專利名稱：放電燈點(diǎn)燈電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在適合小型化和高頻化的放電燈點(diǎn)燈電路中，用于保證放電燈的點(diǎn)燈維持和熄燈時(shí)的再起動(dòng)的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
在用于汽車照明光源的金屬鹵化物燈等的放電燈的點(diǎn)燈電路中，已知包括了具有DC-DC變換器結(jié)構(gòu)的直流電源電路、直流-交流變換電路、起動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。例如，在將來自電池的直流輸入電壓在直流電源電路中變換為期望的電壓后，由后級的直流-交流變換電路變換為交流輸出，并在其上重疊起動(dòng)信號(hào)后供給放電燈(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
在放電燈的點(diǎn)燈控制中，通過對放電燈點(diǎn)燈前(熄燈時(shí))的無負(fù)載時(shí)輸出電壓(以下，稱為‘OCV’)進(jìn)行控制，從而對放電燈施加起動(dòng)信號(hào)并使該放電燈點(diǎn)燈后，降低過渡投入功率，同時(shí)轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定點(diǎn)燈狀態(tài)。
就直流電源電路而言，例如使用了采用變壓器的開關(guān)調(diào)節(jié)器，而對于直流-交流變換電路來說，例如可列舉采用了多對開關(guān)元件的全電橋型結(jié)構(gòu)等。
在進(jìn)行直流電壓變換和直流-交流變換的兩級變換的結(jié)構(gòu)方式中，由于電路規(guī)模大，不適合小型化，所以作為其對策，可列舉將通過直流-交流變換電路中的一級電壓變換而被升壓的輸出供給放電燈的結(jié)構(gòu)。
例如，可列舉出具備串聯(lián)諧振電路，在將諧振電壓由變壓器升壓后進(jìn)行向放電燈的功率供給的結(jié)構(gòu)方式。在電容器和電感元件的串聯(lián)諧振中，具有以諧振頻率為中心并大致對稱的頻率特性，通過改變用于構(gòu)成直流-交流變換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率，可以控制輸出電壓和功率，呈現(xiàn)出在比諧振頻率高的頻率區(qū)域(電感性區(qū)域或相位延遲區(qū)域)中，輸出電壓對于頻率的增加反而下降，而在比諧振頻率低的頻率區(qū)域(電容性區(qū)域或相位超前區(qū)域)中，輸出電壓對于頻率的降低反而下降的趨勢。
在電源接通后的熄燈時(shí)(點(diǎn)燈前)的OCV控制中，在比串聯(lián)諧振頻率‘Foff’高的頻率區(qū)域中，通過降低半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率來提高OCV值，在該值達(dá)到了目標(biāo)值的時(shí)刻，產(chǎn)生用于起動(dòng)的高壓脈沖并施加在放電燈上，在放電燈點(diǎn)燈的情況下，轉(zhuǎn)移到比串聯(lián)諧振頻率‘Fon’(＞Foff)高的頻率區(qū)域并開始放電燈的功率控制。
(日本)特開平7-142182號(hào)公報(bào)可是，在半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率的控制中，在以放電燈的熄燈時(shí)及點(diǎn)燈時(shí)用比各諧振頻率(Foff、Fon)更高的高頻側(cè)的區(qū)域進(jìn)行輸出控制為前提的情況下，因電源電壓的下降和輸出級的接地等，進(jìn)行向半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率下降的方向的單向控制所引起的危害成為問題。
即，在比諧振頻率更高的高頻側(cè)的區(qū)域(電感性區(qū)域)中，進(jìn)行為了提高輸出電壓和功率而降低驅(qū)動(dòng)頻率，或?yàn)榱私档洼敵鲭妷汉凸β识岣唑?qū)動(dòng)頻率的控制。因此，在因某種原因(來自電池等的輸入電壓下降的情況、以及因接地而被判定為放電燈熄燈的情況等)，控制上的動(dòng)作點(diǎn)進(jìn)入比諧振頻率更低的低頻側(cè)的區(qū)域(電容性區(qū)域)的情況下，上述控制帶來相反方向的作用。即，要提高輸出并降低驅(qū)動(dòng)頻率，其結(jié)果是輸出下降。因此，進(jìn)行使驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)一步降低的控制。該控制在比諧振頻率低的頻率區(qū)域中，引起輸出電壓對于頻率降低的方向反而呈現(xiàn)下降趨勢，開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率會(huì)無止境地降低，不能從這種狀態(tài)中擺脫出來。其結(jié)果，例如，放電燈的再點(diǎn)燈不能進(jìn)行，有產(chǎn)生對作為目標(biāo)的功率控制帶來阻礙等的不適狀況的危險(xiǎn)，需要相應(yīng)的對策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以尋求使利用了串聯(lián)諧振的構(gòu)成直流-交流變換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率不處于比諧振頻率下降的狀態(tài)的對策，維持放電燈的點(diǎn)燈狀態(tài)，或保證對再點(diǎn)燈動(dòng)作的轉(zhuǎn)移作為課題。
在具備了接受直流輸入電壓并進(jìn)行交流變換的直流-交流變換電路、對放電燈供給起動(dòng)信號(hào)的起動(dòng)電路、以及控制直流-交流變換電路輸出的功率的控制單元的放電燈點(diǎn)燈電路中，本發(fā)明具有下述所示的結(jié)構(gòu)。
·直流-交流變換電路具有串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路包含由控制單元驅(qū)動(dòng)的多個(gè)開關(guān)元件、以及電感元件或變壓器及電容器，·在將放電燈的熄燈時(shí)的所述串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Foff’，將放電燈的點(diǎn)燈時(shí)的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Fon’時(shí)，在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，使開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率為比Fon高的頻率，從而進(jìn)行該元件的驅(qū)動(dòng)控制，在檢測出驅(qū)動(dòng)頻率下降從而放電燈熄燈的情況下，使驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Foff高的頻率區(qū)域，或者，在放電燈的點(diǎn)燈中檢測出驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下，將驅(qū)動(dòng)頻率返回到比Fon高的頻率區(qū)域。
