专利名称：压电变压器的驱动电路及驱动方法
技术领域：
本发明涉及在各种背照灯等的冷阴极管中使用的压电变压器的驱动电路及其驱 动方法。
背景技术：
近年来，安装有液晶显示监视器作为笔记本型个人计算机等的液晶显示装置。在 这种液晶显示监视器中，作为用于驱动背照灯等的冷阴极管的升压变压器，使用了压电变 压器。压电变压器是如下的电压转换元件对压电元件的一次电极赋予输入交变电压而利 用压电效应来产生机械振动，从二次侧电极取出用以压电变压器的形状确定的升压比进行 电压放大后的电压。该压电变压器由于不是利用绕线来填充磁能进行变压的方法，因此不会产生泄漏 磁通。因此，具有不会向逆变器的外部放出噪声这样的优点。此外，压电变压器仅选择用外 形尺寸决定的谐振频率进行输出，因此还具有输出波形接近正弦波，高频噪声的产生少这 样的优点。此外，压电变压器是烧结陶瓷材料而成的无机材质，因此具有没有冒烟或起火的 危险这样的优点。压电变压器具有谐振特性，从二次侧电极得到的输出根据输入到一次侧电极的交 流电压的频率而不同。由此，为了将液晶显示器等的亮度保持为恒定，能够通过控制输入到 压电变压器的交流电压的频率，将从二次侧电极输出的电压调整到期望的电平。现有的压电变压器的驱动电路由模拟电路构成，使用模拟振荡器对电压的频率进 行控制。另一方面，压电变压器因频率特性由于周围温度或压电变压器自身的温度变化而 变化的情况、和压电变压器的尺寸及压电特性的波动，具有频率特性变化的现象。在这种情 况下，需要对应变化后的频率特性，调节供给到压电变压器的电压的频率。但是，在现有的 模拟振荡器中，难以在适当的定时对输出电压的频率进行控制。因此，期望代替模拟振荡器 而用以下的数字振荡器进行控制自由控制从振荡器输出的电压的频率，将输出电压的频 率改变为任意形式。但是，在对用模拟方式构成的现有的压电变压器的驱动电路进行数字化时，为了 得到控制压电变压器所需的频率精度，需要发出500MHz IGHz的时钟信号的CPU。但是， 在考虑辐射干扰、供给电力等时，作为驱动冷阴极管的压电变压器用，这种高时钟频率不是 实用的时钟频率。因此，在专利文献1中提出了以下的方法对低频率的时钟信号的驱动脉冲进行 分频，确定该分频时的比率，由此提高平均频率的分辨率，从而得到控制压电变压器所需的 频率精度。专利文献1 日本特开2000-133485但是，在专利文献1的方法中，对时钟信号进行分频的比率存在限制，从而不能控 制与分辨率以下的频率对应的电压。此外，作为分频用电路，还存在要求复杂的结构的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供一种使用数字振荡器，从而能够用比 分频时钟信号更简单的手段得到任意的输出电压的压电变压器的驱动电路及驱动方法。为了到达上述目的，本发明提供一种压电变压器的驱动电路，所述压电变压器的 驱动电路具有压电变压器，其具有预定的谐振频率特性；数字振荡器，其向该压电变压器 输出预定频率的电压；输出检测部，其对所述压电变压器的输出电压V/进行检测；以及控 制部，其根据来自所述输出检测部的检测信号，控制所述数字振荡器输出的频率F/，所述 压电变压器的驱动电路的特征在于，所述控制部具有输出电压设定部，其根据来自所述输 出检测部的检测信号，设定压电变压器的输出电压V1'；对应频率检测部，其在所述数字振 荡器不能输出与所述输出电压V/对应的频率F1'的情况下，确定夹着对应的频率F/的 能够输出的两个频率F”F2 ；频率输出部 ，其向压电变压器交替输出所述两个频率F”F2 ；交 替比率设定部，其设定交替产生压电变压器的与所述两个频率Fp F2对应的输出电压的比 率；以及交替间隔控制部，其将下述控制信号输出到所述频率输出部，所述控制信号用于根 据由所述交替比率设定部设定的交替比率输出所述两个频率F”F2。