CN102958252B - 点亮装置 - Google Patents

Abstract

供给一种能够以所希望的顺序起动或者停止开关元件用的控制IC且能够使这些控制IC稳定动作的点亮装置。点亮装置具备：功率因数改善电路、降压斩波电路、全桥电路等多个开关电路、各开关电路用的控制IC、以及该控制IC用的驱动电压供给电路。驱动电压供给电路向各控制IC供给驱动电压。各控制IC向开关电路的开关元件提供驱动电压来使其动作。另外，还具备检测单元以及判断单元。检测单元检测来自驱动电压供给电路的驱动电压。判断单元在驱动电压供给电路启动时，等待到检测出的驱动电压达到规定值后从外部电源侧向光源侧依次地向各控制IC发出开始输出驱动电压的指令。

Description

点亮装置

技术领域

本发明涉及一种放电灯点亮装置、LED点亮装置等点亮装置，具体地说涉及一种对驱动使用于点亮装置中的开关元件的控制IC、驱动器电路等的起动以及停止进行的管理。

背景技术

逆变器能够进行高频输出且能够容易地输出矩形波，因此被利用于作为HID(HighintensityDischarge：高强度气体放电)光源的高压放电灯的点亮装置中。另外，还被利用于点亮LED光源等的直流电源装置中。逆变器使用很多能够进行高频驱动的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)等开关元件，多使用专用的模拟控制IC来驱动这些开关元件。近年来，开关元件用的控制IC以低价格在市场上流通，另外具备高功能的控制IC也逐渐变多。因此，在点亮装置包含多个开关元件的情况下，针对包含一个或者多个开关元件的每个电路块设置该电路块专用的控制IC，来以电路块为单位进行动作。向各控制IC供给的控制电压的规定值通常是15V左右，由设置在点亮装置中的控制电源电路供给该控制电压。从点亮装置的主体侧取出向该控制电源电路供电的电源，例如使用向主体侧输入的输入电力的一部分，或使用在主体侧被直流化的电力的一部分(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平9-55296号公报(图1)

发明内容

发明要解决的问题

然而，在通过控制电压使多个控制IC进行动作时，有时会不按照所希望的顺序起动而是以不同的顺序起动，或者即使控制IC起动，动作也会陷入不稳定的状态，认为这是电路故障的一个原因。这是因为针对每个电路块设置的专用的控制IC的动作电压、特别是最低动作电压与其它控制IC的不一致而各自的最低动作电压不同。在向点亮装置接入电源时，首先控制电源电路启动，在该启动的过程中来自控制电源电路的控制电压上升而达到规定的15V。在该上升过程中,会从控制电压早到达最低动作电压的控制IC起先起动。然而，控制IC是结合电路块的功能、特性而设置的，因此使控制IC的相互的最低动作电压一致是非常困难的。因此，产生如下需求，即使使用很多最低动作电压不同的控制IC，也能够以所希望的顺序起动。

另外，在切断向点亮装置供电的电源而使各控制IC停止时，有时会不按照所希望的顺序停止而是以不同的顺序停止。这也是因为控制IC的各自的最低动作电压不同，在控制电压的下降过程中会从控制电压早达到最低动作电压的控制IC起先停止。并且，根据控制IC不同，存在即使控制电压低于最低动作电压也进行误动作并且继续进行输出的控制IC，也有时控制IC的动作会陷入不稳定的状态，这与以不同的顺序停止一起被认为是电路故障的一个原因。

此外，在由专用电池等来进行向控制电源电路的电源供给的情况下，从专用电池等向控制电源电路接入电源时、切断电源时可能产生同样的问题。另外，不仅是电源接入时、电源切断时，在外部电源的供给变动而导致电压下降时、电池剩余量下降时等也可能产生同样的问题。

