壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法

2024-02-08 20:37:15 1

專利名稱：壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法
技術領域：
本發明涉及點亮用於從背方照明個人計算機等中使用的液晶的背後照明用光源的冷陰極管用的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法。
背景技術：
所謂的「羅森(ロ-ゼン)」型壓電變壓器，在PZT等壓電陶瓷上設置初級、次級電極，並分別用高電場加以極化。對初級方施加由長度方向決定的固有頻率的電壓時，利用反壓電效應使元件振動，並可利用壓電效應從次級方取出僅與振動相符的電壓。
通過對陶瓷的某方向施加高電場，使晶軸整齊，能獲得壓電體。而且，在壓電體中有在施加張力時相對於該張力的坐標軸的正向(壓電的符號為正)產生正電荷的和產生負電荷的。
圖4是有關二次羅森型壓電變壓器的極化的說明圖。使相同的材料做成的壓電變壓器的次級方或初級方的極化方向(箭頭號表示極化方向)翻轉的情況下，對初級方施加諧振頻率的電壓時，在次級方分別產生不同符號的電位。
在該圖中，壓電變壓器2的初級電極2a、2b的極化方向使壓電變壓器1的初級電極1a、1b的極化方向翻轉。對初級電極1a、1b施加諧振頻率的電壓，並對初級電極2a、2b也施加該電壓時，在次級電極1c、2c分別產生符號不同的電位。
壓電變壓器3的次級電極3c的極化方向使壓電變壓器1的次級電極1c的極化方向翻轉。對初級電極1a、1b施加諧振頻率的電壓，並對初級電極3a、3b也施加該電壓時，在次級電極1c、3c分別產生符號不同的電位。
圖5是已有例(專利文獻1日本國專利公開2000-307165)的壓電變壓器驅動方法的說明圖。使用的2個壓電變壓器，其壓電變壓器1的初級電極1a、1b與壓電變壓器2的初級電極2a、2b的極化方向相反，而且壓電變壓器1的次級電極1c與壓電變壓器2的次級電極2c極化方向相同。
將冷陰極管L連接在壓電變壓器1的次級電極1c與壓電變壓器2的初級電極2c之間。將交流電源E的一端連接壓電變壓器1的初級電極1a和壓電變壓器2的初級電極2a，交流電源E的另一端則連接壓電變壓器1的初級電極1b和壓電變壓器2的初級電極2b。即，壓電變壓器1和壓電變壓器2對交流電源E並聯。
由於壓電變壓器1的初級電極1a、1b的極化方向與壓電變壓器2的初級電極2a、2b的極化方向相反，對初級電極1a、1b和初級電極2a、2b施加諧振頻率的電壓時，對連接在次級電極1c與2c之間的冷陰極管L施加大電壓。例如從壓電變壓器1的次級電極1c輸出正電壓時，從壓電變壓器2的次級電極2c輸出極性相反的負電壓。
然而，上述已有例的並聯壓電變壓器的驅動方法中，如圖6(a)所示的傳輸特性(相對於頻率的升壓比、輸出電壓特性)示出的那樣，諧振點形成多個(圖6中為諧振頻率f1、f2)。圖6(b)是測量圖6(a)的傳輸特性時的布線圖。產生多個諧振點主要是因為各壓電變壓器存在偏差。為了參考，圖7(a)示出用1個壓電變壓器時的傳輸特性，圖7(b)示出其測量時的布線圖。圖7中，諧振點後的高頻範圍是使用區。為了消除圖6(a)所示的多個諧振點，將特性一致的壓電變壓器配成對。然而，即便使用相同的材料並且管理生產工序，也不容易使壓電變壓器的全部特性一致。存在此課題。
本發明是鑑於上述情況而提出的，其目的在於，提供一種即使各壓電變壓器有偏差，也在使用的頻率附近沒有不需要的諧振點(即輸出對頻率穩定)的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法。

發明內容
