JP2005332832A - 力率補正付き安定器制御ｉｃ - Google Patents

Abstract

【課題】 安定器制御およびドライバ回路と力率補正（ＰＦＣ）制御回路の両回路を備えた集積回路である。
【解決手段】 予熱の始めに、ランプが点灯し得る電圧を下回る電圧で負荷回路に電力が供給された後、ＰＦＣ制御回路が直流バスの電圧を点灯継続値まで上昇させる。そのために、安定器制御およびドライバ回路のモードに応じてＰＦＣ回路が使用可能状態になる。直流バスの垂下を軽減するために、直流バス電圧は、ランプが点灯を継続している間、ランプが点灯すべくランピングしているときのループ速度より遅いループ速度で調整される。過電流検出信号が実際の故障を表しているかどうかを決定するための判定基準が適用されている。そのために、点灯ランピングの間、検出信号がカウントされ、故障数と比較される。感知された電圧と上位および下位ウィンドウ電圧を比較することにより、ランプの寿命終焉状態を検出している。ランプがごく短時間の間オフした場合、全予熱は必要とすることなく迅速に再始動することができる。
【選択図】 図１

Description

本出願は、２０００年１０月２０日出願の米国仮出願第６０／２４１，７９５号の利益を主張するものである。

（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、蛍光灯を制御するための回路に関し、より詳細には、安定器制御回路、力率補正回路および半ブリッジドライバを単一のモノリシックチップに内蔵した集積回路に関する。

２．関連技術の簡単な説明
蛍光灯または高輝度放電（ｈｉｇｈ−ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ : ＨＩＤ）灯を制御するための電子安定器には、通常、ランプフィラメントを予熱し、ランプを点弧させ、ランプを所与の電力に駆動し、ランプの故障状態を検出し、かつ、回路を安全に非活動化するための電子回路が必要である。

従来使用されている電力バイポーラスイッチングデバイスに取って代わることができる電力ＭＯＳＦＥＴスイッチングデバイスおよび絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用可能になったことにより、ガス放電回路用電子安定器が広く使用されるようになった。電子安定器内の電力ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのゲートを駆動するための多くの集積回路（ＩＣ）が工夫されている。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売され、かつ、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５，５４５，９５５号および第６，２１１，６２３号に記載されている製品ＩＲ２１５５、ＩＲ２１５７およびＩＲ２１５７１はその例である。

ＩＲ２１５５ゲートドライバＩＣは、従来の回路に勝る重要な利点を提供している。このドライバは、従来のＤＩＰまたはＳＯＩＣパッケージ中に実装されている。このパッケージには、外付け抵抗およびコンデンサによって決まる周波数でドライバが自励発振するよう、内部レベルシフト回路、不足電圧ロックアウト回路、デッドタイム遅延回路、追加論理回路および入力部が含まれている。

製品ＩＲ２１５７およびＩＲ２１５７１は、ＩＲ２１５５では得ることができないいくつかの特徴を備えた完全集積安定器制御ＩＣを提供している。製品ＩＲ２１５７およびＩＲ２１５７１は、５つの基本動作モードで機能し、ＩＣの入力に基づいてモード間を遷移させることができる。５つの基本動作モードには、不足電圧ロックアウト（ＵＶＬＯ）モード、予熱モード、点灯ランプモード、点灯継続モードおよび故障モードが含まれている。これらのＩＣのその他の特徴には、（ｉ）ランプ両端間に初期高電圧パルスを生じることなく、確実にフラッシュフリースタートさせるスタートアップ手順、（ｉｉ）非ゼロ電圧スイッチング保護回路、（ｉｉｉ）過熱停止回路、（ｉｖ）直流バスおよび交流オン／オフ制御回路、および（ｖ）近共振または非共振検出回路（ｎｅａｒ ｏｒ ｂｌｏｗ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）が含まれている。

従来の入手可能な安定器ＩＣには、力率補正（ＰＦＣ）を制御するための外付け部品が必要である。参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，２５９，６１４号に、ＰＦＣ制御回路の一例が記載されている。

また、従来の入手可能な安定器ＩＣは、いくつかの動作上の問題を抱えている。

安定器の動作の問題の１つは、半ブリッジ回路のドライバ回路が最初にスイッチし始める際に、「初期フラッシュ問題」が生じることである。半ブリッジがランプなどの負荷に電力を供給している場合、負荷回路中の誘導（Ｌ）および容量（Ｃ）部品には、初期状態ではエネルギーが蓄積されていない。何サイクルかの初期スイッチングサイクルの間、Ｃ部品の両端間に極めて高い電圧が現われ、また、ランプの両端間にも現われる。この初期高電圧は、予熱の間に定常状態の電圧より実質的に高くなることがあり、ランプを瞬時点灯すなわち点弧させ、ランプの初期フラッシュを発生させることがある。この時点ではランプの陰極が十分に加熱されていないため壊れやすくなる恐れがあり、ランプの寿命が短くなって望ましくない。