在本發(fā)明，在放電燈的熄燈時(shí)及點(diǎn)燈時(shí)，在比諧振頻率更高的高頻側(cè)區(qū)域中對開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)方式中，在驅(qū)動(dòng)頻率比諧振頻率Fon下降的情況下，在放電燈的熄燈時(shí)臨時(shí)性地提高驅(qū)動(dòng)頻率并進(jìn)行再起動(dòng)，而對于放電燈的點(diǎn)燈時(shí)的頻率下降，可以使維持點(diǎn)燈狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)頻率返回到原來的頻率區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，在電源電壓的下降和接地時(shí)等中，降低開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率，并進(jìn)行將驅(qū)動(dòng)頻率返回到比諧振頻率Foff或Fon高的高頻側(cè)的電感性區(qū)域的控制，以便不變成進(jìn)入到比諧振頻率低的低頻側(cè)的電容性區(qū)域的狀態(tài)。
例如，在驅(qū)動(dòng)頻率降低而檢測出放電燈熄燈的情況下，通過將驅(qū)動(dòng)頻率規(guī)定為比諧振頻率Fon高的容許上限頻率，進(jìn)行再起動(dòng)，從而保證熄燈時(shí)的再點(diǎn)燈動(dòng)作。
在對于驅(qū)動(dòng)頻率的下降及放電燈的熄燈狀態(tài)的檢測，具有對放電燈上施加的電壓進(jìn)行檢測的電壓檢測單元、以及對流過放電燈中的電流進(jìn)行檢測的電流檢測單元的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選是在由電壓檢測單元檢測出的燈電壓低于閾值、并且由電流檢測單元檢測出的燈電流低于閾值的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間以上的情況下，使驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比所述Foff高的頻率區(qū)域(不伴隨有電路結(jié)構(gòu)和控制方法的復(fù)雜化等)。
此外，尋求在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，進(jìn)行向維持該放電燈的點(diǎn)燈狀態(tài)的電感性區(qū)域的頻率轉(zhuǎn)移，阻止驅(qū)動(dòng)頻率的繼續(xù)下降的對策。例如，在設(shè)有對流過放電燈中的電流進(jìn)行檢測的電流檢測單元、以及檢測驅(qū)動(dòng)頻率或其控制電壓的檢測單元的結(jié)構(gòu)中，在檢測出燈電流的減少以及驅(qū)動(dòng)頻率的下降，該狀態(tài)持續(xù)預(yù)定的時(shí)間以上的情況下，使驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Fon高的頻率區(qū)域就可以。
通過以上的頻率轉(zhuǎn)移控制，例如，在對車輛燈具的應(yīng)用中，可以提高可靠性和行駛安全性等。


圖1是表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是用于說明LC串聯(lián)諧振的頻率特性的概略性的曲線圖。
圖3是與圖4至圖9一起表示本發(fā)明的控制方式的圖，該圖是用于放電燈的熄燈后的再起動(dòng)的控制例子的說明圖。
圖4是表示控制單元的電路結(jié)構(gòu)例的圖。
圖5是表示復(fù)位控制部的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖6是用于說明再起動(dòng)的檢測條件的圖。
圖7是表示復(fù)位控制部的一例電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是與圖9一起用于說明電路動(dòng)作的定時(shí)圖，該圖表示放電燈開始點(diǎn)燈后正常地轉(zhuǎn)移到點(diǎn)燈狀態(tài)的情況。
圖9是表示在點(diǎn)燈電路的輸出級中高電位側(cè)發(fā)生了接地的情況的圖。
圖10是與圖11至圖13一起表示本發(fā)明的另一個(gè)控制方式的圖，該圖是頻率控制例子的說明圖。
圖11是表示一例電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示在諧振曲線g2中，從低于Fon的電容性區(qū)域向電感性區(qū)域的頻率轉(zhuǎn)移狀況的圖。
圖13是表示在放電燈的點(diǎn)燈中驅(qū)動(dòng)頻率比Fon降低的情況下的控制例子的定時(shí)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的圖，放電燈點(diǎn)燈電路1具備從直流電源2接受電源供給的直流-交流變換電路3和起動(dòng)電路4。
直流-交流變換電路3被設(shè)置用于從直流電源2接受直流輸入電壓(參照圖中的‘+B’)并進(jìn)行交流變換及升壓。在本例中，具備兩個(gè)開關(guān)元件5H、5L和進(jìn)行它們的驅(qū)動(dòng)控制的控制單元6。即，上側(cè)的開關(guān)元件5H的一端連接到電源端子，該開關(guān)元件的另一端通過下側(cè)開關(guān)元件5L被接地，通過控制單元6使各元件5H、5L交替地導(dǎo)通/截止。再有，在圖中為了簡化，將元件5H、5L用開關(guān)的記號(hào)表示，但可使用場效應(yīng)晶體管(FET)和雙極晶體管等的半導(dǎo)體開關(guān)元件。
直流-交流變換電路3具有功率傳輸及用于升壓的變壓器7，在本例中，在該變壓器的初級側(cè)使用了利用諧振電容器8和電感器或電感分量的諧振現(xiàn)象的電路結(jié)構(gòu)。即，作為結(jié)構(gòu)形式，例如，可列舉下述三種。
(I)利用了諧振電容器8和電感元件的諧振的方式。
(II)利用了諧振電容器8和變壓器7的漏感的諧振的方式。
(III)利用了諧振電容器8和電感元件及變壓器7的漏感的諧振的方式。
首先，在上述(I)中，附加設(shè)置諧振線圈等電感元件9，例如，將該元件的一端連接到諧振電容器8后，將該電容器8連接到開關(guān)元件5H和5L的連接點(diǎn)。然后，可列舉將電感元件9的另一端連接到變壓器7的初級繞組7p。
此外，在上述(II)中，通過利用變壓器7的電感分量，從而不需要追加諧振線圈等。即，將諧振電容器8的一端連接到開關(guān)元件5H和5L的連接點(diǎn)，將該電容器8的另一端連接到變壓器7的初級繞組7p即可。
在上述(III)中，可以使用電感元件9和漏感的串聯(lián)合成電抗。
無論是哪個(gè)方式，都利用諧振電容器8和電感性元件(電感分量或電感元件)的串聯(lián)諧振，將開關(guān)元件5H、5L的驅(qū)動(dòng)頻率規(guī)定為串聯(lián)諧振頻率以上的值，從而使該開關(guān)元件交替地導(dǎo)通/截止，對連接到變壓器7的次級繞組7s的放電燈10(用于車輛燈具的金屬鹵化物燈等)進(jìn)行正弦波點(diǎn)燈。再有，在控制單元6的各開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)控制中，需要相反地驅(qū)動(dòng)各個(gè)元件(依賴于導(dǎo)通占空的控制等)，以使開關(guān)元件不處于同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)。此外，對于串聯(lián)諧振頻率，在將電源接通后的點(diǎn)燈前的諧振頻率記為‘Foff’，將點(diǎn)燈狀態(tài)下的諧振頻率記為‘Fon’，將諧振電容器8的靜電容量記為‘Cr’，將電感元件9的電感記為‘Lr’，將變壓器7的初級側(cè)電感記為‘Lp’時(shí)，例如，在上述方式(III)中，在電源接通后的放電燈的點(diǎn)燈前，‘Foff=1/(2·π·Cr·(Lr+Lp))]]>’。例如，由于驅(qū)動(dòng)頻率比Foff低，開關(guān)元件的損耗變大，效率惡化，所以進(jìn)行比Foff高的頻率區(qū)域中的開關(guān)動(dòng)作。而在放電燈的點(diǎn)燈后，‘Fon≈1/(2·π·(Cr·Lr))]]>’(Foff＜Fon)。這種情況下，在比Fon高的頻率區(qū)域進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。