本发明的另一个形式为一种压电变压器的驱动电路，所述压电变压器的驱动电路 具有压电变压器，其具有预定的谐振频率特性；数字振荡器，其向该压电变压器输出预定 频率的电压；输出检测部，其对所述压电变压器的输出电压V/进行检测；以及控制部，其 根据来自所述输出检测部的检测信号，控制所述数字振荡器输出的频率F1 ‘，所述压电变 压器的驱动电路的特征在于，所述控制部具有输出电压设定部，其根据来自所述输出检测 部的检测信号，设定压电变压器的输出电压V/ ；对应频率检测部，其检测所述数字振荡器 能否输出与所述输出电压设定部设定的输出电压V/对应的频率F1'，并且在所述数字振 荡器不能输出与输出电压V/对应的频率F/的情况下，确定夹着对应的频率F/的能够 输出的两个频率&、&；频率输出部，其在能够输出与输出电压V/对应的频率F1'的情况 下，将该频率F/输出到压电变压器，在不能输出与输出电压V/对应的频率F/的情况 下，向压电变压器交替输出夹着该频率F/的两个频率F”F2 ；交替比率设定部，其设定交 替产生压电变压器的与所述对应频率检测部检测到的两个频率Fp F2对应的输出电压的比 率；以及交替间隔控制部，其将下述控制信号输出到所述频率输出部，所述控制信号用于根 据由所述交替比率设定部设定的交替比率输出所述频率输出部中的两个频率F”F2。在本发明中，所述交替比率设定部能够根据与所述对应频率检测部确定的频率 F^F2对应的输出电压^2和所设定的输出电压V/，通过AV2-V1' AV1' -V1来确定 要设定的交替比率。在本发明中，所述交替比率设定部还能够将预先确定的设定值设定为交替比率。在具有这种结构的本发明中，将驱动压电变压器的电压设为时变电压，由此即使 不是高性能的CPU，也能够控制与压电变压器的谐振频率对应的电压。在此，产生的时变电压通过交替产生与压电变压器的输出电压V/前后的电压 V1^ V2对应的频率Fp F2,使所述压电变压器产生近似电压。压电变压器电路的电容分量较 多，因此电压变化的反应较迟。由此，输出积分后的电压。通过使频率交替，能够产生与输 入了控制压电变压器的输出电压的频率后的状态大致相同的电压。
此外，以下的方法也是本发明的一个形式在使用所述那样的压电变压器的驱动 电路，产生与控制电路的分辨率以下的频率对应的电压时，通过交替产生与该电压前后的 电压对应的频率，使所述压电变压器产生近似电压。根据以上那样的本发明，在利用数字电路驱动压电变压器时，通过交替产生与压 电变压器的输出电压V1'对应的谐振频率F/前后的频率F1和频率F2，能够从压电变压器 交替输出与该频率F1I2对应的输出电 压\、\，结果，能够对两个输出电压进行平均化从而 产生与输出电压V/大致相等的电压。由此，不需要始终产生与压电变压器的谐振频率相 同的频率。由此，在考虑辐射干扰、供给电力等时，不需要不实用的高性能的CPU，即使是比 较容易处理的CPU，也能够与压电变压器的波动引起的频率偏差、负载以及动作温度等引起 的压电变压器的变化对应，产生期望的输出电压。
图1是示出本发明的一个实施方式的结构的框图。图2是示出图1的实施方式中的控制部4的内部结构的框图。图3是示出图1的实施方式中的数字振荡器5的内部结构的框图。图4是示出图1的实施方式的动作的流程图。图5是示出图1的实施方式中的压电变压器的输出电压和谐振频率的关系的图。标号说明1 压电变压器；2 冷阴极管；3 输出检测部；4 控制部；5 数字振荡器；6 操作 部；41 输出电压设定部；42 对应频率检测部；43 交替比率设定部；44 交替间隔控制部； 45 频率输出部；51 时钟发生电路；52 计数器；53 比较器；54 触发电路。
