DE4103100A1 - Elektronische blitzeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Blitz­ einrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein modifiziertes Steuersystem für eine elektronische Blitz­ einrichtung, wie sie für das Fotografieren verwendet wird.

Ein Schaltkreis zum An- und Ausschalten des Entladungsröhrenstromes mittels einer Halbleiterschaltein­ richtung, welche in Reihe mit der Blitzentladungsröhre in einer elektronischen Blitzeinrichtung zwecks Verwendung als Hilfslichtquelle zum Fotografieren verwendet wurde, ist in der Vergangenheit mittels verschiedenster Arten von Halb­ leitereinrichtungen realisiert worden. Da die momentanen Ströme und Spannungen hoch sind, ist in der Vergangenheit hauptsächlich ein Tyristorinverter verwendet worden, wohin­ gegen seit kurzem, seitdem Schalteinrichtungen vom Selbstbo­ genlöschungstyp (self-arc-extinguishing-type switching-de­ vice) erheblich verbessert werden konnten, verschiedenste Arten mit derartigen Einrichtungen vorgeschlagen worden sind.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Steuerschaltkreises abge­ bildet, der mittels der Verwendung eines bipolaren Transi­ stors mit isoliertem Gate (IGBT) realisiert wurde. Eine ähn­ liche Erfindung ist in der US-A-48 39 686 beschrieben. Ein Hochspannungsversorgungsschaltkreis 200, welcher eine Hoch­ spannung von ungefähr 300 V erzeugt, indem er Zellenspannun­ gen mittels eines DC-DC Wandlers hinauftransformiert, ist parallel mit einem Hauptkondensator 101 verbunden. Der Hauptkondensator 101, eine Blitzentladungsröhre 102 und der IGBT 104 sind in Reihe verbunden, und ein Triggerschaltkreis 300 zum Abgeben der Triggersignale an die Blitzentladungs­ röhre 102 ist parallel mit der Blitzentladungsröhre 102 ver­ bunden.

Außerdem ist ein Gate-Steuerschaltkreis 400, welcher eine Funktion des IGBT 104 steuert, indem er die Gatespannungen des IGBT 104 an und aus schaltet, mit dem Gate des IGBT 104 verbunden, wobei die Leistungsversorgung des Gate-Steuer­ schaltkreises 400 von einem Kondensator 105 bereitgestellt wird, welcher DC Spannungen von ungefähr 30 V abgibt, nach­ dem er eine gleichgerichtete Spannung von einer Diode emp­ fangen und geglättet hat, die mit einer Abgriffstelle einer Spannungsauftransformierungsspule des DC-DC Wandlers verbun­ den ist, die in dem Hochspannungsleistungsversorgungs­ schaltkreis 200 enthalten ist.

Zusätzlich wird ein Blitzstopsignal- Erzeugungsschaltkreis 106, welcher ein Blitzstopsignal (nachfolgend ein STOP-Sig­ nal genannt) nach einer vorherbestimmten Zeit nach dem Start des Blitzens der Blitzentladungsröhre 102 erzeugt mit der Blitzentladungsröhre 102 verbunden. Der Blitzstopsignal- Erzeugungsschaltkreis 106 ist mit einem Resetanschluß R ei­ nes R-S Flip-Flops 107 verbunden. Ein Blitzstartsignal (nachfolgend ein START-Signal genannt), welches von einem Mikrocomputer oder ähnlichem in der Kamera (nicht darge­ stellt) entsendet wird, wird an einem Set-Anschluß S des R-S Flip-Flops 107 angelegt. Ein Ausgangsanschluß Q des R-S Flip-Flops 107 wird mit einer Basis eines ersten Stufentran­ sistors innerhalb des Gate-Steuerschaltkreises 400 verbun­ den.

Eine Hochspannung von ungefähr 300 V und eine mittlere Span­ nung von ungefähr 30 V werden erzeugt, indem der DC-DC Wand­ ler innerhalb des Hochspannungsschaltkreises 200 betrieben wird, um jeweils den Hauptkondensator 101 und den Kondensa­ tor 105 aufzuladen. Hochspannung von dem Hochspannungsleistungsversorgungsschaltkreis 200 lädt da­ rüberhinaus einen Triggerkondensator 301 innerhalb des Trig­ gerschaltkreises 300 über einen Widerstand 303 auf.

Der Gate-Steuerschaltkreis 400 muß, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die ausreichend niedrig für den IGBT 104 ist, ausgeschaltet bleiben, bis das Blitzstartsignal (das START- Signal) gegeben wird. Ungefähr die Gesamtspannung der Hoch­ spannung aus dem Hochspannungsleistungsversorgungs­ schaltkreis 200 wird an einen Kollektor des IGBT 104 ange­ legt.