在點(diǎn)燈電路的電源接通后，在放電燈的熄燈狀態(tài)(無負(fù)載狀態(tài))中用Foff附近的頻率值來控制OCV，并在產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)及基于該信號(hào)的放電燈的起動(dòng)后轉(zhuǎn)移到點(diǎn)燈狀態(tài)的情況下，優(yōu)選是進(jìn)行比Fon高的頻率區(qū)域中的點(diǎn)燈控制。
起動(dòng)電路4被設(shè)置用于對放電燈10供給起動(dòng)信號(hào)，起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電路4的輸出電壓由變壓器7升壓并被施加在放電燈10上(對于交流變換后的輸出，重疊起動(dòng)信號(hào)并供給放電燈10)。在本例中，表示了將起動(dòng)電路4的一個(gè)輸出端子連接到變壓器7的初級繞組7p的中間，將另一個(gè)輸出端子連接到初級繞組7p的一端(地端子)的方式。不限于這種方式，例如，可列舉從變壓器7的次級側(cè)獲得對起動(dòng)電路的輸入電壓的方式，以及設(shè)有與電感元件9一起構(gòu)成變壓器的輔助繞組(后述的繞組11)，從該輔助繞組獲得對燈電壓的輸入電壓的方式。
如圖1那樣，在由直流-交流變換電路3進(jìn)行從直流輸入向交流的變換及升壓，并進(jìn)行放電燈的功率控制的電路方式中，在對流過放電燈10的電流和放電燈10上施加的電壓進(jìn)行檢測的情況下，例如，通過對用于諧振的電感元件9追加繞組，或?qū)ψ儔浩?追加檢測繞組或檢測端子，可以獲得放電燈的電流檢測值及電壓檢測值。
在圖1所示的例子中，與電感元件9一起形成變壓器的輔助繞組11被設(shè)置用于檢測與流過放電燈10的電流相當(dāng)?shù)碾娏?，該輔助繞組11的輸出被傳送到電流檢測單元12。即，對于放電燈的電流檢測，使用電感元件9和輔助繞組11來進(jìn)行，其檢測結(jié)果被輸出到控制單元6，用于放電燈10的功率控制和點(diǎn)燈/熄燈的判別。
此外，對于放電燈10上的電壓檢測，例如，根據(jù)設(shè)置在變壓器7中的檢測繞組7v的輸出來進(jìn)行。在本例中，檢測繞組7v的輸出被傳送到電壓檢測單元13，通過該電路獲得與放電燈10上施加的電壓相當(dāng)?shù)臋z測電壓。然后，該電壓被輸出到控制單元6并用于放電燈10的功率控制和點(diǎn)燈/熄燈的判別。
再有，關(guān)于放電燈的電流檢測方法和電壓檢測方法，可采用各種方式，例如，在圖1中，在變壓器7的次級側(cè)設(shè)置電流檢測電阻14等，電路結(jié)構(gòu)怎樣都可以。
圖2是用于說明有關(guān)利用了LC串聯(lián)諧振的情況下的頻率特性的概略曲線圖，橫軸上為頻率‘f’，縱軸上為點(diǎn)燈電路的輸出電壓‘Vo’或輸出功率‘OP’，示出放電燈的熄燈時(shí)的諧振曲線‘g1’及點(diǎn)燈時(shí)的諧振曲線‘g2’。
再有，對于諧振曲線‘g1’，縱軸表示輸出電壓‘Vo’，對于諧振曲線‘g2’，縱軸表示輸出功率‘OP’。
在放電燈的熄燈時(shí)變壓器7的次級側(cè)為高阻抗，該變壓器的初級側(cè)的電感值高，獲得諧振頻率Foff的諧振曲線g1。而在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，變壓器7的次級側(cè)的阻抗低(數(shù)十至數(shù)百Ω左右)，初級側(cè)的電感值變低，獲得諧振頻率Fon的諧振曲線g2(在點(diǎn)燈時(shí)電壓的變化量比較小，主要是電流極大地變化)。
圖中所示的各記號(hào)的意義如下述那樣。
·‘fa1’＝‘f＜Foff’的頻率區(qū)域(位于‘f＝Foff’的左側(cè)的電容性區(qū)域或相位超前區(qū)域)·‘fa2’＝‘f＞Foff’的頻率區(qū)域(位于‘f＝Foff’的右側(cè)的電感性區(qū)域或相位延遲區(qū)域)·位于‘fb’＝‘f＞Fon’的頻率區(qū)域(是點(diǎn)燈時(shí)的頻率區(qū)域，在‘f＝Fon’的右側(cè)的電感性區(qū)域內(nèi))·‘focv’＝點(diǎn)燈前(熄燈時(shí))的輸出電壓的控制范圍(以下，將它稱為‘OCV控制范圍’。它在fa2內(nèi)位于Foff的附近區(qū)域)‘Lmin’＝可維持放電燈的點(diǎn)燈的輸出電平‘P1’＝電源接通前的動(dòng)作點(diǎn)‘P2’＝電源接通之后的初始動(dòng)作點(diǎn)(區(qū)域fb內(nèi))‘P3’＝表示熄燈時(shí)對OCV的目標(biāo)值的到達(dá)時(shí)刻的動(dòng)作點(diǎn)(focv內(nèi))‘P4’＝點(diǎn)燈后的動(dòng)作點(diǎn)(區(qū)域fb內(nèi))‘f1’＝放電燈的點(diǎn)燈開始之前的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率(例如，動(dòng)作點(diǎn)P3時(shí)的驅(qū)動(dòng)頻率)‘f2’＝放電燈的點(diǎn)燈時(shí)的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率(例如，動(dòng)作點(diǎn)P4時(shí)的驅(qū)動(dòng)頻率)‘Fmax’＝g2和Lmin的交點(diǎn)上的頻率(容許上限頻率)用分條書寫方式表示放電燈的點(diǎn)燈轉(zhuǎn)移控制的流程時(shí)，例如，如以下那樣。
(1)接通電路電源(P1→P2)(2)按OCV控制范圍focv投入功率(P2→P3)(3)產(chǎn)生起動(dòng)脈沖并施加在放電燈上(P3)(4)在放電燈開始了點(diǎn)燈后使點(diǎn)燈頻率(開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率)的值在一定期間(以下，稱為‘頻率固定期間’)固定(P3)(5)轉(zhuǎn)移到fb內(nèi)的功率控制(P3→P4)在電源接通之后、以及放電燈一次點(diǎn)燈后熄燈之后，臨時(shí)性地提高驅(qū)動(dòng)頻率(P1→P2)后，緩慢地降低頻率并不斷接近f1(P2→P3)。
在focv內(nèi)進(jìn)行OCV的控制，產(chǎn)生對放電燈的起動(dòng)信號(hào)，通過施加該信號(hào)，使放電燈點(diǎn)燈。例如，在OCV的控制中，降低頻率并從高頻側(cè)向諧振頻率Fon靠近時(shí)，輸出電壓Vo逐漸地增大，在動(dòng)作點(diǎn)P3到達(dá)目標(biāo)值。再有，在放電燈點(diǎn)燈前的熄燈時(shí)，在區(qū)域fa1中進(jìn)行OCV的控制的方法中，需要注意的是，開關(guān)損耗進(jìn)一步增大，電路效率惡化，而在區(qū)域fa2中進(jìn)行OCV的控制的方法中，需要注意的是，在無負(fù)載時(shí)使電路連續(xù)動(dòng)作的期間不長于需要。
