JP4278750B2 - Piezoelectric transformer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パソコン等に用いられている液晶を裏側から光で照らすバックライト用の光源に使用される冷陰極管の駆動回路や、その他テレビジョン受像機、電子複写機などの直流高電圧発生装置等に用いられる圧電トランスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の圧電トランスとしては、例えば図8に示すように、矩形板形に形成されている。図において11は一次側(入力側)で表裏にはそれぞれ一次側電極11aが設けられ、また、12は二次側(出力側)でその端部には出力取出用の電極12aが設けられている。
【0003】
また、矢印はそれぞれ分極方向を示すもので、一次側11は厚さ方向に高電界で分極し、かつ二次側12は長さ方向に分極し、一次側11に長さ寸法で決まる固有共振周波数の電圧を入力すると、逆圧電効果により機械振動が生じ圧電効果によって振動に応じた高電圧が二次側12から出力されるようになっている。
【0004】
しかして、従来上記形状(矩形板形)のものはそれ自体の昇圧比が低いために、冷陰極管を点灯させる場合、前段に巻線トランス等の昇電圧用手段が必要であった。
【0005】
これを解決するために近年積層型圧電トランスが活発に検討されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この積層型圧電トランスでは、昇圧比は高いものの内部電極に用いる材料コストが高いことや、層間での剥離等、信頼性に問題がある。
【0007】
また、昇圧比を高くするために、図9に示すような、対称三次ローゼン型トランスにすると、図8に示したような2ヵ所の節(振動が生じない部分で、ノード点という)を有する従来の一般的な二次ローゼン型のものに比べて長さが同じであっても周波数が高くなってしまい、周波数が高くなると圧電トランスと接続され点灯する冷陰極管からの漏れ電流が大きくなるので、インバータの効率の観点から考えると好ましくない。なお、図9において矢印は二次側の分極方向を示す。
【0008】
また、従来方式の三端子方式の圧電トランスであれば設計上不便であることや、冷陰極管部分の浮遊容量に起因する漏れ電流等も考慮しなければならない、という課題があった。
【0009】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、積層型でなく単板タイプであっても高い昇圧比を得ることができ、しかも四端子であるため、設計が容易になり、漏れ電流についても従来型よりも低減し得る圧電トランスを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、矩形板形をなし、かつ一方の側が一次側1、他方の側が二次側2をなす圧電トランスにおいて、
二次側2のほぼ中央部に切欠き3を形成し、二次側2を第1、第2の二次側部分に分け、切欠き3によって二次側2の容量を一次側1より小とし、かつ第1、第2の二次側部分の分極方向を互いに逆にした構成として上記目的を達成している。
【0011】
また、切欠き3の内端部3aを一次、二次の分極境界部分、または一次側1まで食い込ませた構成としている。
【0012】
さらに、また、第1、第2の二次側部分の間に絶縁物4を設けた構成としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
圧電トランスの昇圧比は一次側の等価容量と二次側の等価容量の比で決定される。従来型の圧電トランスでは厚みや長さなどの寸法でこの比を変え昇圧比を調整させることができたが、冷陰極管を点灯させるに足る昇圧比を得ることが難しく、前段に昇圧用の巻トランスを設けていた。
【0014】
この発明では、切欠き3により二次側2の容量を小さくし、相対的に一次側1の容量を大きくし、かつ各二次側部分の分極を逆とし、高い昇圧比が得られ、かつ漏れ電流低減化などを図っている。
【0015】
【実施例1】
図1は本発明の第1実施例を示す。図中、1は圧電トランスの一次側、2は二次側であり、この二次側2の中央部には二次側外端部から一次側1に向かって延びる例えばほぼ矩形の切欠き3が形成され、切欠き3を形成した分、一次側1に比べ容量を小さくし、相対的に一次側1の容量を大としている。この切欠き3は必ずしも矩形である必要はない。また、切欠き3によって二次側2は2つに分割され、かつこれら2つの第1、第2の二次側部分は矢印で示すように互いに異なる方向に分極され、各二次側部分に互いに別位相の電位が生じ、分極が同方向のものに比べ高い昇圧比が得られるようにしている。
【0016】
この圧電トランスには、その一次側1の表裏面に、それぞれ一次側電極1aが設けられ、また、図2(a)に示すように、電源が接続され電源電圧V0が印加されるようになっている。また第1、第2の二次側部分の外端部には出力取出用の二次側電極2a,2bがそれぞれ設けられ、四端子構造となっており、第1、第2の二次側電極2a,2b間に冷陰極管Lが接続される。
【0017】
そして、上述のように各二次側部分は分極方向が逆であり、冷陰極管Lの両端に電位差Vだけ生じさせようとすると、一方の二次側部分には正の電圧+V/2が、他方の側には負の電圧−V/2が発生するため、各二次側電極2a、2b間に接続された冷陰極管Lを挟んで大きな電位差が生じるようになっている。なお、図中、Cは冷陰極管Lに生じる浮遊容量を示す。
【0018】
図2(b)は図8に示した圧電トランス11を用いた従来の圧電インバータの駆動回路であり、従来では冷陰極管Lに寄生する浮遊容量Cによる漏れ電流Iが大であり、この漏れ電流Iは圧電インバータの効率や冷陰極管Lの輝度ムラに大きく影響する、という欠点があった。
【0019】
図2(a)に示した本実施例では、圧電トランスの二次側の一端の電圧は+V/2,他端の電圧は−V/2と互いに同じ大きさの異符号電圧を出しているため、冷陰極管Lの中央部はOVであり、漏れ電流が低減する。
【0020】
また、本実施例において、図2(b)に示したものと同程度の輝度を冷陰極管Lに求めるとすると、本実施例では二次側電極2a,2b間に大きな電位差が生じるため、電源電圧V0は小さくて済む。
【0021】
また、この圧電トランスは、図9に示した対称三次ローゼン型のように高周波駆動ではなく、長さ寸法で決まる固有共振周波数も低いので、低周波数駆動で良く、冷陰極管Lからの漏れ電流を低減し得る。すなわち、漏れ電流Iは、一般にI=2πfCV(f:駆動周波数、C:浮遊容量、V:出力電圧)として表わされる。このことから、fなどが小さければ漏れ電流を低減し得る。
【0022】
【実施例2】
図3は本発明の第2実施例を示す。
