】
電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス電圧Ｖh1のパルス幅を狭くすることにより、磁束の流れＩのピーク値７が常に略一定となり、図９で示したように、磁束の流れが最終的なピーク値の２倍程度にまで上昇する不具合は起きなくなる。
【００２２】
磁束の流れＩのピーク値を抑制できる理由は、図９で示したように、パルス電圧Ｖのパルス幅が長いほど磁束の流れＩが大きくなる性質があることから、パルス幅を狭くすれば、磁束の流れＩのピーク値は確実に低くなるためである。
【００２３】
また、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2のパルス幅を狭くすることにより、電圧供給期間Ｔｎの終了間際での磁束の流れＩのピーク値が抑制されて、その結果として磁束の流れＩが電圧供給期間Ｔｎ内にほぼゼロに収束し、図９で示したように、電圧遮断期間Ｔｆ内に入っても磁束の流れＩが発生し続ける不具合が起きなくなる。
【００２４】
また、本実施形態では、パルス電圧が発生して、次のパルス電圧が発生するまでのパルス休止期間の長さを略一定にしている。すなわち、パルス休止期間が略一定になるように、電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス電圧のタイミングを設定する。また、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2が消滅した後、パルス休止期間が経過した後に電圧遮断期間Ｔｆに切替える。以下、各パルス電圧の波形を図３を用いて詳細に説明する。同図の各波形は、極性が正の場合の波形であり、これらの波形Ｖｆ、Ｖｈ１、Ｖｈ２は後述するマイクロプロセッサから生成されるパルス信号の波形Ｆ、Ｈ１、Ｈ２に一致する。
【００２５】
図３（ａ）は全幅のパルス電圧Ｖｆの電圧波形であり、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後以外のパルス電圧Ｖｆの電圧波形である。図３（ｂ）は最初のパルス電圧、図３（ｃ）は最後のパルス電圧Ｖh2の電圧波形をそれぞれ示している。ブリッジ回路２が生成するパルス電圧Ｖとブリッジコントローラ１が生成するパルス信号は同期しているため、図３では、パルス信号の符号を括弧書きで示している。
【００２６】
電圧供給期間Ｔｎは、それぞれ一つのパルスを含む周期的なパルス単位期間Ｔで区切られる。ブリッジコントローラ１内のマイクロプロセッサ１１は、電圧供給期間Ｔｎ内の最初のパルス単位期間において、図３（ｂ）に示すような、第１のパルス幅ＷＨの第１のパルス信号Ｈ１を出力し、続く複数のパルス単位期間において、同図（ａ）に示すような、第１のパルス幅ＷＨより広い第２のパルス幅Ｆの第２のパルス信号Ｆを出力し、最後のパルス単位期間において、同図（ｃ）に示すような、前記第２のパルス幅Ｆより狭い第３のパルス幅（ここでは第１のパルスと同じパルス幅ＷＨ）の第３のパルス信号Ｈ２を出力する。図３（ｂ）と図３（ｃ）を見ればわかるように、最初のパルス単位期間Ｔに生成される第１のパルス信号Ｈ１は、パルス単位期間Ｔ内の後半側にパルスを含んでおり、最後のパルス単位期間Ｔに生成される第２のパルス信号Ｈ２は、パルス単位期間Ｔ内の前半側にパルスを含んでおり、パルスの生成タイミングが互いに異なっている。
【００２７】
ブリッジコントローラ１は、第１〜第３のパルス信号Ｈ１，Ｆ，Ｈ２からなるパルス信号を含む信号Ａを出力する。ブリッジ回路２はこの信号Aに同期させてトランス３の一次側巻線４に加えるパルス電圧を生成する。上述したように、第１のパルス信号Ｈ１と第２のパルス信号Ｈ２ではパルスの生成タイミングが異なるため、最初のパルス電圧Ｖh1は、全幅のパルス電圧Ｖｆの後半側半分のタイミングで生成され、最後のパルス電圧Ｖh2は、全幅のパルス電圧Ｖｆの前半側半分のタイミングで生成される。
【００２８】
図３（ｂ）に示すタイミングで最初のパルス電圧Ｖh1を生成することにより、各パルス電圧の間のパルス休止期間を略一定にすることができる。パルス休止期間が略一定になると、図２に示すように、トランス３内の磁束の流れＩの波形はほぼ対称的な形状となり、ピーク値の大きさは略一定となる。
【００２９】
また、図３（ｃ）に示すタイミングで最後のパルス電圧Ｖh1を生成することにより、その後にパルス休止期間が経過した後に電圧遮断期間Ｔｆに移行させることができる。これにより、電圧遮断期間Ｔｆに入る前に、磁束の流れＩをほぼゼロに収束させることが可能となる。
【００３０】
上述したパルス電圧は、ブリッジ回路２で生成されるが、ブリッジ回路２はブリッジコントローラ１が生成した信号に同期して、直流レベルの変換を行ってパルス電圧を生成するため、実質的にはブリッジコントローラ１がパルス電圧のタイミング制御を行う。そこで、以下では、ブリッジコントローラ１の動作について詳細に説明する。
【００３１】