在動(dòng)作點(diǎn)P3，通過起動(dòng)電路4起動(dòng)放電燈時(shí)，在頻率固定期間中驅(qū)動(dòng)頻率達(dá)到一定值后，轉(zhuǎn)移到區(qū)域fb(參照圖中的‘ΔF’)。再有，在從OCV控制范圍focv向區(qū)域fb的頻率轉(zhuǎn)移中，優(yōu)選是在放電燈開始了點(diǎn)燈后使頻率從f1向f2連續(xù)地變化。
如上述那樣，在放電燈的熄燈時(shí)，進(jìn)行在比諧振頻率Foff高的高頻側(cè)區(qū)域fa2中的輸出電壓控制，在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，在比諧振頻率Fon高的高頻側(cè)區(qū)域fb進(jìn)行功率控制的結(jié)構(gòu)(在電感性區(qū)域，通過對于電流變動(dòng)的抑制作用，功率容易穩(wěn)定)中，在提高輸出的情況下，進(jìn)行將開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率降低的控制。因此，例如，在對點(diǎn)燈電路的直流輸入電壓下降的情況等中，驅(qū)動(dòng)頻率最終進(jìn)入比Fon低的區(qū)域，試圖輸出上升的頻率控制(降低驅(qū)動(dòng)頻率的控制)適得其反而不斷降低驅(qū)動(dòng)頻率(圖2所示的g2中低于位于Fon的左側(cè)的下降邊部分，最終穩(wěn)定于最低頻率)，不能對放電燈供給期望的功率。
此外，在變壓器7的次級側(cè)發(fā)生了接地的情況中，例如，在燈電流檢測電阻14(參照圖1)中不流過電流，被判斷放電燈的‘熄燈’，其結(jié)果，為了再起動(dòng)，開始上述OCV的控制。但是，在變壓器7的次級繞組7s的高電位端子的接地時(shí)，即使降低開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率，燈電壓也不上升，所以會(huì)陷入驅(qū)動(dòng)頻率下降至最低頻率為止的狀態(tài)。
因此，在本發(fā)明，作為防止在驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下產(chǎn)生的危害的對策，采用下述所示的結(jié)構(gòu)方式。
(A)在檢測出開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率下降而放電燈已熄燈的情況下，將驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Foff高的頻率區(qū)域后進(jìn)行再起動(dòng)的方式。
(B)在放電燈的點(diǎn)燈中檢測出驅(qū)動(dòng)頻率比Fon降低的情況下，將驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Fon高的頻率區(qū)域的方式。
上述(A)是，在比諧振頻率Fon低的電容性區(qū)域中，驅(qū)動(dòng)頻率通過上述控制而明顯地下降，作為放電燈熄燈的情況下的補(bǔ)救措施，保證再起動(dòng)的對策，上述(B)是，為了不陷入到那樣的驅(qū)動(dòng)頻率的下降狀態(tài)，使放電燈處于點(diǎn)燈狀態(tài)的對策。
首先，對于方式(A)，根據(jù)圖3至圖9進(jìn)行說明。
圖3表示在驅(qū)動(dòng)頻率下降而檢測出放電燈的熄燈的情況下，將驅(qū)動(dòng)頻率規(guī)定為比Fon高的Fmax后進(jìn)行再起動(dòng)的控制例子，橫軸為驅(qū)動(dòng)頻率f，縱軸為輸出電壓Vo或輸出功率OP，概略地表示諧振曲線g1、g2。
從位于Fon的高頻側(cè)的動(dòng)作點(diǎn)‘Q’進(jìn)入到Fon的低頻側(cè)的區(qū)域并且驅(qū)動(dòng)頻率下降時(shí)，進(jìn)一步減低頻率的控制的結(jié)果，到達(dá)圖中‘Fmin’所示的最低頻率。
因此，如箭頭‘U’所示那樣，將驅(qū)動(dòng)頻率規(guī)定為比Fon高的Fmax后，使用于再起動(dòng)的控制開始。即，在臨時(shí)性地提高驅(qū)動(dòng)頻率后，通過使該頻率下降，來進(jìn)行使OCV上升到目標(biāo)值為止的控制。
再有，在本例中，考慮到電路結(jié)構(gòu)和控制的簡單化等，轉(zhuǎn)移到容許上限頻率‘Fmax’，但關(guān)鍵是，在放電燈因驅(qū)動(dòng)頻率的下降而熄燈的情況下，使驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Foff高的頻率區(qū)域，上述OCV控制可靠地開始就可以(在圖2所示的諧振曲線g1的高頻側(cè)區(qū)域中，對P3從高頻側(cè)靠近并提高輸出電壓。
作為上述(A)的電路結(jié)構(gòu)的一例，圖4主要表示控制單元6的電路結(jié)構(gòu)。
在本例中，表示采用了頻率依賴于輸入電壓而發(fā)生變化的電壓-頻率變換電路(以下，稱為‘V-F變換電路’)的結(jié)構(gòu)，圖中的‘Vin’表示對V-F變換電路6a的輸入電壓，‘Fout’表示由V-F變換電路6a變換后的輸出電壓的頻率。
V-F變換電路6a例如具有Vin越高Fout越低的控制特性，其輸出電壓被傳送到后級的電橋驅(qū)動(dòng)部6b。電橋驅(qū)動(dòng)部6b的輸出信號(hào)被分別輸出到開關(guān)元件5H、5L的控制端子。例如，在比諧振頻率Foff或Fon高的頻率區(qū)域中，Vin的值越大Fout的值越低，其結(jié)果，在輸出功率(或電壓)增大的方向上進(jìn)行控制，相反地，Vin的值越小Fout的值越高，在輸出功率(或電壓)減小的方向上受到抑制。
這樣，Vin是與開關(guān)元件的頻率控制有關(guān)的控制電壓(頻率控制電壓)，在本例中，OCV控制部6c、燈功率控制部6d、復(fù)位控制部6e和后述的返回控制部6g的各輸出通過運(yùn)算部6f被輸入到V-F變換電路6a。
OCV控制部6c是用于控制放電燈的點(diǎn)燈前的無負(fù)載時(shí)輸出電壓(OCV)的電路，在上述OCV控制中具有使驅(qū)動(dòng)頻率下降并使對放電燈的輸出電壓增加的功能，例如，使用將放電燈的電壓檢測信號(hào)作為輸入信號(hào)的運(yùn)算放大器來構(gòu)成。
燈功率控制部6d是用于進(jìn)行從放電燈開始點(diǎn)燈后向上述頻率區(qū)域fb(參照圖2)的轉(zhuǎn)移及穩(wěn)定點(diǎn)燈時(shí)的功率控制的電路。例如，接受來自未圖示的熄燈判別電路的信號(hào)(與放電燈的點(diǎn)燈、熄燈的各狀態(tài)對應(yīng)的二值信號(hào))，在放電燈的點(diǎn)燈開始之后的頻率固定期間，將開關(guān)元件5H、5L的驅(qū)動(dòng)頻率固定為f1，在經(jīng)過該期間后提高開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率并轉(zhuǎn)移到區(qū)域fb。
在從圖2的f1向f2的頻率轉(zhuǎn)移中，例如，可列舉在以規(guī)定的時(shí)間常數(shù)逐漸趨近的控制方式，以及將位于f1和fw之間的頻率記為‘fw’時(shí)，對于從f1向f2的頻率變化的速度，使從fw向f2的頻率變化的速度變慢的控制方式等。
在從f1向f2的轉(zhuǎn)移后，進(jìn)行額定值下的功率控制。
復(fù)位控制部6e是用于進(jìn)行圖3說明的頻率轉(zhuǎn)移控制的電路(其具體的結(jié)構(gòu)后面論述)。