為了解決上述課題，本發明的壓電變壓器驅動裝置，包括具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源，從次級電極取得輸出的第1壓電變壓器；以及具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源，從次級電極取得輸出、而且輸出相對於第1壓電變壓器輸出的電壓的相位翻轉的相位的電壓的第2壓電變壓器，串聯連接第1壓電變壓器的初級電極與第2壓電變壓器的初級電極，並施加交流電源，並且將負載連接在第1壓電變壓器的次級電極與第2壓電變壓器的次級電極之間。
本發明的壓電變壓器驅動裝置，包括具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源從次級電極取得輸出的第1壓電變壓器；以及具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源，從次級電極取得輸出、而且該初級電極側的極化方向與第1壓電變壓器的初級電極側的極化方向相反、該次級電極側的極化方向與第1壓電變壓器的極化方向相同的第2壓電變壓器，串聯連接第1壓電變壓器的初級電極與第2壓電變壓器的初級電極，並施加交流電源，並且將負載連接在第1壓電變壓器的次級電極與第2壓電變壓器的次級電極之間。
本發明的壓電變壓器驅動裝置，包括具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源從次級電極取得輸出的第1壓電變壓器；以及具有初級電極和次級電極，並通過對初級電極施加交流電源，從次級電極取得輸出、而且該初級電極側的極化方向與第1壓電變壓器的初級電極側的極化方向相同、該次級電極側的極化方向與第1壓電變壓器的極化方向相反的第3壓電變壓器，串聯連接第1壓電變壓器的初級電極與第3壓電變壓器的初級電極，並施加交流電源，並且將負載連接在第1壓電變壓器的次級電極與第3壓電變壓器的次級電極之間。
本發明的壓電變壓器驅動方法，第1電壓變壓器的初級電極與第2壓電變壓器的初級電極極化方向相反，而且第1壓電變壓器的次級電極與第2壓電變壓器的次級電極極化方向相同；串聯連接第1壓電變壓器的初級電極和第2壓電變壓器的初級電極連接，並對交流電源串聯連接第1壓電變壓器和第2壓電變壓器；將負載連接在第1壓電變壓器的次級電極與第2壓電變壓器的次級電極之間，在串聯的第1與第2壓電變壓器的初級電極之間施加交流電壓，驅動壓電變壓器。
本發明的壓電變壓器驅動方法，第1電壓變壓器的初級電極與第3壓電變壓器的初級電極極化方向相同，而且第1壓電變壓器的次級電極與第3壓電變壓器的次級電極極化方向相反；串聯連接第1壓電變壓器的初級電極和第3壓電變壓器的初級電極連接，並對交流電源串聯使連接第1壓電變壓器和第3壓電變壓器；將負載連接在第1壓電變壓器的次級電極與第3壓電變壓器的次級電極之間，在串聯的第1與第3壓電變壓器的初級電極之間施加交流電壓，驅動壓電變壓器。
綜上所述，根據本發明，對交流電源串聯連接初級電極施加諧振頻率時在次級電極分別產生不同符號的電壓的各壓電變壓器，並且在各壓電變壓器的次級電極連接負載，在串聯的各壓電變壓器之間施加交流電壓，因而即使各壓電變壓器的振動存在偏差，也能使諧振點為1個，而且能使次級電極之間不產生大電壓。由於沒有接地點，負載對地平衡，能使洩漏電流減小。
根據本發明，則即使初級電極側的極性和次級電極側的極性分別對上述組成為相反時，也與上述組成相同，即使各壓電變壓器的振動存在偏差，也能使諧振點為1個，而且次級電極之間不產生大電壓。


圖1是本發明實施例1的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法的說明圖。
圖2是本發明實施例2的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法的說明圖。
圖3(a)是示出一本發明實施例的壓電變壓器的傳輸特性的圖，(b)是一本發明實施例的壓電變壓器的布線圖。
圖4是壓電變壓器的說明圖。
圖5是說明已有例的壓電變壓器驅動方法的圖。
