CN101272655A - 放电灯照明装置和半导体集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放电灯照明装置和半导体集成电路。其中，放电灯照明装置包括：三角波信号振荡器；第一控制部，用于对三角波信号与参考电压和对应于流过变压器的次级线圈的第一电流的电压之间的误差电压进行比较并且产生以大约180度相位差和对应于第一电流的脉冲宽度来导通/断开开关元件Qp1和Qn1的第一PWM控制信号；以及，第二控制部，用于对三角波信号与参考电压和对应于流过变压器T2的次级线圈S2的第二电流的电压之间的误差电压进行比较并且与第一PWM控制信号同步地以大约180度相位差和对应于第二电流的脉冲宽度导通/断开开关元件Qp2和Qn2。

Description

放电灯照明装置和半导体集成电路
技术领域
本发明涉及一种放电灯照明装置和半导体集成电路，用于打开例如为在液晶显示设备中使用的冷阴极荧光灯的放电灯。
背景技术
图1是示出了根据现有技术的放电灯照明装置的电路示意图。在图1中，在DC电源Vin与公共电势(例如，大地)之间的桥接为开关元件Q11-Q14。开关元件Q12和Q14为n-型MOSFET并且开关元件Q11和Q13为p-型MOSFET。从桥接的开关元件Q11-Q14的输出通过电容C31连接至变压器T1的初级线圈P1并且通过电容C32连接至变压器T2的初级线圈P2。
变压器T1的次级线圈S1的第一端与冷阴极荧光灯32(在下文中称为“放电灯”)的第一电极相连。次级线圈S1的第二端通过电阻R31与公共电势相连。放电灯32的第二电极与变压器T2的次级线圈S2的第一端相连并且次级线圈S2的第二端通过电阻R32与公共电势相连。
误差放大器33将二极管D31或D33的电压与参考电压进行比较并且输出误差电压至PWM比较器35。PWM比较器35将误差放大器33的误差电压与三角波发生器34的三角波信号进行比较并且生成脉冲信号，该脉冲信号的脉冲宽度与误差电压相对应。分频器36分割来自PWM比较器的脉冲信号的频率并且为分别到驱动器37、38的每个脉冲输出两个驱动信号。驱动器37向开关元件Q11提供来自分频器36的信号并且向开关元件Q12提供来自分频器36的信号的逆变后的信号。驱动器38向开关元件Q13提供来自分频器36的信号并且向开关元件Q14提供来自分频器36的信号的逆变后的信号。
结果，根据以电阻R31和R32检测到的电压来确定开关元件Q11和Q14同时处于导通(ON)的周期以及开关元件Q12和Q13同时处于导通的周期。开关元件Q11和Q12或是开关元件Q13和Q14从不同时导通。开关元件Q11和Q14同时处于导通的周期与开关元件Q12和Q13同时处于导通的周期是交替的。
以下将会说明图1中的放电灯照明装置的操作。当导通开关元件Q11和Q14时，DC电源Vin沿Q11、C31、P1、Q14和公共电势的路径流过电流从而为电容C31和初级线圈P1提供电压。结果，电容C31与初级线圈P1的电感谐振形成正弦电流。当导通开关元件Q11和Q14时，DC电源Vin沿Q11、C32、P2、Q14和公共电势的路径流过电流从而为电容C32和初级线圈P2提供电压。结果，电容C32与初级线圈P2的电感谐振形成正弦电流。
缠绕次级线圈S1和S2以产生足够开启放电灯32的高电压。也就是说，次级线圈S1和S2产生具有相反相位的正弦波的高电压VL1和VL2。结果，次级侧沿着S1、32、S2、R32、R31以及S1的路径流过电流以开启放电灯32。电阻R32产生与流过放电灯32的电流成比例的电压。此电压通过二极管D33提供给误差放大器33。电阻R31产生反向偏置并且关闭二极管D31的电压，之后其不提供电压。
当导通开关元件Q12和Q13时，DC电源Vin沿Q13、P1、C31、Q12和公共电势的路径流过电流，从而为电容C31和初级线圈P1反向地提供电压。结果，次级线圈S1产生具有相反相位的正弦波的高电压。另外，DC电源Vin沿Q13、P2、C32、Q12和公共电势的路径流过电流，从而正常地为电容C32和初级线圈P2提供电压。结果，次级线圈S2产生正常相位的正弦波的高电压。次级侧沿着S2、32、S1、R31、R32以及S2的路径流过电流从而开启放电灯32。电阻R31产生与流过放电灯32的电流成比例的电压。此电压通过二极管D31提供给误差放大器33。电阻R32产生反向偏置并且关闭二极管D33的电压，之后其不提供电压。
因此，误差放大器33提供通过交替组合由电阻R31和R32产生的电压而形成的电流检测信号。根据该电流检测信号，PWM比较器35产生脉冲信号以导通/断开开关元件Q11-Q14，从而控制流向放电灯32的电流为定值。电阻R31和R32检测流过设置在放电灯32的各侧上的变压器T1和T2的次级线圈S1和S2的低压侧的电流，并且以同一脉冲宽度对设置在放电灯32的各侧上的开关元件Q11-Q14进行PWM控制以在放电灯32的各侧上产生相反相位的电压。
在公开号为No.2003-17287的日本未审专利申请中公开了另一种现有技术。这种现有技术为一种用于点亮冷阴极荧光灯的具有接地保护功能的电源装置，其可以防止由漏电流所造成的故障。该装置提供具有中心抽头的次级线圈。基于在发生漏电流时中心抽头的电势会相对于公共电势改变，该装置检测是否存在漏电流，并且在存在漏电流时，停止逆变器。
发明内容
