压电变压器的驱动电路及驱动方法、背光装置、液晶显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题是，提供一种能高效率且低失真地驱动控制压电变压器、而且能谋求小型化的压电变压器的驱动电路。数字控制部在冷阴极荧光管点亮启动时，将第一及第二控制信号ＶＣ１、ＶＣ２的频率固定在规定的频率，控制第一控制信号与第二控制信号的相位差，以便压电变压器的输出功率从大致为零变为规定的输出功率，冷阴极荧光管点亮后，控制第一控制信号与第二控制信号的相位差，以便电流检测数据ＣＤ与基准数据ＲＤ大致一致。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Driving circuit and driving method of piezoelectric transformer, backlight device and liquid crystal display device

The invention provides a driving circuit for driving a piezoelectric transformer with high efficiency and low distortion, and can be miniaturized. The digital control in cold cathode fluorescent tube light starts, the first and two control signals VC1, VC2 frequency is fixed at the required frequency, phase control of the first and second control signals of the poor, so that the piezoelectric transformer output power from approximately zero to output power requirements, light cold cathode fluorescent tube after the phase control of the first and second control signals of the poor, so that the data CD and RD current detection benchmark data are generally consistent. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及液晶背光装置，详细地说，涉及个人计算机、液晶监视器、以及液晶电视等的液晶背光装置。现有技术的说明图26表示作为现有的压电变压器的代表性的结构的罗森型压电变压器的结构。该压电变压器具有负载无限大时能获得非常高的升压比、而负载变小时升压比也减小的特性。另外，与电磁变压器相比，具有能谋求小型化、不可燃性、不发出电磁感应产生的噪声的优点。根据以上的特长，近年来，被作为冷阴极荧光管用的电源使用。在图26中，用1表示的部分是压电变压器的低阻抗部，成为作为升压用时的输入部。低阻抗部1被沿着压电层5的厚度方向施以极化PD，电极3U、3D配置在厚度方向的主面上。另一方面，用2表示的部分是高阻抗部，成为作为升压用时的输出部。高阻抗部2被沿着压电层7的长边方向施以极化PL，电极4配置在长边方向的端面上。其次，用图27说明图26所示的现有结构的罗森型压电变压器的工作。图27是罗森型压电变压器的共振频率附近的集总常数近似等效电路。在图27中，Cd1、Cd2分别是输入侧、输出侧的束缚电容，A1(输入侧)、A2(输出侧)是力因数，m是等效质量，C是等效柔量，Rm是等效机械电阻。在该压电变压器中，力因数A1比A2大，用图27中的两个等效理想变量器升压。另外，该压电变压器包括由等效质量m和等效柔量C构成的串联共振电路，所以特别是在负载电阻值大的情况下，输出电压呈大于变量器的变量比的值。另外，作为液晶用背光，一般采用放电用的电极不具有加热器的呈冷阴极结构的冷阴极荧光管。冷阴极荧光管由于呈阴极结构，所以使放电启动的放电启动电压、以及维持放电的放电维持电压都非常高。一般说来，14英寸级的液晶显示器中使用的冷阴极荧光管的放电维持电压需要800Vrms左右，放电启动电压需要1300Vrms左右。另外，还要考虑随着液晶显示器的大型化的进展，冷阴极荧光管的长尺寸化引起的点亮启动电压、点亮维持电压的高电压化的进展。图28是表示使用现有的压电变压器的冷阴极荧光管的发光控制装置(压电倒相器)的结构例的框图。在图28中，13是发生驱动压电变压器10的交流驱动信号的可变振荡电路。可变振荡电路13的输出信号通常呈脉冲波形，利用波形整形电路11，将高次谐波分量除去，变换成近似于正弦波的交流信号。为了用驱动电路12驱动压电变压器10，将波形整形电路11的输出信号的电压放大到足够的电平，输入到压电变压器10的初级电极3U。从次级电极4取出由压电变压器10的压电效应升压的输出电压。从次级电极4输出的高压电压加在冷阴极荧光管17和反馈电阻18的串联电路、以及过压保护电路20上。在过压保护电路20中，由比较电路15对利用分压电阻19a和19b检测的电压和设定电压Vref1进行比较，比较电路15的输出信号被供给振荡控制电路14，控制可变振荡电路13，以便防止从压电变压器的次级电极4输出的高压电压比由设定电压Vref1决定的电压高。在冷阴极荧光管点亮时，该过压保护电路20停止工作。另外，由流过由冷阴极荧光管17和反馈电阻18构成的串联电路的电流，在反馈电阻18的两端产生的电压被加在比较电路16上，在比较电路16中，将反馈电压与设定电压Vref1进行比较，将信号送给振荡控制电路14，以便在冷阴极荧光管17中流过大致恒定的电流。