JP2003045691A - ストロボ用充電回路 - Google Patents
ストロボ用充電回路Info
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Abstract
の充電回路ではメインコンデンサの充電電圧に応じてス
イッチングトランジスタのオン時間を短から長に切換え
ながら充電していた。そして、このオン時間の切換え制
御があらかじめ決められているので、無駄な時間が発生
していた。また、入力電流が小さく設定されていたの
で、メインコンデンサへの充電時間が長くなり充電効率
が悪い。 【解決手段】 本発明の充電回路ではトランスに蓄積さ
れたエネルギーが二次巻線を通してメインコンデンサC
mに充電電流として放出するが、放出が完了した時に一
次巻線に発生するリンギング電圧を検出して、その電圧
でスイッチングトタンジスタをオンさせるようにしたの
で、無駄な時間がなくなったこと。また、入力電流を電
源許容電流に近い電流とするようにしたこと。また、電
源電圧変動に対応してトランジスタのオン時間を制御し
て、電圧変動に関係なく入力電流を一定にしたことによ
りメインコンデンサCmの充電時間を短時間とすること
ができ課題を解決する。
Description
に用いられる充電回路に関するものである。
式の充電回路である。この回路はバッテリーからの入力
電流IbをトランスT1の一次巻線Npに流し、その電
流をスイッチングトランジスタQ1によりオン(O
N)、オフ(OFF)し、トランスの二次巻線Nsに発
生する交流をダイオードD1により整流してストロボ発
光用メインコンデンサCmに供給するものである。
め、スイッチングトランジスタQ1のゲートには1で示
すパルス発生器が接続され、そのパルス発生器1で発生
したパルスをトランジスタのゲートに供給し、トランジ
スタをオン、オフさせている。
を検知するために抵抗R2、抵抗R3を設け、メインコ
ンデンサの端子電圧を抵抗R2、抵抗R3で分圧し、抵
抗R3に生じる電圧を検知し、その電圧をパルス発生器
1の制御端子1cにフィードバックし、発生するパルス
のHレベル期間を制御している。即ち、トランジスタQ
1のオン時間を制御している。抵抗R3には並列に平滑
用コンデンサC1が接続されている。これら抵抗は高抵
抗のため流れる電流は僅かである。
するためのパルスを発生させ、そのパルスをトランジス
タのゲートに供給し、パルスがHレベルの時トランジス
タをオン(導通)させ、パルスがLレベルの時トランジ
スタをオフ(遮断)させる。パルスの周期は一定であ
り、Hレベル期間がメインコンデンサCmの充電量に応
じて変えられる。具体的にはメインコンデンサCmの充
電電圧が小さい時はHレベル期間が短く、即ち、トラン
ジスタをオンさせる時間が短く、充電電圧が大きい時は
Hレベル期間が長くなるように、即ち、トランジスタを
オンさせる時間が長くなるように制御される。
子があり、1a端子は入力端子であり、この端子はメイ
ンコンデンサCmへの充電をスタートさせるためのCc
信号(チャージコントロール信号)が入力される。1b
端子は出力端子であり、発生したパルスがトランジスタ
Q1に供給される。1c端子は入力端子であり、前記し
たようにメインコンデンサCmの充電量に応じた検出電
圧が入力される。尚、電源に関する端子は省略してい
る。
ャージコントロール)信号をLレベルからHレベルにす
ると、パルス発生器1は周期が一定なパルスを発生す
る。パルスは充電スタート時はHレベル期間(トランジ
スタのオン時間)が短く設定され、その複数のパルスが
トタンジスタQ1のゲートに供給され、トランジスタQ
1がオン、オフされ、メインコンデンサCmが徐々に充
電される。
ル期間は前記したようにメインコンデンサCmの充電電
圧に応じて制御されるため、常時充電電圧を監視してい
て、第一の所定レベルになった段階でパルスのHレベル
期間を長くし、そのパルスをトランジスタに供給する。
その結果トランジスタのオン時間が長くなり、メインコ
ンデンサCmの充電電圧がアップしてゆく。
った段階でパルスのHレベル期間をさらに長くし、その