只有在放电灯32各侧上的外围电容部件Cs1和Cs2彼此几乎相等时，如图1所示的装置才能够正常点亮放电灯32，从而在放电灯32各侧上以相反相位产生具有相同有效值(波高值)的电压来将流过放电灯32的电流控制为预定值。如果放电灯32的外围电容部件彼此不同，则现有技术不能正常开启放电灯32。例如，如果外围电容Cs2增加，则与外围电容Cs2相关的充电/放电电流增加并且谐振点降低，从而增大电流TI2′和电压VL2。因此，增大电压Vd2可使PWM控制的导通脉冲宽度变窄。因此，降低电流TI1′可减小流过放电灯32的电流IL。
此外，降低由变压器T1提供的电量以降低变压器T1的输出电压VL1。如果外围电容Cs2的增加量大，则在放电灯32端部产生的电压变得不能维持放电灯32的开启。结果，停止从正电柱发出光，并且仅仅接收电压VL2的电极昏暗地发射处于单侧电泳状态的光。
同样地，如果放电灯周围的外围电容值彼此不同，则在日本未审查专利申请No.2003-17287中公开的装置不能将放电灯稳定地保持为开启状态。
本发明提供了一种放电灯照明装置和半导体集成电路，即使放电灯涉及彼此不同的外围电容值，其也可稳定地开启放电灯。
本发明的第一方面提供了一种放电灯照明装置，用于将直流电流转换正负对称的交流电流并且对放电灯提供电能。该装置包括：第一谐振电路，包括第一变压器、与第一变压器的初级线圈和次级线圈的至少其中之一相连的第一电容、以及与放电灯的第一端相连的输出端；第一和第二开关元件，其与DC电源的端部相连，并且配置来流过经过第一变压器的初级线圈和第一电容的电流；第二谐振电路，包括第二变压器、与第二变压器的初级线圈和次级线圈的至少其中之一相连的第二电容、以及与放电灯的第二端相连的输出端，第二谐振电路配置来输出相位与由第一谐振电路提供的交流电流的相位相反的交流电流；第三和第四开关元件，其与DC电源的端部相连，并且配置来流过经过第二变压器的初级线圈和第二电容的电流；振荡器，配置来产生三角波信号；第一控制部，配置来根据来自振荡器的三角波信号以及第一参考电压与对应于流过第一变压器的次级线圈的第一电流的电压之间的误差电压来产生第一PWM控制信号，所述第一PWM控制信号用于以大约180度相位差和对应于第一电流的脉冲宽度导通/断开第一和第二开关元件；以及，第二控制部，配置来与第一PWM控制信号同步地，根据来自振荡器的三角波信号以及第二参考电压与对应于流过第二变压器的次级线圈的第二电流的电压之间的误差电压来以大约180度相位差和对应于第二电流的脉冲宽度导通/断开第三和第四开关元件。该放电灯照明装置单独执行PWM控制操作以产生施加至放电灯的端部的相反相位的交流电流。
本发明的第二方面提供了一种半导体集成电路，用于控制对放电灯提供电能的多个开关元件，所述开关元件包括与DC电源的端部相连并且流过经过第一变压器的初级线圈和第一电容的电流的第一和第二开关元件、以及与DC电源的端部相连并且流过经过第二变压器的初级线圈和第二电容的电流的第三和第四开关元件，该半导体集成电路包括：振荡器，配置来产生三角波信号；
第一控制部，配置来根据振荡器的三角波信号以及第一参考电压与对应于流过第一变压器的次级线圈的第一电流的电压之间的误差电压来产生第一PWM控制信号，所述第一PWM控制信号用于以大约180度相位差和对应于第一电流的脉冲宽度导通/断开第一和第二开关元件；以及，第二控制部，配置来与第一PWM控制信号同步地、根据振荡器的三角波信号以及第二参考电压与对应于流过第二变压器的次级线圈的第二电流的电压之间的误差电压来以大约180度相位差和对应于第二电流的脉冲宽度导通/断开第三和第四开关元件。
附图说明
图1为示出了根据现有技术的放电灯照明装置的电路示意图；
图2为示出了根据本发明第一实施例的放电灯照明装置的电路示意图；
图3A和图3B为示出了用作根据第一实施例的装置的控制电路的半导体集成电路的电路示意图；
图4为示出了用于驱动在第一实施例的装置中设置的开关元件的信号的操作波形的示意图；
图5为示出了与由第一实施例的装置执行的突发调光(Burst Dimming)操作相关的波形的示意图；
图6A和图6B为示出了用作根据本发明第二实施例的放电灯照明装置的控制电路的半导体集成电路的电路示意图；
图7为示出了第二实施例的装置的电路示意图；
图8为示出了与由第二实施例的装置执行的突发调光操作相关的波形的示意图；
图9为示出了根据第二实施例的变化例的放电灯照明装置的电路示意图；以及
图10为示出了根据第二实施例的变化例的具有180度相位差的突发调光操作的波形的示意图。
具体实施方式
接下来将会参考附图来详细描述根据本发明实施例的放电灯照明装置和半导体集成电路。
第一实施例
图2为示出了根据本发明第一实施例的放电灯照明装置的电路示意图，图3A为部分地示出了用作如图2所示的装置的控制电路的半导体集成电路的电路示意图，并且图3B为示出了剩余部分的半导体集成电路的电路示意图。在图3A中所示的标记“a”至“i”与图3B中所示的标记“a”至“i”相对应并且相同标记所表示的点彼此相连。
根据第一实施例的放电灯照明装置在放电灯3的相反侧设置有谐振电路27、变压器T1和T2、谐振电路28以及开关元件Qp1、Qn1、Qp2和Qn2。这些开关元件流过电流至谐振电路和变压器，以在放电灯3的端部产生相反相位的电压。也就是说，装置将直流电流转换为正负对称的交流电流。更准确的说，第一控制部根据第一PWM控制信号以180度相位差和与流过变压器T1的次级线圈S1的电流相对应的脉冲宽度来控制开关元件Qp1和Qn1。第二控制部与第一PWM控制信号同步地以180度相位差和与流过变压器T2的次级线圈S2的电流相对应的脉冲宽度来控制开关元件Qp2和Qn2。第一和第二控制部设置在放电灯3的各侧，以单独地执行PWM控制并且即使在放电灯3周围的外围电容值彼此不相同时也可稳定地开启放电灯3。