Wenn das Blitzstartsignal (das START-Signal) aus einem Mikrocomputer oder ähnlichem in einer Kamera (nicht darge­ stellt) an den Set-Anschluß S des R-S Flip-Flops 107 ange­ legt wird, und dann ein "H" Pegel aus dem Ausgangsanschluß Q des R-S Flip-Flops 107 an die Basis des ersten Stufentran­ sistors innerhalb des Gate-Steuerschaltkreises 400 angelegt wird, legt der Gate-Steuerschaltkreis 400 Spannung von unge­ fähr 30 V, welche in dem Kondensator 105 geladen war, an das Gatter des IGBT 104, um den IGBT 104 anzuschalten. Auf die­ sem Wege wird der IGBT 104 zwischen den Hauptelektroden an­ geschaltet, so daß elektrische Ladungen, welche in dem Trig­ gerkondensator 301 innerhalb des Triggerschaltkreises 300 geladen waren, über eine erste Spule eines Triggertransfor­ mators 302 fließen, um eine Hochspannung in einer zweiten Spule zu erzeugen. Auf diesem Wege wird die Blitzentladungs­ röhre 102 getriggert. Wenn die Blitzentladungsröhre 102 an­ geschaltet wird, fließt ein Hauptentladungsstrom von dem Hauptkondensator 101 über die Blitzentladungsröhre 102 zu dem IGBT 104, und von dort zu dem Hauptkondensator 101, und die Blitzentladungsröhre 102 beginnt zu blitzen.

Bevor die Entladung aus dem Hauptkondensator 101 beendet ist, detektiert der Blitzstopsignal- Erzeugungsschaltkreis 106, welcher eine Fotodiode etc. aufweist, Fotosignale aus der Blitzentladungsröhre 102 und erzeugt das Blitzstopsignal (das STOP-Signal). Das STOP-Signal wird an den Reset-An­ schluß R des R-S Flip-Flops 107 angelegt, und ein "L" Pegel wird von dem Ausgangsanschluß Q des R-S Flip-Flops 107 an den ersten Stufentransistor innerhalb des Gate-Steuerschalt­ kreises 400 angelegt. In Antwort darauf schaltet der Gate- Steuerschaltkreis 400 unmittelbar die Ausgangsspannung ab und erniedrigt schnell die Gate-Spannung, welche an den IGBT 104 angelegt ist, hinab zu der ausreichend niedrigen Span­ nung. Auf diese Art und Weise wird der IGBT 104 ausgeschal­ tet. Daher wird ein Strom, welcher durch die Blitzentla­ dungsröhre 102 bis dahin geflossen ist, dann ausgeschaltet und das Blitzen wird beendet.

Die Kollektorspannung des IGBT 104 steigt an und der Trig­ gerkondensator 301 in dem Triggerschaltkreis 300 wird bis zu seinem Originalzustand hin wieder aufgeladen, so daß ein Zu­ stand wiederhergestellt wird, der vor dem Blitzstartsignal (dem START-Signal) gegeben war. Auf diese Art und Weise wird ein Zyklus beendet.

In Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm dargestellt, welches den Be­ triebsmodus des Schaltkreises in Fig. 1 darstellt. Gewöhn­ licherweise wird das Blitzstartsignal (das START-Signal) mittels eines Mikrocomputers in einer Kamera bereitgestellt, wobei die Pulsbreite des Signales vergleichsweise groß ist, wie in Fig. 2 dargestellt. Demgegenüber gibt es Fälle, in denen Blitzpulsbreiten von einigen zehn Mikrosekunden benö­ tigt werden. In diesen Fällen wird die Erzeugung des Blitz­ startsignales (des START-Signales) fortgesetzt, selbst nach­ dem der Blitzstopsignal- Erzeugungsschaltkreis 106 bereits das Blitzstopsignal (das STOP-Signal) ausgegeben hat. Um diesem Fall zu begegnen, muß ein Gate-Schaltkreis in dem Gate-Steuerschaltkreis 400 zusätzlich zu dem Flip-Flop- Schaltkreis bereitgestellt werden, um die fortgesetzte Puls­ breite zu erzeugen.

Obwohl viele elektronische Schaltkreise zum Steuern der Blitzdauer einer Elektrodenblitzröhre integriert hergestellt worden sind, ist, da ein Schaltkreis zum Betreiben der Gate- Steuerung des IGBT 104 etwas höhere Spannungen benötigt, die Kombination von diskreten Elementen nötig, um den Schalt­ kreis zu realisieren.

Daher wurde in bekannten elektronischen Blitzeinrichtungen der IGBT 104 derartig gesteuert, daß er in dem Wartezustand immer aus ist, bis die Blitzentladungsröhre 102 mit dem Blitzen beginnt, so daß Hochspannung kontinuierlich zwischen den Hauptelektroden des IGBT 104 angelegt ist. Darüber hin­ aus ist es nötig, Leckstrom aus dem IGBT erheblich zu ver­ ringern, um so den Triggerkondensator 301 in dem Trigger­ schaltkreis 300 ausreichend aufzuladen. Daher muß eine hohe Durchbruchsspannung des IGBT 104 sichergestellt sein, was zu einem Anwachsen der Chipgröße des IGBT 104 führt, so daß das Vermindern der Kosten schwierig wird.

Darüber hinaus muß in dem Gate-Steuerschaltkreis 400 die Schaltgeschwindigkeit der Gate-Spannung beim "Ein" oder "Aus" des IGBT 104 hoch genug sein. In anderen Worten, wenn er derartig aufgebaut ist, daß die Blitzentladungsröhre 102 über Entladung der Kapazität des Triggerkondensators 301 beim Anschalten des IGBT 104 getriggert wird, muß die An­ schaltgeschwindigkeit des IGBT 104 hoch genug sein, um eine ausreichende Ausgangsspannung aus dem Triggerschaltkreis 300 sicherzustellen. Zusätzlich muß die Gate-Spannung schnell genug abgeschaltet werden können, um exzessives Blitzen in­ folge von Verzögerungen des Ausschaltens und der Fallzeit des IGBT 104 zu verhindern.