パルスをトランジスタに供給する。そのため、トランジ
スタのオン時間がさらに長くなり、メインコンデンサC
mの充電電圧が更にアップしてゆく。
ンデンサCmの充電電圧が上昇してゆく。メインコンデ
ンサCmの充電電圧は図示しない制御部に送られ、その
制御部で充電完了がチェックされ、充電が完了した時に
充電停止信号がパルス発生器1に送られる。具体的には
LレベルのCc信号がパルス発生器1の1a端子に送ら
れ、パルスの発生が停止される。
説明する。図7(a)〜図7(d)は全て横軸が時間で
あり、図7(a)、図7(b)、図7(d)の縦軸は電
圧で、図7(c)の縦軸は電流である。そして、各図の
時間軸は同期して描かれている。
ル)信号波形である。Cc信号は常時Lレベルで充電ス
タートさせる時にHレベルにする。図7(b)はパルス
発生器1で発生するパルス(PLS)で、このパルスは
出力端子1bからトランジスタに供給され、Hレベルの
時トランジスタQ1をオンさせ、Lレベルの時トランジ
スタQ1をオフさせる。このパルスは図示のように周期
が一定のパルスでHおよびLレベルの期間が異なる。図
ではパルスの周期はT、Hレベル期間はTon、Lレベ
ル期間はToffとし示されている。
ンデンサの充電電圧(充電量)に応じて変えられる。そ
して、Tonを変える充電電圧の所定レベルがとびとび
に設定されているため、ある期間毎にHレベル期間が変
えられる。図ではパルス発生器1がパルスを発生してか
らS1期間はTonが小、次のS2期間はTonが中、
そして、次のS3期間はTonが大に設定されている。
このTonの制御は前記したようにメインコンデンサC
mの充電量が電圧で検出され、その検出電圧がパルス発
生器1に送られて決められるものである。本図ではTo
nを3種類としているが、実際はこれより細くTonが
設定され制御される。しかし、Tonの設定を細かく設
定すると回路が複雑になり高価になるので、これらの点
が考慮され適宜設定されるものである。
ランジスタQ1のオン時に流れ、時間の経過とともに上
昇する。そのため図7(b)でTonが長い程大きな入
力電流、即ち、ピークが大きな電流が流れる。図7
(d)はメインコンデンサCmの充電電圧を示し、時間
の経過とともに上昇する。Cc(チャージコントロー
ル)信号が入力され充電がスタートすると、メインコン
デンサCmへの充電が開始され、最初パルス発生器1で
発生するパルスのTonは小であり、このパルスにより
メインコンデンサへの充電が開始され、時間の経過とと
もに充電電圧が上昇してゆく。このカーブが直線として
示されているが、実際は変動しながら上昇するものであ
る。
パルス発生器1で発生するパルスのTonが小から中に
変更される。P2(200V)に達した時、パルス発生
器1で発生するパルスのTonが中から大に変更され
る。充電電圧がP3(300V)に達した時、充電完了
電圧に達したのでパルス発生器1は前記したようにパル
スの発生を停止する。このようにしてストロボのメイン
コンデンサCmへの充電が行われている。
はトランジスタQ1に供給するパルスの周期を一定とし
て、Hレベル期間を変えながら充電している。トランジ
スタQ1に電流が流れ、トランスの一次巻線に電流が流
れると、その電流によりトランスに電磁エネルギーが蓄
積され、トランジスタがオフした時に、蓄積されたエネ
ルギーが二次巻線から放出される。即ち、メインコンデ
ンサCmに充電電流が流れる。エネルギーの放出が完了
すると充電電流も流れなくなり、しばらくしてトランジ
スタがオンして、次のサイクルに進む。
放出した時点で直ぐにトランジスタをオンさせることが
望ましいが、トランジスタのオン制御はパルス発生器で
発生するパルスで行われており、パルス発生器はトラン
スの蓄積エネルギーが全て放出されたかどうかに関係な
くパルスを発生させているので、トランジスタのオンす
るタイミングがトランスの蓄積エネルギーが全て放出さ
れない間に行われる場合が考えられ、その場合はトラン
スの一次巻線に通常流れる電流に未放出の蓄積エネルギ
ーを打ち消すための電流が上乗せされ、増加した電流が