安定器の動作の他の問題は、ランプが点灯すなわち「点弧」する際に、「直流バス垂下問題」が生じることである。ランプが点灯する前の負荷回路を流れる電流は、ランプが点灯し、点灯を継続している間の負荷電流と比較すると比較的小さい。一方、ＰＦＣ制御回路は、従来、ブーストスイッチトランジスタおよび誘導子を駆動し、この軽負荷予備点灯期間中の直流バス電圧を維持している。安定器制御回路が点灯ランピングを開始すると、半ブリッジスイッチデバイスの周波数が、点灯周波数に向かって減少すなわち下方へランプする。この下方ランプの間、共振周波数に近づくにつれて、負荷回路のＬおよびＣ部品を流れる電流が増加する。Ｃ部品の両端間に展開する電圧も同様に増加し、この電圧の大きさがランプの点灯電圧に到達するとランプが点灯する。ランプが点灯する際に、直流バスから見た負荷電流が急激に増加し、直流バス電圧が瞬時垂下する。この垂下が大き過ぎると、ランプを点灯させることができず、ランプが消灯して安定器が故障および停止を感知する。

直流バス垂下問題（ＤＣ ｂｕｓ ｄｒｏｏｐ ｐｒｏｂｌｅｍ）の場合、ＰＦＣ制御回路のループ応答時間が有限であるため、直流バスの負荷が、直流バス電圧が変化する原因になっている。負荷電流が階段状に変化すると、制御ループが追いつくまで直流バス電圧が瞬時変化する。いくつかの技法、例えば直流バス蓄積コンデンサの値を大きくし、かつ／または制御ループの速度を速くする技法を使用して、この直流バス電圧の変化を小さくすることができる。しかし、コンデンサの値を大きくすることによって、コストおよび物理サイズが増加し、また、制御ループの速度を速くすることによって不安定になるため、これらの解決策は、実践上いずれも理想的ではない。

安定器の動作の他の問題は、ランプが点灯する際の点灯ランピングの間、「誤停止問題」が生じることである。場合によっては、ＬおよびＣ部品およびランプを含むランプ回路を流れる電流が瞬間的にゼロになる場合もある。ランプ回路を流れる電流が瞬間的にゼロになると、エネルギーが蓄積されず、したがってＦＥＴなどの半ブリッジスイッチデバイスが、場合によっては数サイクルに渡ってハードスイッチになることがある。安定器制御回路は、このハードスイッチ化を過電流状態として検出し、したがってランプの点灯を停止する。このような誤停止によって、ランプが確実に点弧するかどうかが不確実になるため、これは極めて望ましくない問題である。

従来の設計は、安定器制御ＩＣの外部にフィルタ／遅延部品を使用して誤停止問題を軽減しているが、このような部品は、実際の故障の適切な感知を妨げている。

安定器の動作の他の問題は、ランプがその寿命の終焉に近づくと、「寿命終焉検出問題」が生じることである。前述の製品ＩＲ２１５７およびＩＲ２１５７１の各々は、発振器を停止させ、ゲートドライバの出力をローにし、かつ、暫時、ＩＣを微小電力状態に置くために使用される停止（ＳＤ）ピンを有している。ＳＤピン上の入力電圧が閾値を超えると、ランプの故障、ランプの交換またはランプの除去を表している。ランプの寿命の終焉をより簡単に検出するための回路が提供されると有利である。

安定器の動作の他の問題は、ランプが瞬時停電または電圧低下などによってターンオフされた場合に、「遅延再始動問題」が生じることである。ランプの再始動は、従来、予熱が実行されている間、長時間に渡って不要に遅延されている。

（発明の概要）
本発明により、蛍光灯を含む負荷回路を制御するための、必要な外付け部品の数が少なく、かつ、前述の安定器の動作問題を軽減する回路が提供される。

本発明による回路は、安定器制御回路、力率補正（ＰＦＣ）回路および半ブリッジドライバを単一のモノリシックチップに内蔵したＩＣを提供することによって外付け部品の数を少なくしている。安定器制御およびドライバ回路は、蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路に駆動信号を提供している。また、安定器制御およびドライバ回路は、電源回路および／または負荷回路の動作状態を表す感知信号を受け取り、かつ、駆動信号を修正することによって感知信号に応答している。ＰＦＣ回路は、電源回路によって負荷回路に供給される電力の電圧を調整している。したがって、ＰＦＣ回路と安定器制御および駆動回路が一体となって電源回路および負荷回路を制御することができる。

