電源装置および液晶表示装置
【課題】放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現する。
【解決手段】本発明に係る電源装置１は、交流電源の交流電力を直流電力に変換するＰＦＣ１０と、前記直流電力を交流電力に変換する交流変換回路２０とを備える。交流変換回路２０は、４つのスイッチング素子２１ａ〜２１ｄからなり、放電管ＬをＰＷＭ制御するフルブリッジ回路２１と、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄを駆動する駆動回路２２と、交流電源側と放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランス２３と、放電管Ｌの管電圧を検出する検出回路２５と、前記管電圧に応じて調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を出力する制御回路２６と、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を駆動回路２２に伝達する信号トランス２７とを備える。信号トランス２７は、矩形波である調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を微分波に変換し、パルス再生回路２２ｂが、微分波を矩形波に再生する。
【解決手段】本発明に係る電源装置１は、交流電源の交流電力を直流電力に変換するＰＦＣ１０と、前記直流電力を交流電力に変換する交流変換回路２０とを備える。交流変換回路２０は、４つのスイッチング素子２１ａ〜２１ｄからなり、放電管ＬをＰＷＭ制御するフルブリッジ回路２１と、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄを駆動する駆動回路２２と、交流電源側と放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランス２３と、放電管Ｌの管電圧を検出する検出回路２５と、前記管電圧に応じて調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を出力する制御回路２６と、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を駆動回路２２に伝達する信号トランス２７とを備える。信号トランス２７は、矩形波である調光信号ＣＰ１、ＣＰ２を微分波に変換し、パルス再生回路２２ｂが、微分波を矩形波に再生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷陰極管等の放電管を点灯させる放電管点灯装置に用いられる放電管駆動用電源装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置として、例えば、液晶ディスプレイ装置など自己発光型でないディスプレイ装置が用いられている。このようなディスプレイ装置においては、光源としてバックライトが用いられており、このバックライトから光が表示面に照射される。このようにして照射される光のうち、透過光と非透過光のコントラストにより、表示面に画像が生成される。バックライトに用いられる光源として放電管を用いる場合、ディスプレイ装置の電源部においては、放電管を駆動する交流電圧生成用の電源装置が備えられる。
【０００３】
図３は、従来の放電管駆動用の電源装置１００の構成を示すブロック図である。電源装置１００では、先ず、ＰＦＣ（力率改善回路）１１０により商用交流電源ＡＣを直流電圧に変換し、ＰＦＣ１１０の後段に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１２０において、ＰＦＣ１１０から出力された直流電圧について直流−直流電力変換を行って、安定化された所定のレベルの直流電源電圧を出力するように構成されている。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０においては、例えば絶縁トランスなどにより一次側と二次側を直流的に絶縁するようにされている。つまり、商用交流電源側である一次側から直流電圧を入力し、二次側から直流電源電圧を出力するようにしている。
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の二次側から出力される直流電源電圧は、この直流電源電圧を電源として動作する負荷１３０およびインバータ回路１４０に供給される。インバータ回路１４０では、入力された直流電源電圧について直流−交流電力変換を行って、交流電圧をバックライト部１５０に供給する。バックライト部１５０は、複数の放電管を備えており、この交流電圧によって放電管が駆動される。
【０００５】
電源装置１００では、バックライト部１５０を駆動するための交流電圧を生成するために、交流電源から交流−直流変換を行った後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０およびインバータ回路１４０によって、さらに二度の電力変換が行われることになる。このように、複数回の電力変換が行われるため、電力変換効率が低下して電力損失が大きいという問題がある。そこで、交流電源から交流−直流変換を行った後、直流−直流変換を行うことなく交流−直流変換を行うことにより、電力変換効率を向上させる構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００６】
図４は、特許文献１に記載の放電管駆動用の電源装置２００の構成を示すブロック図である。電源装置２００は、バックライト２３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、制御・駆動回路２１０、ハーフブリッジ回路２１１、絶縁トランス２２０、検出回路２４０およびフォトカプラ２５０を備えている。ハーフブリッジ回路２１１は、２つのスイッチング素子２１１ａ・２１１ｂを備えており、ハーフブリッジ回路２１１には、図示しない直流変換回路（ＰＦＣ）によって交流電力から変換された直流入力電圧Ｅｉが印加される。スイッチング素子２１１ａ・２１１ｂは、制御・駆動回路２１０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【０００７】
ハーフブリッジ回路２１１は、絶縁トランス２２０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス２２０の二次巻線の一端には、電流制限用のコンデンサを介してバックライト２３０の放電管Ｌの一端が接続される。放電管Ｌの他端は、絶縁トランス２２０の二次巻線の他端に接続されている。検出回路２４０は、複数の放電管Ｌのうちのいずれかの管電圧を検出する。検出回路２４０は、検出された管電圧に基づき、放電管Ｌの発光量が一定となるようにフィードバック制御するための調光信号を出力する。当該調光信号は、フォトカプラ２５０を介して制御・駆動回路２１０に入力され、制御・駆動回路２１０は、この調光信号に基づき、ハーフブリッジ回路２１１を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【０００８】