在图2中，DC电源Vin与大地之间的连接为包括上边的p-型MOSFET Qp1(在下文中称为“p-型FET Qp1”)和下边的n-型MOSFET Qn1(在下文中称为“n-型FET Qn1”)的串联电路。连接在p-型FET Qp1和n-型FET Qn1的连接点与大地GND之间的是包括电容C3a和变压器T1的初级线圈P1的串联电路。p-型FET Qp1的源极与DC电源Vin相连并且p-型FET Qp1的栅极与控制电路1b的端子DRV1相连。n-型FET Qn1的栅极与控制电路1b的端子DRV2相连。
变压器T1的次级线圈S1的第一端与放电灯3的第一端相连。变压器T1包括漏电感部件Lr1。变压器T1的次级线圈S1的第二端与二极管D1a的阴极和二极管D2a的阳极相连。二极管D1a和D2a以及电阻R4a作为灯电流检测器工作，用于检测流过次级线圈S1的电流TI1并且通过电阻R3a和控制电路1b的端子FB1将与检测到的电流成比例的电压输出至误差放大器15a的负极端子。
包括电容C9a和C4a的串联电路连接在放电灯3的第一端与大地之间。电容C9a和C4a的连接点与二极管D6a的阴极和二极管D7a的阳极相连。二极管D6a和D7a、电阻R11a以及电容C11a作为整流平滑电路工作，用于检测与输出电压VL1成比例的电压并且将检测到的电压输出至控制电路1b的端子OVP1。
包括p-型FET Qp2和n-型FET Qn2的串联电路连接在DC电源Vin与大地之间。包括电容C3b和变压器T2的初级线圈P2的串联电路连接在p-型FETQp2和n-型FET Qn2的连接点与大地之间。P-型FET Qp2的源极与DC电源Vin相连并且P-型FET Qp2的栅极与控制电路1b的端子DRV3相连。n-型FETQn2的栅极与控制电路1b的端子DRV4相连。
变压器T2的次级线圈S2的第一端与放电灯3的第二端相连。变压器T2包括漏电感部件Lr2。变压器T2的次级线圈S2的第二端与二极管D1b的阴极和二极管D2b的阳极相连。二极管D1b和D2b以及电阻R4b作为灯电流检测器工作，用于检测流过次级线圈S2的电流TI2并且通过电阻R3b和控制电路1b的端子FB2将与检测到的电流成比例的电压输出至误差放大器15b的负极端子。
包括电容C9b和C4b的串联电路连接在放电灯3的第二端与大地之间。电容C9b和C4b的连接点与二极管D6b的阴极和二极管D7b的阳极相连。二极管D6b和D7b、电阻R11b以及电容C11b作为整流平滑电路工作，用于检测与输出电压VL2成比例的电压并且将检测到的电压输出至控制电路1b的端子OVP2。
控制电路包括第一和第二控制部。第一控制部根据第一PWM控制信号以180度相位差和与流过变压器T1的次级线圈S1的电流相对应的脉冲宽度来控制开关元件Qp1和Qn1。第二控制部与第一PWM控制信号同步地以180度相位差和与流过变压器T2的次级线圈S2的电流相对应的脉冲宽度来控制开关元件Qp2和Qn2。
第一控制部包括误差电压放大器15a、PWM比较器COMP1-2和COMP2-2、逻辑电路75a和76a、以及逆变器77。误差电压放大器15a放大参考电压与通过端子FB1提供的整流平滑后的电压(即与流过次级线圈S1的电流对应的电压)之间的误差电压，并输出放大后的误差电压。PWM比较器COMP1-2将误差电压放大器15a的误差电压与三角波生成器12的三角波信号进行比较并且产生脉冲宽度对应于流过次级线圈S1的电流的PWM控制信号。逆变器77对通过逻辑电路75a提供的PWM控制信号进行逆变并且通过驱动器82a将逆变后的信号输出至开关元件Qp1的栅极。PWM比较器COMP2-2将误差电压放大器15a的误差电压与通过在三角波信号的上限值和下限值之间的中间点逆变三角波生成器12的三角波信号而产生的逆变后的信号进行比较，并且产生脉冲宽度对应于流过次级线圈S1的电流的PWM控制信号。逻辑电路76a通过驱动器83a将PWM控制信号输出至开关元件Qn1的栅极。
第二控制部包括误差电压放大器15b、PWM比较器COMP3-2和COMP4-2、逻辑电路75b和76b、以及逆变器78。误差电压放大器15b放大参考电压与通过端子FB2提供的整流平滑电压(即，对应于流过次级线圈S2的电流的电压)之间的误差电压，并且输出放大后的误差电压。PWM比较器COMP3-2将误差电压放大器15b的误差电压与三角波生成器12的三角波信号进行比较并且产生脉冲宽度对应于流过次级线圈S2的电流的PWM控制信号。逆变器78逆变通过逻辑电路75b提供的PWM控制信号并且通过驱动器82b将逆变后的信号输出至开关元件Qp2的栅极。PWM比较器COMP4-2将误差电压放大器15b的误差电压与通过在三角波信号的上限值和下限值之间的中间点逆变三角波生成器12的三角波信号而产生的逆变后的信号进行比较，并且产生脉冲宽度对应于流过次级线圈S2的电流的PWM控制信号。逻辑电路76b通过驱动器83b将PWM控制信号输出至开关元件Qn2的栅极。
如果如图2所示的放电灯3的外围电容Cs2增大，则与外围电容Cs2相关的充电/放电电流随之增大并且谐振点降低，以增大电流TI2和电压VL2。这样引起通过端子FB2传递给误差放大器15b的电压Vd2的增大。结果，第二控制部使到开关元件Qp2和Qn2的PWM控制信号的导通脉冲宽度变窄。
随后，电流TI1变得更小以减小通过端子FB1传递给误差放大器15a的电压Vd1。随后，第一控制部通过使到开关元件Qp1和Qn1的PWM控制信号的导通脉冲宽度变宽来使电压Vd1返回至预定值。因此，即使外围电容Cs2增大也可使流过放电灯3的电流保持不变。