本発明は、安定器制御およびドライバ回路と共にＰＦＣ回路を備えることにより、外付けＰＦＣ回路の必要性を除去している。このことは、事実上あらゆるタイプの高速始動蛍光灯を駆動するために必要なすべての機能を実行することができ、同時に直流バス電圧調整を実行することができる全機能安定器制御ＩＣを組み込むことができるため、有利である。このＩＣは、半ブリッジに低電圧側および高電圧側駆動信号を供給するためのピン、負荷回路に供給される電力の電圧を調整するための信号を供給するための調整ピン等、適切なピンを有することができる。

電力と駆動信号を整合させるための内部回路（前述の初期フラッシュ問題に対処するため）、および異なる制御ループ速度で電力調整を実行するための内部回路（前述の直流バス垂下問題に対処するため）を始めとする内部回路を追加することにより、ランプ安定器ＩＣのピンおよび外付け部品をさらに少なくすることができる。

本発明は、初期フラッシュ問題を軽減するために、ランプをランプが点灯し得ない電圧で予熱する電力を供給する回路を備えている。この回路は、ランプを予熱するための予熱駆動信号を提供することによってランプの動作を開始させている。この回路は、予熱駆動信号の始めに、ランプが点灯し得ない非動作電圧で電力の供給を開始し、次いで動作電圧に上昇させている。この動作電圧は、ランプが点灯を継続している間、維持される。

初期フラッシュ問題を除去するための回路には、ドライバ回路がオフ駆動信号を提供しているのか、あるいはオン駆動信号を提供しているのかを表す整合信号を受け取り、それに応答して、オフ駆動信号が提供されている間、ＰＦＣ回路を使用禁止状態にし、また、オン駆動信号の提供が開始されると直ちにＰＦＣ回路を使用可能状態にするイネーブル回路が含まれている。ＰＦＣ回路が使用可能状態になると、最初に、ランプが点灯し得ない非ブースト電圧で電力が供給される。ＰＦＣ回路は、予熱の継続に伴って、公称点灯継続電圧であるブースト電圧に上昇させることができる。

また、本発明は、ＰＦＣ回路を動作させ、かつ、安定器制御およびドライバ回路が動作するモードに関する情報に基づいて直流バス電圧の調整をイネーブルする回路を備えている。安定器制御およびドライバ回路は、複数のモードを有しており、感知信号に応答してモード間を遷移させている。イネーブル回路は、安定器制御およびドライバ回路が動作しているモードに関する情報を提供しているモード信号を受け取り、ＰＦＣ回路を使用可能状態または使用禁止状態にすることによって応答している。

例えば、モード信号は、安定器制御およびドライバ回路が、その非動作モード、すなわち故障モードまたは不足電圧ロックアウトモードの１つに対立するものとして、その動作モード、すなわち予熱モード、点灯ランプモードまたは点灯継続モードの１つにあるかどうか示すことができる。安定器制御およびドライバ回路が動作モードにある場合、イネーブル回路はＰＦＣ回路を使用可能状態にすることができ、また、安定器制御およびドライバ回路が非動作モードにある場合は、ＰＦＣ回路を使用禁止状態にすることができる。したがってイネーブル回路は、安定器が通常の動作をしている間に限り、ＰＦＣ制御回路の動作を有利に起動させることができる。

また、本発明は、ランプが点灯を継続している間の、点灯すべくランプがランピングしている間のループ速度より遅いループ速度で供給される電力の電圧を調整し、それにより直流バス垂下問題を除去している。この技法は、点灯ランプの間は高制御ループ速度で、また、ランプが点灯継続動作している間は、より遅い制御ループ速度で直流バス上の電圧を調整するループ制御回路によって実現されている。その結果、制御ループは、点灯ランプモード時に生じる直流バス負荷の突然の変化に、より迅速に応答することができる。安定器内では、このような変化が点灯時に生じ、したがって点灯時における直流バス電圧の垂下の最小化を促進している。一方、点灯継続モード時は、制御ループの応答時間が点灯継続モードの値に短縮されるため、安定した直流バス電圧調整が維持される。

調整回路によって設定されるループ速度は、安定器制御およびドライバ回路が動作しているモードによっても変化する。その結果、ループ速度を動的に変化させることによって直流バス電圧垂下を小さくし、あるいは最小化することができる。

本発明によるループ速度調整回路は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＭＣ３４２６２あるいはＬｉｎｆｉｎｉｔｙ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＬＸ１５６２など、広く使用されているディスクリートＰＦＣコントローラＩＣと比較して有利である。これらのＩＣの場合、動的な直流バス電圧制御ループの応答切替えはオプションではない。また、この実施態様は、単一のＩＣに組み込むことができるため、ディスクリート実施態様に必要な外付け部品を少なくし、かつ、供給電流を小さくしている。