【0023】
一般に圧電トランスでは、図8の従来例にて説明したように、一次側、二次側、それぞれ違う方向に電圧を印加して分極するため、その境界部分に残留応力が残り易くなり、駆動時に分極境界部から破壊することが知られている。
【0024】
このため、図1に示した上記第1実施例では二次側2に形成した切欠き3の内端部3aが一次、二次のほぼ境界線上にあるため、信頼性の面からすると好ましくない。
【0025】
そこで、この実施例では、切欠き3の内端部3aを一次側1まで食い込ませ、分極境界線上からずらし、破壊のおそれを防止するようにしたことに特徴を有している。
【0026】
【実施例3】
また、図4(a),(b)は本発明の第3実施例であり、(a)は平面図、(b)は斜視図であり、(b)図中矢印は分極方向を示す。これらの図中1は一次側、1aは一次側電極、1a′は折り返し電極、2は二次側、2a、2bは二次側電極、3は切欠きである。そして、この実施例では、切欠き3を一次側1の節まで伸ばし、裏面側を折り返し電極1a′構造としたため、低背化(基板に実装した場合、高さ寸法を押える)が可能となった。
【0027】
なお、他の構成、作用は前述の実施例と同様である。
【0028】
【実施例4】
図5は本発明の第4実施例を示す。この実施例では第1、第2の二次側部分2a、2bの間に絶縁物4を設けることで二次側の出力端子2a,2b間の放電を防ぐようにしたことに特徴を有している。
【0029】
図6は本発明の応用例を示す。図中1は一次側、1aは一次側電極、2は二次側を示す。この応用例では、補助一次電極1bを増設し、駆動部を増大させている。また、第1、第2の二次側部分の分極を反転させることで昇圧比を上げることが可能になる。また、補助一次電極1bの大きさを変えることにより、駆動部を調節でき圧電トランスの効率を損なうことなく昇圧比を制御することができる。
【0030】
図7も本発明の応用例の概略平面図を示す。この実施例では、図1に示した圧電トランスを用い対称三次ローゼン型のように構成したことに特徴を有している。図中、矢印は分極方向、符号3は切欠きである。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、二次側2に切欠き3を形成し、二次側2を2つに分け、相対的に一次側1の容量を大きくし、二次側2の容量を小さくし、かつ2つの二次側部分の分極を逆にし、互いに別位相の電位が現れるようにしたため、図9に示した従来例のように高周波数駆動としたり、あるいは積層型としなくても、単板で簡易構成の安価な圧電トランスにおいて高い昇圧比を得ることができ、かつ漏れ電流も低減し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の平面図を示す。
【図2】 (a),(b)は同実施例に冷陰極管を接続した例と従来例との対比を示し、(a)は本実施例、(b)は従来例である。
【図3】 本発明の第2実施例の平面図を示す。
【図4】 本発明の第3実施例の応用例で(a)は平面図、(b)は斜視図を示す。
【図5】 本発明の第4実施例の平面図を示す。
【図6】 本発明の応用例の平面図を示す。
【図7】 本発明の他の応用例の概略構成の平面図を示す。
【図8】 従来の二次ローゼン型圧電トランスの斜視図を示す。
【図9】 従来の対称三次ローゼン型圧電トランスの概略平面図を示す。
【符号の説明】
1 一次側
1a 電極
2 二次側
2a 二次側電極
2b 二次側電極
3 切欠き
3a 切欠き内端部
4 絶縁物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive circuit for a cold-cathode tube used as a light source for a backlight that illuminates a liquid crystal used in a personal computer with light from the back side, and other DC high voltage generation such as a television receiver and an electronic copying machine. The present invention relates to a piezoelectric transformer used in a device or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of piezoelectric transformer is formed in a rectangular plate shape, for example, as shown in FIG. In the figure, 11 is a primary side (input side), and a
[0003]
Each arrow indicates a polarization direction. The
[0004]
Conventionally, the above-mentioned shape (rectangular plate shape) has a low step-up ratio, so that when a cold-cathode tube is turned on, a means for increasing voltage such as a winding transformer is required in the previous stage.
[0005]
In order to solve this problem, multilayer piezoelectric transformers have been actively studied in recent years.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, although this multilayer piezoelectric transformer has a high step-up ratio, there are problems in reliability such as high material cost used for the internal electrodes and peeling between layers.
[0007]