Selbst in den IGBT Einrichtungen, in denen der Gate-Strom nicht kontinuierlich fließt, ist eine vergleichsweise große Chipgröße für den IGBT 104 nötig, um den hohen Strom von mehr als 100 A zu steuern, der in der elektronischen Blitz­ einrichtung benötigt wird. Konsequenterweise müssen, da pa­ rasitäre Kapazitäten des IGBT 104 vergleichsweise hoch wer­ den, ungefähr einige 100 mA von Ausgangsstrom aus dem Gate­ steuerschaltkreis 400 fließen, um das Gate des IGBT 104 mit ausreichend hohen Geschwindigkeiten zu treiben. Demnach wird eine vergleichsweise große Chipgröße für einen Ausgangstuf­ entransistor in dem Gate-Steuerschaltkreis 400 benötigt, um es zu ermöglichen, ungefähr 500 mA bei 50 V fließen zu las­ sen, und hohe Durchbruchsspannungen von ungefähr 50 V werden für den Transistor ebenfalls benötigt, welcher in Verbindung mit den Pegeln der START- und STOP-Signale tätig wird. Dar­ über hinaus muß der Flip-Flop-Schaltkreis 107 zum Erzeugen von kontinuierlichen Ausgangsspannungen während der Blitz­ dauer bereitgestellt werden, so daß eine große Anzahl von Teilen benötigt wird, was zu einem Anwachsen in der Größe des Schaltkreises führt.

Schließlich wird, da das Auf- und Entladen des Triggerkon­ densators 301 des Triggerschaltkreises 300 über die Spule des Triggertransformators 302 durchgeführt wird, indem der IGBT 104 geschaltet wird, eine Resonanzspannung, welche aus der Kapazität des Triggerkondensators 301 und der Induktivi­ tät einer Spule des Triggertransformators 302 erzeugt worden ist, beim Schalten des IGBT 104 erzeugt. Da es Fälle gibt, in denen eine umgekehrte Spannung an den IGBT 104 beim An­ schalten des IGBT 104 angelegt wird, oder bei denen ein Spannungsstoß beim Ausschalten des IGBT 104 angelegt wird, muß der IGBT 104 derartig ausgelegt sein, daß er diesen Be­ lastungen standhält, was wiederum ein nachteiliges Anwachsen der Kosten bewirkt.

Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anwendungszeit für die Spannung, welche an die Halbleiter­ einrichtung mit dem isolierten Gate angelegt wird, zu ver­ ringern, die Anforderungen für den Leckstrom zu vermindern und einen Gate-Steuerschaltkreis zu vereinfachen, um eine elektronische Blitzeinrichtung mit geringem Preis und hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen.

Dies geschieht erfindungsgemäß mit einer elektronischen Blitzeinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.

Im einzelnen geschieht dies erfindungsgemäß dadurch, daß be­ reitgestellt werden: erste Leistungsversorgungsvorrichtungen, ein Hauptkondensator, welcher von den ersten Leistungsversorgungsvorrichtungen aufgeladen wird, eine Entladungsröhre zum Blitzen, indem elektrische Energie verbraucht wird, die in dem Hauptkonden­ sator geladen war, ein Triggerschaltkreis zum Triggern der Entladungsröhre in Antwort auf eine Blitzstartanweisung, eine Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate, welche Hauptelektroden aufweist, die in Reihe mit dem Hauptkonden­ sator und der Entladungsröhre verbunden wird, um einen Ent­ ladungskreis zu bilden, zweiten Leistungsversorgungsvorrich­ tungen zum Anlegen einer ausreichenden Gate-Spannung vor der Blitzstartanweisung an das Gate der Halbleiterschalteinrich­ tung mit isoliertem Gate, um die Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate einzuschalten, sowie ein Blitzstop­ schaltkreis zum Beenden des Blitzens der Entladungsröhre durch Wechseln der Gate-Spannung, um ein Schalten der Halb­ leiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate in einen "Aus" Zustand für eine vorherbestimmte Zeitdauer zu bewirken, nachdem eine vorherbestimmte Zeit von dem Beginn des Blit­ zens der Entladungsröhre an verstrichen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Gate-Spannung der­ artig angelegt, daß der IGBT, welcher in Reihe mit der Blitz-entladungsröhre verbunden ist, immer angeschaltet ist, wenn die Möglichkeit des Anlegens einer Blitzstartanweisung besteht (d. h. in einem Wartezustand), wobei die Gate-Span­ nung vorübergehend ausgeschaltet wird, wenn das Blitzstop­ signal bereitgestellt wird. Das Triggern der Blitzentla­ dungsröhre mittels der Blitzstartanweisung wird auf eine an­ dere Art und Weise durchgeführt. Auf diese Art und Weise werden die Spannungsanwendungszeitdauer für eine Halbleiter­ einrichtung mit isoliertem Gate und die Anforderungen für den Leckstrom geringer, so daß eine Verminderung der Kosten bei der Herstellung des IGBT möglich wird.