電源装置２００では、ＤＣ−ＤＣコンバータによる電力変換が不要となるので、図３に示す構成に比べ、電源装置における電力損失を低減することができる。ただし、ハーフブリッジ回路は、交流電源側に設けられるので、雑音端子電圧ノイズや不要輻射ノイズの影響を受けやすい。これに対し、特許文献２および３には、放電管をＰＷＭ制御する回路として、ノイズ耐性の高いフルブリッジ回路を用いる構成が開示されている。
【０００９】
図５は、特許文献２に記載の放電管駆動用の電源装置３００の構成を示すブロック図である。電源装置３００は、バックライト３３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、駆動回路３１０、フルブリッジ回路３１１、絶縁トランス３２０、昇圧トランス３２１、検出回路３４０、制御回路３４１および伝達トランス３５０を備えている。フルブリッジ回路３１１は、４つのスイッチング素子３１１ａ〜３１１ｄを備えており、フルブリッジ回路３１１には、図示しない直流変換回路（ＰＦＣ）によって交流電力から変換された直流入力電圧が印加される。スイッチング素子３１１ａ、３１１ｂおよびスイッチング素子３１１ｃ、３１１ｄは、駆動回路３１０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００１０】
フルブリッジ回路３１１は、絶縁トランス３２０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス３２０の二次巻線は、昇圧トランス３２１の一次巻線に接続され、昇圧トランス３２１の二次巻線の一端は、電流制限用のコンデンサを介してバックライト３３０の放電管Ｌの一端に接続される。昇圧トランス３２１は、絶縁トランス３２０からの交流出力電圧を昇圧して、放電管Ｌに高圧交流電圧を供給する。
【００１１】
昇圧トランス３２１の二次巻線の他端には、検出回路３４０が接続され、検出回路３４０は、昇圧トランス３２１の出力電圧を検出する。制御回路３４１は、バックライト３３０に供給される電力を所定値にするため、検出回路３４０によって検出された電圧に基づいて、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｄの駆動パルス幅を調整するための調光信号を出力する。当該調光信号は、伝達トランス３５０を介して駆動回路３１０に入力され、駆動回路３１０は、この調光信号に基づき、フルブリッジ回路３１１を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【００１２】
また、図６は、特許文献３に記載の放電管駆動用の電源装置４００の構成を示すブロック図である。電源装置４００は、バックライト４５０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、交流−直流変換回路４１０および直流−交流変換回路４２０を備えている。直流−交流変換回路４２０は、駆動回路４３０、フルブリッジ回路、絶縁トランス４４０、分流回路４４１、検出・制御回路４６０および２つのフォトカプラ４７０ａ、４７０ｂを備えている。フルブリッジ回路は、４つのスイッチング素子４３１ａ〜４３１ｄから構成されており、交流−直流変換回路４１０によって交流電力から変換された直流入力電圧が印加される。スイッチング素子４３１ａ、４３１ｂおよびスイッチング素子４３１ｃ、４３１ｄは、駆動回路４３０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００１３】
フルブリッジ回路は、絶縁トランス４４０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス４４０の二次巻線の一端は、分流回路４４１を介して放電管Ｌの一方の電極に接続される。放電管Ｌの他方の電極は、ダイオードおよび抵抗を介して検出・制御回路４６０に接続される。検出・制御回路４６０は、放電管Ｌに印加される電圧を検出し、当該電圧に基づいて、スイッチング素子４３１ａ〜４３１ｄの駆動パルス幅を調整するための２つの調光信号を出力する。これらの調光信号は、それぞれフォトカプラ４７０ａ、４７０ｂを介して駆動回路４３０に入力され、駆動回路４３０は、この調光信号に基づき、フルブリッジ回路を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２０９９２号公報（２００５年１月２０日公開）
【特許文献２】特開２００８−１１７５５０号公報（２００８年５月２２日公開）
【特許文献３】特開２００８−２８９３１９号公報（２００８年１１月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図４〜図６に示す従来の電源装置では、２次側に設けられる検出回路が、放電管に印加される電圧を検出して放電管をＰＭＷ制御するための調光信号を生成し、１次側に設けられる駆動回路に調光信号をフィードバックしている。調光信号を２次側から１次側にフィードバックする手段として、図４に示す電源装置２００および図６に示す電源装置４００では、フォトカプラが用いられ、図５に示す電源装置３００では、トランスが用いられている。
【００１６】
ここで、調光信号の波形は矩形であり、正確なフィードバック制御を行うために、１次側の駆動回路には、波形が崩れないように調光信号を伝達しなければならない。そのため、フィードバック手段がフォトカプラである場合、高速のフォトカプラを用いる必要がある。また、フィードバック手段がトランスである場合も、励磁インダクタンスが１ｍＨ以上のトランスを用いる必要がある。このように、従来の電源装置では、調光信号のフィードバック手段として、高性能のフォトカプラやトランスを用いる必要があるため、電源装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、放電管を駆動するための電源装置であって、交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、前記交流変換回路は、交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、直流変換回路が交流電源の交流電力を直流電力に変換し、フルブリッジ回路のスイッチング素子のオン／オフ制御によって、直流電力が交流電力に変換されて、絶縁トランスの一次巻線に入力される。絶縁トランスは、交流電力を所定の電圧に変換して、放電管に交流電力を供給する。また、検出回路と制御回路と信号伝達手段とで、放電管への電力供給を一定にするためのフィードバック手段を構成しており、検出回路によって検出された管電圧に基づいて、制御回路が放電管に供給される電力を一定とするための調光信号を出力し、信号伝達手段によって調光信号が放電管側から交流電源側の駆動回路に伝達される。
【００２０】
ここで、信号伝達手段は矩形波のパルスを微分波のパルスに変換する伝達トランスであり、微分波に変換された調光信号は、パルス再生回路によって矩形波の調光信号に再生される。そのため、調光信号は、波形が崩れることなく駆動回路にフィードバックされる。また、伝達トランスとして、励磁インダクタンスの低いトランスを用いることができるので、従来の電源装置と比較して、信号伝達手段を低コストで実現することができる。また、パルス再生回路は、駆動回路が設けられる半導体チップに容易に集積化可能であるので、パルス再生回路を設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現することができる。
【００２１】