本発明による誤停止回路は誤過電流故障を除去し、それにより上で考察した誤停止問題を軽減している。本発明による故障検出回路は、ランプに流れる電流が閾値を超えたことを表す検出信号を生成している。この検出信号を本発明によるフィルタ回路が受け取り、検出信号とフィルタの判定基準が合致している場合、駆動回路による駆動信号の提供が停止される。フィルタ回路は、検出信号の数をカウントするためのカウンタを備えていることが好ましい。このフィルタ回路は、検出信号の数が故障数に達した場合にのみ、駆動信号を停止させている。例えば安定器制御およびドライバ回路が点灯ランプモードを有している場合、点灯ランプモードの間、カウンタが使用可能状態になる。この場合、故障数は、ランプに流れる電流が点灯ランプモードの間に閾値を正規に超過する回数より大きくすることができる。カウンタは、検出信号が発生する毎にフィルタ回路が駆動信号を停止させるよう、点灯継続モードの間、使用禁止状態になる。

本発明による故障カウンタはディジタルカウンタとして作用し、内部的にプログラムして、点灯ランプモード時における過電流検出数が実際の過電流故障を表していると見なされる場合にのみ故障信号を提供することができるため、誤過電流故障を除去し、あるいは著しく低減している。その結果、外付けフィルタを不要にしている。また、点灯継続モードの間は、安定した定常状態でランプが動作し、直ちに対応しなければならないランプの破壊、短絡等、実際の故障が生じない限り、過電流が検出されることはないため、点灯継続モードの間、故障カウンタをバイパスすることができる。

前述の寿命終焉検出問題は、本発明においては、電圧感知信号を受け取り、感知信号に示されているランプ両端間の電圧が、ランプがそのランプの寿命の終焉に近づきつつあることを示している場合、駆動回路による駆動信号の提供を停止させる寿命終焉検出回路によって対処されている。寿命終焉検出回路は、電圧感知信号に示されている電圧と上位および下位ウィンドウ電圧とを比較し、電圧感知信号に示されている電圧が上位ウィンドウ電圧を超えているか、あるいは下位ウィンドウ電圧未満である場合、駆動回路を停止させている。安定器制御およびドライバ回路は、電圧感知信号を受け取り、受け取った電圧感知信号に示されている電圧が閾値電圧を超えている場合、駆動回路を停止させる閾値回路を備えていることが好ましい。閾値電圧は、上位ウィンドウ電圧より大きくすることができる。

寿命終焉回路および閾値回路は、安定器制御およびドライバ回路の動作モードに従って動作することが好ましい。したがって本発明には、寿命終焉信号および閾値超過信号を受け取り、点灯継続モードにある間のみ寿命終焉信号に応答して駆動回路を停止させ、かつ、いかなるモードにある場合であっても、閾値超過信号に応答して駆動回路を停止させる停止回路が含まれている。

前述の遅延再始動問題は、再始動の間、最初にランプを始動させた時の時間より短い時間の間、ランプを予熱する回路によって対処されている。つまり、ランプの陰極に若干の熱が残っており、全予熱継続時間は必要としないため、予熱モードの継続時間が短縮されている。この技法により、瞬時停電あるいは電圧低下などの事態が生じた場合におけるランプオフ時間が有利に短縮されている。ランプオフ時間の短縮は、特定の状況下においては重要である。

遅延再始動問題を処理するための回路は、始動シーケンスにおける駆動信号の停止から再始動までの時間間隔を測定している。間隔の測値が、全予熱を必要とする一定時間、例えば１秒未満の場合、予熱継続時間が短縮された再始動シーケンスが提供される。

本発明によれば、上記のすべての回路が単一のＩＣの中にまとめて組み込まれている。その結果、全機能安定器制御ＩＣが著しく改善されている。有利なことには、このＩＣは動的制御ループ応答切替えを備えており、また、外部接続用ピンおよび必要な外付け部品が最少であり、必要とする供給電流が小さく、ディスクリートＰＦＣ制御回路を必要とする実施態様に対する豊富な改善を概ね提供している。