Darüber hinaus wird, da ein Gate-Steuerschaltkreis verein­ facht wird und die Anzahl der Teile vermindert wird, sowohl die Produktion eines Produktes geringer Größe als auch eine Gesamtkostenverminderung möglich. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung kann mittels Start- und Stopsignalen der selben Zeitskala betrieben werden, wie sie auch in einem konventio­ nellen integrierten Schaltkreis verwendet werden, der ein Tyristorinvertorsystem verwendet, was ein einfaches Verän­ dern des konventionellen integrierten Schaltkreises erlaubt. Da kein Austausch von Energie zu und von dem Triggerkonden­ sator oder der Induktivität eines Triggertransformators er­ folgt, werden keine Spannungstöße erzeugt, was zu einer hohen Gesamtzuverlässigkeit führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltdiagramm, in dem eine bekannte elek­ tronische Blitzeinrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, in dem der Betrieb des Schalt­ kreises von Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm einer elektronischen Blitz­ einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, in dem der Betrieb des Schalt­ kreises von Fig. 3 dargestellt ist;

Fig. 5 ein Schaltdiagramm einer elektronischen Blitz­ einrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 noch eine weitere Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung.

In Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm dargestellt, in dem eine elektronische Blitzeinrichtung gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In Fig. 3 wird eine Leistungsversorgung 100, welche aus der er­ sten Leistungsversorgung mit ungefähr 300 V besteht, paral­ lel mit einem Hauptkondensator 101 verbunden. Die Leistungs­ versorgung 100 kann auf der gleichen Art und Weise zusammen­ gesetzt sein, wie der Hochspannungsleistungsversorgungs­ schaltkreis 200 in Fig. 1. Der Hauptkondensator 101, eine Blitzentladungsröhre 102 und ein IGBT 104 (in der Fig. ein N Kanal- Anreicherungstyp) sind in Reihe verbunden, um einen Hauptentladungskreis zu bilden.

Mit dieser Blitzentladungsröhre 102 wird ein Triggerschalt­ kreis 103 verbunden, um das Triggersignal anzulegen. Ein Blitzstartsignal (ein START-Signal), welches aus einem Mi­ krocomputer, etc. aus einer Kamera (nicht dargestellt) stam­ men kann, wird an den Triggerschaltkreis 103 angelegt. Zu­ sätzlich wird eine Leistungsversorgung 105′, welche aus ei­ ner zweiten Leistungsversorgung mit ungefähr 30 V besteht, welche eine Gate-Vorspannung über ein Gate und einen Emitter des IGBT 104 anlegt, zwischen dem Gate und dem Emitter des IGBT 104 angelegt.

Ein Blitzstopschaltkreis 106′ zum Beendigen des Blitzes durch Ausschalten des IGBT 104 nach einer vorherbestimmten Zeitdauer nach dem Blitzen der Blitzentladungsröhre 102 wird bereitgestellt. Ein Kollektor und ein Emitter eines Tran­ sistors 106b, welcher ein Ausgangselement des Blitzstop­ schaltkreises 106′ darstellt, werden jeweils mit dem Gate und einem Emitter des IGBT 104 verbunden. Eine gestrichelte Linie von der Blitzentladungsröhre 102 zu dem Blitzstop­ schaltkreis 106′ stellt ein Lichtsignal dar.

Der Betrieb des Schaltkreises soll nun im folgenden be­ schrieben werden. Wenn die elektronische Blitzeinrichtung sich in einem Wartezustand befindet (d. h. in einem Zustand, in dem der Empfang des Startsignales möglich ist), erzeugt die Leistungsversorgung 100 eine vorherbestimmte Spannung, um den Hauptkondensator 101 aufzuladen, und die Gate-Vor­ spannungsleistungsversorgung 105′ erzeugt eine vorherbe­ stimmte Spannung, um das Gate des IGBT 104 vorzuspannen, so daß der IGBT 104 sicher einen "An"- Zustand einnehmen kann. In diesem Zustand müssen Hochimpedanzbedingungen erzeugt werden, indem der Ausgang des Blitzstopschaltkreises 106′ freigesetzt wird, d. h. indem der Ausgangstransistor 106b ausgeschaltet wird. Die Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ weist einen internen Widerstand 105a auf, wie in Fig. 3 dargestellt.

Wenn ein Blitzstartsignal (ein START-Signal) von einer Kamera oder ähnlichem (nicht dargestellt) gesendet wird, antwortet der Triggerschaltkreis 103 darauf, indem er einen Hochspannungspuls erzeugt, um die Blitzentladungsröhre 102 zu triggern. Wenn die Blitzentladungsröhre 102 anschaltet (wenn der IGBT 104, der in Reihe mit der Blitzentladungs­ röhre 102 verbunden ist, schon angeschaltet ist), fließt ein Entladungsstrom i_C von dem Hauptkondensator 101 zu der Blitz-entladungsröhre 102, dem IGBT 104, und dem Hauptkon­ densator 101, und die Blitzentladungsröhre 102 beginnt zu blitzen. Wenn der Blitzstopschaltkreis 105′, welcher eine Fotodiode etc. aufweist, ein Lichtsignal infolge des Blit­ zens der Blitzentladungsröhre 102 detektiert und den Aus­ gangstransistor 106b anschaltet, bevor die Entladung beendet ist, wird das Gate und der Emitter des IGBT 104 mittels des Ausgangstransistors 106b kurzgeschaltet und die Gate-Span­ nung fällt. Der interne Widerstand 105a in der Gate-Vorspan­ nungsleistungsversorgung 105′ ist vorzugsweise bezüglich seines Widerstandswertes ausreichend hoch.