圖6(a)是示出已有例的壓電變壓器的傳輸特性的圖，(b)是已有例的壓電變壓器的布線圖。
圖7(a)是示出一般壓電變壓器的傳輸特性的圖，(b)是一般壓電變壓器的布線圖。
具體實施例方式
本發明的壓電變壓器驅動方法，不拘於利用成對壓電變壓器獲得大輸出，使用的頻率附近沒有不需要的諧振點，而且沒有接地點，負載對地平衡，洩漏電流小。
圖1是本發明實施例1的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法的說明圖。該圖中，1是壓電變壓器，1a、1b是壓電變壓器1的初級電極，1c是壓電變壓器1的次級電極，2是壓電變壓器，2a、2b是壓電變壓器2的初級電極，2c是壓電變壓器2的次級電極，E是交流電源，L是冷陰極管。
將冷陰極管L連接在壓電變壓器1的次級電極1c與壓電變壓器2的次級電極2c之間，直接連接壓電變壓器1的初級電極1b和壓電變壓器2的初級電極2a，並對交流電源E串聯壓電變壓器1與壓電變壓器2。將交流電源E的一端連接壓電變壓器1的初級電極1a，另一端連接壓電變壓器2的初級電極2b。
將來自交流電源的交流電壓作為輸入電壓，施加在初級電極1b與2a相連的壓電變壓器1、2的初級電極1a與2b之間。次級電極1c和次級電極2c產生符號不同的電壓，因而對冷陰極管施加次級電極1c產生的電壓與次級電極2c產生的電壓之和的大電壓。而且，使用的壓電變壓器未必限於羅森型壓電變壓器、或疊層型、單片型壓電變壓器。
圖2是本發明實施例2的壓電變壓器驅動裝置和壓電變壓器驅動方法的說明圖。在該圖中，3是壓電變壓器，3a、3b是壓電變壓器3的初級電極，3c是壓電變壓器3的次級電極。標註與圖1相同的標號的組成單元分別表示相同的組成單元，並省略說明。
實施例2將實施例1的壓電變壓器2置換成壓電變壓器3，具有與實施例1相同的效果。即，將來自交流電源E的交流電壓作為輸入電壓，施加在初級電極1b與3a相連的壓電變壓器1、3的初級電極1a與3b之間。次級電極1c和次級電極3c產生符號不同的電壓，因而對冷陰極管L施加次級電極1c產生的電壓與次級電極3c產生的電壓之和的大電壓。
圖3(a)是示出本發明實施例的串聯壓電變壓器的傳輸特性的圖。圖3(b)是測量圖3(a)的傳輸特性時的布線圖。在圖3(a)的情況下，即使兩個壓電變壓器的各諧振頻率輸入阻抗存在偏差，也對各壓電變壓器施加與阻抗值成反比的交流電壓，對輸出電壓進行補充。圖3a的壓電變壓器傳輸特性曲線的縱軸是串聯的壓電變壓器的升壓比(輸出電壓)，橫軸是頻率。傳輸特性示出即使各壓電變壓器存在偏差，諧振點f0也1個。
工業上的實用性綜上所述，本發明的壓電變壓器驅動裝置及壓電變壓器驅動方法，作為用於點亮冷陰極管是有用的，尤其在將冷陰極管用作從背方照明個人計算機等用的液晶的背後照明用光源時，適合用於點亮該冷陰極管。
權利要求
1.一種壓電變壓器驅動裝置，其特徵在於，包括具有初級電極(1a、1b)和次級電極(1c)，並通過對初級電極(1a、1b)施加交流電源，從次級電極(1c)取得輸出的第1壓電變壓器(1)；以及具有初級電極(2a、2b)和次級電極(2c)，並通過對初級電極(2a、2b)施加交流電源，從次級電極(2c)取得輸出、而且輸出相對於第1壓電變壓器(1)輸出的電壓的相位翻轉的相位的電壓的第2壓電變壓器(2)，串聯連接第1壓電變壓器(1)的初級電極(1a、1b)與第2壓電變壓器(2)的初級電極(2a、2b)，並施加交流電源，並且將負載(L)連接在第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第2壓電變壓器(2)的次級電極(2c)之間。