图5示出使用一般的逆变器的放电灯点亮装置的整体结构图。该放电灯点亮装置是将来自交流电源2的输入电力转换为期望的输出电力并将其供给到放电灯4的装置，如图5所示，具备功率因数改善电路6、降压斩波电路8、全桥电路10以及脉冲产生电路12。功率因数改善电路6使输入电力平滑化，并且修正输入电流的波形失真，消除高次谐波电流，具有用于实现这些功能的高频开关元件。降压斩波电路8是用于使功率因数改善电路6的输出的功率恒定，具有专用的高频开关元件。全桥电路10将降压斩波电路8的输出转换为矩形波电压、并且调整其交变频率，由连接为全桥型的四个开关元件构成。脉冲产生电路12在开始起动时产生高压脉冲，并将其叠加到来自全桥电路10的矩形波电压上以施加到放电灯。

各电路中连接有用于驱动该电路所具有的开关元件的控制IC(IC-1~IC-4)。另外，设置有向这些控制IC供给控制电压的控制电源电路14。在以后的说明中，有时将包含开关元件的功率因数改善电路6、降压斩波电路8以及全桥电路10等简单称为“开关电路”来进行说明。

图6的时序图示出向这种结构的以往的放电灯点亮装置接入或者切断交流电源时的各控制IC的起动或者停止的过程。如图6那样，在接入交流电源的几乎同时控制电源电路14的输出(控制电压)开始上升，在规定的上升期间内达到规定值。另外，在切断交流电源后经过规定时间之后控制电压开始下降。切断电源之后释放出蓄积在控制电源电路14的电容器等内的电荷，来维持供给控制电压规定时间。因此，如图6所示那样在控制电源电路的动作中产生上升期间和下降期间。

在以往的点亮装置中，如果向控制IC供给的控制电压达到最低动作电压则该控制IC开始动作。在控制电压的上升期间，最低动作电压小的降压斩波电路的控制IC(IC-2)首先起动。接着最低动作电压为中间程度的全桥电路的控制IC(IC-3)和脉冲产生电路的控制IC(IC-4)几乎同时起动。最后最低动作电压大的功率因数改善电路的控制IC(IC-1)起动。脉冲产生电路的控制IC(IC-4)在放电灯开始动作之后不需要动作，因此自动停止。

功率因数改善电路6、降压斩波电路8以及全桥电路10在放电灯4的点亮过程中始终进行动作，因此至少持续动作直到切断向点亮装置的交流电源为止。而且，在切断交流电源之后，在维持控制电压的期间内也继续动作。而且，如果控制电源电路14进入下降期间则控制电压逐渐下降，因此最低动作电压大的功率因数改善电路的控制IC(IC-1)首先停止。接着全桥电路的控制IC(IC-3)和最低动作电压小的降压斩波电路的控制IC(IC-2)几乎同时停止。全桥电路的控制IC(IC-3)的最低动作电压是中间程度，因此应该比控制IC(IC-2)更早停止。在图6中示出控制IC(IC-3)进行误动作的情形，与控制电压低于最低动作电压无关地全桥电路的控制IC(IC-3)继续进行输出并在与降压斩波电路的控制IC(IC-2)几乎相同的时刻停止。

在图5的放电灯点亮装置中，从电路保护的观点出发，希望从交流电源2侧向放电灯4侧依次地起动各电路，以及从放电灯4侧向交流电源2侧依次地停止各电路。但是，在控制电压的上升过程、下降过程中，各控制IC以各自的最低动作电压进行起动、停止，并且即使是最低动作电压以下的电压也进行误动作，因此如上述那样控制IC以不同的顺序起动、停止，或控制IC的动作陷入不稳定的状态。