Folglich schaltet das IGBT 104 aus und der Kollektorstrom i_C wird ausgeschaltet, die Blitzentladung wird beendet. Da die Blitzentladungsröhre 102 nur dann "Aus" gehalten werden kann, auch wenn der IGBT 104 wieder angeschaltet wird, nach­ dem die Ionisation eines Gases in der Blitzentladungsröhre 102 zusammengebrochen ist, und keine Selbstzündung mehr mög­ lich ist (ein paar ms nach Blitzstop), wird der Aus­ gangstransistor 106b des Blitzstopschaltkreises 106′ danach freigesetzt oder ausgeschaltet. Dadurch spannt die Gate-Vor­ spannungsleistungsversorgung 105′ das Gate des IGBT 104 durch seinen internen Widerstand 105 mit einem hohen Wider­ stand vor. Auf diese Art und Weise wird der IGBT 104 gate­ vorgespannt, so daß er erneut zu den "An" Bedingungen oder zu den Wartebedingungen zurückkehren kann, wie zuvor be­ schrieben.

In diesem Schaltkreis ist das IGBT 104 gate-vorgespannt, um in dem Wartezustand immer "An" zu sein, und eine Kollektor­ spannung wird nicht angelegt. Leckstrom durch den Kollektor und den Emitter ist nur dann erlaubt, wenn er unterhalb dem Haltestrom (normalerweise 10 mA) der Blitzentladungsröhre 102 liegt, so daß der Leckstrom nicht besonders niedrig sein muß.

Zusätzlich steigt, in einer Halbleitereinrichtung mit iso­ liertem Gate, welche den IGBT 104 aufweist, wenn der Leck­ strom zwischen dem Gate und dem Emitter extrem gering oder in dem Bereich von Pico-Ampere ist, der Verlust nicht im ge­ ringsten, selbst wenn die Gate-Vorspannung immer angelegt ist. Unter Berücksichtigung von Antwortzeiten, die normaler­ weise von Schaltkreisen benötigt werden, kann der interne Widerstand 105a in der Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ nur dann ausreichend eingesetzt werden, wenn sein Wi­ derstand nicht mehr als ungefähr 1 MΩ beträgt und die Menge der Ladung, welche aus der Gate-Vorspannungsleistungsversor­ gung 105′ während der Dauer des Blitzstops entladen wird, ist in Ordnung, wenn sie nicht mehr als ein Micro-Coulomb beträgt.

Demnach kann die Kapazität ungefähr ein paar Micro-Farad be­ tragen, selbst wenn die Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ aus einem Kondensator 105 besteht, wie in Fig. 1 darge­ stellt. Außerdem wird, in Verbindung mit einem Wechsel der Kollektorspannung V_C beim Anschalten und Ausschalten des IGBT 104, kein Spannungsstoß erzeugt, da er nicht mit der Kapazität eines Triggerkondensators und der Induktivität ei­ nes Triggertransformators, wie sie in einem Triggerschalt­ kreis 103 (vgl. Fig. 5) enthalten sind, wechselwirkt.

In Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm dargestellt, welches den Be­ trieb eine Schaltkreises gemäß Fig. 3 darstellt. Bei dem Zeitpunkt eines Ansteigens eines Startsignales erreicht die Gate-Spannung V_G des IGBT den Pegel, um den IGBT 104 anzu­ schalten, so daß sobald die Blitzentladungsröhre 102 mittels des Ansteigens des Startsignales getriggert wird, ein Kol­ lektorstrom i_C durch den IGBT 104 fließen kann, um die Blitzentladungsröhre 102 zu zünden. In diesem Moment wird die Kollektorspannung V_c des IGBT 104 ungefähr "0".

Danach wird, wenn eine vorherbestimmte Lumineszenz erreicht wurde, nachdem die Zeit t_on verstrichen ist, basierend auf ein fotoelektrisches Übertragungssignal aus einer Fotodiode (nicht dargestellt) in dem Blitzstopschaltkreis 106′ der Ausgangstransistor 106b in dem Blitzstopschaltkreis 106′ an­ geschaltet und ein Gate und ein Emitter in dem IGBT 104 wer­ den kurzgeschaltet. Demgemäß fällt die Gate-Spannung V_g, welche an den IGBT 104 angelegt ist, um den IGBT 104 auszu­ schalten. Ähnlicherweise wird der Kollektorstrom i_C durch den IGBT 104 gleichfalls "0". Die Kollektorspannung V_c des IGBT 104 wird nahezu gleich dem Ausgangsspannungswert aus der Leistungsversorgung 100.

Wenn die Zeit t_off verstrichen ist, so daß die Ionisation von Gas innerhalb der Gaseinleitungsröhre 102 so weit ver­ mindert ist, daß keine Selbstbogenzündung mehr entstehen kann, wird der Ausgangstransistor 106b in dem Blitzstop­ schaltkreis 106′ erneut ausgeschaltet, um die Gate-Spannung V_g an den IGBT 104 anzulegen. Auf diese Art und Weise wird der erste Zyklus vervollständigt.

Der Lumineszenzbetrag (d. h. die Beleuchtungszeit t_on) aus der Blitzentladungsröhre 102 kann durch ein Steuersignal, welches von dem Mikrocomputer oder ähnlichem in der Kamera angelegt wird, gesteuert werden, wie in Fig. 4 dargestellt.

Es existiert keine besondere Begrenzung für das Verhältnis zwischen der Pulsbreite des Blitzstartsignales (des START- Signales) und der Blitzstopperiode t_off (d. h. der AN Periode des Ausgangstransistors 106b). Da die Gate-Spannung immer an das Gate des IGBT 104 durch die Gate-Vorspannungsleistungs­ versorgung 105′ während des Blitzens der Blitzentladungs­ röhre 102 angelegt wird, das durch das Startsignal getrig­ gert wird, wird das Flip-Flop 107, welches in konventionel­ len Schaltkreisen zum kontinuierlichen Anlegen der Gate- Spannung an das Gate des IGBT 104 benötigt wird, unnötig.