2.一種壓電變壓器驅動裝置，其特徵在於，包括具有初級電極(1a、1b)和次級電極(1c)，並通過對初級電極(1a、1b)施加交流電源從次級電極(1c)取得輸出的第1壓電變壓器(1)；以及具有初級電極(2a、2b)和次級電極(2c)，並通過對初級電極(2a、2b)施加交流電源，從次級電極(2c)取得輸出、而且該初級電極側的極化方向與第1壓電變壓器(1)的初級電極側的極化方向相反、該次級電極側的極化方向與第1壓電變壓器(1)的極化方向相同的第2壓電變壓器(2)，串聯連接第1壓電變壓器(1)的初級電極(1a、1b)與第2壓電變壓器(2)的初級電極(2a、2b)，並施加交流電源，並且將負載(L)連接在第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第2壓電變壓器(2)的次級電極(2c)之間。
3.一種壓電變壓器驅動裝置，其特徵在於，包括具有初級電極(1a、1b)和次級電極(1c)，並通過對初級電極(1a、1b)施加交流電源從次級電極(1c)取得輸出的第1壓電變壓器(1)；以及具有初級電極(3a、3b)和次級電極(3c)，並通過對初級電極(3a、3b)施加交流電源，從次級電極(3c)取得輸出、而且該初級電極側的極化方向與第1壓電變壓器(1)的初級電極側的極化方向相同、該次級電極側的極化方向與第1壓電變壓器(1)的極化方向相反的第3壓電變壓器(3)，串聯連接第1壓電變壓器(1)的初級電極(1a、1b)與第3壓電變壓器(3)的初級電極(3a、3b)，並施加交流電源，並且將負載(L)連接在第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第3壓電變壓器(3)的次級電極(3c)之間。
4.一種壓電變壓器驅動方法，其特徵在於，第1電壓變壓器(1)的初級電極(1a、1b)與第2壓電變壓器(2)的初級電極(2a、2b)極化方向相反，而且第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第2壓電變壓器(2)的次級電極(2c)極化方向相同；串聯連接第1壓電變壓器(1)的初級電極(1b)和第2壓電變壓器(2)的初級電極(2a)，並對交流電源(E)串聯連接第1壓電變壓器(1)和第2壓電變壓器(2)；將負載(L)連接在第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第2壓電變壓器(2)的次級電極(2c)之間，在串聯的第1與第2壓電變壓器(1、2)的初級電極(1a、2b)之間施加交流電壓，驅動壓電變壓器。
5.一種壓電變壓器驅動方法，其特徵在於，第1電壓變壓器(1)的初級電極(1a、1b)與第3壓電變壓器(3)的初級電極(3a、3b)極化方向相同，而且第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第3壓電變壓器(3)的次級電極(3c)極化方向相反；串聯連接第1壓電變壓器(1)的初級電極(1a、1b)和第3壓電變壓器(3)的初級電極(3a、3b)，並對交流電源(E)串聯連接第1壓電變壓器(1)和第3壓電變壓器(3)；將負載(L)連接在第1壓電變壓器(1)的次級電極(1c)與第3壓電變壓器(3)的次級電極(3c)之間，在串聯的第1與第3壓電變壓器(1、3)的初級電極(1a、3b)之間施加交流電壓，驅動壓電變壓器。
全文摘要
本發明提供的壓電變壓器驅動裝置和壓電變壓器驅動方法，即使各壓電變壓器存在偏差，使用的頻率附近也沒有不需要的諧振點、即輸出對頻率穩定。為此，本發明連接次級端產生不同符號的電位的成對壓電變壓器(1)的初級電極(1b)和壓電變壓器(2)的初級電極(2a)，並使壓電變壓器(1)和壓電變壓器(2)對交流電源串聯，在初級電極(1a、2b)之間施加輸入電壓，將各輸出供給負載，從而即使各壓電變壓器的振動存在偏差，諧振點也為1個。
文檔編號H02M5/10GK1864317SQ20048002907
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月6日 優先權日2003年10月6日
發明者松尾泰秀, 水谷彰 申請人:株式會社田村製作所