本発明に係る電源装置では、前記放電管は、複数並列接続され、前記交流変換回路は、各放電管に供給される電力が等しくなるように、前記絶縁トランスからの交流電力を分流する分流回路を備えることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、分流回路によって、各放電管に等しい電力が供給されるので、複数の放電管を均等に並列駆動することができる。
【００２３】
本発明に係る電源装置では、前記交流変換回路は、前記絶縁トランスと前記放電管との間に、前記絶縁トランスからの交流電力を昇圧する昇圧トランスを備えることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、放電管に高電圧を容易に印加することができる。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置は、バックライトの放電管を駆動する電源装置として、上記のいずれかの電源装置を備えることを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、表示画面の明るさを一定に保つことができ、製造コストの低い液晶表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明に係る電源装置は、放電管を駆動するための電源装置であって、交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、前記交流変換回路は、交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えるので、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記電源装置の制御回路２６から出力される調光信号、伝達トランスにから出力される微分パルス信号、パルス再生回路から出力される調光信号、および駆動信号生成回路から出力される駆動信号の各波形を示す図である。
【図３】従来の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】特許文献１に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】特許文献２に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】特許文献３に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３０】
（電源装置１の構成）
図１は、本実施形態に係る放電管駆動用の電源装置１の構成を示すブロック図である。電源装置１は、液晶表示装置の表示パネルの光源であるバックライト３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、直流変換回路（ＰＦＣ）１０および交流変換回路２０を備えている。ＰＦＣ１０は、交流電源の交流電力を直流電力（例えば４００Ｖ）に変換して、変換された直流電力を交流変換回路２０に出力する。交流変換回路２０は、ＰＦＣ１０からの直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を放電管に供給する回路であり、フルブリッジ回路２１、駆動回路２２、絶縁トランス２３、分流回路２４、検出回路２５、制御回路２６および伝達トランス２７（信号伝達手段）を備えている。また、放電管Ｌは、複数並列接続されている。
【００３１】
フルブリッジ回路２１は、ＰＦＣ１０からの直流電力により絶縁トランス２３の１次巻線に電流を流すことにより、放電管ＬをＰＷＭ制御する回路であり、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子２１ａ〜２１ｄから構成されている。スイッチング素子２１ａ〜２１ｄはＮＭＯＳトランジスタであり、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの各ドレインは、ＰＦＣ１０に接続されている。なお、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄはＰＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００３２】
スイッチング素子２１ａのソースは、スイッチング素子２１ｃのドレインおよび絶縁トランスの一次巻線の一端に接続されている。スイッチング素子２１ｂのソースは、スイッチング素子２１ｄのドレインおよび絶縁トランスの一次巻線の他端に接続されている。スイッチング素子２１ｃ、２１ｄの各ソースは、接地されている。スイッチング素子２１ａ、２１ｂおよびスイッチング素子２１ｃ、２１ｄは、駆動回路２２によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００３３】
駆動回路２２は、駆動信号生成回路２２ａおよびパルス再生回路２２ｂを備えている。駆動信号生成回路２２ａは、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄのオン／オフを制御するための駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４を生成する回路であり、駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４は、それぞれスイッチング素子２１ａ〜２１ｄの各ゲートに入力される。パルス再生回路２２ｂは、微分波のパルスを矩形波のパルスに再生する回路である。パルス再生回路２２ｂについては、後述する。
【００３４】
絶縁トランス２３は、１次側（交流電源側）に配置された一次巻線と、２次側（放電管側）に配置された二次巻線とを備え、１次側と２次側とを電気的に絶縁する。絶縁トランス２３の一次巻線の一端は、スイッチング素子２１ａのソースとスイッチング素子２１ｃのドレインとの接続点に接続され、絶縁トランス２３の一次巻線の他端は、スイッチング素子２１ｂのソースとスイッチング素子２１ｄのドレインとの接続点に接続されている。絶縁トランス２３の二次巻線の一端は、分流回路２４を介してバックライト３０の各放電管Ｌの一端に接続され、絶縁トランス２３の二次巻線の他端は、接地されている。これにより、各放電管Ｌには正負対象の交流電力が供給される。なお、絶縁トランス２３と分流回路２４との間、または分流回路２４と各放電管Ｌとの間に、絶縁トランス２３からの交流電力を昇圧する昇圧トランスを設けてもよい。
【００３５】
分流回路２４は、並列接続された各放電管Ｌに供給される電力が等しくなるように、絶縁トランス２３からの交流電力を分流する回路である。各放電管Ｌを並列駆動する方法としては、例えば、ＪＩＮ−ＢＡＬＡＮＣＥやＺＡＵＬａＳなどの駆動システムを用いることができる。
【００３６】
検出回路２５は、複数の放電管Ｌのうちのいずれかの一端に接続されており、当該放電管Ｌの管電圧を検出する。検出回路２５によって検出された管電圧のデータは、制御回路２６に入力され、制御回路２６は、該管電圧に応じて、放電管Ｌに一定の電力が供給されるようにフィードバック制御するための調光信号ＣＰ１および調光信号ＣＰ２を出力する。これらの調光信号ＣＰ１、ＣＰ２は、伝達トランス２７を介して駆動回路２２にフィードバックされ、駆動回路２２は、フィードバックされた調光信号に基づき、フルブリッジ回路２１を駆動する。
【００３７】
（電源装置１における調光信号のフィードバック）