In Fig. 5 ist ein Schaltdiagramm dargestellt, welches eine weitere Ausführungsform der elektronischen Blitzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Schaltkreis in Fig. 5 ist, wie der vorangegangene Schaltkreis 1, mit einem Hochspannungsleistungsversorgungsschaltkreis 200 ausgestat­ tet, welcher einen DC-DC Wandler verwendet. Zusätzlich wird ein Tyristorschalter 103a in dem Triggerschaltkreis 103 ver­ wendet. Außerdem wird aufgrund der Gate-Vorspannungs­ leistungsversorgung 105′ ein Teil der Ausgangsspannung aus dem DC-DC Wandler in dem Hochspannungsleistungsversorgungs­ schaltkreis 200 für seinen Gebrauch gleichgerichtet.

In Antwort auf ein Ausgangssignal aus dem Transistortreiber 200b wiederholt ein Transistor 200c "An/Aus" in dem Hoch­ spannungsleistungsversorgungsschaltkreis 200. Der Transistor 200c zerhackt die Ausgangsspannung der Zelle 200a, um ein rechteckiges Wellensignal zu erzeugen, welches seinerseits durch den Transformator 200d hochtransformiert wird und an­ schließend mittels einer Gleichrichterdiode 200e gleichge­ richtet wird, um die Hochspannung von ungefähr 300 V zu er­ zeugen. Dieser Hochspannungsleistungsschaltkreis 200 wird in Reihe mit dem Hauptkondensator 101 verbunden, um den Haupt­ kondensator 101 aufzuladen. Zusätzlich wird eine Spannung von ungefähr 30 V, welche mittels einer Gleichrichterdiode 200f gleichgerichtet worden ist, die an eine zwischengela­ gerte Abgriffsstelle einer zweiten Spule in den Transforma­ tor 200d ankontaktiert ist, in einem Kondensator 105g in der Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ geladen. Die Gate­ Vorspannungsleistungsversorgung 105′ legt die DC Spannung, welche durch den Kondensator 105g geladen wurde, an das Gate des IGBT 104 über den Widerstand 105h an. Der Hochspannungs­ leistungsschaltkreis 200 ist mit einem Widerstand 103b, dem Kondensator 103c und einer ersten Spule eines Transformators 103d in Reihe verbunden, so daß der Kondensator 103c durch den Hochspannungsleistungsschaltkreis 200 aufgeladen wird.

Wenn das START-Signal ("H"-Pegel), welches aus einem Mikro­ computer oder ähnlichem in der Kamera gesendet wird, an das Gate des Tyristors 103a in dem Triggerschaltkreis 103 ange­ legt wird, welcher in Reihe mit dem Hauptkondensator 101 verbunden ist, wird der Tyristor 103a angeschaltet. Da ein Entladungskreis des Kondensators 103c in den Triggerschalt­ kreis 103 gebildet wird, beginnt die Entladung des Kondensa­ tors 203c. Wenn der Strom durch die erste Spule in den Transformator 103d in dem Triggerschaltkreis 103 fließt, wird in der zweiten Spule des Transformators 103d eine Hoch­ spannung erzeugt, um die Blitzentladungsröhre 102 zu trig­ gern. Da die Gate-Spannung des IGBT 104 bereits von der Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ angelegt wurde, fließt ein Entladungsstrom aus dem Hauptkondensator 101 durch die Blitzentladungsröhre 102 und den IGBT 104; die Blitzentladungsröhre 102 blitzt folglich.

Wenn eine vorherbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Blitzentladungsröhre 102 mit den Blitzen begonnen hat, wird ein Lumineszenzbetrag von einer Fotodiode detektiert, die in einem Transistortreiber 106a in den Blitzstopschaltkreis 106′ enthalten ist, und der Transistortreiber 106a schaltet zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 106b an. Dadurch wird der IGBT 104 ausgeschaltet, so daß das Blitzen der Blitzentladungsröhre 102 aufhört. Auf diese Art und Weise wird der erste Zyklus vervollständigt.

Fig. 6 zeigt ein Schaltdiagramm, in dem eine weitere Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In dem Schaltdiagramm von Fig. 6 ist die Gate-Vorspannungslei­ stungsversorgung 105′ aus Widerständen 105a und 105b zusam­ mengesetzt, um die Spannung der Leistungsversorgung 100 zu teilen. Der Widerstand 105a kann einen Widerstand von unge­ fähr 10 MΩ aufweisen, der Widerstand 105b kann ein Wider­ stand von ungefährt 1 MΩ haben. Dieser Schaltkreis weist die einfachste Struktur auf, aber ein Verlust von ungefähr 10 mW wird immer in den Widerständen 105a und 105b erzeugt. Daher ist dieser Schaltkreis für ein Produkt mit kurzen Wartezei­ ten verfügbar.

Zusätzlich wird nur ein Transistor 106b als ein Transistor mit hohen Spannungen und hohen Strömen benötigt, um den IGBT 104 zu steuern. Obwohl ein Tyristor 103a für den Trigger­ schaltkreis 103 benötigt wird, werden ein Flip-Flop-Schalt­ kreis und ein Transistor zur Pegelverschiebung nicht benö­ tigt. Daher kann ein kompakter Schaltkreis realisiert wer­ den.