具体实施例方式本实施方式1.结构图1的框图示出本实施方式的压电变压器的驱动电路的结构。图2是图1的控制 部4的内部框图，图3是示出数字振荡器5的内部的框图。本实施方式的电路为驱动压电变压器1的数字电路，在本实施方式中设为包括冷 阴极管的电路。压电变压器1为用于取出放大后的电压的变压元件，对冷阴极管2施加从 压电变压器1输出的电压。输出检测部3检测流过冷阴极管2的电流，并转换为电压信号。 控制部4根据输出检测部3检测到的电压信号，针对数字振荡器5确定设定值η并输出该 信号。在数字振荡器5中，根据由控制部4发送的设定值η的信号生成预定频率的时变电 压，并将时变电压输入到压电变压器1中，由此能够依照压电变压器1具有的频率-电压特 性，输出与输入频率对应的期望电压。如图2所示，控制部4具有设定压电变压器1的输出电压V/的输出电压设定部 41。输出电压设定部41根据输出检测部3检测到的电压信号，设定压电变压器1的输出电 压V/。此外，还能够不仅根据来自压电变压器1的输出电压的信息，还根据来自操作部6 的指令来设定输出电压V/，所述操作部6输出亮度调整信号等用于设定输出电压的信号。
控制部4具有对数字振荡器5能否输出与所设定的输出电压V1 ‘对应的频率F1 ‘进行检测的对应频率检测部42。该对应频率检测部42在数字振荡器5不能输出与压电变 压器1的输出电压V/对应的频率F1'的情况下，确定夹着对应的频率F/的能够输出的 频率F^F2。控制部4具有频率输出部45，在数字振荡器5能够输出与压电变压器1的输出电 压V/对应的频率F1'的情况下，所述频率输出部45将用于向数字振荡器输出频率F1'的 设定值η输出到数字振荡器。此外，频率输出部45根据交替比率设定部43设定的交替比 率，将用于向数字振荡器5输出时变电压的设定值η输出到数字振荡器5。控制部4具有确定频率Fp F2的交替比率的交替比率设定部43，以及依照通过该 交替比率设定部43设定的比率，输出用于切换频率FpF2的信号的交替间隔控制部44。
如图3所示，数字振荡器5具有产生基准频率fs的电路即时钟发生电路51、以及 始终计算在时钟发生电路中产生的频率fs的基准时钟es的计数器52。并且，具有根据时 钟基准频率fs和来自控制部4的设定值n，输出分频脉冲fl的比较器53，以及用于对从比 较器53输出的信号的边缘进行整形的重定时电路即触发电路54。2.作用效果2. 1.概略图5是示出压电变压器1的输出电压和谐振频率的关系的图。如图5所示，对于 压电变压器1的输出电压，相对输入电压的频率确定输出电压。但是，压电变压器1的谐振 频率由于温度或负载等环境变化而变化，因此在以恒定频率驱动压电变压器1时，谐振频 率和输入电压的频率的相对关系发生变化。即，在输入电压的频率较大地偏离压电变压器 1的谐振频率时，压电变压器1的电压升压比显著降低。因此，在作为负载的冷阴极管2中 不能流过充分的电流，从而不能保证冷阴极管2的亮度。因此，为了与压电变压器1的特性变化对应，在图1的电路中，通过输出检测部3 检测流过冷阴极管2的电流。在压电变压器1的谐振频率的特性由于温度或负载等环境变 化而变化的情况下，流过冷阴极管2的电流发生变化。输出检测部3检测该变化并向控制 部4发送信号。控制部4向数字振荡器5输出信号，以使流过冷阴极管2的电流变为恒定。数字 振荡器5根据基于该信号的频率驱动压电变压器1。通过该控制，冷阴极管2在大致恒定的 亮度下亮灯。但是，在数字电路中驱动压电变压器1的情况下，由于CPU的分辨率的关系，有时 不能产生与输出电压对应的输入电压的频率。此时，通过交替产生与压电变压器1的输出 电压V/对应的谐振频率F1'前后的频率F1和频率F2，产生与输出电压V1'大致相等的电 压。2.2.详细情况接着，依照图4的流程图具体说明图1 图3所示的本实施方式的控制部4的动 作。该处理为以下的处理根据输出检测部3检测到的电压信号和来自操作部6的指示，从 压电变压器1输出期望的输出电压。首先，作为步骤1，通过输出电压设定部41根据输出检测部3检测到的信号设定压 电变压器1的输出电压V/，或者根据来自操作部6的指示进行设定。