ブリッジコントローラ１は、ソフトウェアまたはハードウェア、あるいはソフトウェアとハードウェアを組合わせて構成することができる。本実施形態では、ブリッジコントローラ１内において、パルス信号に対応する基本的な波形データをソフトウエアにより生成し、一部をハードウェアで構成した例について説明する。
【００３２】
図４はブリッジコントローラ１の内部構成を詳細に示した本実施形態に係る変圧器駆動装置のブロック図、図５は図４中の信号Ａ〜Ｅのタイミング図である。図４のブリッジコントローラ１は、マイクロプロセッサ１１と、ＡＮＤゲート１２，１３と、インバータ１４と、ＲＯＭ２０とを有する。
【００３３】
マイクロプロセッサ１１は、例えば図６に示すフローチャートに従って、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すようなタイミング波形の信号Ａ，Ｂを生成する。信号Ａはブリッジ回路２がパルス電圧Ｖh1、Ｖｆ、Ｖh2を生成するタイミングを規定する信号であり、信号Ｂはトランス３の一次側巻線４を駆動するパルス電圧の極性を規定するトグル信号である。
【００３４】
信号Ａは、電圧供給期間Ｔｎ内に出力される複数のパルス信号であり、最初のパルス信号Ｈ１はパルス幅が半幅であり、その後（Ｎ−２）個のパルス信号Ｆはパルス幅が全幅であり、最後のパルス信号Ｈ２はパルス幅が半幅である。これら一連のパルス信号は、図３に示すように周期Ｔのパルス単位期間にそれぞれ出力されるが、各Ｔ内においてパルスの前後にはパルス休止期間が設けられている。ここで、周期Ｔの各パルス信号を上記のような順で出力してつなげた場合、各パルス信号の間のパルス休止期間は略一定である。信号Ｂは、信号Ａの周期Ｔの２倍の周期で出力されるトグル信号である。信号Ｂは、信号Ａを基に、ブリッジ回路２にてトランス３に加える電圧の極性の正負を切り替えるために用いられる。信号Ａに含まれるパルス信号は、電圧供給期間Ｔｎのみ生成され、電圧遮断期間Ｔｆ内は常にローレベルとされる。
【００３５】
以下、図６のフローチャートに従ってマイクロプロセッサ１１の処理動作を説明する。なお、図６のフローチャートは、ＲＯＭ２０に格納されたプログラムであり、マイクロプロセッサ１１はこのプログラムを読み出して実行する。
【００３６】
まず、電圧供給期間Ｔｎ内のパルス信号の数を計測するための変数ｋを「１」に初期設定する（ステップＳ００１）。そして、半幅のパルス信号Ｈ１を生成する（ステップＳ００２）。
【００３７】
次に、変数ｋを「１」だけインクリメントする（ステップＳ００３）。そして、変数ｋが電圧供給期間Ｔｎ内のパルス信号の総数Ｎに達したか否かを判定する（ステップＳ００４）。まだ達していなければ、パルス信号を生成してからパルス休止期間を経過した後に、全幅のパルス信号Ｆを生成する（ステップＳ００５）。そして、ステップＳ００３に戻る。
【００３８】
上述したステップＳ００４で、変数ｋが総数Ｎに達したと判定されると、半幅のパルス信号Ｈ２を生成する（ステップＳ００６）。
【００３９】
マイクロプロセッサ１１は、上述したステップＳ００２，Ｓ００５，Ｓ００６で生成されたパルス信号Ｈ１，Ｈ２，Ｆを、図５（ａ）の信号Ａとして出力する。また、マイクロプロセッサ１１は、信号Ａの出力に同期させて、図５（ｂ）に示す信号Ｂを出力する。
【００４０】
ステップＳ００６でパルス信号Ｈ２を生成した後、パルス休止期間を隔てて電圧遮断期間Ｔｆに移行する（ステップＳ００７）。
【００４１】
電圧遮断期間Ｔｆの経過後、バースト動作モードによるバースト駆動を終了するか否かを判定し（ステップＳ００８）、終了しない場合はステップＳ００１に戻り、終了する場合は図６の処理を終了する。
【００４２】
図６のステップＳ００２、Ｓ００５およびＳ００６でパルス信号を生成する際、各処理を行うたびにタイマ等を用いて、半幅および全幅のパルス信号を生成してもよいが、予め半幅および全幅のパルス信号に対応するデジタルデータをメモリ等に記憶しておき、必要に応じてメモリから読み出してもよい。即ち、第１〜第３のパルス信号Ｈ１，Ｆ，Ｈ２に対応する、図３に期間Ｔで示した範囲のディジタルデータをメモリに格納しておき、上記のように選択して順次出力するとよい。
【００４３】
図１のＡＮＤゲート１２，１３は、信号Ａと信号Ｂの論理積信号を生成する。この結果、ＡＮＤゲート１２，１３は、図５（ｃ）に示す信号Ｃを生成する。一方、ＡＮＤゲート１２，１３は、信号Ａと信号Ｂの反転信号との論理積信号を生成する。この結果、ＡＮＤゲート１２，１３は、図５（ｄ）に示す信号Ｄを生成する。
【００４４】
ブリッジ回路２は、ブリッジコントローラ１で生成された信号Ｃ，Ｄを用いて、図５（ｅ）に示す信号Ｅを生成する。この信号Ｅは、信号Ｃを正極性で、かつ信号Ｄを負極性で合成した電圧信号である。即ち、ブリッジ回路２は、信号Ｃがハイレベルのとき信号Ｅが正極性のパルスとなるようにトランス３を駆動し、信号Ｄがハイレベルのときに信号Ｅが負極性のパルスとなるようにトランス３を駆動して、信号Ｅの電圧を生成する。信号Ｅに含まれる正極性および負極性のパルス電圧は、電圧供給期間Ｔｎ内に出力され、電圧遮断期間Ｔｆ内は信号Ｅの電圧レベルは接地電圧となる。
【００４５】