变压器T1连续提供对应于电流TI1的电能，因此变压器T1的输出电压VL1不会减小。即使外围电容Cs2显著增大，也就是说，即使放电灯3周围的外围电容值彼此相差很大，也可在放电灯3的端部产生正常开启放电灯3的电压。结果，放电灯3可被稳定地开启。
控制电路的细节
接下来将详细描述控制电路1b的细节。控制电路1b包括电流镜像电路11和70、误差放大器15a和15b、启动-停止电路21、软启动电路22、定时器电路23、输出关闭电路24、三角波振荡器25、突发调光三角波振荡器26、PWM比较器COMP1-1至COMP4-4、逻辑电路75a至76b、逆变器77和78、以及驱动器82a至83b。
在启动-停止电路21中，比较器53从端子Vcc接收电压并且比较器52从端子ENA接收电压。如果来自端子Vcc和ENA的电压超过了预定启动电压，则与电路(And Circuit)54提供高电平输出以启动内部调节器55。结果，将来自端子REG的电压提供给各个部件。
如果来自端子ENA的电压等于或低于预定启动电压，则与电路54阻断来自端子Vcc的电压并且内部调节器55在待命期内将控制电路(IC)1b消耗的电流调整为几乎为零。
当内部调节器55变为可操作时，控制电路1b的各个部件开始操作。将会详细地描述这个操作。
在待命状态下，电流镜像电路11和连接至端子RI的恒定电流确定电阻R1可选地设定电流I1。此外，电流镜像电路70和连接至端子RS的恒定电流确定电阻R2可选地设定电流I2。电流I1和I2之和对连接至端子CF的振荡器电容C1进行充电/放电，以产生具有相同倾斜度的上升和下降的三角波信号。
通过电阻R4a和R4b将流过放电灯3的电流转换为分别施加到端子FB1和FB2的电压。当电流开始流过放电灯3时，在端子FB1和FB2处的电压增大。当这些电压超过被设定为低于误差放大器15a和15b的参考电压的(通过利用电阻R5和R6分割源电压REG而准备的)电压VCD1和VCD2时，比较器68a和68b提供低电平输出。此时，如果在端子OVP1和OVP2处的电压等于或低于OVP比较器81a和81b的参考电压VOVP1-2和VOVP2-2，则或电路(Or Circuit)69提供低电平输出。
随后，阻断由电流镜像电路70提供的电流12并且仅利用电流I1对电容C1进行充电/放电。也就是说，直到电流正常流过放电灯3，才将低于稳态振荡频率的振荡频率的电压施加到放电灯3，以增大每个谐振电路的增益并且提升每个输出电压。同时，作为负载的面板的邻近效应改善了放电灯3的照明特性。
同时改变用于第一控制部的PWM控制的振荡频率和用于第二控制部的PWM控制的振荡频率以防止开启错误。
在PWM比较器COMP1-1、COMP1-2、COMP1-3、COMP1-4、COMP3-1、COMP3-2、COMP3-3、COMP3-4每个的负极端子施加三角波信号C1。在PWM比较器COMP2-1、COMP2-2、COMP2-3、COMP2-4、COMP4-1、COMP4-2、COMP4-3、COMP4-4每个的负极端子施加关于在三角波信号的上限值和下限值之间的中间点通过逆变三角波信号CF(C1)而获得的逆变后的信号C1′。
就在电压REG上升之后，开始以恒定电流对连接至端子SS的软启动电容C7充电，因此，逐渐增大电容C7的电压。对PWM比较器COMP1-3、COMP2-3、COMP3-3、COMP4-3每个的正极端子施加在端子SS处的电容C7的电压。这些PWM比较器均彼此比较在其正极和负极端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。
端子FB1与误差放大器15a的负极端子相连并且误差放大器15a的输出与连接至PWM比较器COMP1-2和COMP2-2每个的正极端子的端子FBOUT1相连。这些比较器均彼此比较在其正极和负极端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。
端子FB2与误差放大器15b的负极端子相连。误差放大器15b的输出与连接至PWM比较器COMP3-2和COMP4-2每个的正极输入端子的端子FBOUT2相连。这些比较器均彼此比较其正极和负极输入端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。图4示出了三角波信号CF(C1)、由三角波振荡器12提供的时钟信号CK、以及用于驱动开关元件的信号DRV1至DRV4的波形。端子FB1和FBOUT1之间的电容C5a对误差放大器15a执行相位补偿。端子FB2和FBOUT2之间的电容C5b对误差放大器15b执行相位补偿。
放电灯照明装置的输出电压由电容C9a和C4a分割，并被整流及平滑，然后提供给端子OVP1。放电灯照明装置的另一输出电压由电容C9b和C4b分割，并被整流及平滑，然后提供给端子OVP2。
由放大器80a放大施加至端子OVP1的电压并且放大后的电压被提供至PWM比较器COMP1-4和COMP2-4每个的正极端子。这些比较器均彼此比较其正极和负极输入端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。由放大器80b放大施加至端子OVP2的电压并且放大后的电压被提供至PWM比较器COMP3-4和COMP4-4每个的正极端子。这些比较器均彼此比较其正极和负极输入端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。