Further, in order to increase the step-up ratio, a symmetrical third-order Rosen transformer as shown in FIG. 9 has two nodes as shown in FIG. 8 (node points where vibration does not occur). Even if the length is the same as that of the conventional general secondary Rosen type, the frequency is increased, and when the frequency is increased, the leakage current from the cold cathode tube connected to the piezoelectric transformer and lighting is increased. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of the efficiency of the inverter. In FIG. 9, the arrow indicates the secondary polarization direction.
[0008]
In addition, the conventional three-terminal type piezoelectric transformer has problems that it is inconvenient in design and that leakage current caused by stray capacitance in the cold cathode tube portion must be taken into consideration.
[0009]
The present invention has been proposed in view of the above, and the object of the present invention is to obtain a high step-up ratio even if it is a single plate type instead of a laminated type, and because it is a four-terminal, the design is It is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer that is easy and can reduce the leakage current as compared with the conventional type.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a piezoelectric transformer having a rectangular plate shape and having one side as a
A
[0011]
In addition, the
[0012]
Furthermore, the
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The step-up ratio of the piezoelectric transformer is determined by the ratio of the equivalent capacitance on the primary side and the equivalent capacitance on the secondary side. With conventional piezoelectric transformers, it was possible to adjust the step-up ratio by changing this ratio depending on the dimensions such as thickness and length, but it was difficult to obtain a step-up ratio sufficient to light the cold cathode tube. A winding transformer was provided.
[0014]
In the present invention, the capacity of the
[0015]
[Example 1]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a primary side of the piezoelectric transformer, 2 is a secondary side, and a central portion of the
[0016]
The piezoelectric transformer, the front and back surfaces of the
[0017]
Then, as described above, the polarization direction of each secondary side portion is reversed, and when a potential difference V is generated at both ends of the cold cathode tube L, a positive voltage + V / 2 is applied to one secondary side portion. Since a negative voltage -V / 2 is generated on the other side, a large potential difference is generated across the cold cathode tube L connected between the
[0018]
FIG. 2B is a drive circuit of the conventional piezoelectric inverter using the
[0019]
In the present embodiment shown in FIG. 2 (a), the voltage at one end of the secondary side of the piezoelectric transformer is + V / 2, and the voltage at the other end is -V / 2. Therefore, the central portion of the cold cathode tube L is OV, and the leakage current is reduced.