ブリッジ回路２の内部構成には特に特徴はないため、本明細書では詳細な説明は省略するが、例えば、エンハンスト型ＦＥＴやコンデンサなどを用いて構成することができる。ブリッジ回路２の回路方式は、フルブリッジ回路２とハーフブリッジ回路２のどちらでもよい。
【００４６】
図２では、電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初のパルス電圧Ｖh1の極性が正で、最後のパルス電圧Ｖh2の極性が負の例を示したが、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性が同じでもよい。例えば、図７は電圧供給期間Ｔｎ内に一次側巻線４に供給される最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2の極性がいずれも正の例を示す図である。図７の場合も、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅はそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭く設定されており、パルス休止期間も略同一である。これにより、図７の磁束の流れＩのピーク値はほぼ一定となり、ピーク値が急上昇する不具合が起きなくなる。
【００４７】
図２と図７のいずれの場合も、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2が一次側巻線４に供給された後、パルス休止期間を挟んで電圧遮断期間Ｔｆに移行するため、磁束の流れＩは電圧供給期間Ｔｎ内にほぼゼロに収束する。
【００４８】
ブリッジコントローラ１にて図８に示すような信号波形の信号Ｃ’とＤ’を生成するとき、図７に示す電圧波形信号Ｅ’が得られる。一つの電圧供給期間Ｔｎにおけるパルス単位期間Ｔの数Ｎが偶数のときは、各信号波形は図５のようになり、トランス３の一次側巻線４に供給される電圧波形は図２のようになる。一方、Ｎが奇数のときには、各信号波形は図８のようになり、トランス３の一次側巻線４に供給される電圧波形は図７のようになる。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、バースト動作モードでトランス３を駆動する際、一次側巻線４に供給されるパルス電圧のパルス幅を常に一定するのではなく、電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅をそれ以外のパルス電圧のパルス幅よりも狭くし、かつ各パルス電圧間のパルス休止期間の長さを略一定にするため、トランス３内の磁束の流れＩのピーク値が最終ピーク値よりも高くなるおそれがなくなる。したがって、トランス３から発生される音響ノイズを抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態では、電圧供給期間Ｔｎ内の最後のパルス電圧Ｖh2を一次側巻線４に供給してからパルス休止期間を挟んで電圧遮断期間Ｔｆに切替えるため、電圧供給期間Ｔｎ内にトランス３内の磁束の流れＩをほぼゼロに収束させることができ、電圧遮断期間Ｔｆが短くても安定動作が可能となり、バースト周波数の高速化が可能となる。
【００５１】
図４および図５では、マイクロプロセッサ１１を用いてソフトウェアにより信号Ａ，Ｂを生成する処理を説明したが、ＡＳＩＣ等のハードウェアで信号Ａ，Ｂを生成してもよい。また、図４では、ＡＮＤゲート１２，１３とインバータ１４により信号Ｃ，Ｄを生成しているが、信号Ｃ，Ｄの生成までを含めてマイクロプロセッサ１１で行うようにして、ブリッジコントローラ１の内部構成をさらに簡易化してもよい。
【００５２】
このように、ブリッジコントローラ１の主要な動作は、ソフトウェアで実現することが可能である。これにより、ブリッジコントローラ１の内部構成をワンチップマイコンなどの小規模の回路規模で実現でき、部品コストの削減と変圧器駆動装置の小型化が図れる。また、ＲＯＭ２０をＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能なメモリとし、内部のプログラムあるいはプログラムを実行する際に用いられるパラメータを更新することで、バースト周波数や電圧供給期間Ｔｎ内のパルス電圧の数などを任意に変更でき、種々のサイズのトランス３等に適用可能となる。このようなプログラムの更新を入力装置を介して行えるようにしてもよい。
【００５３】
上述した第１および第２の実施形態では、バースト動作モードでの電圧供給期間Ｔｎ内の最初と最後に一次側巻線４に供給されるパルス電圧のパルス幅を他のパルス電圧のパルス幅よりも狭くする例を説明したが、最初と最後のパルス電圧Ｖh1，Ｖh2のパルス幅は必ずしも半幅である必要はない。例えば、全幅の０．４〜０．６のパルス幅であれば、磁束の流れＩのピーク値を抑制する効果が得られる。
【００５４】