一次巻線として流れることになる。次のサイクルでも未
放出のエネルギーが残っている間にトランジスタがオン
するとさらに一次巻線に流れる電流が増加するという悪
循環に陥り、最終的には部品が破壊する。
ミングはどうしてもトランスのエネルギーが全て放出さ
れた後に行う必要があり、そのためトランジスタをオン
させるタイミングを設定しようとすると、トランスのエ
ネルギーが全て放出する時間を予測し、その時間にさら
に充分余裕をみてオンさせるタイミングを決める必要が
あり、どうしても無駄な時間が生じ、メインコンデンサ
の充電時間が長くなる。
容量等により決められ、その最大電流を流すようにすれ
ばメインコンデンサの充電時間が短時間となるが、従来
の回路では入力電流を最初小電流とし、徐々に電流を大
きくしながらコンデンサを充電しているのでメインコン
デンサの充電時間が長くなる。
伴い入力電流も変動して、結果として充電時間が長くな
る。例えば電源を電池で供給している場合、電池の消耗
で電圧が低下する。電圧が低下するとトランジスタが一
定時間オンしても、電圧が低下しない場合に比べて入力
電流が低下する。このためメインコンデンサの充電時間
が長くなる。
課題を解決するために次のように構成したものである。
外部パルスで駆動されるスイッチングトランジスタで断
続し、前記トランスの二次巻線に発生する交流を整流し
て、メインコンデンサに充電電流を流すようにした他励
式ストロボ用充電回路であって、前記充電電流が流れな
くなった時に前記トランスの一次巻線に発生するリンギ
ング電圧を検出することにより、前記外部パルスを前記
スイッチングトランジスタがオンとなるレベルに切換え
制御する。
で、前記リンギング電圧の大きさが所定値に達しない間
はあらかじめ切換え時間が設定された前記外部パルスに
より前記スイッチングトランジスタを駆動するようにす
る。
用充電回路で、前記スイッチングトランジスタのオン時
間は入力電流が電源許容電流またはそれに近い所定値に
なるまでの時間とする。
用充電回路で、前記スイッチングトランジスタがオンと
なるレベルを発生する前記外部パルスの時間を電源電圧
に応じた長さとし、電源電圧の変動に対して入力電流の
ピーク値が変動しないように制御する。
図であり、図6と同様カメラにおけるストロボ用充電回
路の構成例を示している。図6と同じ部品は同じ符号を
付して説明する。
から入力電流IbがトランスT1の一次巻線Npに供給
され、この一次巻線Npに流れる電流をスイッチングト
ランジスタQ1により断続し、これによりトランスの二
次巻線Nsに交流電圧が発生し、その交流電圧をダイオ
ードD1により整流し、負荷であるストロボ用メインコ
ンデンサCmを充電する。
ランスの一次巻線に流れ、トランスT1にエネルギーが
蓄積される。トランジスタがオフすると蓄積されたエネ
ルギーが二次巻線を通して、メインコンデンサCmに充
電電流として放出する。エネルギーの放出が終った時に
一次巻線にリンギング電圧(振動電圧)が発生する。
ためにコンパレータ3を設け、そのコンパレータ3の
(+)端子に電源電圧を抵抗R6、抵抗R7で分圧した
電圧を基準電圧として入力している。(−)端子にはト
ランスの一次巻線が抵抗R5を介して接続され、その巻
線で発生するリンギング電圧を入力している。リンギン
グ電圧が基準電圧より大きくなった時コンパレータ3か
ら制御信号がパルス発信器2に送られ、パルスがLレベ
ルからHレベルに変わる。
端子は制御電源電圧Vcが供給される端子で定電圧が供
給される。2f端子は電源のG(グランド)に接続され
る。2a端子はCc(チャージコントロール)信号が入
力される端子で、LレベルからHレベルに変化させるこ
とでパルス発生器2が起動されパルスが発生する。2b
端子はパルス発生器2で発生したパルスをトランジスタ
Q1に出力する。2c端子はリンギング電圧が所定レベ
ルに達した時に発生する制御信号が入力され、パルスを
強制的にLレベルからHレベルに切り換え、トランジス
タをオンさせる。2d端子は制御電源電圧VcとGの間
に直列接続された抵抗R4とコンデンサC2との中点に
接続される。
