冷陰極管インバータ

インバータ'>[冷陰極管]][[インバータ]とは

[冷陰極管]]インバータ（CCFLインバータ）は、冷陰極管]を点灯させるために、数百から数千ボルトの高電圧交流電流を供給する電気[[インバータです。CCFLは、バッテリー駆動の電子機器で安価な照明ユニットとして広く使用されていました。このインバータ回路は、消費電力に対して小型でありながら、80%以上の変換効率を持ち、光出力の調整も可能という特徴があります。

歴史

初期のCCFLインバータ回路は、共振変圧器を使用しておらず、大型の高周波トランスが必要でした。これにより、効率が悪く、発熱も多く、液晶のフルスクリーンデザインにも影響を与えるという問題がありました。しかし、二次巻線上に発生するλ/4（1/4波長）の自己共振を利用した共振変圧器の開発により、インバータ回路の小型化が大幅に進みました。この共振変圧器は、テスラコイルの発明後、初めて工業的に応用され大量生産されたものであり、技術的にはテスラコイルと非常に似ています。そのため、共振変圧器を用いたCCFLインバータ回路は「マイクロテスラコイル」と呼ばれることもあります。

初期のCCFLインバータ回路

初期のインバータ回路は、一次側にも共振回路を持つ電圧共振自励発振回路でした。この回路は、帰還ループ内に共振電圧発生回路を持ち、特にBaxandallコンバータ回路が普及しました。これはDC-DCコンバータ用に開発された回路を応用したものです。回路図はロイヤー回路に似ていますが、動作原理は異なります。この回路は、正確には1958年にP.J.Baxandallによって発明されたものです。

初期の回路では、二次側回路の共振(磁界調相結合)を利用していませんでした。CCFLの負性抵抗特性のために直列コンデンサが必要であり、電流波形が歪み、中波ラジオ帯のノイズが発生するという問題がありました。

その後、二次側回路の共振周波数を一次側の発振周波数の3倍に設定した「3倍共振型回路」が登場し、ノイズは減少しました。しかし、この回路は故障が多く、効率も高くありませんでした。

ノートパソコン用CCFLインバータ回路

1996年頃には、二次側回路の共振周波数を一次側の発振周波数付近に設定した「基本波共振型回路」が普及しました。これにより、磁界調相結合が利用され、小型化と高効率化が実現しました。二次側の高圧コンデンサ(バラスト)が不要になったため、トランスの高電圧破壊が減少し、電流波形も正弦波に近くなりました。しかし、この回路は電圧共振型自励発振であるため、設計が難しいという問題がありました。

2000年頃には、専用制御ICによる二次側共振を利用した他励共振型回路や、ゼロカレントスイッチング(ZCS)電流共振型回路が登場し、ノートパソコンや液晶モニターのバックライトに広く採用されました。

電流共振型CCFLインバータ回路

2005年には、二次側の共振電流位相を検出して制御するゼロボルトスイッチング(ZVS)電流共振型回路が開発され、CCFLインバータ回路は技術的な完成を見ました。しかし、2007年頃からは白色LEDの発展によりCCFLの需要が減少し、CCFLインバータ回路の需要も縮小しました。現在は、一般照明用途でわずかに生産が続けられています。

電流共振型インバータ回路の技術は、ワイヤレス給電の制御回路やテスラコイルの駆動に応用され、テスラコイルの効率と放電性能の向上に貢献しました。

技術的な詳細

CCFLインバータは、初期には効率やノイズの問題がありましたが、共振回路の導入や制御技術の発展により、小型化、高効率化、低ノイズ化が進みました。特に、二次側共振を利用した回路は、CCFLインバータの性能を大幅に向上させました。

また、電流共振型インバータ回路は、その制御技術がワイヤレス給電やテスラコイルに応用されるなど、他の分野にも影響を与えています。これにより、CCFLインバータ回路の技術は、その役割を終えた後も、別の形で技術革新に貢献していると言えます。



出典

Wikipedia

関連項目

冷陰極管
磁界調相結合
漏れインダクタンス
短絡インダクタンス
共振変圧器
* テスラコイル

もう一度検索