PWM比较器COMP1-1、COMP2-1、COMP3-1、以及COMP4-1均为确定最大导通占空(ON Duty)的比较器。这些PWM比较器的正极输入端子均接收最大占空电压(Duty Voltage)MAX_DUTY，该最大占空电压MAX_DUTY被设定为略低于三角波信号CF(C1)的上限电压和通过在三角波信号的上限值和下限值间的中间点逆变三角波信号CF(C1)而准备的逆变后的信号CF(C1′)的上限电压。这些比较器均彼此比较其正极和负极输入端子处的电压并且根据比较结果输出脉冲电压。
在来自PWM比较器COMP1-1、COMP1-2、COMP1-3、以及COMP1-4的输出脉冲电压当中，逻辑电路75a选择具有最短脉冲宽度的一个输出脉冲电压并且仅在三角波信号CF(C1)的上升周期期间通过逆变器77和驱动器82a将选中的输出脉冲电压发送至端子DRV1。在来自PWM比较器COMP2-1、COMP2-2、COMP2-3、以及COMP2-4的输出脉冲电压当中，逻辑电路76a选择具有最短脉冲宽度的一个输出脉冲电压并且仅在逆变后的信号C1′的上升周期期间通过驱动器83a将选中的输出脉冲电压发送至端子DRV2。
在来自PWM比较器COMP3-1、COMP3-2、COMP3-3、以及COMP3-4的输出脉冲电压当中，逻辑电路75b选择具有最短脉冲宽度的一个输出脉冲电压并且仅在三角波信号CF(C1)的上升周期期间通过逆变器78和驱动器82b将选中的输出脉冲电压发送至端子DRV3。在PWM比较器COMP4-1、COMP4-2、COMP4-3、以及COMP4-4的输出脉冲电压当中，逻辑电路76b选择具有最短脉冲宽度的一个输出脉冲电压并且仅在逆变后的信号C1′的上升周期期间通过驱动器83b将选中的输出脉冲电压发送至端子DRV4。
上述的操作交替地导通/断开p-型和n-型FET Qp1和Qn1，并且也交替地导通/断开p-型和n-型FET Qp2和Qn2。根据在同一频率、同一相位下的三角波信号CF(C1)的波形以及由误差放大器15a和15b确定的脉冲宽度来执行这些开关操作。正因如此，(受控值的电流和相反相位的)电能被提供给放电灯3。当打开放电灯照明装置的输出时，在端子OVP1和OVP2处的电压增大。当在端子OVP1和OVP2处的电压达到放大器80a和80b的参考电压VOVP1-1和VOVP2-1时，放大器80a和80b的反馈控制将放电灯照明装置的打开输出电压控制为预定值。
此外，当打开放电灯照明装置的输出时并且当在端子OVP1或OVP2处的电压超过被设定为略低于电压VOVP1-1和VOVP2-1的比较器81a和81b的参考电压VOVP1-2和VOVP2-2中的对应的一个时，参考电压VOVP1-2和VOVP2-2中的所述的对应的一个对或电路67d提供高电平输出。随后，或电路59提供高电平输出以使得电耗电路(Current Drain Circuit)58流过电流。结果，连接至端子CT的定时器电容C8被充电，从而，逐渐增大电容器C8的电压。
如果没有电流流过放电灯3，则在端子FB(FB1、FB2)处的电压均变为零以增大误差放大器15a和15b的输出。当在端子FBOUT(FBOUT1、FBOUT2)处的电压超过电压值VLFB(VLFB1、VLFB2)时，或电路67c和59均提供高电平输出，以使电耗电路58流过电流。结果，利用恒定电流对连接至端子CT的定时器电容C8充电，从而，逐渐增大电容C8的电压。
端子PRO与能够与可选应用一起检测诸如流到变压器T的过电流以及放电灯照明装置的低输出电压等异常状态的窗口比较器71和72相连。如果在端子PRO处的电压超过窗口比较器71和72中的任何一个的门限值，则通过电耗电路58利用恒定电流对连接至端子CT的定时器电容C8充电，从而，逐渐增大电容C8的电压。
当在端子CT处的电压超过为放大器57设定的门限电压时，放大器57为锁存电路56提供高电平输出，使得以锁存模式关闭控制电路1b的输出(DRV1和DRV2)。如果在定时器操作期间异常状态返回到正常状态，则重新启动定时器电容C8的充电。当在端子Vcc处的电压变为等于或低于锁存释放电压时，放大器51为锁存电路56提供高电平输出，以便释放锁存模式。
端子LATCH在正常操作期间处于高电平状态并且在控制电路1b进入锁存模式时变为低电平状态，以便将低电平状态，即异常状态通知给其它控制电路和系统。
接下来将会描述突发调光操作。图5为示出了由根据第一实施例的放电灯照明装置执行的突发调光操作相关的波形示意图。基于与端子RI相连的恒定电流确定电阻R1，电流镜像电路11可选地设定电流I1。根据电流I1，对与端子CB相连的低频振荡电容C2充电和放电，以产生其上升角和下降角彼此相等的低频三角波信号。
突发调光比较器63将在端子CB处的电容C2的电压与在端子BURST处的输入电压进行比较，并且如果在端子BURST处的电压低于电容C2的电压，则对n-型FET Q2的栅极提供低电平输出。由于n-型FET Q2为断开，因此电流沿着REG、CC1、D5a、Q4a、R3a、R4a以及大地的路径流过。此外，电流还沿着REG、CC1、D5b、Q4b、R3b、R4b以及大地的路径流过。这导致电流流出端子FB1和FB2，以将在误差放大器15a和15b的负极端子处的电压设定为由钳位电路19确定的并且略高于在误差放大器15a和15b的正极端子处电压的电压。结果，误差放大器15a和15b的输出FBOUT1和FBOUT2可以操作来降低对放电灯3提供的电能。