ここで、本実施形態では、２次側の制御回路２６から１次側の駆動回路２２に調光信号ＣＰ１、ＣＰ２をフィードバックする際に、伝達トランス２７において矩形波の調光信号を微分波のパルスに変換し、駆動回路２２のパルス再生回路２２ｂにおいて、微分波のパルスから矩形波の調光信号に再度変換する。具体的には、伝達トランス２７の励磁インダクタンスを低く設定する（例えば、１００μＨ）ことにより、矩形波の調光信号が微分パルスに変換される。すなわち、伝達トランス２７として、励磁インダクタンスの低いトランスを用いることができるので、従来の電源装置における調光信号のフィードバック手段に比べ、低コストでフィードバック手段を実現することができる。また、パルス再生回路２２ｂは、駆動回路２２が設けられる半導体チップに容易に集積化可能であるので、パルス再生回路２２ｂを設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、本実施形態に係る電源装置１は、従来の電源装置に比べ製造コストを抑えることができる。
【００３８】
図２は、制御回路２６から出力される調光信号ＣＰ１、ＣＰ２、伝達トランス２７にから出力される微分パルス信号ＣＰ３、パルス再生回路２２ｂから出力される調光信号ＣＰ４、および駆動信号生成回路２２ａから出力される駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４の各波形を示す図である。調光信号ＣＰ１は、フルブリッジ回路２１のスイッチング素子２１ａ、２１ｂを駆動するための信号であり、調光信号ＣＰ２は、フルブリッジ回路２１のスイッチング素子２１ｃ、２１ｄを駆動するための信号である。調光信号ＣＰ１、ＣＰ２のパルス幅は、検出回路２５によって検出される管電圧に応じて決定される。
【００３９】
調光信号ＣＰ１は、伝達トランス２７の二次巻線の一端に入力され、調光信号ＣＰ２は、伝達トランス２７の二次巻線の他端に入力される。これにより、伝達トランス２７の一次巻線の一端からは、正方向および負方向の短いパルス波形を有する微分パルス信号ＣＰ３が出力される。微分パルス信号ＣＰ３の正方向パルスは、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２の立ち上がりに同期しており、微分パルス信号ＣＰ３の負方向パルスは、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２の立ち下がりに同期している。
【００４０】
微分パルス信号ＣＰ３は、駆動回路２２のパルス再生回路２２ｂに入力され、パルス再生回路２２ｂは、微分パルス信号ＣＰ３から調光信号ＣＰ４を生成する。調光信号ＣＰ４は矩形波であり、立ち上がりが微分パルス信号ＣＰ３の正方向パルスに同期しており、立下りが微分パルス信号ＣＰ３の負方向パルスに同期している。すなわち、調光信号ＣＰ４は、調光信号ＣＰ１と調光信号ＣＰ２とを加算した信号となる。
【００４１】
調光信号ＣＰ４は、駆動信号生成回路２２ａに入力され、駆動信号生成回路２２ａは、調光信号ＣＰ４から駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４を生成する。駆動信号ＤＰ１および駆動信号ＤＰ２は、それぞれ駆動信号ＤＰ３および駆動信号ＤＰ４の反転信号である。また、駆動信号ＤＰ１と駆動信号ＤＰ３との間、および、駆動信号ＤＰ２と駆動信号ＤＰ４との間には、所定のデッドタイムＤＴが設けられている。これにより、駆動信号ＤＰ１のパルス幅および駆動信号ＤＰ２のパルス幅は、それぞれ駆動信号ＤＰ３のパルス幅および駆動信号ＤＰ４のパルス幅よりも短くなっている。これにより、フルブリッジ回路２１における貫通電流の発生を防止している。
【００４２】
駆動信号ＤＰ１、ＤＰ４がＨレベルで、駆動信号ＤＰ２、ＤＰ３がＬレベルであるとき、スイッチング素子２１ａ、２１ｄがオンとなり、スイッチング素子２１ｂ、２１ｃがオフとなる。このとき、ＰＦＣ１０からの電流は、スイッチング素子２１ａ、絶縁トランス２３の一次巻線、スイッチング素子２１ｄを経てＧＮＤに流れる。
【００４３】
続いて、駆動信号ＤＰ３、ＤＰ４がＨレベルで、駆動信号ＤＰ１、ＤＰ２がＬレベルとなる。このとき、スイッチング素子２１ｃ、２１ｄがオンとなり、スイッチング素子２１ａ、２１ｂがオフとなるので、絶縁トランス２３の一次巻線には電流は流れない。
【００４４】
続いて、駆動信号ＤＰ２、ＤＰ３がＨレベルで、駆動信号ＤＰ１、ＤＰ４がＬレベルとなる。このとき、スイッチング素子２１ｂ、２１ｃがオンとなり、スイッチング素子２１ａ、２１ｄがオフとなるので、ＰＦＣ１０からの電流は、スイッチング素子２１ｂ、絶縁トランス２３の一次巻線、スイッチング素子２１ｃを経てＧＮＤに流れる。
【００４５】
このように、駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４によってスイッチング素子２１ａ〜２１ｄのオン／オフ制御を行うことにより、放電管ＬをＰＷＭ駆動することができる。
【００４６】
（まとめ）
本実施形態に係る電源装置１は、調光信号を２次側から１次側にフィードバックするための伝達手段として、励磁インダクタンスの低い伝達トランス２７を用いており、伝達トランス２７によって矩形波の調光信号が、微分パルス信号に変換される。また、微分パルス信号を矩形波の調光信号に再度変換するためのパルス再生回路２２ｂは、周知の簡単な再生回路を用いることができ、パルス再生回路２２ｂを設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、本実施形態に係る電源装置１は従来の電源装置に比べ製造コストを抑えることができる。
【００４７】
（実施形態の総括）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、液晶表示装置のバックライトの光源となる放電管を駆動する電源装置に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 電源装置
１０ ＰＦＣ（直流変換回路）
２０ 交流変換回路
２１ フルブリッジ回路
２１ａ スイッチング素子
２１ｂ スイッチング素子
２１ｃ スイッチング素子
２１ｄ スイッチング素子
２２ 駆動回路
２２ａ 駆動信号生成回路
２２ｂ パルス再生回路
２３ 絶縁トランス
２４ 分流回路
２５ 検出回路
２６ 制御回路
２７ 伝達トランス（信号伝達手段）
３０ バックライト
ＣＰ１ 調光信号
ＣＰ２ 調光信号
ＣＰ３ 微分パルス信号
ＣＰ４ 調光信号
ＤＰ１ 駆動信号
ＤＰ２ 駆動信号
ＤＰ３ 駆動信号
ＤＰ４ 駆動信号
Ｌ 放電管
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷陰極管等の放電管を点灯させる放電管点灯装置に用いられる放電管駆動用電源装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置として、例えば、液晶ディスプレイ装置など自己発光型でないディスプレイ装置が用いられている。このようなディスプレイ装置においては、光源としてバックライトが用いられており、このバックライトから光が表示面に照射される。このようにして照射される光のうち、透過光と非透過光のコントラストにより、表示面に画像が生成される。バックライトに用いられる光源として放電管を用いる場合、ディスプレイ装置の電源部においては、放電管を駆動する交流電圧生成用の電源装置が備えられる。