在運(yùn)算部6f中，被輸入OCV控制部6c、燈功率控制部6d、復(fù)位控制部6e和后述的返回控制部6g的各輸出。例如，使用誤差放大器，在其一個(gè)輸入端子上輸入來自各控制部的信號(hào)，在另一個(gè)端子上供給規(guī)定的基準(zhǔn)電壓，作為兩者的比較結(jié)果的誤差信號(hào)被作為‘Vin’輸出。然后，由V-F變換獲得的頻率Fout的輸出信號(hào)經(jīng)由電橋驅(qū)動(dòng)部6b被作為對開關(guān)元件5H、5L的控制信號(hào)分別輸出。
圖5是表示復(fù)位控制部6e的結(jié)構(gòu)例的方框圖，圖中所示的記號(hào)的意義如下記那樣。
·‘Sv’＝燈電壓的電平判定信號(hào)(將燈電壓記為‘VL’，將其比較上的閾值記為‘Vsh’時(shí)，在‘VL＜Vsh’的情況下呈現(xiàn)H(高)電平，在‘VL≥Vsh’的情況下呈現(xiàn)L(低)電平)。
·‘Si’＝放電燈的點(diǎn)燈/熄燈判別信號(hào)(在將燈電流記為‘IL’，將其比較上的閾值記為‘Ish’時(shí)，在‘IL＜Ish’的情況下判斷為放電燈的熄燈狀態(tài)并呈現(xiàn)H電平，在‘IL≥Ish’的情況下判斷為放電燈的點(diǎn)燈狀態(tài)并呈現(xiàn)L電平)。
‘St‘＝放電燈的點(diǎn)燈轉(zhuǎn)移控制時(shí)的判別信號(hào)(僅在放電燈的點(diǎn)燈開始后的對上述區(qū)域fb的頻率轉(zhuǎn)移期間中呈現(xiàn)L電平，在除此以外時(shí)，呈現(xiàn)H電平)。
再有，對于點(diǎn)燈/熄燈判別信號(hào)Si，例如，可列舉出檢測燈電流，并在比較器等比較單元中判別該電流值為零或近似為零，可獲得二值信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)，但在本發(fā)明的應(yīng)用上，可采用各種點(diǎn)燈/熄燈判別電路。
上述信號(hào)Sv、Si、St被輸出到三輸入“與”(邏輯積)門15，它們的邏輯積輸出被傳送到構(gòu)成計(jì)時(shí)單元的計(jì)數(shù)器16的復(fù)位端子(R)。在該計(jì)數(shù)器16上，供給來自未圖示的信號(hào)生成電路的時(shí)鐘信號(hào)‘CLK1’，將對該時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行了規(guī)定數(shù)計(jì)數(shù)時(shí)的輸出信號(hào)輸出到后級的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器17。
單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器17接受來自未圖示的信號(hào)生成電路的時(shí)鐘信號(hào)‘CLK2’，輸出具有規(guī)定的脈沖寬度的信號(hào)‘So’，將其輸出到上述運(yùn)算部6f。
在本例中，在電壓檢測單元13檢測的燈電壓低于閾值，并且使用電流檢測單元12或電壓檢測電阻14檢測的燈電流低于閾值的狀態(tài)持續(xù)預(yù)先決定的時(shí)間以上的情況下，從復(fù)位控制部6e輸出上述信號(hào)‘So’，運(yùn)算部6f的輸出降低，V-F變換電路6a的輸出信號(hào)的頻率臨時(shí)性地升高。由此，將開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比諧振頻率Foff高的頻率區(qū)域。例如，在燈電壓低于OCV的目標(biāo)值、燈電流為零安培或近似零安培的兩個(gè)條件被檢測出持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的情況下，進(jìn)行用于再起動(dòng)的上述復(fù)位動(dòng)作。
圖6是在上圖表示諧振曲線g1、g2，在其下方表示了上述信號(hào)Sv、Si和兩者的邏輯積‘Sv&Si’的說明圖。
信號(hào)Sv在將圖中所示的閾值‘Vsh’作為比較基準(zhǔn)進(jìn)行判定，通過放電燈點(diǎn)燈前的OCV控制而變成‘VL≥Vsh’的情況下，呈現(xiàn)L電平。
信號(hào)Si在將閾值‘Ish’作為比較基準(zhǔn)進(jìn)行判定，‘IL≥Ish’的情況下，呈現(xiàn)L電平。
因此，邏輯積‘Sv&Si’呈現(xiàn)H電平，成為Sv和Si都呈現(xiàn)H電平的下記三種情況。
·位于Foff的低頻側(cè)的范圍‘R1’。
·處于Foff的高頻側(cè)，并且位于Fon的低頻側(cè)的范圍‘R2’。
·位于Fon的高頻側(cè)的范圍‘R3’。
上述‘R1’是滿足上述兩條件的情況，在兩條件持續(xù)了預(yù)先決定的設(shè)定時(shí)間以上的情況下，臨時(shí)性產(chǎn)生使開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率比Foff高的狀態(tài)，并開始向OCV控制的轉(zhuǎn)移。
上述‘R2’在與放電燈開始點(diǎn)燈后轉(zhuǎn)移到比Fon高的頻率區(qū)域(參照圖2的區(qū)域fb)的過渡期相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，因此，為了在該范圍中不進(jìn)行上述復(fù)位動(dòng)作，需要除去(屏蔽)不滿足上述檢測條件的范圍。
在上述‘R3’中，在放電燈熄燈的情況下，為了開始上述OCV控制并進(jìn)行將開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率降低的控制，該范圍的停留時(shí)間不大于等于上述設(shè)定時(shí)間。
如以上那樣，除了燈電壓和燈電流的檢測情況之外，通過加入時(shí)間性元素(放電燈點(diǎn)燈開始后的向上述區(qū)域fb的轉(zhuǎn)移期間、以及燈電壓下降及燈電流下降的持續(xù)時(shí)間)，將上述R2、R3的范圍除外，可以僅正確地檢測R1。
再有，作為直接地檢測開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率的下降狀態(tài)的方法，例如，也可以考慮使用F(頻率)-V(電壓)變換電路來監(jiān)視頻率，但考慮到在元件特性的偏差和溫度特性等的情況下，與頻率檢測的閾值有關(guān)，可靠性惡化，以及在F-V變換電路中一般需要電容器，成為控制用IC的端子增加和成本上升的原因等，優(yōu)選是下記那樣的可在IC內(nèi)部檢測的結(jié)構(gòu)方式。
圖7是表示復(fù)位控制部6e的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
Sv、Si、St被輸入到“與”門18，該門的輸出信號(hào)被輸出到構(gòu)成上述計(jì)數(shù)器16的D觸發(fā)器19至22的各復(fù)位端子(R)。多輸入“與”門18形成L有效輸入，除了信號(hào)Sv、Si、St以外，還被輸入來自后述的D觸發(fā)器25的輸出信號(hào)(Q輸出Q的反向輸出)和來自未圖示的供電復(fù)位(power-on reset)電路的初始化信號(hào)。再有，St是上述范圍R2的屏蔽上必要的信號(hào)。
D觸發(fā)器19至22，各預(yù)置端子(PR)及復(fù)位端子(R)被L有效，在預(yù)置端子上連接規(guī)定電壓的電源端子，復(fù)位端子連接到“與”門18的L有效輸出端子。
在初級的D觸發(fā)器19的時(shí)鐘輸入端子(CK)上，供給時(shí)鐘信號(hào)CLK1，它的D端子連接到Q輸出端子，同時(shí)連接到下級的D觸發(fā)器20的時(shí)鐘輸入端子(CK)。同樣，D觸發(fā)器20、21，各D端子連接到Q輸出端子，同時(shí)連接到下級的D觸發(fā)器20的時(shí)鐘輸入端子(CK)。而且，最后級的D觸發(fā)器22，其D端子連接到Q輸出端子。