同时，齐纳二极管ZD1a和ZD2a对误差放大器15a和15b的输出FBOUT1和FBOUT2进行钳位，使得输出FBOUT1和FBOUT2不会降至三角波信号的下限值之下。PWM比较器COMP1-2、COMP2-2、COMP3-2以及COMP4-2均处于已准备好提供非常窄的PWM控制信号的待命状态。逻辑电路75a、76a、75b和76b阻断PWM控制信号以停止振荡输出。结果，在端子BURST处的电压为超过电容C2的上限值和下限值的脉冲信号或是处于电容C2的上限值与下限值之间的DC电压的情况下，从端子FB1和FB2提供脉冲电流，间断地产生振荡以降低电能供应，从而执行突发调光操作。
在突发调光操作的导通周期的开始时，误差放大器15a和15b与在端子FB1、FB2、FBOUT1和FBOUT2之间的电容C5a、C5b以及电阻R3a、R3b、R4a、R4b结合，作为集成电路来操作，使得误差放大器15a和15b的输出电压可逐渐增大。结果，放电灯3的电压和电流逐渐增大。借此，可从用于防止放电灯3上的过度应力的软启动动作快速地开启放电灯3。
端子ADIM与误差放大器15a和15b的正极端子相连。通过使用施加到端子ADIM的各种电压，可在上下方向上改变误差放大器15a和15b的参考电压，以便加宽电流调光(Current Dimming)的范围。
端子UVLO与磁滞比较器61相连。如果在端子UVLO处的电压等于或低于预定电压，则磁滞比较器61导通n-型FET Q5使得放大器57可输出低电平信号至锁存电路56以阻断到锁存电路56的信号。同时，设定端子SS为低以切断控制电路1b的输出。当在端子UVLO处的电压超过预定电压时，释放至锁存电路的信号和设定端子SS为低的信号，并且从软启动动作中恢复电路1b的输出。通过施加与提供给放电灯照明装置的输入源电压成比例的电压至端子UVLO，可对提供给放电灯照明装置的输入源电压执行欠压锁定操作。
端子FSYNC为外部同步信号输入端并且与频率同步电路73相连。三角波信号CF(C1)以来自频率同步电路73的脉冲信号的频率振荡。端子BSYNC为外部同步信号输入端并且与频率同步电路66相连。三角波信号CB(C2)以来自频率同步电路66的脉冲信号的频率振荡。端子PGND(PGND1、PGND2)用于将输出驱动器82a、82b、83a和83b接地。端子CGND用于将控制电路1b的除输出驱动器82a至83b之外的部分接地。
第一和第二控制部共享启动-停止电路21、软启动电路22、输出关闭电路24、以及突发调光三角波振荡器25。在放电灯照明装置的操作开始时，启动-停止电路21和软启动电路22同时且逐渐增大并且对第一和第二控制部提供电能。在放电灯照明装置的操作停止时，启动-停止电路21同时停止对第一和第二控制部提供电能。当执行突发调光操作时，突发调光三角波振荡器25同时对第一和第二控制部提供突发调光信号以间隔地对放电灯3提供电能。如果检测到异常，则输出关闭电路24同时停止对第一和第二控制部提供电能。以这种方式，无需导致放电灯3的端部处相反相位的电压之间的时滞即可执行控制。
第二实施例
图6A为部分地示出了用作根据本发明第二实施例的放电灯照明装置的控制电路的半导体集成电路的电路示意图，并且图6B为示出了半导体集成电路的剩余部分的电路示意图。在图6A中所示的标记“a”至“j”与图6B中所示的标记“a”至“j”相一致并且相同标记所表示的点彼此相连。图7为示出了根据第二实施例的放电灯照明装置的电路示意图。
在图6A和图6B中，突发比较器63将提供给端子BURST的电压与由低频三角波振荡器65根据电容C2的电压而产生的三角波信号CB(C2)进行比较。如果施加给端子BURST的电压等于或低于三角波信号CB(C2)，则突发比较器63对n-型FET Q2a提供低电平输出以断开FET Q2a并且从端子FB1流出电流。
突发比较器63b将三角波反相电路63a的信号C2′与提供给端子BURST的电压进行比较。如果施加给端子BURST的电压等于或小于信号C2′，则突发比较器63b对n-型FET Q2b提供低电平输出以断开FET Q2b并且从端子FB2流出电流。根据本发明，三角波反相电路63a对应于突发调光模式开关单元。如果从端子OBUR并未提供开关信号给三角波反相电路63a，则信号C2′将会与信号CB(C2)相等。根据本发明，突发比较器63和63b对应于第一突发调光模式电路并且对误差放大器15a和15b提供同一相位的突发调光信号。
当从端子OBUR提供开关信号给三角波反相电路63a时，三角波反相电路63a对脉冲比较器63b的负极端子提供通过在与三角波信号的上限值与下限值之间的中间点处逆变来自三角波振荡器65的三角波信号而形成的逆变后的信号C2′。突发比较器63b将三角波反相电路63a的逆变信号C2′与从端子BURST提供的电压进行比较并且对n-型FET Q2b提供比较结果。根据本发明，突发比较器63b对应于第二突发调光模式电路并且对误差放大器15a和15b提供具有180度相位差的突发调光信号。
在图7中，放电灯照明装置在放电灯3的两端产生相反相位的电压，以开启放电灯3。为了执行突发调光操作，应该对放电灯3的端部施加同相位间歇振荡。为此，设定来自端子OBUR的开关信号为低以使三角波反相电路63a的三角波信号不会被逆变从而使得CB(C2′)等于CB(C2)。结果，对误差放大器15a和15b提供同相位突发调光信号以执行同相位突发调光操作。图8示出了与由根据第二实施例的放电灯照明装置执行的同相位突发调光操作相关的波形。
图9为示出了根据本发明第二实施例的变化例的放电灯照明装置的电路示意图。在图9中，并行设置了放电灯3a和3b。放电灯3a的一端与变压器T1的次级线圈S1的一端相连并且放电灯3a的另一端通过包括二极管D1a和D2a以及电阻R4a在内的灯电流检测器以及通过电阻R3a与端子FB1相连。