【０００３】
図３は、従来の放電管駆動用の電源装置１００の構成を示すブロック図である。電源装置１００では、先ず、ＰＦＣ（力率改善回路）１１０により商用交流電源ＡＣを直流電圧に変換し、ＰＦＣ１１０の後段に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１２０において、ＰＦＣ１１０から出力された直流電圧について直流−直流電力変換を行って、安定化された所定のレベルの直流電源電圧を出力するように構成されている。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０においては、例えば絶縁トランスなどにより一次側と二次側を直流的に絶縁するようにされている。つまり、商用交流電源側である一次側から直流電圧を入力し、二次側から直流電源電圧を出力するようにしている。
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の二次側から出力される直流電源電圧は、この直流電源電圧を電源として動作する負荷１３０およびインバータ回路１４０に供給される。インバータ回路１４０では、入力された直流電源電圧について直流−交流電力変換を行って、交流電圧をバックライト部１５０に供給する。バックライト部１５０は、複数の放電管を備えており、この交流電圧によって放電管が駆動される。
【０００５】
電源装置１００では、バックライト部１５０を駆動するための交流電圧を生成するために、交流電源から交流−直流変換を行った後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０およびインバータ回路１４０によって、さらに二度の電力変換が行われることになる。このように、複数回の電力変換が行われるため、電力変換効率が低下して電力損失が大きいという問題がある。そこで、交流電源から交流−直流変換を行った後、直流−直流変換を行うことなく交流−直流変換を行うことにより、電力変換効率を向上させる構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００６】
図４は、特許文献１に記載の放電管駆動用の電源装置２００の構成を示すブロック図である。電源装置２００は、バックライト２３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、制御・駆動回路２１０、ハーフブリッジ回路２１１、絶縁トランス２２０、検出回路２４０およびフォトカプラ２５０を備えている。ハーフブリッジ回路２１１は、２つのスイッチング素子２１１ａ・２１１ｂを備えており、ハーフブリッジ回路２１１には、図示しない直流変換回路（ＰＦＣ）によって交流電力から変換された直流入力電圧Ｅｉが印加される。スイッチング素子２１１ａ・２１１ｂは、制御・駆動回路２１０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【０００７】
ハーフブリッジ回路２１１は、絶縁トランス２２０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス２２０の二次巻線の一端には、電流制限用のコンデンサを介してバックライト２３０の放電管Ｌの一端が接続される。放電管Ｌの他端は、絶縁トランス２２０の二次巻線の他端に接続されている。検出回路２４０は、複数の放電管Ｌのうちのいずれかの管電圧を検出する。検出回路２４０は、検出された管電圧に基づき、放電管Ｌの発光量が一定となるようにフィードバック制御するための調光信号を出力する。当該調光信号は、フォトカプラ２５０を介して制御・駆動回路２１０に入力され、制御・駆動回路２１０は、この調光信号に基づき、ハーフブリッジ回路２１１を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【０００８】
電源装置２００では、ＤＣ−ＤＣコンバータによる電力変換が不要となるので、図３に示す構成に比べ、電源装置における電力損失を低減することができる。ただし、ハーフブリッジ回路は、交流電源側に設けられるので、雑音端子電圧ノイズや不要輻射ノイズの影響を受けやすい。これに対し、特許文献２および３には、放電管をＰＷＭ制御する回路として、ノイズ耐性の高いフルブリッジ回路を用いる構成が開示されている。
【０００９】
図５は、特許文献２に記載の放電管駆動用の電源装置３００の構成を示すブロック図である。電源装置３００は、バックライト３３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、駆動回路３１０、フルブリッジ回路３１１、絶縁トランス３２０、昇圧トランス３２１、検出回路３４０、制御回路３４１および伝達トランス３５０を備えている。フルブリッジ回路３１１は、４つのスイッチング素子３１１ａ〜３１１ｄを備えており、フルブリッジ回路３１１には、図示しない直流変換回路（ＰＦＣ）によって交流電力から変換された直流入力電圧が印加される。スイッチング素子３１１ａ、３１１ｂおよびスイッチング素子３１１ｃ、３１１ｄは、駆動回路３１０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００１０】
フルブリッジ回路３１１は、絶縁トランス３２０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス３２０の二次巻線は、昇圧トランス３２１の一次巻線に接続され、昇圧トランス３２１の二次巻線の一端は、電流制限用のコンデンサを介してバックライト３３０の放電管Ｌの一端に接続される。昇圧トランス３２１は、絶縁トランス３２０からの交流出力電圧を昇圧して、放電管Ｌに高圧交流電圧を供給する。
【００１１】
昇圧トランス３２１の二次巻線の他端には、検出回路３４０が接続され、検出回路３４０は、昇圧トランス３２１の出力電圧を検出する。制御回路３４１は、バックライト３３０に供給される電力を所定値にするため、検出回路３４０によって検出された電圧に基づいて、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｄの駆動パルス幅を調整するための調光信号を出力する。当該調光信号は、伝達トランス３５０を介して駆動回路３１０に入力され、駆動回路３１０は、この調光信号に基づき、フルブリッジ回路３１１を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【００１２】
また、図６は、特許文献３に記載の放電管駆動用の電源装置４００の構成を示すブロック図である。電源装置４００は、バックライト４５０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、交流−直流変換回路４１０および直流−交流変換回路４２０を備えている。直流−交流変換回路４２０は、駆動回路４３０、フルブリッジ回路、絶縁トランス４４０、分流回路４４１、検出・制御回路４６０および２つのフォトカプラ４７０ａ、４７０ｂを備えている。フルブリッジ回路は、４つのスイッチング素子４３１ａ〜４３１ｄから構成されており、交流−直流変換回路４１０によって交流電力から変換された直流入力電圧が印加される。スイッチング素子４３１ａ、４３１ｂおよびスイッチング素子４３１ｃ、４３１ｄは、駆動回路４３０によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００１３】