作为此时的来自操 作部6的指示，仅需要压电变压器1的输出电压V1 ‘的值，不特别需要交变电压的交替比率的值等。接着，作为步骤2，对与在步骤1中设定的输出电压V/对应的频率F1'进行检测。 此时，在使用分辨率大的CPU的情况下，在频率F/处于能够输出的频率和频率之间时，由 于分辨率的关系不能输出频率F/。根据步骤3进行该判定。如果数字振荡器5能够产生 频率F/，则进行到步骤4，在不能产生频率F/时，进行到步骤7。步骤4是数字振荡器5能够输出与所设定的输出电压V/对应的频率F1'时的步 骤。在该步骤中，通过对应频率检测部42，设定用于数字振荡器5输出频率F/的设定值 η。并且，通过频率输出部45，将设定值η输出到数字振荡器5。在步骤5中，通过数字振荡器5根据在步骤4中设定的设定值η产生频率F/的 电压。在该步骤中，在数字振荡器5的内部，通过时钟发生电路产生基准频率fs。通过计数 器52始终对该基准频率fs的基准时钟es进行计数。将该计数值和通过控制部4设定的 设定值η输入到比较器53中。此外，每当计数值和设定值η —致时，比较器53动作，重置 计数器52，并且输出分频脉冲el。此时的分频脉冲el的频率fl成为fl = fs/n。数字振 荡器5将分频脉冲el的频率fl作为与电压V1'对应的频率F1'输出到压电变压器1。步骤6输出基于数字振荡器5输出的频率F1'的电压的输出电压V1'。另一方面，在所述步骤3中，在由于数字振荡器5的分辨率大，因此不能输出与所 设定的输出电压V1'对应的频率F/的情况下，进行到步骤7。在该步骤7中，对应频率检 测部42确定夹着F/且能够输出的两个频率F”F2。接着，在步骤8中，设定用于数字振荡 器5输出频率F1和频率F2的设定值nl、n2。在步骤9中，通过交替比率设定部43计算与频率F1及频率F2对应的电压V1及电 压V2，并根据输出电压V/，运算Δν2-ν/ ,AV1' -V10此外，在步骤10中，交替间隔控制 部44以与AV2: V/ AV1' -V1对应的交替比率，将设定值nl、n2输出到数字振荡器 5。在步骤11中，在数字振荡器5中，以在步骤10中设定的交替比率交替产生基于在 步骤8中设定的设定值nl、n2的频率F1和频率F2。此后，在步骤12中，输出基于数字振荡 器5输出的频率F1和频率F2的时变电压的输出电压V1'。根据以上的动作，即使在不能输出与压电变压器1的输出电压V/对应的频率 F1'的情况下，也能够通过交替产生夹着对应的频率F1'的两个频率F1和频率F2，近似产生 压电变压器1的输出电压。尤其是在压电变压器1的电路中电容分量一般较多，因此电压 变化的反应较迟，因此能够交替产生频率F1和频率F2来近似产生电压V1和电压V2之间的 输出电压V/。由此，没有必要直接产生与输出电压对应的频率，因此即使不使用发出500MHz IGHz的时钟信号的高性能的CPU，也能够控制与压电变压器的谐振频率对应的电压。3.其他实施方式在本发明的其他实施方式中，也可以在交替比率设定部中将预先设定的设定值设 定为交替比率。以1 1的比例交替产生频率F1和频率F2，由此即使不运算交替比率，也 能够将数字振荡器的分辨率设为1/2。由此，能够用更简单的方法输出接近于与输出电压 V1'对应的频率F1'的频率。
权利要求
一种压电变压器的驱动电路，所述压电变压器的驱动电路具有压电变压器，其具有预定的谐振频率特性；数字振荡器，其向该压电变压器输出预定频率的电压；输出检测部，其对所述压电变压器的输出电压V1′进行检测；以及控制部，其根据来自所述输出检测部的检测信号，控制所述数字振荡器输出的频率F1′，所述压电变压器的驱动电路的特征在于，所述控制部具有输出电压设定部，其根据来自所述输出检测部的检测信号，设定压电变压器的输出电压V1′；对应频率检测部，其在所述数字振荡器不能输出与所述输出电压V1′对应的频率F1′的情况下，确定夹着对应的频率F1′的能够输出的两个频率F1、F2；频率输出部，其向压电变压器交替输出所述两个频率F1、F2；交替比率设定部，其设定交替产生压电变压器的与所述两个频率F1、F2对应的输出电压的比率；以及交替间隔控制部，其将下述控制信号输出到所述频率输出部，所述控制信号用于根据由所述交替比率设定部设定的交替比率输出所述两个频率F1、F2。