放电灯3b的一端与变压器T2的次级线圈S2的一端相连并且放电灯3b的另一端通过包括二极管D1b和D2b以及电阻R4b在内的灯电流检测器以及通过电阻R3b与端子FB2相连。
图9中所示的装置的其它部件均与图7中所示的装置的那些部件相同，因此不再赘述。
为了以180度相位差执行并联的放电灯3a和3b的突发调光操作，要使来自端子OBUR的开关信号为高。随后，三角波反相电路63a在三角波信号的上限值与下限值之间的中间点处逆变三角波信号CB(C2)并且对突发比较器63b提供逆变后的信号。因此，脉冲比较器63b对误差放大器15a和15b提供具有180度相位差的突发调光信号从而以执行180-度相位差的突发调光操作。图10示出了与根据第二实施例的变化例的180-度相位差的突发调光操作相关的波形。
如上所述，根据本发明的放电灯照明装置和半导体集成电路在放电灯的各侧均设置有第一至第四开关元件。这些开关元件共享振荡器。第一控制部根据第一PWM控制信号以180度相位差和对应于流过第一变压器的次级线圈的电流的脉冲宽度来控制第一和第二开关元件。第二控制部与第一PWM控制信号同步地、以180度相位差和对应于流过第二变压器的次级线圈的电流的脉冲宽度来控制第三和第四开关元件。第一和第二控制部被设置在放电灯的相反侧并且单独对放电灯执行PWM控制以在即使放电灯周围的外围电容值彼此不同时也可稳定地开启放电灯。
本发明申请主张在2007年3月20日申请的日本专利申请No.2007-072093的优先权，其全部内容在这里通过参考而引入。尽管通过参考本发明的特定实施例以上描述了本发明，但是本发明并不以上述的实施例为限。根据教导，本领域技术人员可对如上所述的实施例作出改变和变化。本发明的保护范围应参考权利要求书来界定。

Claims (14)

1.一种放电灯照明装置，用于将直流电流转换成正负对称的交流电流并且对放电灯提供电能，其包括：
第一谐振电路，包括第一变压器、与第一变压器的初级线圈和次级线圈的至少其中之一相连的第一电容、以及与放电灯的第一端相连的输出端；
第一和第二开关元件，其与DC电源的端部相连，并且配置来流过经过第一变压器的初级线圈和第一电容的电流；
第二谐振电路，包括第二变压器、与第二变压器的初级线圈和次级线圈的至少其中之一相连的第二电容、以及与放电灯的第二端相连的输出端，第二谐振电路配置来输出相位与由第一谐振电路提供的交流电流的相位相反的交流电流；
第三和第四开关元件，其与DC电源的端部相连，并且配置来流过经过第二变压器的初级线圈和第二电容的电流；
振荡器，配置来产生三角波信号；
第一控制部，配置来根据来自振荡器的三角波信号以及第一参考电压与对应于流过第一变压器的次级线圈的第一电流的电压之间的误差电压来产生第一PWM控制信号，所述第一PWM控制信号用于以大约180度相位差和对应于第一电流的脉冲宽度导通/断开第一和第二开关元件；以及
第二控制部，配置来与第一PWM控制信号同步地，根据来自振荡器的三角波信号以及第二参考电压与对应于流过第二变压器的次级线圈的第二电流的电压之间的误差电压来以大约180度相位差和对应于第二电流的脉冲宽度导通/断开第三和第四开关元件，其中
单独执行PWM控制操作以产生施加至放电灯的端部的相反相位的交流电流。
2.根据权利要求1所述的放电灯照明装置，还包括：
由第一和第二控制部共享的启动-停止电路、软启动电路、输出关闭电路、以及突发调光三角波振荡器，其中：
在放电灯照明装置的操作启动时，启动-停止电路和软启动电路执行逐渐增大提供给放电灯的电量的操作并且对第一和第二控制部提供电能；
在放电灯照明装置的操作停止时，启动-停止电路停止对第一和第二控制部提供电能；
在放电灯照明装置的突发调光操作时，突发调光三角波振荡器对第一和第二控制部提供突发调光信号使得对放电灯间歇性地提供电能；以及
当检测到异常时，输出关闭电路停止对第一和第二控制部提供电能。
3.根据权利要求1所述的放电灯照明装置，还包括：
电流检测器，配置来检测流过第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过第二变压器的次级线圈的第二电流；以及
开关单元，配置来在由电流检测器检测得到的第一和第二电流等于或大于各自的预定值时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
4.根据权利要求2所述的放电灯照明装置，还包括：
电流检测器，配置来检测流过第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过第二变压器的次级线圈的第二电流；以及
开关单元，配置来在由电流检测器检测得到的第一和第二电流等于或大于各自的预定值时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
5.根据权利要求1所述的放电灯照明装置，还包括：
电压检测器，配置来检测第一变压器的次级线圈的第一电压和第二变压器的次级线圈的第二电压；
电流检测器，配置来检测第一电流和第二电流；以及
开关单元，配置来在第一和第二电流等于或大于各自的预定电流并且第一和第二电压小于各自的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定电流或是第一和第二电压中的任何一个电压等于或大于对应的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