振荡控制电路14将输出信号加在可变振荡电路13上，以使可变振荡电路13按照对应于来自比较电路15、16的输出信号的频率进行振荡。该比较电路16在冷阴极荧光管点亮启动前不进行工作。这样做，冷阴极荧光管17稳定地点亮。在用这里所示的方式驱动的情况下，即使共振频率随着温度的变化而变化，驱动频率也能自动地跟随共振频率。这样，通过构成压电倒相器，能控制成使流过冷阴极荧光管的电流恒定。另外，使压电变压器的输出电流或输出电压恒定，或者，检测流过反射器的电流，并进行控制，以便冷阴极荧光管的发光亮度恒定。在以上说明的现有的压电倒相器中，在点亮冷阴极荧光管的情况下，将电阻连接在冷阴极荧光管的靠近地的一侧，检测对应于管电流的电压，通过使驱动频率可变，控制冷阴极荧光管的发光亮度。其结果是，偏离共振频率(这里为升压比最大的频率)进行驱动，有可能引起效率下降等。另外，为了防止该问题，必须附加调节电源电压的电路等，这有碍于倒相电路的小型化。由上所述，从液晶装置的小型·薄型化的观点来看，有必要解决以下课题。(1)减少零件个数和节省空间(2)降低对高次谐波分量的驱动波形失真(3)降低点亮启动时由大振幅工作引起的失真(4)点亮时的高效率工作关于(1)，由于现有的压电倒相器由模拟电路构成，所以要进行由模拟IC决定的零件个数的削减。可是，在由单芯片构成驱动电路的情况下，由于引脚个数的制约等，不能使用小的组件，其效果差。因此，考虑液晶控制器等的数字LSI和单芯片化的方法。在此情况下，最好在压电倒相器中进行数字式的控制。可是，为了使压电倒相器数字化，需要频率高的时钟，以便能确保压电变压器的控制所必要的频率精度。这就像以往那样在利用压电变压器的驱动频率进行输出功率控制的方式中，要求高的频率分辨率。因此，如上所述，用高的时钟频率进行工作的IC成为必要。关于(2)，在现有的模拟电路中，用开关元件对小信号的矩形波信号进行功率放大，由电感L和压电变压器的初级电容C01构成低通滤波器，对压电变压器输入大致为正弦波而进行驱动。利用该LC滤波器虽然能防止输入含有较多的高次谐波信号的驱动波形，但不可能将高次谐波分量完全除去，以及为了进行频率的扫描，在冷阴极荧光管的调光控制时，作为驱动频率的高频与压电变压器的振动模式一致等的结果，存在输入输出电压的波形失真和压电变压器中发生高次谐波失真等问题。关于(3)，为了倒相器的小型·薄型化，需要压电变压器的小型·薄型化。可是，冷阴极荧光管点亮启动时需要高电压，为了输出该高电压，也要求压电变压器进行大振幅工作。由于该大振幅工作所产生的失真问题，在压电变压器的小型化方面产生了限制。例如，在特开2001-136749号公报中公开了这样一种压电倒相驱动装置在冷阴极荧光管点亮启动时控制压电变压器的驱动信号的频率，在稳定点亮时，控制驱动信号的相位差。在这样的装置中，启动时为了进行频率控制，如图9中的TP101’所示，在用与DF0’、DF1’、DF2’相同的阶跃幅度使驱动频率变化的情况下，由于压电变压器的输出电压Vout与TP101’的峰值接近，所以对应于频率控制的一个阶跃幅度的输出电压Vout的变化非常大，变为ΔVout1、ΔVout2(例如，升压比达到数十倍的变化程度)。因此，由于呈大振幅工作，所以难以使压电变压器小型化。关于(4)，压电变压器根据其工作原理，在共振频率附近的效率最大，但偏离共振频率时效率下降。因此，尽可能用共振频率附近的频率驱动压电变压器是有效的。因此，例如在特开平10-178784号公报中，提出了对输入电压进行PWM控制等方法，以便能在共振频率附近驱动压电变压器。可是，在进行输入电压中的波形处理的情况下，如(2)所述，成为由高次谐波分量造成的波形失真的原因，以及难以降低稳定工作时的波形失真。另外，在特开平7-39144号公报、以及特开平7-59338号公报中，提出了用两个开关元件进行压电变压器的输入电压控制的方法。可是，在这里公开的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电变压器的驱动电路，其特征在于：备有：连接在直流电源的两端、根据第一及第二驱动信号分别交替地进行通／断的第一及第二开关装置串联连接构成的第一串联连接体；与上述第一串联连接体并联连接、根据具有与上述第一及第二驱动信号分别相同 的频率及占空比的第三驱动信号及第四驱动信号，分别交替地进行通／断的第三开关装置及第四开关装置串联连接构成的第二串联连接体；利用压电效应将从初级输入的电压在升压或降压后从次级电极输出的压电变压器；连接在上述第一串联连接体的各开关装置的 连接点与上述第二串联连接体的各开关装置的连接点之间、电感器和上述压电变压器的一对输入电极的第三串联连接体；连接在上述压电变压器的一对输出电极之间、冷阴极荧光管与电流检测电阻串联连接构成的第四串联连接体；生成上述第一及第二驱动信号的第 一驱动部；生成上述第三及第四驱动信号的第二驱动部；对上述电流检测电阻中发生的电压信号进行整流后进行反馈的反馈部；以及接收来自上述反馈部的电压信号，将第一及第二控制信号分别输出给上述第一及第二驱动部的控制部，上述控制部备有： 将来自上述反馈部的电压信号变换成数字值的电流检测数据的Ａ／Ｄ变换器；将来自上述Ａ／Ｄ变换器的电流检测数据与基准数据进行比较的比较装置；以及根据上述比较装置的比较结果，改变上述第一控制信号与上述第二控制信号的相位差的相位控制装置， 上述冷阴极荧光管点亮启动时，将上述第一及第二控制信号的频率固定为规定的频率，控制上述第一控制信号与第二控制信号的相位差，以便上述压电变压器的输出功率从大致为零变为规定的输出功率，上述冷阴极荧光管点亮后，控制上述第一控制信号与上述第二控 制信号的相位差，以便上述电流检测数据与上述基准数据大致一致。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：中塚宏，武田克，石川隆，守时克典，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]