本発明のその他の特徴および利点については、添付の図面に照らして行う本発明についての以下の説明から明らかになるであろう。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、全ランプおよび安定器保護および力率補正を備えた全機能ランプ安定器制御ＩＣの典型的なアプリケーションを示したものである。図１に示す回路１０は、ＩＣ１２のピンおよび外部接続を示したもので、本発明による回路が組み込まれている。ＩＣ１２は、実例として、ＩＣ ＩＲ２１６７で識別されている、譲受人Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品である。ＩＣ１２のピンおよび外部接続のほとんどは、参照によりその開示のすべてが本明細書に組み込まれる米国特許第６，２１１，６２３号に開示されているＩＲ２１５７の対応する部分の説明から理解することができよう。'６２３号特許にも、ＩＣ１２内の安定器／ランプ制御セクションおよび半ブリッジドライバ中に等価物を有する部品についてのすべての説明が含まれている。実施態様のその他の詳細については、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手することができる、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれるＩＲ２１６７データシートに提供されている。

しかしながら本発明によるＩＣ１２には、ＩＲ２１５７ ＩＣの安定器制御セクションおよび半ブリッジドライバの他にも、参照によりその開示のすべてが本明細書に組み込まれる米国特許第６，２５９，６１４号に記載されているように実質的に具体化されたＰＦＣセクションが含まれている。誘導子１４の一次側コイルおよび二次側コイル、ブーストＭＯＳＦＥＴ１６、抵抗２０および２２を備えた分圧器回路網、補償コンデンサ２４、直流バスコンデンサ２６、およびダイオード２８の動作については、'６１４号特許の対応する構成要素の説明から理解することができよう。理解されると思われるが、ＩＣ１２のＣＯＭＰピンは、'６１４号特許のＩＣ３２のＣＭＰピンに対応し、ＺＸピンはＩＤＥＴピンに、ＶＢＵＳピンはＩＮＶピンに、また、ＰＦＣピンはＯＵＴピンに対応している。

図２は、ＩＣ１２のモード遷移図を示したものである。図２には、'６２３号特許の図１に示されているモードと同じ５つのモード、すなわち不足電圧ロックアウトモード、予熱モード、点灯ランプモード、点灯継続モードおよび故障モードが含まれており、その他の多くの点に関しても'６２３号特許の図１と類似しているが、図２には、ＩＣ１２の安定器制御セクションとＰＦＣセクションの間に、いくつかの相互作用が示されている。詳細には、ボックス５０および５２は、非動作モードの間、すなわちそれぞれ不足電圧ロックアウトモードおよび故障モードの間、ＰＦＣセクションが使用禁止状態になることを示しており、ボックス５４は、ＰＦＣセクションが予熱モードの開始直後に使用可能状態になり、また、故障モードまたは不足電圧ロックアウトモードが再び生じるまで使用可能状態を維持することを示している。ＰＦＣセクションを予熱開始直後に使用可能状態にすることにより、前述の初期フラッシュ問題を防止している。安定器制御セクションとＰＦＣセクションの間のその他の相互作用については、以下の説明から理解されよう。

図２は、また、ＩＣ１２の安定器制御セクションが改善されていることを示している。ボックス５６からボックス５２へのラインに沿って、また、ボックス５８からボックス５２へのラインに沿って示すように、ＣＳピンが受け取る電流感知信号が過電流閾値と比較され（“ＣＳ＋閾値”）、過電流状態が検出される。ボックス５６の点灯ランプモードで、故障カウンタ（“ＣＳ＋カウンタ“）が使用可能状態になり、検出された過電流状態の回数がカウントされる。ボックス５６の点灯ランプモードからボックス５２の故障モードへ遷移するのは、過電流状態が検出され、かつ、故障カウンタのそれまでの検出回数が５０回に達したときだけであり、それにより誤過電流停止を防止している。故障カウンタは、モードをボックス５８の点灯継続モードから遷移させるためには使用されないが、過電流状態の単一点灯継続モードが検出されると、ボックス５２の故障モードへ遷移させることができる。

ボックス５４、５６および５８からボックス５０へ戻るラインに沿って、また、ボックス５２からボックス５０へのラインに沿って示されているように、ＳＤピンが受け取る電圧感知信号が、５．１Ｖの閾値電圧と比較され、ランプの除去が検出される。しかし、ボックス５８からボックス５２へのラインに沿って示されているように、ＳＤピンが受け取る電圧感知信号は、３Ｖの上位ウィンドウ電圧および１Ｖの下位ウィンドウ電圧と比較され、差し迫っているランプの寿命終焉状態が検出される。寿命終焉の検出を容易にしているこれらの比較については、以下の説明からさらに理解されよう。

図３は、ＩＣ１２の内部回路を示したもので、上部セクションの回路６０は、安定器／ランプ制御セクションおよび半ブリッジドライバセクションを備えている。図３の下部セクションは、ＰＦＣセクションを示している。図からわかるように、安定器／ランプ制御セクションおよび半ブリッジドライバセクションからＰＦＣ回路へ、２つのモード信号が提供されている。「ＲＵＮ」のラベルが振られたモード信号は、安定器／ランプ制御回路および半ブリッジドライバ回路が点灯継続モードにあるときはハイであり、点灯継続モードにない場合はローである。「ＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ」のラベルが振られたもう１つのモード信号は、安定器／ランプ制御回路および半ブリッジドライバ回路が、その動作モードのいずれか１つ、すなわち予熱モード、点灯ランプモードまたは点灯継続モードのうちのいずれか１つのモードにある場合はローであり、また、非動作モードにある場合、すなわち故障モードまたは不足電圧ロックアウトモードにある場合は、いずれもハイである。