叙述了使用控制IC来对开关电路的驱动进行控制的情况，但是在使用驱动器电路来驱动开关电路的情况下也产生相同的问题。

即，本发明是鉴于如下问题而作出的：点亮装置具有多个开关电路、针对该每个开关电路设置驱动这些开关电路的驱动电路并且驱动电路的动作电压相互不同的情况下，驱动电路以不同的顺序起动、停止，或者驱动电路的动作陷入不稳定的状态。并且，本发明的目的在于供给一种能够以所希望的顺序起动或者停止开关元件的驱动电路且能够使这些驱动电路稳定动作的点亮装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，设置了检测单元，该检测单元检测向驱动电路(控制IC、驱动器电路等)供给的驱动电压，另外，设置了判断单元，该判断单元根据检测单元的检测值发出开始向开关元件供给驱动电压以及停止向开关元件供给驱动电压的指令。而且，在点亮装置的电源接入时，在确认为向驱动电路供给的驱动电压上升到规定值而获得稳定电源后，以规定的顺序开始向开关元件供给驱动电压。另外，在点亮装置的电源切断时，在向驱动电路供给的驱动电压开始下降之前，以规定的顺序停止向所有开关元件的驱动电压的供给。

即，本发明的点亮装置具备多个开关电路，将其中配置在外部电源侧的开关电路设为第一开关电路，将配置在光源侧的开关电路设为第二开关电路。另外，具备第一驱动电路、第二驱动电路以及驱动电压供给电路。第一开关电路基于来自外部电源的输入电力，通过对一个以上的开关元件进行驱动来生成规定的输出电力。第一驱动电路向上述第一开关电路的上述开关元件供给驱动电压。第二开关电路基于上述第一开关电路输出电力，通过对一个以上的开关元件进行驱动来生成规定的输出电力。第二驱动电路向上述第二开关电路的上述开关元件供给驱动电压。驱动电压供给电路向上述各驱动电路供给驱动电压。而且，本发明的点亮装置基于上述第二开关电路的输出电力来点亮光源。

并且，点亮装置具备检测单元以及判断单元。检测单元检测来自驱动电压供给电路的驱动电压。在上述驱动电压供给电路启动时，如果上述驱动电压达到规定值，则判断单元发出指令以从外部电源侧的上述驱动电路向光源侧的上述驱动电路依次地由各驱动电路开始输出驱动电压。

另外，在上述驱动电压供给电路关闭时，在上述驱动电压低于上述规定值之前，判断单元发出指令以从光源侧的上述驱动电路向外部电源侧的上述驱动电路依次地由上述各驱动电路停止输出驱动电压。此外，点亮装置具备包括上述第一开关电路和上述第二开关电路在内的三个以上的开关电路以及包括上述第一驱动电路和上述第二驱动电路在内的三个以上的驱动电路，上述判断单元也可以以规定的顺序发出针对各上述驱动电路的输出动作的指令。

这里，驱动电路也可以是控制IC。控制IC根据上述开关电路的被控制量的检测值来决定开关元件的接通断开的时刻并在该时刻供给驱动电压。另外，驱动电路也可以是驱动器电路。驱动器电路根据所输入的时刻信号来在该时刻供给驱动电压。

这样在本发明中，通过设置检测单元以及判断单元，在电源接入时等驱动电路用的驱动电压上升的情况下，能够等待到获取规定值以上的稳定的驱动电压后以所希望的顺序起动控制IC、驱动器电路等驱动电路。另外，在电源切断时等驱动电路用的驱动电压下降的情况下，能够在驱动电压维持为规定值以上的期间内以所希望的顺序停止全部的驱动电路。因此，驱动电路不会随机地起动、停止。另外，在获得稳定的动作电压的状态下可靠地起动、停止驱动电路，因此能够防止驱动电路的误动作。不存在驱动电压不足所导致的驱动电路的动作不稳定，难以引起电路故障，能够提供可靠性高的点亮装置。

本发明不限于外部电源的接入时以及切断时，在点亮过程中外部电源变动时、电池的剩余量下降时也有效果。例如，在受到外部电源变动的影响而驱动电路用的控制电压变成规定值以下的情况下，能够与电源切断时同样地安全地停止驱动电路。而且，在驱动电压再次恢复到规定值以上的情况下，能够与电源接入时同样地安全地起动驱动电路。因而，在外部电源变动时等也能够恰当地管理驱动电路的动作、停止来防止发生无序的驱动电路的起动、停止，且能够防止其误动作。