第2級和第4級的各D觸發(fā)器20、22的Q輸出端子，分別連接到兩輸入“與”門23的輸入端子，“與”門23的輸出信號(hào)被輸出到D觸發(fā)器24的D端子，同時(shí)被作為上述信號(hào)So輸出。
D觸發(fā)器24、25，各預(yù)置端子(PR)及復(fù)位端子(R)被L有效，在預(yù)置端子上連接規(guī)定電壓的電源端子，同時(shí)對復(fù)位端子供給來自未圖示的供電復(fù)位電路的初始化信號(hào)。而且，在各D觸發(fā)器24、25的時(shí)鐘信號(hào)輸入端子(CK)上，分別供給時(shí)鐘信號(hào)CLK2。
D觸發(fā)器24的Q輸出被傳送到下級的D觸發(fā)器25的D端子，D觸發(fā)器25的Q輸出成為對“與”門18的輸入信號(hào)。
“與”門23的輸出信號(hào)So經(jīng)由上述運(yùn)算部6f被傳送到V-F變換電路6a。就V-F變換電路6a來說，例如，使用包含有可變電壓電容二極管的可變頻率振蕩電路，輸入電壓Vin的電平升高(降低)時(shí)，可變電壓電容二極管靜電容量增大(減小)，輸出脈沖的頻率下降(上升)。再有，在本發(fā)明的應(yīng)用中，無論V-F變換電路的構(gòu)成方式如何。此外，在電壓-頻率特性中，也可以是頻率隨著Vin的增加而增加的實(shí)施方式等。
與上述燈電壓VL的檢測有關(guān)的閾值Vsh低于OCV控制時(shí)的目標(biāo)值，并作為可進(jìn)行放電燈的點(diǎn)燈轉(zhuǎn)移的最低值來設(shè)定。此外，計(jì)數(shù)器16的設(shè)定時(shí)間，考慮到OCV達(dá)到Vsh為止的升壓期間的長度和上述范圍R3中的停留時(shí)間等(設(shè)定時(shí)間過短時(shí)，R3的誤檢測成為問題)，例如為100至150毫秒左右即可。
圖8和圖9是用于說明上述電路的動(dòng)作的定時(shí)圖，圖8例示了放電燈開始點(diǎn)燈后正常地轉(zhuǎn)移到點(diǎn)燈狀態(tài)的情況，圖9例示了在點(diǎn)燈電路的輸出級中高電位側(cè)發(fā)生了接地的情況。
圖中所示的各記號(hào)的意義如下記那樣。
‘ton’＝電源接通時(shí)刻。
‘tocv’＝OCV首次達(dá)到閾值Vsh以上的時(shí)刻。
‘tbd’＝放電燈的起動(dòng)時(shí)刻。
‘S18’＝“與”門18的輸出信號(hào)。
‘S25’＝D觸發(fā)器25的Q輸出。
‘Tcnt’＝計(jì)數(shù)器16的設(shè)定時(shí)間。
‘Tw’＝信號(hào)So的脈沖寬度。
再有，對于其他信號(hào)，如已經(jīng)敘述的那樣。
在圖8中，從電源接通后OCV達(dá)到Vsh為止的期間中，“與”門18的輸出信號(hào)為H電平，但該期間的長度比Tent短。因此，計(jì)數(shù)器16在tocv的時(shí)刻被復(fù)位，信號(hào)So仍為L電平。
在圖9中，放電燈因發(fā)生接地而熄燈，Si變成H電平，而燈電壓低于Vsh，Sv為H電平。由于St為H電平，所以變成“與”門18的輸出信號(hào)維持H電平的狀態(tài)。因此，計(jì)數(shù)器16的復(fù)位被解除，在Tcnt的計(jì)時(shí)動(dòng)作后，So根據(jù)脈沖寬度Tw變成H電平。
下面，對于上述(B)的方式，根據(jù)圖10至圖13進(jìn)行說明。
圖10是例示了諧振曲線g1、g2的曲線圖，就縱軸而言，用點(diǎn)燈前的諧振曲線g1表示輸出電壓，用點(diǎn)燈后的諧振曲線g2表示輸出功率OP。
在本例中，在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)動(dòng)作點(diǎn)P4在諧振曲線g2上位于比Fon高的高頻側(cè)。
而且，在放電燈的點(diǎn)燈中檢測出驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下，如圖中點(diǎn)劃線的箭頭所示，進(jìn)行將驅(qū)動(dòng)頻率返回到比Fon高的電感性的頻率區(qū)域的控制。即，在點(diǎn)燈中驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)入到比Fon低的電容性的頻率區(qū)域的情況下，通過仍然維持放電燈的點(diǎn)燈，返回到比Fon高的頻率區(qū)域，采用不使進(jìn)入到電容性區(qū)域的驅(qū)動(dòng)頻率繼續(xù)下降(最終達(dá)到最低頻率‘Fmin’)的處置。
在檢測出驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下，通過是否持續(xù)一定時(shí)間以上，可以判定燈電流的減少趨勢及驅(qū)動(dòng)頻率的下降趨勢。再有，對于從放電燈開始點(diǎn)燈的時(shí)刻起轉(zhuǎn)移到比Fon高的頻率區(qū)域的情況下的過渡期(是上述St為L電平的期間，參照圖2的‘ΔF’)，從上述判定條件中除去(屏蔽)。
圖11是表示采用了本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)一例26的圖，可以將它用作上述復(fù)位控制部6e的替代或?qū)τ谠搹?fù)位控制部并列設(shè)置(參照圖4的返回控制部6g)。
在本例中，設(shè)有使用了計(jì)數(shù)器的延遲電路27、配置在其后級的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器28、檢測燈電流的減少的電流變化檢測部29、檢測驅(qū)動(dòng)頻率的降低的頻率變化檢測部30。
由未圖示的信號(hào)生成電路獲得的時(shí)鐘信號(hào)‘CLK’被供給到構(gòu)成延遲電路27的計(jì)數(shù)器，該電路輸出的H電平信號(hào)被輸出到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器28時(shí)，生成預(yù)先決定了脈沖寬度的輸出信號(hào)‘S28’，并將其傳送到上述運(yùn)算部6f。
電流變化檢測部29包括將使用電流檢測單元12或電流檢測電阻14檢測的燈電流的檢測信號(hào)(記為‘SI’)變換成數(shù)字信號(hào)的A(模擬)/D(數(shù)字)變換電路31；配置在其后級的N位移位寄存器32；以及幅值比較器33。
A/D變換電路31的輸出被作為對N位移位寄存器32的位輸入(參照圖中的‘Sin’)及對幅值比較器33的一個(gè)輸入(參照圖中的‘B’)來供給。N位移位寄存器32的輸出(參照圖中的‘Sout’)成為對幅值比較器33的另一個(gè)輸入(參照圖中的‘A’)。再有，在移位寄存器32的時(shí)鐘信號(hào)輸入端子(CK)上供給上述CLK。
A/D變換之后的輸出表示當(dāng)前時(shí)刻的燈電流IL的檢測值，N位移位寄存器32的輸出表示僅過去N個(gè)CLK的時(shí)刻的燈電流IL的檢測值。幅值比較器33比較兩者的大小，根據(jù)‘A＜B’的不等式條件輸出二值信號(hào)。即，與過去的時(shí)刻相比，在當(dāng)前時(shí)刻燈電流變小的情況下(燈電流減小)，將H電平信號(hào)輸出到“與”門37。