フルブリッジ回路は、絶縁トランス４４０の一次巻線に接続される。また、絶縁トランス４４０の二次巻線の一端は、分流回路４４１を介して放電管Ｌの一方の電極に接続される。放電管Ｌの他方の電極は、ダイオードおよび抵抗を介して検出・制御回路４６０に接続される。検出・制御回路４６０は、放電管Ｌに印加される電圧を検出し、当該電圧に基づいて、スイッチング素子４３１ａ〜４３１ｄの駆動パルス幅を調整するための２つの調光信号を出力する。これらの調光信号は、それぞれフォトカプラ４７０ａ、４７０ｂを介して駆動回路４３０に入力され、駆動回路４３０は、この調光信号に基づき、フルブリッジ回路を駆動する。これにより、放電管ＬがＰＷＭ制御され、放電管Ｌの発光量が一定となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２０９９２号公報（２００５年１月２０日公開）
【特許文献２】特開２００８−１１７５５０号公報（２００８年５月２２日公開）
【特許文献３】特開２００８−２８９３１９号公報（２００８年１１月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図４〜図６に示す従来の電源装置では、２次側に設けられる検出回路が、放電管に印加される電圧を検出して放電管をＰＭＷ制御するための調光信号を生成し、１次側に設けられる駆動回路に調光信号をフィードバックしている。調光信号を２次側から１次側にフィードバックする手段として、図４に示す電源装置２００および図６に示す電源装置４００では、フォトカプラが用いられ、図５に示す電源装置３００では、トランスが用いられている。
【００１６】
ここで、調光信号の波形は矩形であり、正確なフィードバック制御を行うために、１次側の駆動回路には、波形が崩れないように調光信号を伝達しなければならない。そのため、フィードバック手段がフォトカプラである場合、高速のフォトカプラを用いる必要がある。また、フィードバック手段がトランスである場合も、励磁インダクタンスが１ｍＨ以上のトランスを用いる必要がある。このように、従来の電源装置では、調光信号のフィードバック手段として、高性能のフォトカプラやトランスを用いる必要があるため、電源装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、放電管を駆動するための電源装置であって、交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、前記交流変換回路は、交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、直流変換回路が交流電源の交流電力を直流電力に変換し、フルブリッジ回路のスイッチング素子のオン／オフ制御によって、直流電力が交流電力に変換されて、絶縁トランスの一次巻線に入力される。絶縁トランスは、交流電力を所定の電圧に変換して、放電管に交流電力を供給する。また、検出回路と制御回路と信号伝達手段とで、放電管への電力供給を一定にするためのフィードバック手段を構成しており、検出回路によって検出された管電圧に基づいて、制御回路が放電管に供給される電力を一定とするための調光信号を出力し、信号伝達手段によって調光信号が放電管側から交流電源側の駆動回路に伝達される。
【００２０】
ここで、信号伝達手段は矩形波のパルスを微分波のパルスに変換する伝達トランスであり、微分波に変換された調光信号は、パルス再生回路によって矩形波の調光信号に再生される。そのため、調光信号は、波形が崩れることなく駆動回路にフィードバックされる。また、伝達トランスとして、励磁インダクタンスの低いトランスを用いることができるので、従来の電源装置と比較して、信号伝達手段を低コストで実現することができる。また、パルス再生回路は、駆動回路が設けられる半導体チップに容易に集積化可能であるので、パルス再生回路を設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現することができる。
【００２１】
本発明に係る電源装置では、前記放電管は、複数並列接続され、前記交流変換回路は、各放電管に供給される電力が等しくなるように、前記絶縁トランスからの交流電力を分流する分流回路を備えることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、分流回路によって、各放電管に等しい電力が供給されるので、複数の放電管を均等に並列駆動することができる。
【００２３】
本発明に係る電源装置では、前記交流変換回路は、前記絶縁トランスと前記放電管との間に、前記絶縁トランスからの交流電力を昇圧する昇圧トランスを備えることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、放電管に高電圧を容易に印加することができる。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置は、バックライトの放電管を駆動する電源装置として、上記のいずれかの電源装置を備えることを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、表示画面の明るさを一定に保つことができ、製造コストの低い液晶表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明に係る電源装置は、放電管を駆動するための電源装置であって、交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、前記交流変換回路は、交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えるので、放電管に一定の電力を供給可能であり、かつ、製造コストが低い電源装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記電源装置の制御回路２６から出力される調光信号、伝達トランスにから出力される微分パルス信号、パルス再生回路から出力される調光信号、および駆動信号生成回路から出力される駆動信号の各波形を示す図である。
【図３】従来の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】特許文献１に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】特許文献２に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】特許文献３に記載の放電管駆動用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３０】
（電源装置１の構成）
図１は、本実施形態に係る放電管駆動用の電源装置１の構成を示すブロック図である。電源装置１は、液晶表示装置の表示パネルの光源であるバックライト３０の放電管Ｌを駆動する電源装置であり、直流変換回路（ＰＦＣ）１０および交流変換回路２０を備えている。ＰＦＣ１０は、交流電源の交流電力を直流電力（例えば４００Ｖ）に変換して、変換された直流電力を交流変換回路２０に出力する。交流変換回路２０は、ＰＦＣ１０からの直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を放電管に供給する回路であり、フルブリッジ回路２１、駆動回路２２、絶縁トランス２３、分流回路２４、検出回路２５、制御回路２６および伝達トランス２７（信号伝達手段）を備えている。また、放電管Ｌは、複数並列接続されている。