ＲＵＮ信号は、比較器７０の出力が、点灯ランプモードから点灯継続モードへ遷移する条件であるＣＰＨピンの電圧が５．１ボルトを超えたことを示すとハイになる。ＲＵＮ信号は、ＯＲゲート７２の出力がハイになり、ＱＵＩＣＫ ＲＥＳＴＡＲＴロジック７４を起動してＣＰＨピンを接地にするまでハイを維持する。

ＯＲゲート７２の出力は、ＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号でもある。ＯＲゲート７２の出力は、故障ラッチ７６で示す、点灯継続モードから故障モードへ遷移する状態が１つでも生じるか、あるいはＯＲゲート７８の出力またはＶＤＣラッチ８０の出力で示す、点灯継続モードから不足電圧ロックアウトモードへ遷移する状態が１つでも生じるとハイになる。

比較器９０および９２は、ランプの両端間の電圧を表すＳＤピンの電圧を、それぞれ上位および下位ウィンドウ電圧と比較することによって寿命終焉検出を実行している。上位ウィンドウ電圧は、実例として３ボルトであり、下位ウィンドウ電圧は１ボルトである。ランプがその寿命の終焉に近づくと、ＳＤピンの電圧がシフトし、最終的には上記の電圧によって画定されるウィンドウを外れるまでシフトする。いずれかの比較器の出力がハイになると、ＯＲゲート９４の出力がハイになる。ＲＵＮ信号がハイのときにＯＲゲート９４の出力がハイになると、ＡＮＤゲート９６の出力もハイになり、ＯＲゲート９８を介して故障ラッチ７６がセットされ、それによりＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号がハイになって故障モードに遷移する。

一方、比較器１００は、ＳＤピンの電圧を閾値電圧５．１ボルトと比較することによってランプ除去検出を実行している。比較器１００の出力がハイになると、ＯＲゲート７８の出力がハイになり、それによりＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号がハイになって不足電圧ロックアウトモードに遷移する。後にＳＤピンの電圧が、この上位停止電圧未満に回復すると、回路６０は、他の故障状態が発生していない限り、完全なスタートアップシーケンスを遂行する。

比較器１１０は、ランプに流れる電流を表すＣＳピンの電圧と、適切な電圧を提供するために、いずれも図１に示す過電流抵抗１１２および過電流コンデンサ１１４によってバイアスされ、かつ、電流源１１６によって駆動されるＯＣピンの電圧とを比較することによって過電流検出を実行している。比較器１１０の出力がハイになり、かつ、回路のモードが、ＡＮＤゲート１２４のもう一方の入力に印加されるハイ信号によって示される点灯ランプモードまたは点灯継続モードのいずれかである場合、ＡＮＤゲート１２４の出力がハイになり、同じくＯＲゲート９８を介して故障ラッチ７６がセットされ、それによりＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号がハイになって故障モードに遷移する。

また、図３に参照番号１２５で識別されている、点灯ランプの間のみ使用可能状態になる故障カウンタは、点灯ランプモード時の故障数が所定の数より大きくなったことを示す出力を提供している。故障カウンタ１２５の出力が所定の故障数を超えた場合にのみ、点灯ランプモードから故障モードへ遷移する。

ＱＵＩＣＫ ＲＥＳＴＡＲＴ７４は、ＲＵＮ信号がローになると起動される。ＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号がローになって、予熱モードが開始されたことを示すと、追加ロジックが、タイマの出力と全予熱に必要とする一定の時間とを比較し、タイマの出力がその一定の時間未満である場合、図２に示すように、ＣＰＨピンの電圧が４．０ボルトに達するまで待機することなく、予熱モードから点灯ランプモードへ直ちに遷移する。

図３に示すその他の部品については、概ね、図自体あるいは'６２３号特許の対応する部分の説明から理解することができよう。

安定器／ランプ制御回路および半ブリッジドライバ回路６０のＮＯＮ−ＯＰ ＳＩＧＮＡＬがハイになると、通常、ＰＦＣ回路１３０が使用禁止状態になり、故障モードおよび不足電圧ロックアウトモードの間、ＰＦＣ制御回路は動作しなくなる。予熱モードの開始時にＮＯＮ−ＯＰ ＳＩＧＮＡＬがローになると、通常、回路１３０が使用可能状態になり、'６１４号特許から理解されるやり方で、ＰＦＣピンを介して信号を提供することによって電圧のブーストが開始される。しかし、回路１３０が使用可能状態になっているため、予熱モードは、ランプが点灯する電圧より低い非動作電圧の直流バスを使用して開始される。