附图说明

图1是表示本发明的放电灯点亮装置的整体结构图的图。

图2是表示上述放电灯点亮装置的控制IC的动作的时序图。

图3是说明驱动电路为控制IC的情况下的结构的图。

图4是说明驱动电路为驱动器IC的情况下的结构的图。

图5是表示以往的放电灯点亮装置的整体结构图的图。

图6是表示上述放电灯点亮装置的控制IC的动作的时序图。

附图标记说明

2：交流电源；4：放电灯；6：功率因数改善电路；8：降压斩波电路；10：全桥电路；12：脉冲产生电路；14：控制电源电路；16：控制电压检测单元；18：判断单元；114：驱动电源电路；116：动作电压检测单元；118：判断单元；IC-1~IC-4：控制IC；DR-1、DR-2：驱动器电路。

具体实施方式

图1示出本发明所涉及的放电灯点亮装置100的整体结构图。如图1所示，本发明中的放电灯点亮装置100也与图5中所记载的放电灯点亮装置相同，具备功率因数改善电路6、降压斩波电路8、全桥电路10以及脉冲产生电路12。省略关于与图5中记载的结构相同的结构的说明。此外，图1的结构只不过是本发明的点亮装置的一例，其它结构的点亮装置也包含在本发明中。例如，也可以是使用了兼具降压斩波电路和全桥电路的功能的全桥型的降压斩波电路、半桥型的降压斩波电路的放电灯点亮装置。另外，也包含放电灯以外的光源用的点亮装置。例如，作为LED用的点亮装置，也可以是将功率因数改善电路和降压斩波电路组合起来向LED供给规定的直流电流的点亮装置。即，本发明所涉及的点亮装置是至少组合两种开关电路来从外部电力生成光源所需的电力的点亮装置。

以下说明放电灯点亮装置100中的特征性的检测单元16和判断单元18的结构。具体地说，判断单元18以及检测单元16由微计算机(微机)等构成。

检测单元16检测由控制电源电路14生成的DC电压并将其检测值提供给判断单元18。此外，控制电源电路14相当于本发明的驱动电压供给电路。

判断单元18向各开关电路(6~12)的控制IC分别发出基于DC电压的检测值的控制指令。判断单元18将DC电压(控制电压)的检测值与规定值进行比较，在DC电压为规定值以上的情况下发出向开关元件供给驱动电压的指令，在DC电压小于规定值的情况下发出停止向开关元件供给驱动电压的指令。控制IC通过接收来自判断单元18的控制指令来向相对应的开关元件供给驱动电压或者停止供给驱动电压。例如，也可以在向各控制IC供给DC电压的供给线(图1中由虚线表示)上针对其控制IC设置专用的开关。当根据来自判断单元18的供给指令而开关变成接通时，向控制IC施加DC电压，开始从控制IC向开关元件供给驱动电压。或者，也可以针对控制IC的输出部设置切换部，在接收来自判断单元18的供给指令的期间对开关元件施加来自控制IC的驱动电压，在停止的控制指令的期间不对开关元件施加驱动电压。

另外，判断单元18在对各控制IC-1~IC-4发出允许输出驱动电压的控制指令时，能够以规定的顺序发出控制指令。使用图2的时序图来说明各控制IC的动作。如图2那样，在接入交流电源的几乎同时来自控制电源电路14的DC电压开始上升，在规定的上升期间内达到规定值。该规定值可以使用该图中DC电压固定的电平，或者也可以使用该电平的80%~100%的值。

当检测出的DC电压达到规定值时，判断单元18首先向控制IC-1发出控制指令。由此功率因数改善电路6开始动作。这里，将从接入交流电源起至功率因数改善电路6开始动作为止的期间设为T1。接着，在从功率因数改善电路6开始动作起经过规定的期间(T2)之后，判断单元18向控制IC-2发出指令信号，降压斩波电路8开始动作。然后，从降压斩波电路8开始动作起经过规定的期间(T3)之后，判断单元18向控制IC-3发出指令信号，全桥电路10开始动作。最后，从全桥电路10开始动作起经过规定的期间(T4)之后，判断单元18向控制IC-4发出指令信号，脉冲产生电路12开始动作。直到确认出放电灯开始动作为止向控制IC-4发出允许指令，之后自动停止。