頻率變化檢測部30構(gòu)成對開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率的變化進(jìn)行檢測的檢測部件，在該檢測部，將上述運(yùn)算部6f的輸出信號(hào)(例如，在使用了誤差放大器的構(gòu)成方式中為該放大器的輸出信號(hào))代用于頻率的檢測。即，該輸出信號(hào)相當(dāng)于上述Vin，它的增加(下降)對應(yīng)于開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率的降低(增加)，驅(qū)動(dòng)頻率以與Vin的變化相反的關(guān)系而發(fā)生變化，所以可以使用Vin間接地監(jiān)視驅(qū)動(dòng)頻率。頻率變化檢測部30包括用于將Vin變換為數(shù)字信號(hào)的A/D變換電路34；配置在其后級的N位移位寄存器35；以及幅值比較器36。
A/D變換電路34的輸出被作為對N位移位寄存器35的位輸入(參照圖中的‘Sin’)及對幅值比較器36的一個(gè)輸入(參照圖中的‘B’)來供給。N位移位寄存器35的輸出(參照圖中的‘Sout’)成為對幅值比較器36的另一個(gè)輸入(參照圖中的‘A’)。再有，在移位寄存器35的時(shí)鐘信號(hào)輸入端子(CK)上供給上述CLK。
A/D變換之后的輸出表示當(dāng)前時(shí)刻的Vin的電平，N位移位寄存器35的輸出表示僅過去N個(gè)CLK的時(shí)刻的Vin的電平。幅值比較器36比較兩者的大小，根據(jù)‘A＜B’的不等式條件輸出二值信號(hào)。即，與過去的時(shí)刻相比，在當(dāng)前時(shí)刻的Vin電平高的情況下(驅(qū)動(dòng)頻率降低)，將H電平信號(hào)輸出到“與”門37。
三輸入“與”門37在幅值比較器33、36的輸出信號(hào)及上述信號(hào)St都為H電平的情況下，對延遲電路27輸出H電平信號(hào)(起動(dòng)信號(hào))而使該電路動(dòng)作。而且，在經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，從延遲電路27對單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器28輸出信號(hào)，規(guī)定寬度的信號(hào)S28通過上述運(yùn)算部6f被輸出到V-F變換電路6a。
圖12是概略地表示在有關(guān)‘f＝Fon’的大致對稱的諧振曲線g2中動(dòng)作點(diǎn)因頻率下降而進(jìn)入到低于Fon的電容性區(qū)域后，在點(diǎn)‘Ps’的檢測后，根據(jù)表示為‘Δf’的頻率變化量而返回到比Fon高的高頻側(cè)區(qū)域的狀況的圖。
如圖中實(shí)線箭頭所示，在動(dòng)作點(diǎn)進(jìn)入到比Fon低的低頻側(cè)區(qū)域的情況下，這種情況通過電流變化檢測部29被檢測為SI的減少及通過頻率變化檢測部30被檢測為Vin的增加(驅(qū)動(dòng)頻率的降低)。而且，經(jīng)過延遲電路27的一定時(shí)間，在動(dòng)作點(diǎn)‘Ps’信號(hào)S28臨時(shí)性地呈現(xiàn)H電平。該信號(hào)S28通過上述運(yùn)算部6f被輸出到V-F變換電路6a。即，信號(hào)S28變?yōu)镠電平時(shí)，運(yùn)算部6f內(nèi)的誤差放大器的輸出信號(hào)電平下降，這種情況被反映為V-F變換電路6a中的頻率的增加部分‘Δf’。
構(gòu)成延遲電路27的計(jì)數(shù)器的設(shè)定時(shí)間，被設(shè)為開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率從諧振頻率Fon的時(shí)刻下降到一半‘Δf/2’為止的期間(可維持放電燈的點(diǎn)燈的范圍內(nèi))的長度。即，考慮到控制電路的特性，通過規(guī)定計(jì)數(shù)器的設(shè)定時(shí)間，以在‘Fon-(Δf/2)’的范圍內(nèi)檢測驅(qū)動(dòng)頻率的下降，從而可以保證在維持放電燈的點(diǎn)燈狀態(tài)下從電容性區(qū)域向電感性區(qū)域的平滑的轉(zhuǎn)移。
圖13是表示在放電燈的點(diǎn)燈中驅(qū)動(dòng)頻率比諧振頻率Fon降低的情況下的控制例的定時(shí)圖，圖中所示的各記號(hào)的意義如下述那樣。
·‘S33’＝幅值比較器33的輸出信號(hào)。
·‘S36’＝幅值比較器36的輸出信號(hào)。
·‘S37’＝“與”門37的輸出信號(hào)。
·‘S27’＝延遲電路27的輸出信號(hào)。
·‘S28’＝單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器28的輸出信號(hào)。
再有，SI、Vin如上述那樣，B表示點(diǎn)燈電路的電源電壓。
此外，圖中所示的期間和時(shí)間的意義如下述那樣。
·‘T1’＝OCV的控制期間(ton～tbd的期間)。
·‘T2’＝從點(diǎn)燈開始時(shí)刻向上述區(qū)域fb的轉(zhuǎn)移控制期間(St為L電平的期間)。
·‘T3’＝從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定控制的轉(zhuǎn)移期間。
·‘Td’＝延遲時(shí)間(表示以S37的上升沿為起點(diǎn)的S27的延遲)。
·‘τ’＝幅值比較器(33、36)的延遲時(shí)間。
再有，在圖的右上方，表示驅(qū)動(dòng)頻率的變化，‘(Fon)’表示向諧振頻率Fon的到達(dá)時(shí)刻，‘(Ps)’表示向動(dòng)作點(diǎn)Ps(參照圖12)的到達(dá)時(shí)刻。
在本例中，表示了在電源接通后放電燈點(diǎn)燈后，電源電壓B因某些原因而下降，即使降低驅(qū)動(dòng)頻率并達(dá)到諧振頻率Fon，也不能將期望的功率投入到點(diǎn)燈的狀況下的電路動(dòng)作。
燈電流的檢測信號(hào)SI在期間T2中上升，在期間T3中呈現(xiàn)峰值后開始下降，大致變成一定值。此外，對于Vin，在期間T1中上升，在期間T2中大致在一定的范圍，在期間T3下降，大致變成一定值。
S33在SI的下降中呈現(xiàn)H電平，S36在Vin的上升中呈現(xiàn)H電平。
St除了期間T2以外呈現(xiàn)H電平，作為S33、S36、St的邏輯積輸出的S37在它們?nèi)繛镠電平的情況下呈現(xiàn)H電平。
從S37為H電平的時(shí)刻起，除了Td的延遲時(shí)間以外，輸出S27的脈沖，在S28的H電平期間Vin下降，驅(qū)動(dòng)頻率上升(參照圖12所示的Δf的頻率上升)。
根據(jù)該控制，通過防止驅(qū)動(dòng)頻率下降而進(jìn)入到低于Fon的電容性區(qū)域的情況，以使該頻率不陷于仍舊繼續(xù)下降的狀況，從而可以實(shí)現(xiàn)放電燈的點(diǎn)燈維持。即，在圖13所示的例子中，在電源電壓的下降后，在諧振頻率Fon的附近(圖12的Δf所示的范圍內(nèi))變動(dòng)驅(qū)動(dòng)頻率，放電燈繼續(xù)點(diǎn)燈。
再有，在本例，在以放電燈的點(diǎn)燈維持作為前提的頻率轉(zhuǎn)移控制中，示出了使用延遲電路的結(jié)構(gòu)，但不限于這樣的例子，也可以在檢測出燈電流及驅(qū)動(dòng)頻率的降低的時(shí)刻直接返回到電感性區(qū)域。此外，在該控制中檢測出放電燈熄燈的情況下，或者在該控制因某些理由不能充分起作用，從而開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率明顯下降的情況下，如前述(A)那樣，使驅(qū)動(dòng)頻率比Foff更高，轉(zhuǎn)移到OCV控制，進(jìn)行再起動(dòng)。
根據(jù)以上說明的結(jié)構(gòu)，可獲得下述所示的各種優(yōu)點(diǎn)。
·檢測位于比諧振頻率Foff低的低頻側(cè)的電容性區(qū)域中的動(dòng)作狀態(tài)，進(jìn)行電路的再起動(dòng)。