直流バス電圧は、ＰＦＣピンを介した信号によって、半ブリッジドライバセクションの初期スイッチングサイクルの最初の数サイクルが終了した時点でのみ、正規の点灯継続レベルになる。したがって初期半ブリッジスイッチングの間に、負荷回路のキャパシタンスの両端間およびランプの両端間に現われる電圧は、ランプを点灯させるには小さ過ぎる。直流バスは、回路６０が予熱モードにある間に正規の点灯継続レベルに上昇し、点灯継続レベルに上昇した後は、回路１３０によって調整され、一定に維持される。

ＮＯＲゲート１４０、ＯＲゲート１４２、ラッチ１４４および１４６のＲ２リセットリード、およびラッチ１４８のＲリセットリードがＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号を受け取っている。また、ＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号は、ＭＯＳＦＥＴ１５０をターンオンさせ、かつ、ＣＯＭＰピンの電圧を接地にする。ＲＵＮ信号はＮＯＲゲート１５２によってのみ受け取られ、ＮＯＲゲート１５２は、同時にラッチ１４６のＮＯＴ Ｑ出力を受け取っている。ＮＯＲゲート１５４は、ＮＯＲゲート１５２の出力およびラッチ１４８のＮＯＴ Ｑ出力を受け取っている。したがって、比較器１６０および１６２のハイ出力によってラッチ１４６および１４８がセットされ、かつ、回路１３０を使用可能状態にするためにＮＯＮ−ＯＰ ＭＯＤＥ信号がローである場合、ＮＯＲゲート１５４の出力は、点灯継続モードが開始され、ＲＵＮ信号がハイになるまでローを維持することになる。ＲＵＮ信号がハイになると、ＮＯＲゲート１５２の出力がローになり、したがってＮＯＲゲート１５４の出力がハイになり、それにより誤り信号増幅器１６４の出力が動的に変化して、回路１３０の制御ループ速度が点灯ランプモード時の速度より遅くなる。

ＰＦＣ回路１３０の他の部品については、概ね、図自体あるいは'６１４号特許の対応する部分の説明から理解することができよう。

以上、特定の実施形態に関連して本発明を説明したが、当業者には、他の多くの変形形態、改変および他の方法が明らかであろう。したがって本発明は、本明細書における特定の開示によって制限されるのではなく、特許請求の範囲の各請求項によってのみ制限されることが好ましい。

安定器／ランプ制御セクション、半ブリッジドライバおよびＰＦＣセクションを備えたＩＣに接続されたピンおよび外付け部品を示す略回路図である。 図１に示すＩＣのモード遷移図である。 図１に示すＩＣの部品を示す略回路図である。

Claims (26)