此外，也可以在初始调整中事先测量从接入交流电源起至功率因数改善电路6开始动作为止的期间T1，与其它期间T2~T4同样地根据从接入交流电源开始经过的时间来向控制IC-1发出指令信号。在这种情况下，也可以设置用于检测交流电源的接入或者切断的电源电压检测单元(未图示)，判断单元18从该电源电压检测单元检测到接入交流电源的时刻起对期间T1进行计时来使功率因数改善电路6开始动作。

另一方面，在切断交流电源的情况下，在切断后也维持控制电压的期间进行以下的动作。判断单元18首先对控制IC-3发出停止指令。由此不从控制IC-3向开关元件供给驱动电压，全桥电路10停止。将从切断交流电源起到全桥电路10停止为止的期间设为T5。在这里，判断单元18也可以从电源电压检测单元检测到切断交流电源的时刻起对期间T5进行计时来停止全桥电路10。从全桥电路10停止起经过规定的期间(T6)之后，判断单元18向控制IC-2发出停止指令，降压斩波电路8停止。然后，从降压斩波电路8停止起经过规定的期间(T7)之后，判断单元18向控制IC-1发出停止指令，功率因数改善电路6停止。控制电压开始下降的时刻在功率因数改善电路6停止之后。

此外，由检测单元16获取控制电压的检测值来预先测量从切断直到控制电压开始下降的期间。而且，留有余量地设定期间T5~T7使得能够在控制电压开始下降之前停止全部的控制IC。

这样在本发明的放电灯点亮装置100中，从电路保护的观点出发，能够从交流电源2侧向放电灯4侧依次地起动各电路6~12，另外，能够从放电灯4侧向交流电源2侧依次地停止各电路6~10。即，通过设置检测单元16以及判断单元18，能够在电源接入时等控制电压上升的情况下，进行等待直到获得规定值以上的稳定的控制电压，之后以所希望的顺序起动控制IC-1~IC-4。另外，能够在电源切断时等控制电压下降的情况下，在控制电压维持为规定值以上的期间内以所希望的顺序停止控制IC-1~IC-3。因此，控制IC-1~IC-4不会以不同的顺序起动、停止。另外，在获得稳定的控制电压的状态下可靠地起动、停止控制IC，因此能够防止控制IC的误动作，使控制IC稳定动作。不存在控制电压的不足所导致的控制IC动作不稳定，难以引起电路故障，能够供给可靠性高的点亮装置。

作为本发明的驱动电路，不限于上述的控制IC，也可以是驱动器电路。

在控制IC中，如图3所示那样根据开关电路的被控制量(从各开关电路输出的电流值、电压值)的检测值决定开关元件Q的接通断开的时刻并在该时刻驱动开关元件Q。

另一方面，图4中示出通过驱动器电路DR-1~DR-2驱动开关元件Q的电路结构。从驱动器电源电路114向驱动器电路DR-1~DR-2供给动作电压。驱动器电路使用动作电压，输出基于来自PWM控制单元120、122的PWM控制信号的驱动电压来驱动开关元件Q。

在该电路结构中，动作电压检测单元116检测来自驱动器电源电路114的动作电压并将其检测值提供给判断单元118。判断单元118根据动作电压的检测值来对PWM控制单元120、122发出信号的输出或者停止指令。判断单元118将动作电压的检测值与规定值进行比较，在动作电压为规定值以上的情况下向PWM控制单元120、122发出输出指令，在动作电压小于规定值的情况下发出停止指令。PWM控制单元120、122在接收到输出指令的期间向驱动器电路输出PWM控制信号，使驱动器电路进行动作。相反地，在接收到停止指令的期间不向驱动电路输出PWM控制信号，不使驱动器电路进行动作。因而，即使在驱动器电路的情况下，判断单元118也能够根据动作电压的检测值来以规定的顺序管理驱动器电路的动作、停止。