ルスを発生し、Hレベル期間はコンデンサC2の充電時
間により決められる。パルスがLレベルになると、コン
デンサC2の放電回路がパルス発生器の内部に形成され
電荷が急速に放電する。パルスがHレベルになると前記
放電回路が切り離され、抵抗R4を通して充電電流がコ
ンデンサC2に流れ、充電電圧が所定レベルに達した時
にパルスがLレベルになる。本回路では制御電源電圧V
cが一定電圧のためパルスのHレベル期間が一定にな
る。
間は短時間ほど望ましく、短時間とするためにはスイッ
チングトランジスタQ1を無駄な時間が生じないように
オン制御すること、また、電源(バッテリー)から供給
される入力電流は電源容量から最大電流が決められる
が、この入力電流を許される範囲で大きくすることであ
る。
のオン制御について、本充電回路では一次巻線に発生す
るリンギング電圧を利用することで従来回路で発生して
いた無駄な時間を削除している。即ち、従来回路では蓄
積エネルギーが全て放出され、しばらくしてトランジス
タをオンさせているので無駄な時間が発生していたが、
本回路ではトランスに蓄積されたエネルギーが全て放出
された時に巻線に発生するリンギング電圧を使ってトラ
ンジスタをオンさせるようにしているので無駄な時間は
発生しない。
れ始め、時間の経過とともに増大してゆく。増大してゆ
く割合は電源電圧の大きさとトランスの巻線に関係する
が、電源電圧、および、トランスの巻線が決っている場
合はトランジスタのオン時間にだけ関係し、オン時間が
長ければ長いほど入力電流が大きくなる。
流に近い電流になるようにパルス発生器2で発生するパ
ルスのHレベル期間、即ちトランジスタのオン時間が決
められているので、メインコンデンサCmを大きな電流
で充電することになり充電時間が短時間で行われる。
る。図2(a)はCc(チャージコントロール)信号で
Lレベルの時パルス発生器2は停止しており、Hレベル
で起動してパルスを発生する。図2(b)はパルス発生
器2で発生するパルス(PLS)波形で、Hレベル期間
は一定であり、Lレベル期間が異なる。図2(c)は入
力電流Ibの波形で、ピーク電流Ipはトランジスタの
オン時間が一定のため一定電流となっている。この電流
は前記したようにできる限り大きな電流に設定されてい
る。
時点でトランジスタをオフからオンに切り換えることで
無駄な時間が発生しないようにしている。リンギング電
圧の大きさはいつも一定な電圧として巻線に発生するわ
けでなく、メインコンデンサCmの充電電圧(端子電
圧)の大きさに影響され、メインコンデンサCmの充電
電圧が大きい程大きな電圧が発生する。そのため、充電
開始時点ではこの電圧が小さく充電が進むにつれて大き
な電圧となる。充電開始時からしばらくの時間、0.5
秒程度の時間であるが、この期間はリンギング電圧が小
さく検出できないので、この期間はパルス発生器2から
所定のパルスを発生させるようにしている。
期間である。この期間を過ぎたG2期間ではリンギング
電圧が検出可能となり、リンギング電圧が検出された時
にトタンジスタがオフからオンに切り換えられる。この
タイミングが図2(b)でD1〜Dnとして示されてい
る。尚、充電開始から0.5秒でどの程度メインコンデ
ンサに充電されるか確認したところ、メインコンデンサ
の充電完了電圧を300Vとして10V程度である。従
って、リンギング電圧が検出できない時間は充電時間全
体からみればわずかな時間である。
検出して、その電圧でトランジスタをオフからオンに切
り換えている。また、入力電流を出来る限り大きな電流
に設定しているのでメインコンデンサを短時間で充電さ
せることができる。発明者らは図1回路の入力電流に関
して検討したところ、電源電圧Vbが変動した場合に問
題があることが分かった。
定として説明してきたが、バッテリーは放電等により電
源電圧が変動する。図3に電源電圧Vbが10V、5
V、2.5Vに変動した場合の入力電流を電圧と対比し
て示している。図3(a)はパルス発生器2で発生する
パルス波形、図3(b)は電源電圧Vbが10Vの時の
入力電流波形でピーク電圧がIp1、図3(c)は電源
電圧Vbが5Vの時の入力電流波形でピーク電圧がIp