上述した第１および第２の実施形態は、バースト動作モードでトランス３を駆動する例を説明したが、バースト動作モードの他に、トランス３の一次側巻線４に定常的に交流電圧を供給する定常動作モードを設けてもよい。このようなバースト動作モードと定常動作モードの２つを設けることは、本発明の変圧器駆動装置を液晶モニタや液晶ＴＶ等の液晶表示装置のバックライト装置で用いる場合に特に有効である。例えば、液晶表示装置に表示する画像の種類や周囲の明るさによって、強く発光させる必要がある場合は定常動作モードで駆動し、あまり明るくする必要がない場合はバースト動作モードで駆動して省電力を図ることが考えられる。
【００５５】
バースト動作モードと定常動作モードの選択は、ユーザが自ら行えるようにしてもよいし、自動化してもよい。自動化する場合は、液晶表示装置に送られてくる映像信号の内容を解析したり、周囲の明るさを検知するセンサの検出信号を取得したりして、自動的にモードを選択することが考えられる。ユーザが自らモード選択を行う場合は、液晶表示装置のメニュー画面にモード選択ボタンを表示させてもよいし、あるいはモード選択用の物理的な選択ボタンを設けてもよい。
【００５６】
ブリッジコントローラ１は、定常動作モード時には、電圧遮断期間なしで、例えばバースト動作モード時の全幅のパルス信号が連続して一時側巻線４に供給されるように、全幅のパルス信号Ｆを連続的に生成する。
【００５７】
上述した第１および第２の実施形態では、トランス３の二次側巻線５に冷陰極管６を接続する例を示したが、二次側巻線５に誘起された電力により駆動される対象物は冷陰極管６に限定されず、交流駆動される種々の電気機器が対象となりうる。
【００５８】
上述したように、本発明に係る変圧器駆動装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、変圧器駆動装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００５９】
また、変圧器駆動装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【００６０】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ブリッジコントローラ
２ ブリッジ回路
３ 高周波変圧器（トランス）
４ 一次側巻線
５ 二次側巻線
６ 冷陰極管
１１ マイクロプロセッサ
１２，１３ ＡＮＤゲート
１４ インバータ
２０ ＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに磁気結合された一次側巻線および二次側巻線を有する変圧器を駆動する変圧器駆動装置において、
前記一次側巻線に対してパルス電圧を連続的に供給する電圧供給期間と、前記一次側巻線への前記パルス電圧の供給を停止する電圧遮断期間とを交互に切替えるバースト駆動が可能であり、前記電圧供給期間内にパルス信号を生成するブリッジコントローラと、
前記ブリッジコントローラにて生成されたパルス信号に基づいて、前記パルス電圧を生成するブリッジ回路と、を備え、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする変圧器駆動装置。
【請求項２】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外に供給される前記パルス電圧のパルス幅の１／２となるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の変圧器駆動装置。
【請求項３】
前記電圧供給期間は、それぞれ一つのパルスを含む周期的なパルス単位期間で区切られており、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間の最初のパルス単位期間において、第１のパルス幅のパルスが前記最初のパルス単位期間内の後半側に含まれるように第１のパルス信号を生成し、続く複数のパルス単位期間において、第１のパルス幅より広い第２のパルス幅の第２のパルス信号を生成し、最後のパルス単位期間において、前記第２のパルス幅より狭い第３のパルス幅のパルスが前記最後のパルス単位期間内の前半側に含まれるように第３のパルス信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器駆動装置。
【請求項４】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の個々のパルス電圧間のパルス休止期間が略等しくなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項５】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間および前記電圧遮断期間を持つバースト動作モードと、前記電圧遮断期間なしで連続的に前記パルス電圧を前記一次側巻線に供給する定常動作モードとを切替可能であり、前記バースト動作モードでは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなり、前記定常動作モードでは、前記パルス電圧のパルス幅が一定になるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項６】