【００３１】
フルブリッジ回路２１は、ＰＦＣ１０からの直流電力により絶縁トランス２３の１次巻線に電流を流すことにより、放電管ＬをＰＷＭ制御する回路であり、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子２１ａ〜２１ｄから構成されている。スイッチング素子２１ａ〜２１ｄはＮＭＯＳトランジスタであり、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの各ドレインは、ＰＦＣ１０に接続されている。なお、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄはＰＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００３２】
スイッチング素子２１ａのソースは、スイッチング素子２１ｃのドレインおよび絶縁トランスの一次巻線の一端に接続されている。スイッチング素子２１ｂのソースは、スイッチング素子２１ｄのドレインおよび絶縁トランスの一次巻線の他端に接続されている。スイッチング素子２１ｃ、２１ｄの各ソースは、接地されている。スイッチング素子２１ａ、２１ｂおよびスイッチング素子２１ｃ、２１ｄは、駆動回路２２によって交互にオン／オフするように駆動される。
【００３３】
駆動回路２２は、駆動信号生成回路２２ａおよびパルス再生回路２２ｂを備えている。駆動信号生成回路２２ａは、スイッチング素子２１ａ〜２１ｄのオン／オフを制御するための駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４を生成する回路であり、駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４は、それぞれスイッチング素子２１ａ〜２１ｄの各ゲートに入力される。パルス再生回路２２ｂは、微分波のパルスを矩形波のパルスに再生する回路である。パルス再生回路２２ｂについては、後述する。
【００３４】
絶縁トランス２３は、１次側（交流電源側）に配置された一次巻線と、２次側（放電管側）に配置された二次巻線とを備え、１次側と２次側とを電気的に絶縁する。絶縁トランス２３の一次巻線の一端は、スイッチング素子２１ａのソースとスイッチング素子２１ｃのドレインとの接続点に接続され、絶縁トランス２３の一次巻線の他端は、スイッチング素子２１ｂのソースとスイッチング素子２１ｄのドレインとの接続点に接続されている。絶縁トランス２３の二次巻線の一端は、分流回路２４を介してバックライト３０の各放電管Ｌの一端に接続され、絶縁トランス２３の二次巻線の他端は、接地されている。これにより、各放電管Ｌには正負対象の交流電力が供給される。なお、絶縁トランス２３と分流回路２４との間、または分流回路２４と各放電管Ｌとの間に、絶縁トランス２３からの交流電力を昇圧する昇圧トランスを設けてもよい。
【００３５】
分流回路２４は、並列接続された各放電管Ｌに供給される電力が等しくなるように、絶縁トランス２３からの交流電力を分流する回路である。各放電管Ｌを並列駆動する方法としては、例えば、ＪＩＮ−ＢＡＬＡＮＣＥやＺＡＵＬａＳなどの駆動システムを用いることができる。
【００３６】
検出回路２５は、複数の放電管Ｌのうちのいずれかの一端に接続されており、当該放電管Ｌの管電圧を検出する。検出回路２５によって検出された管電圧のデータは、制御回路２６に入力され、制御回路２６は、該管電圧に応じて、放電管Ｌに一定の電力が供給されるようにフィードバック制御するための調光信号ＣＰ１および調光信号ＣＰ２を出力する。これらの調光信号ＣＰ１、ＣＰ２は、伝達トランス２７を介して駆動回路２２にフィードバックされ、駆動回路２２は、フィードバックされた調光信号に基づき、フルブリッジ回路２１を駆動する。
【００３７】
（電源装置１における調光信号のフィードバック）
ここで、本実施形態では、２次側の制御回路２６から１次側の駆動回路２２に調光信号ＣＰ１、ＣＰ２をフィードバックする際に、伝達トランス２７において矩形波の調光信号を微分波のパルスに変換し、駆動回路２２のパルス再生回路２２ｂにおいて、微分波のパルスから矩形波の調光信号に再度変換する。具体的には、伝達トランス２７の励磁インダクタンスを低く設定する（例えば、１００μＨ）ことにより、矩形波の調光信号が微分パルスに変換される。すなわち、伝達トランス２７として、励磁インダクタンスの低いトランスを用いることができるので、従来の電源装置における調光信号のフィードバック手段に比べ、低コストでフィードバック手段を実現することができる。また、パルス再生回路２２ｂは、駆動回路２２が設けられる半導体チップに容易に集積化可能であるので、パルス再生回路２２ｂを設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、本実施形態に係る電源装置１は、従来の電源装置に比べ製造コストを抑えることができる。
【００３８】
図２は、制御回路２６から出力される調光信号ＣＰ１、ＣＰ２、伝達トランス２７にから出力される微分パルス信号ＣＰ３、パルス再生回路２２ｂから出力される調光信号ＣＰ４、および駆動信号生成回路２２ａから出力される駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４の各波形を示す図である。調光信号ＣＰ１は、フルブリッジ回路２１のスイッチング素子２１ａ、２１ｂを駆動するための信号であり、調光信号ＣＰ２は、フルブリッジ回路２１のスイッチング素子２１ｃ、２１ｄを駆動するための信号である。調光信号ＣＰ１、ＣＰ２のパルス幅は、検出回路２５によって検出される管電圧に応じて決定される。
【００３９】
調光信号ＣＰ１は、伝達トランス２７の二次巻線の一端に入力され、調光信号ＣＰ２は、伝達トランス２７の二次巻線の他端に入力される。これにより、伝達トランス２７の一次巻線の一端からは、正方向および負方向の短いパルス波形を有する微分パルス信号ＣＰ３が出力される。微分パルス信号ＣＰ３の正方向パルスは、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２の立ち上がりに同期しており、微分パルス信号ＣＰ３の負方向パルスは、調光信号ＣＰ１、ＣＰ２の立ち下がりに同期している。
【００４０】
微分パルス信号ＣＰ３は、駆動回路２２のパルス再生回路２２ｂに入力され、パルス再生回路２２ｂは、微分パルス信号ＣＰ３から調光信号ＣＰ４を生成する。調光信号ＣＰ４は矩形波であり、立ち上がりが微分パルス信号ＣＰ３の正方向パルスに同期しており、立下りが微分パルス信号ＣＰ３の負方向パルスに同期している。すなわち、調光信号ＣＰ４は、調光信号ＣＰ１と調光信号ＣＰ２とを加算した信号となる。
【００４１】
調光信号ＣＰ４は、駆動信号生成回路２２ａに入力され、駆動信号生成回路２２ａは、調光信号ＣＰ４から駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４を生成する。駆動信号ＤＰ１および駆動信号ＤＰ２は、それぞれ駆動信号ＤＰ３および駆動信号ＤＰ４の反転信号である。また、駆動信号ＤＰ１と駆動信号ＤＰ３との間、および、駆動信号ＤＰ２と駆動信号ＤＰ４との間には、所定のデッドタイムＤＴが設けられている。これにより、駆動信号ＤＰ１のパルス幅および駆動信号ＤＰ２のパルス幅は、それぞれ駆動信号ＤＰ３のパルス幅および駆動信号ＤＰ４のパルス幅よりも短くなっている。これにより、フルブリッジ回路２１における貫通電流の発生を防止している。