2、図3(d)は電源電圧Vbが2.5Vの時の入力電
流波形でピーク電圧がIp3である。
>Ip2>Ip3 の関係があり、電源電圧が低下する
と入力電流も低下し、充電時間も影響される。即ち、電
源電圧が低くなると充電時間が長くなる。そこで発明者
らは電源電圧が変動しても入力電流が変化しない方法が
ないかさらに検討したところ、図1で抵抗R4の+側を
定電圧電源(制御電源電圧Vc)に接続しているが、図
4に示すように抵抗R4の+側を電源電圧Vbに接続す
れば、電源電圧が変動しても入力電流があまり変化しな
いことが分かった。
Hレベル期間は電源電圧Vbが高くなると短く、電源電
圧が低くなると長くなる。それは前記したようにトラン
ジスタを駆動するパルスのHレベル期間は抵抗R4とコ
ンデンサC2により決まり、抵抗R4からの充電電流で
コンデンサC2を充電してゆき、所定レベルまで充電す
る時間がHレベル期間である。コンデンサC2の充電電
流の大きさは電源電圧Vbに対応しているため、電源電
圧が高くなると充電電流が大きくなり、短時間に所定レ
ベルまで充電するのでHレベル期間が短くなり、反対に
電源電圧が低くなるとHレベル期間が長くなる。
5を用いて説明する。図5(a),図5(b)は電源電
圧が10Vの時パルス発生器2で発生するパルス、及
び、入力電流を示し、図5(b)から入力電流のピーク
値はIp4である。図5(c)、図5(d)は電源電圧
が5Vの時パルス発生器2で発生するパルス、及び、入
力電流であり、パルスのHレベル期間は電源電圧が10
V時のHレベル期間より長くなっている。それは電源電
圧の低下により、コンデンサC2の充電電流が低下し充
電カーブが緩やかになるため、所定レベルの電圧に達す
るまでの時間が長くかかることになり、Hレベル期間が
長くなる。従って、電源電圧の低下により入力電流の上
昇カーブが緩やかであっても、トランジスタがオンして
いる時間が長いため入力電流のピーク値IP5は10V
の時の入力電流のピーク値Ip4にほぼ近い値となる。
5Vの時パルス発生器2で発生するパルス、及び、入力
電流であり、パルスのHレベル期間は電源電圧が5V時
のHレベル期間よりさらに長くなっている。そして、入
力電流の上昇カーブも電源電圧が5Vの時よりさらに緩
やかになっているが、トランジスタのオン時間がさらに
長くなっているので、入力電流のピーク値Ip6は10
Vの時の入力電流のピーク値Ip4にほぼ近い値とな
る。従って、電源電圧が変動しても入力電流のピーク値
がほぼ同じ値となり、メインコンデンサへの充電時間の
バラツキも少なく短時間で充電できる。
他励式ストロボ用メインコンデンサの充電回路では充電
スタートしてから、スイッチングトランジスタのオン時
間をメインコンデンサの充電電圧に応じて短から長に切
換えながら充電していた。そして、このオン時間の切換
え制御には無駄な時間があり充電時間が長くかかってい
たが、本発明の充電回路ではトランジスタがオフした
後、トランスの蓄積エネルギーが二次巻線を通してメイ
ンコンデンサCmに充電電流として放出され、放出が終
了した時点で一次巻線に発生するリンギング電圧を使っ
て直ちにトランジスタをオンさせるようにしたので無駄
な時間がなくなり短時間で充電できるようになる。
サの充電電圧に応じて入力電流を小電流から徐々に大電
流へと変えながら充電していたので充電効率が悪く短時
間の充電ができなかったが、本発明の回路では入力電流
をいつも電源許容電流に近い値に設定しているので短時
間で充電できるようになる。
力電流が変動して充電効率が低下するという問題につい
て、本発明では電源電圧の変動に対応して、トランジス
タのオン時間を変えるようにしているので、入力電流の
ピーク値に変動がなく短時間で充電できるようになる。
即ち、電源電圧が低下すればトランジスタのオン時間を
長く、反対に電源電圧が高くなればトランジスタのオン
時間を短く制御するため、電源電圧が変動しても、入力
電流のピーク値に変動がなく短時間で充電できるように
なる。
スタ駆動パルスと入力電流の波形
低下しないように改良した充電回路
スと入力電流の波形