[0020]
Further, in this embodiment, assuming that the cold cathode tube L has a luminance comparable to that shown in FIG. 2B, a large potential difference is generated between the
[0021]
Further, this piezoelectric transformer is not driven at high frequency as in the symmetrical third-order Rosen type shown in FIG. 9, and the natural resonance frequency determined by the length dimension is low. Therefore, low frequency driving is sufficient, and leakage current from the cold cathode tube L is sufficient. Can be reduced. That is, the leakage current I is generally expressed as I = 2πfCV (f: drive frequency, C: stray capacitance, V: output voltage). Therefore, if f is small, the leakage current can be reduced.
[0022]
[Example 2]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
[0023]
In general, a piezoelectric transformer is polarized by applying a voltage in different directions on the primary side and the secondary side, as described in the conventional example of FIG. It is known to break from the polarization boundary.
[0024]
Therefore, in the first embodiment shown in FIG. 1, the
[0025]
Therefore, this embodiment is characterized in that the
[0026]
[Example 3]
FIGS. 4A and 4B show a third embodiment of the present invention, FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a perspective view, and an arrow in FIG. 4B indicates a polarization direction. In these drawings, 1 is a primary side, 1a is a primary side electrode, 1a 'is a folded electrode, 2 is a secondary side, 2a and 2b are secondary side electrodes, and 3 is a notch. In this embodiment, the
[0027]
Other configurations and operations are the same as those in the above-described embodiment.
[0028]
[Example 4]
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that an
[0029]
FIG. 6 shows an application example of the present invention. In the figure, 1 is the primary side, 1a is the primary side electrode, and 2 is the secondary side. In this application example, the auxiliary primary electrode 1b is added to increase the drive unit. Further, it is possible to increase the step-up ratio by inverting the polarization of the first and second secondary side portions. Further, by changing the size of the auxiliary primary electrode 1b, the drive unit can be adjusted, and the boost ratio can be controlled without impairing the efficiency of the piezoelectric transformer.
[0030]
FIG. 7 also shows a schematic plan view of an application example of the present invention. This embodiment is characterized in that the piezoelectric transformer shown in FIG. 1 is used to form a symmetrical third-order Rosen type. In the figure, the arrow indicates the polarization direction, and the
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a plan view of a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B show a comparison between an example in which a cold cathode tube is connected to the same example and a conventional example, FIG. 2A shows this example, and FIG. 2B shows a conventional example.
FIG. 3 shows a plan view of a second embodiment of the present invention.
4A is a plan view and FIG. 4B is a perspective view of an application example of the third embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a plan view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a plan view of an application example of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a schematic configuration of another application example of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a conventional secondary Rosen piezoelectric transformer.
FIG. 9 is a schematic plan view of a conventional symmetrical third-order Rosen piezoelectric transformer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
二次側(2)のほぼ中央部に切欠き(3)を形成し、二次側(2)を第1、第2の二次側部分に分け、切欠き(3)によって二次側(2)の容量を一次側(1)より小とし、かつ第1、第2の二次側部分の分極方向を互いに逆にしたことを特徴とする圧電トランス。In a piezoelectric transformer having a rectangular plate shape, one side being a primary side (1) and the other side being a secondary side (2),
A notch (3) is formed in the substantially central portion of the secondary side (2), the secondary side (2) is divided into first and second secondary side portions, and the secondary side ( 2. A piezoelectric transformer characterized in that the capacitance of 2) is smaller than that of the primary side (1), and the polarization directions of the first and second secondary side portions are opposite to each other.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP36222398A JP4278750B2 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP36222398A JP4278750B2 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Piezoelectric transformer |
Publications (2)
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| JP2000183418A JP2000183418A (en) | 2000-06-30 |
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Family
ID=18476306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP36222398A Expired - Lifetime JP4278750B2 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Piezoelectric transformer |
Country Status (1)
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1998
- 1998-12-21 JP JP36222398A patent/JP4278750B2/en not_active Expired - Lifetime
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