作为本发明的驱动电路，除了上述之外也可以是基于晶体管的放大电路。例如，在微计算机中产生开关元件的驱动信号。由放大电路将该信号进行放大，设为驱动开关元件所需的电压而供给到开关元件。能够利用微计算机输出直接驱动开关元件。在这种情况下，能够对放大电路的晶体管的集电极-发射极间的动作电压应用本发明。即，在电源接入时，在向放大电路供给的动作电压达到规定值之后由微计算机向晶体管发送驱动信号。另外，在电源切断时，只要在动作电压维持为规定值以上的期间内停止驱动信号来停止开关元件即可。

本发明不限于交流电源2接入时以及切断时，在点亮过程中交流电源2变动时、为控制电压而专门设置的电池的剩余量下降时也有效果。例如，在受到交流电源2的变动影响而控制电压变成规定值以下的情况下，能够与电源切断时同样地安全地停止控制IC。而且，在交流电源2再次恢复到规定值以上的情况下，能够与电源接入时同样地安全地起动控制IC。因而，在交流电源变动时等也能够恰当地管理控制IC的动作、停止来防止发生无序的驱动电路的起动、停止，且能够防止其误动作。

本申请主张2011年8月25日申请的日本国专利申请2011-183369号的优先权并引入本申请。

Claims (6)

1.一种点亮装置，具备：

第一开关电路，其基于来自外部电源的输入电力，通过对一个以上的开关元件进行驱动来生成规定的输出电力；

第一驱动电路，其向上述第一开关电路的上述开关元件发出接通断开驱动电压；

第二开关电路，其基于上述第一开关电路的输出电力，通过对一个以上的开关元件进行驱动来生成规定的输出电力；

第二驱动电路，其向上述第二开关电路的上述开关元件发出接通断开驱动电压；以及

驱动电压供给电路，其向各上述驱动电路供给驱动电压，

其中，基于上述第二开关电路的输出电力来点亮光源，

该点亮装置的特征在于，还具备：

检测单元，其检测来自上述驱动电压供给电路的驱动电压；以及

判断单元，在从上述驱动电压供给电路供给的驱动电压上升时，如果上述检测单元检测出的上述驱动电压达到规定值，则该判断单元发出指令以从外部电源侧的上述驱动电路向光源侧的驱动电路依次地由各驱动电路开始输出接通断开驱动电压。

2.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

在从上述驱动电压供给电路供给的驱动电压下降时，上述判断单元发出指令以在上述检测单元检测出的上述驱动电压低于上述规定值之前，从光源侧的上述驱动电路向外部电源侧的上述驱动电路依次地由各驱动电路停止输出接通断开驱动电压。

3.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

具备包括上述第一开关电路和上述第二开关电路在内的三个以上的开关电路以及包括上述第一驱动电路和上述第二驱动电路在内的三个以上的驱动电路，

上述判断单元以规定的顺序发出针对各上述驱动电路的输出动作的指令。

4.根据权利要求2所述的点亮装置，其特征在于，

具备包括上述第一开关电路和上述第二开关电路在内的三个以上的开关电路以及包括上述第一驱动电路和上述第二驱动电路在内的三个以上的驱动电路，

上述判断单元以规定的顺序发出针对各上述驱动电路的输出动作的指令。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的点亮装置，其特征在于，

上述驱动电路是如下控制IC：根据上述开关电路的被控制量的检测值来决定上述开关元件的接通断开时刻，在该时刻向上述开关元件发出驱动电压。

6.根据权利要求1～4中的任一项所述的点亮装置，其特征在于，

上述驱动电路是如下驱动器：根据接通断开时刻的输入信号来在该接通断开时刻向上述开关元件发出驱动电压。