6.根据权利要求2所述的放电灯照明装置，还包括：
电压检测器，配置来检测第一变压器的次级线圈的第一电压和第二变压器的次级线圈的第二电压；
电流检测器，配置来检测第一电流和第二电流；以及
开关单元，配置来在第一和第二电流等于或大于各自的预定电流并且第一和第二电压小于各自的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定电流或是第一和第二电压中的任何一个电压等于或大于对应的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
7.一种半导体集成电路，用于控制对放电灯提供电能的多个开关元件，所述开关元件包括与DC电源的端部相连并且流过经过第一变压器的初级线圈和第一电容的电流的第一和第二开关元件、以及与DC电源的端部相连并且流过经过第二变压器的初级线圈和第二电容的电流的第三和第四开关元件，所述半导体集成电路包括：
振荡器，配置来产生三角波信号；
第一控制部，配置来根据振荡器的三角波信号以及第一参考电压与对应于流过第一变压器的次级线圈的第一电流的电压之间的误差电压来产生第一PWM控制信号，所述第一PWM控制信号用于以大约180度相位差和对应于第一电流的脉冲宽度导通/断开第一和第二开关元件；以及
第二控制部，配置来与第一PWM控制信号同步地、根据振荡器的三角波信号以及第二参考电压与对应于流过第二变压器的次级线圈的第二电流的电压之间的误差电压来以大约180度相位差和对应于第二电流的脉冲宽度导通/断开第三和第四开关元件。
8.根据权利要求7所述的半导体集成电路，还包括：
由第一和第二控制部共享的启动-停止电路、软启动电路、输出关闭电路以及突发调光三角波振荡器，其中：
在放电灯照明装置的操作启动时，启动-停止电路和软启动电路执行逐渐增大提供给放电灯的电量的操作并且对第一和第二控制部提供电能；
在放电灯照明装置的操作停止时，启动-停止电路停止对第一和第二控制部提供电能；
在放电灯照明装置的突发调光操作时，突发调光三角波振荡器对第一和第二控制部提供突发调光信号使得对放电灯间歇性地提供电能；以及
当检测到异常时，输出关闭电路停止对第一和第二控制部提供电能。
9.根据权利要求7所述的半导体集成电路，还包括：
开关单元，配置来如果流过与放电灯的第一端相连的第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过与放电灯的第二端相连的第二变压器的次级线圈的第二电流等于或大于各自的预定值则将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
10.根据权利要求8所述的半导体集成电路，还包括：
开关单元，配置来如果流过与放电灯的第一端相连的第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过与放电灯的第二端相连的第二变压器的次级线圈的第二电流等于或大于各自的预定值则将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
11.根据权利要求7所述的半导体集成电路，还包括：
开关单元，配置来在流过与放电灯的第一端相连的第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过与放电灯的第二端相连的第二变压器的次级线圈的第二电流等于或大于各自的预定值并且第一变压器的次级线圈的第一电压以及第二变压器的次级线圈的第二电压小于各自的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值以及第一和第二电压中的任何一个电压等于或大于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
12.根据权利要求8所述的半导体集成电路，还包括：
开关单元，配置来在流过与放电灯的第一端相连的第一变压器的次级线圈的第一电流以及流过与放电灯的第二端相连的第二变压器的次级线圈的第二电流等于或大于各自的预定值并且第一变压器的次级线圈的第一电压以及第二变压器的次级线圈的第二电压小于各自的预定电压时将振荡器的振荡频率设定为第一振荡频率，并且在所述第一和第二电流中的任何一个电流小于对应的预定值以及第一和第二电压中的任何一个电压等于或大于对应的预定值时将振荡器的振荡频率设定为比所述第一振荡频率大的第二振荡频率。
13.根据权利要求7所述的半导体集成电路，还包括：
第一突发调光模式电路，配置来对第一和第二控制部提供相同相位的突发调光信号，所述突发调光信号用于对放电灯间歇性地提供电能；
第二突发调光模式电路，配置来对第一和第二控制部提供具有180度相位差的突发调光信号，所述突发调光信号用于对放电灯间歇性地提供电能；以及
突发模式开关单元，配置来根据开关信号在第一突发调光模式电路与第二突发调光模式电路之间切换。
14.根据权利要求8所述的半导体集成电路，还包括：
第一突发调光模式电路，配置来对第一和第二控制部提供相同相位的突发调光信号，所述突发调光信号用于对放电灯间歇性地提供电能；
第二突发调光模式电路，配置来为对第一和第二控制部提供具有180度相位差的突发调光信号，所述突发调光信号用于对放电灯间歇性地提供电能；以及
突发模式开关单元，配置来根据开关信号在第一突发调光模式电路与第二突发调光模式电路之间切换。
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