【００４２】
駆動信号ＤＰ１、ＤＰ４がＨレベルで、駆動信号ＤＰ２、ＤＰ３がＬレベルであるとき、スイッチング素子２１ａ、２１ｄがオンとなり、スイッチング素子２１ｂ、２１ｃがオフとなる。このとき、ＰＦＣ１０からの電流は、スイッチング素子２１ａ、絶縁トランス２３の一次巻線、スイッチング素子２１ｄを経てＧＮＤに流れる。
【００４３】
続いて、駆動信号ＤＰ３、ＤＰ４がＨレベルで、駆動信号ＤＰ１、ＤＰ２がＬレベルとなる。このとき、スイッチング素子２１ｃ、２１ｄがオンとなり、スイッチング素子２１ａ、２１ｂがオフとなるので、絶縁トランス２３の一次巻線には電流は流れない。
【００４４】
続いて、駆動信号ＤＰ２、ＤＰ３がＨレベルで、駆動信号ＤＰ１、ＤＰ４がＬレベルとなる。このとき、スイッチング素子２１ｂ、２１ｃがオンとなり、スイッチング素子２１ａ、２１ｄがオフとなるので、ＰＦＣ１０からの電流は、スイッチング素子２１ｂ、絶縁トランス２３の一次巻線、スイッチング素子２１ｃを経てＧＮＤに流れる。
【００４５】
このように、駆動信号ＤＰ１〜ＤＰ４によってスイッチング素子２１ａ〜２１ｄのオン／オフ制御を行うことにより、放電管ＬをＰＷＭ駆動することができる。
【００４６】
（まとめ）
本実施形態に係る電源装置１は、調光信号を２次側から１次側にフィードバックするための伝達手段として、励磁インダクタンスの低い伝達トランス２７を用いており、伝達トランス２７によって矩形波の調光信号が、微分パルス信号に変換される。また、微分パルス信号を矩形波の調光信号に再度変換するためのパルス再生回路２２ｂは、周知の簡単な再生回路を用いることができ、パルス再生回路２２ｂを設けることによるコストの増加は殆どない。したがって、本実施形態に係る電源装置１は従来の電源装置に比べ製造コストを抑えることができる。
【００４７】
（実施形態の総括）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、液晶表示装置のバックライトの光源となる放電管を駆動する電源装置に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 電源装置
１０ ＰＦＣ（直流変換回路）
２０ 交流変換回路
２１ フルブリッジ回路
２１ａ スイッチング素子
２１ｂ スイッチング素子
２１ｃ スイッチング素子
２１ｄ スイッチング素子
２２ 駆動回路
２２ａ 駆動信号生成回路
２２ｂ パルス再生回路
２３ 絶縁トランス
２４ 分流回路
２５ 検出回路
２６ 制御回路
２７ 伝達トランス（信号伝達手段）
３０ バックライト
ＣＰ１ 調光信号
ＣＰ２ 調光信号
ＣＰ３ 微分パルス信号
ＣＰ４ 調光信号
ＤＰ１ 駆動信号
ＤＰ２ 駆動信号
ＤＰ３ 駆動信号
ＤＰ４ 駆動信号
Ｌ 放電管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管を駆動するための電源装置であって、
交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、
前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、
前記交流変換回路は、
交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、
前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、
前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、
放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、
前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、
前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、
前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記放電管は、複数並列接続され、
前記交流変換回路は、各放電管に供給される電力が等しくなるように、前記絶縁トランスからの交流電力を分流する分流回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記交流変換回路は、前記絶縁トランスと前記放電管との間に、前記絶縁トランスからの交流電力を昇圧する昇圧トランスを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
バックライトの放電管を駆動する電源装置として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
放電管を駆動するための電源装置であって、
交流電源の交流電力を直流電力に変換する直流変換回路と、
前記直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を前記放電管に供給する交流変換回路と、を備え、
前記交流変換回路は、
交流電源側に配置された一次巻線と放電管側に配置された二次巻線とにより前記交流電源側と前記放電管側とを電気的に絶縁する絶縁トランスと、
前記交流電源側に配置され、ブリッジ構成の４つのスイッチング素子からなり、前記直流電力を入力として前記絶縁トランスの一次巻線に電流を流すことにより、前記放電管をＰＷＭ制御するフルブリッジ回路と、
前記交流電源側に配置され、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
放電管側に配置され、放電管の管電圧を検出する検出回路と、
放電管側に配置され、前記管電圧に応じて、前記放電管に一定の電力が供給されるように前記スイッチング素子を駆動するための調光信号を出力する制御回路と、
前記調光信号を前記駆動回路に伝達する信号伝達手段と、を備え、
前記信号伝達手段は、矩形波である前記調光信号を微分波に変換する伝達トランスであり、
前記駆動回路は、前記微分波を前記調光信号に再生するパルス再生回路を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記放電管は、複数並列接続され、
前記交流変換回路は、各放電管に供給される電力が等しくなるように、前記絶縁トランスからの交流電力を分流する分流回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記交流変換回路は、前記絶縁トランスと前記放電管との間に、前記絶縁トランスからの交流電力を昇圧する昇圧トランスを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
バックライトの放電管を駆動する電源装置として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１９１１１（Ｐ２０１１−１１９１１１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４７７８（Ｐ２００９−２７４７７８）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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