·在放電燈的點(diǎn)燈被維持的狀態(tài)下，通過使動(dòng)作狀態(tài)從位于比諧振頻率Fon低的低頻側(cè)的電容性區(qū)域返回到比Fon高的高頻側(cè)的電感性區(qū)域，可以事先防止驅(qū)動(dòng)頻率的下降。
·與使用F-V變換電路來監(jiān)視開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率的結(jié)構(gòu)相比，在精度和可靠性上優(yōu)良，而且有利于電路結(jié)構(gòu)的簡化和低成本。
·在引起了直流輸入電壓的下降和點(diǎn)燈電路的輸出級中的接地等的情況下，保證再起動(dòng)，或者，可以維持放電燈的點(diǎn)燈(例如，在對汽車燈具的應(yīng)用中，有助于提高夜間行駛的安全性)。
·通過采用了一對開關(guān)元件5H、5L、以及兼用于交流變換及起動(dòng)信號(hào)的升壓的變壓器7的電路結(jié)構(gòu)，有利于小型化、高頻化和低成本等。
權(quán)利要求
1.一種放電燈點(diǎn)燈電路，包括直流-交流變換電路，接受直流輸入電壓并進(jìn)行交流變換；起動(dòng)電路，用于對放電燈供給起動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，用于控制上述直流-交流變換電路輸出的功率，其特征在于所述直流-交流變換電路具有串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路包含由所述控制單元驅(qū)動(dòng)的多個(gè)開關(guān)元件、以及電感元件或變壓器及電容器，在將所述放電燈的熄燈時(shí)的所述串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Foff’，將所述放電燈的點(diǎn)燈時(shí)的所述串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Fon’時(shí)，在所述放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，使所述開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率為比Fon高的頻率，從而進(jìn)行該元件的驅(qū)動(dòng)控制，在檢測出上述驅(qū)動(dòng)頻率下降從而所述放電燈熄燈的情況下，使所述驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Foff高的頻率區(qū)域。
2.一種放電燈點(diǎn)燈電路，包括直流-交流變換電路，接受直流輸入電壓并進(jìn)行交流變換；起動(dòng)電路，用于對放電燈供給起動(dòng)信號(hào)；以及控制單元，用于控制上述直流-交流變換電路輸出的功率，其特征在于所述直流-交流變換電路具有串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路包含由所述控制單元驅(qū)動(dòng)的多個(gè)開關(guān)元件、以及電感元件或變壓器及電容器，在將所述放電燈的熄燈時(shí)的所述串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Foff’，將所述放電燈的點(diǎn)燈時(shí)的所述串聯(lián)諧振電路的諧振頻率記為‘Fon’時(shí)，在所述放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，使所述開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率為比Fon高的頻率，從而進(jìn)行該元件的驅(qū)動(dòng)控制，在上述放電燈的點(diǎn)燈中檢測出所述驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下，使所述驅(qū)動(dòng)頻率返回到比Fon高的頻率區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的放電燈點(diǎn)燈電路，其特征在于，在檢測出所述驅(qū)動(dòng)頻率下降從而所述放電燈熄燈的情況下，將所述驅(qū)動(dòng)頻率規(guī)定為比所述Fon高的容許上限頻率，進(jìn)行再起動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的放電燈點(diǎn)燈電路，其特征在于，設(shè)有對所述放電燈上施加的電壓進(jìn)行檢測的電壓檢測單元、以及對流過所述放電燈中的電流進(jìn)行檢測的電流檢測單元，在由所述電壓檢測單元檢測出的燈電壓低于閾值、并且由所述電流檢測單元檢測出的燈電流低于閾值的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間以上的情況下，使所述驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比所述Foff高的頻率區(qū)域。
5.如權(quán)利要求2所述的放電燈點(diǎn)燈電路，其特征在于，設(shè)有對流過所述放電燈中的電流進(jìn)行檢測的電流檢測單元，以及檢測所述驅(qū)動(dòng)頻率或其控制電壓的檢測單元，在由所述電流檢測單元檢測出的燈電流減少、并且所述驅(qū)動(dòng)頻率的下降被所述檢測單元檢測出，該狀態(tài)持續(xù)預(yù)定的時(shí)間以上的情況下，使所述驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比所述Fon高的頻率區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，尋求開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率不變成比諧振頻率下降的狀態(tài)的對策，維持放電燈的點(diǎn)燈狀態(tài)，并保證向再點(diǎn)燈動(dòng)作的轉(zhuǎn)移，其中，開關(guān)元件構(gòu)成了利用串聯(lián)諧振的直流－交流變換電路。在具備直流－交流變換電路(3)、起動(dòng)電路(4)、用于功率控制的控制單元(6)的放電燈點(diǎn)燈電路(1)中，具有由控制單元(6)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)開關(guān)元件(5H、5L)、以及串聯(lián)LC諧振電路(7p、8、9)。在放電燈的點(diǎn)燈時(shí)，使開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)頻率為比諧振頻率Fon高的頻率，進(jìn)行開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)控制，在驅(qū)動(dòng)頻率下降而檢測出放電燈熄燈的情況下，使驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到比Foff高的頻率區(qū)域(fa2)并進(jìn)行再起動(dòng)。而在放電燈的點(diǎn)燈中驅(qū)動(dòng)頻率比Fon下降的情況下，將驅(qū)動(dòng)頻率返回到比Fon高的頻率區(qū)域(fb)。
文檔編號(hào)H05B41/28GK1856204SQ20061007772
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者太田真司 申請人:株式會(huì)社小糸制作所