てパルスが制御されるパルス発生器 2 リンギング電圧の検出によりパルス
が制御されるパルス発生器 3 リンギング電圧を検出するためのコ
ンパレータ T1 トランス Np トランスの一次巻線 Ns トランスの二次巻線 Q1 スイッチングトランジスタ Cm メインコンデンサ C1,C2 コンデンサ D1 ダイオード R1〜R7 抵抗 Vb 電源電圧 Vc 制御電源電圧 Ib 入力電流 Ip1〜Ip6 入力電流のピーク値 Cc チャージコントロール信号 G グランド PLS パルス発生器で発生するトランジス
タ駆動パルス(外部パルス) T 駆動パルスの周期 Ton 駆動パルスのHレベル期間 Toff 駆動パルスのLレベル期間
Claims (4)
- 【請求項1】 トランスの一次巻線に流れる電流を外部
パルスで駆動されるスイッチングトランジスタで断続
し、前記トランスの二次巻線に発生する交流を整流し
て、メインコンデンサに充電電流を流すようにした他励
式ストロボ用充電回路であって、前記充電電流が流れな
くなった時に前記トランスの一次巻線に発生するリンギ
ング電圧を検出することにより、前記外部パルスを前記
スイッチングトランジスタがオンとなるレベルに切換え
制御したことを特徴とするストロボ用充電回路。 - 【請求項2】 前記リンギング電圧の大きさが所定値に
達しない間はあらかじめ切換え時間が設定された前記外
部パルスにより前記スイッチングトランジスタを駆動す
るようにしたことを特徴とする1項記載のストロボ用充
電回路。 - 【請求項3】 前記スイッチングトランジスタのオン時
間は入力電流が電源許容電流またはそれに近い所定値に
なるまでの時間であることを特徴とする1ないし2項記
載のストロボ用充電回路。 - 【請求項4】 前記スイッチングトランジスタがオンと
なるレベルを発生する前記外部パルスの時間を電源電圧
に応じた長さとし、電源電圧の変動に対して入力電流の
ピーク値が変動しないように制御することを特徴とする
1ないし3項記載のストロボ用充電回路。
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JP2001225318A JP4109844B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | ストロボ用充電回路 |
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Cited By (4)
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WO2006104194A1 (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Panasonic Photo & Lighting Co., Ltd. | 放電装置 |
JP2006276314A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Panasonic Photo & Lighting Co Ltd | ストロボ装置 |
JP2006337879A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Panasonic Photo & Lighting Co Ltd | ストロボ装置 |
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- 2001-07-26 JP JP2001225318A patent/JP4109844B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2006337879A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Panasonic Photo & Lighting Co Ltd | ストロボ装置 |
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