In dem Schaltkreis von Fig. 6 wird die Gate-Vorspannungslei­ stungsversorgung 105′ durch eine Widerstandsteilung konstru­ iert, aber ein Leistungsverbrauch kann nicht verhindert wer­ den. Die Teilung mittels Kapazitäten 105c und 105d, wie in Fig. 7 dargestellt, ist verfügbar, um den Leistungsverlust zu vermindern.

Die Blitzstopperiode t_off des Blitzstopschaltkreises 106′ kann durch die Bereitstellung eines Zeitschaltkreises in dem Blitzstopschaltkreis 106 implementiert werden. Der Zeit­ schaltkreis beginnt Zeit vom "An" Signal des Ausgangstran­ sistors 106b an zu zählen und gibt ein Signal aus, um den Ausgangstransistor 106b auszuschalten, wenn die vorherbe­ stimmte Zeit (t_off) verstrichen ist.

Die Gate-Spannung des IGBT 104 steigt in Abhängigkeit einer Zeitkonstante an, die durch eine parasitäre Gate/Emitterkapazität des IGBT 104 (sollte sie nicht ausrei­ chen, können externe Kondensatoren parallel dazu verbunden werden) und durch den internen Widerstand der Gate-Vorspan­ nungsleistungsversorgung 105′ bestimmt wird. Demgemäß kann, wenn die Konstruktion derartig ist, daß der Ausgangstransi­ stor 106b für einen Moment eingeschaltet wird, welcher er­ heblich kürzer als t_off ist, und wenn die Dauer bis der IGBT 104 wieder angeschaltet wird nach der obigen Zeitkonstante bestimmt wird, jedes t_off dadurch realisiert werden.

Fig. 8 zeigt einen modifizierten Schaltkreis, welcher eine Zenerdiode 105e aufweist, die den Widerstand 105b in der Gate-Vorspannungsleistungsversorgung 105′ aus Fig. 6 er­ setzt. Fig. 9 zeigt einen weiteren modifizierten Schalt­ kreis, welcher einen Kondensator 105c und eine Diode 105f aufweist, die den Widerstand 105a in der Gate- Vorspannungsleistungsversorgung 105′ aus Fig. 8 ersetzen. In dem Schaltkreis gemäß Fig. 8 wird eine konstante Spannung, welche von der Zenerdiode 105e erzeugt wird, an das Gate des IGBT 104 angelegt, und der Rest wird in dem Widerstand 105a verbraucht. In dem Schaltkreis gemäß Fig. 9 wird eine kon­ stante Spannung, die mittels der Zenerdiode 105e erzeugt worden ist, an das Gate des IGBT 104 angelegt, und der Rest wird in dem Kondensator 105c geladen. Die Diode 105f ist eine Rückwärtsstromverhinderungsdiode, welche verhindert, daß Ladungen, die in dem Kondensator 105c gespeichert sind, rückwärts fließen, um zu dem IGBT 104 zu gelangen. Beide Schaltkreise können dieselbe Funktion wahrnehmen, wie der Schaltkreis von Fig. 6.

Als Halbleitereinrichtung mit isoliertem Gate können andere als der zuvor beschriebene IGBT 104 verwendet werden, wie beispielsweise ein MOSFET, ein bipolarer Transistor, welcher mittels eines MOSFET′s getrieben wird (BIMOS) oder ein MOS gesteuerter Tyristor. Wenn in diesen Einrichtungen Elemente mit negativen Charakteristiken in der Schwellwertspannung verwendet werden, wird eine Gate-Vorspannungsleistungsver­ sorgung zum Anschalten des Elementes unnötig. In diesem Fall muß der Blitzstopschaltkreis 106 so konstruiert werden, daß eine umgekehrte Gate-Vorspannung angelegt wird, um das Ele­ ment auszuschalten.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung in einer elektronischen Blitzeinrich­ tung ein Hauptkondensator (101) mittels einer Hochspannungs­ leistungsversorgung (100) aufgeladen wird, die in Reihe mit einer Blitzentladungsröhre (102) und einem IGBT (104) ver­ bunden ist. An das Gate des IGBT (104) wird eine Vorspannung von einer Gate-Vorspannungsleistungsversorgung (105′) ange­ legt, bevor ein Blitzstartsignal bereitgestellt wird, und der IGBT (104) wartet in einem "An" Zustand darauf, daß die Blitzentladungsröhre (102) in Antwort auf ein Blitzstartsig­ nal getriggert wird. Wenn eine vorherbestimmte Zeit verstri­ chen ist, nachdem die Blitzentladungsröhre (102) mit dem Blitzen begonnen hat, wechselt ein Blitzstopschaltkreis (106′) die Gate-Vorspannung des IGBT (104), um den IGBT (104) für eine vorherbestimmte Zeitdauer in einen "AUS" Zu­ stand zu setzen. Eine Hochspannung wird an den IGBT (104) für eine extrem kurze Zeitperiode in dem "AUS" Zustand ange­ legt. Demnach werden die Anforderungen bezüglich einer hohen Durchbruchsspannung und einer geringen Leckrate verringert. Zusätzlich wird der Gate-Steuerschaltkreis erheblich verein­ facht.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, wird darauf hingewiesen, daß die Be­ schreibung nur der Erläuterung der bevorzugten Ausführungs­ formen dient und daß sie nicht als Beschränkung aufgefaßt werden darf. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims (11)