2.一种压电变压器的驱动电路，所述压电变压器的驱动电路具有 压电变压器，其具有预定的谐振频率特性；数字振荡器，其向该压电变压器输出预定频率的电压； 输出检测部，其对所述压电变压器的输出电压V/进行检测；以及 控制部，其根据来自所述输出检测部的检测信号，控制所述数字振荡器输出的频率 F1'，所述压电变压器的驱动电路的特征在于， 所述控制部具有输出电压设定部，其根据来自所述输出检测部的检测信号，设定压电变压器的输出电 压V ；对应频率检测部，其检测所述数字振荡器能否输出与所述输出电压设定部设定的输出 电压V/对应的频率F/，并且在所述数字振荡器不能输出与输出电压V/对应的频率 F1'的情况下，确定夹着对应的频率F/的能够输出的两个频率Fp F2;频率输出部，其在能够输出与输出电压V/对应的频率F/的情况下，将该频率F/ 输出到压电变压器，在不能输出与输出电压V/对应的频率F/的情况下，向压电变压器 交替输出夹着该频率F/的两个频率F”F2 ；交替比率设定部，其设定交替产生压电变压器的与所述对应频率检测部检测到的两个 频率FpF2对应的输出电压的比率；以及交替间隔控制部，其将下述控制信号输出到所述频率输出部，所述控制信号用于根据 由所述交替比率设定部设定的交替比率输出所述频率输出部中的两个频率F” F2。
3.根据权利要求1或2所述的压电变压器的驱动电路，其特征在于，所述交替比率设定 部根据与所述对应频率检测部确定的频率Fp F2对应的输出电压\、V2和所设定的输出电压V/，通过AV2-V1' AV1' -V1的比率来确定要设定的交替比率。
4.根据权利要求1或2所述的压电变压器的驱动电路，其特征在于，所述交替比率设定 部将预先确定的设定值设定为交替比率。
5.一种压电变压器的驱动方法，所述压电变压器具有压电变压器，其具有预定的谐振频率特性；数字振荡器，其向该压电变压器输出预定频 率F/的电压；输出检测部，其对所述压电变压器的输出电压V/进行检测；以及控制部， 其根据来自所述输出检测部的检测信号，控制所述数字振荡器输出的频率F1'， 所述压电变压器的驱动方法的特征在于，具有以下步骤 根据来自所述输出检测部的检测信号，设定压电变压器的输出电压V/的步骤； 在所述数字振荡器不能输出与所述输出电压V/对应的频率F1'的情况下，确定夹着 对应的频率F/的能够输出的两个频率F” F2的步骤；设定交替产生压电变压器的与检测到的两个频率F” F2对应的输出电压的比率的步 骤·’以及根据所设定的交替比率向压电变压器输出所述两个频率&、&的步骤。
全文摘要
本发明提供一种在用数字振荡器驱动压电变压器的情况下，能够比分频时钟信号更简单地得到任意的输出电压的压电变压器的驱动电路及驱动方法。输出检测部(3)检测流过冷阴极管(2)的电流，并转换为电压信号。控制部(4)根据输出检测部(3)检测到的电压信号，针对数字振荡器(5)确定设定值(n)并输出该信号。在数字振荡器(5)中，根据由控制部(4)发送的设定值(n)的信号生成预定频率的时变电压。作为该时变电压，通过交替产生与压电变压器(1)的输出电压(V1′)对应的谐振频率(F1′)前后的频率(F1)和频率(F2)，产生与输出电压(V1′)大致相等的电压。
文档编号H05B41/282GK101971707SQ200980108818
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年8月8日
发明者新保敦 申请人:株式会社田村制作所