前記ブリッジコントローラは、前記定常動作モードにおける前記パルス電圧のパルス幅が、前記バースト動作モードにおける前記電圧供給期間内の最初および最後以外に供給される前記パルス電圧のパルス幅と略等しくなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の変圧器駆動装置。
【請求項７】
前記二次側巻線に誘起された誘導電流により冷陰極管を駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項８】
前記二次側巻線に誘起された誘導電流により平面表示装置のバックライトを駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項１】
互いに磁気結合された一次側巻線および二次側巻線を有する変圧器を駆動する変圧器駆動装置において、
前記一次側巻線に対してパルス電圧を連続的に供給する電圧供給期間と、前記一次側巻線への前記パルス電圧の供給を停止する電圧遮断期間とを交互に切替えるバースト駆動が可能であり、前記電圧供給期間内にパルス信号を生成するブリッジコントローラと、
前記ブリッジコントローラにて生成されたパルス信号に基づいて、前記パルス電圧を生成するブリッジ回路と、を備え、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする変圧器駆動装置。
【請求項２】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外に供給される前記パルス電圧のパルス幅の１／２となるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の変圧器駆動装置。
【請求項３】
前記電圧供給期間は、それぞれ一つのパルスを含む周期的なパルス単位期間で区切られており、
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間の最初のパルス単位期間において、第１のパルス幅のパルスが前記最初のパルス単位期間内の後半側に含まれるように第１のパルス信号を生成し、続く複数のパルス単位期間において、第１のパルス幅より広い第２のパルス幅の第２のパルス信号を生成し、最後のパルス単位期間において、前記第２のパルス幅より狭い第３のパルス幅のパルスが前記最後のパルス単位期間内の前半側に含まれるように第３のパルス信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器駆動装置。
【請求項４】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間内の個々のパルス電圧間のパルス休止期間が略等しくなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項５】
前記ブリッジコントローラは、前記電圧供給期間および前記電圧遮断期間を持つバースト動作モードと、前記電圧遮断期間なしで連続的に前記パルス電圧を前記一次側巻線に供給する定常動作モードとを切替可能であり、前記バースト動作モードでは、前記電圧供給期間内の最初および最後に供給される前記パルス電圧のパルス幅が、前記電圧供給期間内の最初および最後以外の前記パルス電圧のパルス幅よりも狭くなり、前記定常動作モードでは、前記パルス電圧のパルス幅が一定になるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項６】
前記ブリッジコントローラは、前記定常動作モードにおける前記パルス電圧のパルス幅が、前記バースト動作モードにおける前記電圧供給期間内の最初および最後以外に供給される前記パルス電圧のパルス幅と略等しくなるように前記パルス信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の変圧器駆動装置。
【請求項７】
前記二次側巻線に誘起された誘導電流により冷陰極管を駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【請求項８】
前記二次側巻線に誘起された誘導電流により平面表示装置のバックライトを駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変圧器駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１１７３０（Ｐ２０１０−１１７３０Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６８９２（Ｐ２００９−１４６８９２）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
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