1. Elektronische Blitzeinrichtung, mit:
ersten Leistungsversorgungseinrichtungen;
einem Hauptkondensator, welcher durch die ersten Leistungsversorgungsvorrichtungen aufgeladen wird;
einer Entladungsröhre zum Blitzen, indem elektrische Energie, die in dem Hauptkondensator geladen war, verbraucht wird;
einem Triggerschaltkreis zum Triggern der Entla­ dungsröhre in Antwort auf eine Blitzstartanweisung;
einer Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate, welche Hauptelektroden aufweist, die in Reihe mit dem Hauptkondensator und der Entladungsröhre verbunden sind, um einen Entladungskreis zu bilden;
zweiten Leistungsversorgungsvorrichtungen zum Be­ reitstellen einer ausreichenden Gate-Spannung vor der Blitzstartanweisung an das Gate der Halbleiter­ schalteinrichtung mit isoliertem Gate, um die Halb­ leiterschaltungseinrichtung mit isoliertem Gate an­ zuschalten; und
einem Blitzstopschaltkreis zum Beendigen des Blit­ zens der Entladungsröhre durch Wechseln der Gate- Spannung, um die Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate zu veranlassen, einen "Aus" Zustand für eine vorherbestimmte Zeitdauer einzunehmen, nachdem eine vorherbestimmte Zeit seit Beginn des Blitzens der Entladungsröhre verstrichen ist.

2. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Leistungsversorgungsvorrichtung eine Zelle aufweist, sowie einen DC-DC Wandler zum Übertragen einer Ausgangsspannung der Zelle in eine hohe Spannung.

3. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 2, worin der DC-DC Wandler einen Transistor zum Zerhac­ ken der Ausgangsspannung der Zelle, einen Transfor­ mator zum Hinauftransformieren eines Ausgangs des Transistors, und eine Diode zum Gleichrichten eines Ausgangs des Transformators aufweist.

4. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 3, worin der Transformator einen Hochspannungserzeu­ gungsteil aufweist, um eine vergleichsweise hohe Spannung zu erzeugen, und einen Niedrigspannungser­ zeugungsteil, zum Erzeugen einer vergleichsweise ge­ ringen Spannung und worin die Diode eine erste Diode aufweist, um die hohe Spannung gleichzurichten, welche von dem Hochspannungserzeugungsteil erzeugt worden ist, und eine zweite Diode, zum Gleichrichten der geringen Spannung, welche von dem Niedrigspannungserzeugungsteil erzeugt wurde.

5. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 4, worin die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung einen Kondensator aufweist, zum Laden der niedrigen Spannung, die durch den Niedrigspannungserzeugungs­ teil erzeugt worden ist.

6. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung er­ ste und zweite Widerstände aufweist, zum Teilen der Ausgangsspannung der ersten Leistungsversorgungsvor­ richtung.

7. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung er­ ste und zweite Kondensatoren aufweist, zum Teilen einer Ausgangsspannung der ersten Leistungsversor­ gungsvorrichtung.

8. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung aufweist:
einen Widerstand, welcher einen Anschluß aufweist, der mit einem Ausgangsanschluß der ersten Leistungs­ versorgungsvorrichtung verbunden ist, und einen an­ deren Anschluß, welcher mit einem Gate der Halblei­ terschalteinrichtung mit isoliertem Gate verbunden ist; und
eine Zenerdiode, welche eine Anode aufweist, die mit Masse verbunden ist, und eine Kathode, welche mit dem Gate der Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate verbunden ist.

9. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung aufweist:
eine Diode, welche eine Anode aufweist, die mit ei­ nem Ausgangsanschluß der ersten Leistungsversor­ gungsvorrichtung verbunden ist;
einen Kondensator, welcher einen Anschluß aufweist, der mit einer Kathode der Diode verbunden ist, und wobei der andere Anschluß mit einem Gate der Halb­ leiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate verbun­ den ist; und
eine Zenerdiode, welche eine Anode aufweist, die mit Masse verbunden ist, und mit einer Kathode, welche mit dem Gate der Halbleiterschalteinrichtung mit isoliertem Gate verbunden ist.

10. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin der Triggerschaltkreis aufweist:
einen Schalter, der einen mit Masse verbundenen An­ schluß aufweist, um in Antwort auf die Blitzstart­ anweisung anzuschalten;
einen Widerstand, welcher einen Anschluß aufweist, der mit dem anderen Anschluß des Schalters verbunden ist, wobei der andere Anschluß mit einem Anschluß der Entladungsröhre verbunden ist;
einen Kondensator, welcher einen Anschluß aufweist, der mit dem einen Anschluß des Widerstandes verbun­ den ist; und
einen Spannungshochtransformierungsschaltkreis, wel­ cher eine erste Spule umfaßt, deren einer Anschluß mit dem anderen Anschluß des Kondensators verbunden ist, und deren anderer Anschluß mit einer Masse ver­ bunden ist, sowie eine zweite Spule, welche einen Anschluß aufweist, der mit einem Steueranschluß der Entladungsröhre verbunden ist, und wobei der andere Anschluß mit dem anderen Anschluß der Entladungs­ röhre verbunden ist.

11. Elektronische Blitzeinrichtung nach Anspruch 1, worin der Blitzstopschaltkreis eine Blitzstopperiode hat, die gemäß einer Zeitkonstante bestimmt wurde, die von der Gate-Kapazität der Halbleiterschaltein­ richtung mit isoliertem Gate und dem inneren Wider­ stand der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung abhängt.