1. 電源回路および蛍光灯を含む負荷回路を制御する方法であって、前記電源回路が前記負荷回路に電力を供給し、
   前記電源回路に前記蛍光灯を予熱するための電力を前記負荷回路に供給させる予熱駆動信号を提供することにより、前記蛍光灯の動作を開始させるステップと、
   前記予熱駆動信号の始めに、前記蛍光灯が点灯し得ない非動作電圧での電力の供給を開始し、次に動作電圧に上昇させるステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記蛍光灯が点灯を継続している間、前記動作電圧を維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための制御回路であって、
   前記電源回路に駆動信号を提供するドライバ回路であって、前記電源回路による前記負荷回路への電力の供給を防止するオフ駆動信号を提供し、次に、前記電源回路に前記蛍光灯を予熱するための電力を前記負荷回路に供給させるオン駆動信号を提供するドライバ回路と、
   前記負荷回路に供給される電力の電圧をブーストする力率補正回路と、
   前記ドライバ回路がオフ駆動信号を、あるいはオン駆動信号を提供しているのかを示す整合信号を受け取り、それに応答して、オフ駆動信号が提供されている間、前記力率補正回路を使用禁止状態にし、また、オン駆動信号の提供が開始されると直ちに前記力率補正回路を使用可能状態にし、前記オン駆動信号の始めに、前記力率補正回路が使用可能状態になると、最初に前記蛍光灯が点灯し得ない非ブースト電圧で電力が供給されるイネーブル回路とを備えることを特徴とする制御回路。
4. 前記力率補正回路が、予熱の継続に伴って、供給電力の電圧をブースト電圧に到達するまで上昇させることを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
5. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための制御回路であって、
   前記電源回路に駆動信号を提供し、前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を表す感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路であって、いずれのモードでも安定器制御およびドライバ回路が動作することができる１組の複数のモードをさらに有し、前記感知信号に応答して前記モード間を遷移する安定器制御およびドライバ回路と、
   前記負荷回路に供給される電力の電圧を調整する力率補正回路と、
   前記安定器制御およびドライバ回路が動作している前記モードに関する情報を有するモード信号を受け取り、それに応答して、前記力率補正回路を使用可能状態または使用禁止状態にするイネーブル回路とを備えることを特徴とする制御回路。
6. 前記１組のモードが、複数の動作モードおよび複数の非動作モードを含み、前記モード信号が、前記安定器制御およびドライバ回路が前記複数の動作モードのうちの１つにあるのか、あるいは前記複数の非動作モードのうちの１つにあるのかを示し、前記モード信号が前記動作モードの１つを示している場合、前記イネーブル回路が前記力率補正回路を使用可能状態にし、また、前記モード信号が前記非動作モードの１つを示している場合、前記イネーブル回路が前記力率補正回路を使用禁止状態にすることを特徴とする請求項５に記載の制御回路。
7. 前記複数の動作モードが、予熱モード、点灯ランプモードおよび点灯継続モードを含み、また、前記複数の非動作モードが、故障モードおよび不足電圧ロックアウトモードを含むことを特徴とする請求項６に記載の制御回路。
8. 前記予熱モードが前記不足電圧ロックアウトモードの後に続き、前記複数の非動作モードの間、前記蛍光灯が点灯する電圧より低い非動作電圧で電力が供給され、前記予熱モードの間、最初に前記非動作電圧で電力が供給されるよう、前記予熱モードの開始前には前記力率補正回路が動作を開始しないことを特徴とする請求項７に記載の制御回路。
9. 直流バスから蛍光灯を含む負荷回路に電力を供給する電源回路を制御する方法であって、
   前記電源回路に前記負荷回路へ電力を供給させる駆動信号を提供するステップであって、前記駆動信号が、前記蛍光灯をランピングして点灯させるための点灯ランプ駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含むステップと、
   前記点灯ランプ駆動信号を提供している間、第１の制御ループ速度で前記直流バスの電圧を調整するステップと、
   前記点灯継続駆動信号を提供している間、前記第１の制御ループ速度より遅い第２の制御ループ速度で前記直流バスの電圧を調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
10. 直流バスから蛍光灯を含む負荷回路に電力を供給する電源回路を制御するための制御回路であって、
    前記電源回路に駆動信号を提供し、前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路であって、安定器制御およびドライバ回路が動作することができる１組の複数のモードをさらに有し、前記感知信号に応答して前記モード間を遷移する安定器制御およびドライバ回路と、
    前記直流バスの電圧を調整する調整回路と、
    前記安定器制御およびドライバ回路が動作している前記モードに関する情報を有するモード信号を受け取り、それに応答して、前記モード信号によって決まる制御ループ速度で前記調整回路を動作させるループ速度回路とを備えることを特徴とする制御回路。
11. 前記複数のモードが、点灯ランプモードおよび点灯継続モードを含み、そのモードの間、前記安定器制御およびドライバ回路が、前記電源回路に、それぞれ前記蛍光灯をランピングして点灯させるための電力、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための電力を前記負荷回路に供給させる駆動信号を提供し、前記モード信号が、前記安定器制御およびドライバ回路が前記点灯ランプモードから前記点灯継続モードへ遷移するタイミングに関する情報を提供し、前記安定器制御およびドライバ回路が遷移する際に、前記ループ速度回路が前記調整回路をより速い制御ループ速度からより遅い制御ループ速度へ移行させることを特徴とする請求項１０に記載の制御回路。
12. 前記調整回路がＰＦＣ制御回路を備えることを特徴とする請求項１０に記載の制御回路。
13. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための集積回路であって、
    前記電源回路に駆動信号を提供し、前記蛍光灯に流れる電流を表す電流感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記電流感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路を備え、
    前記安定器制御およびドライバ回路が、
    前記駆動信号を提供する駆動回路と、
    前記電流感知信号を受け取り、前記蛍光灯に流れる電流が閾値を超えた場合に検出信号を提供する故障検出回路と、
    前記検出信号を受け取り、かつ、前記検出信号がフィルタの判定基準に合致している場合、前記駆動回路に前記駆動信号の提供を停止させるフィルタ回路とを備えることを特徴とする集積回路。
14. 前記フィルタ回路が、検出信号の数をカウントするためのカウンタを備え、検出信号の数が故障数に達したときのみ、前記フィルタ回路が前記駆動回路を停止させることを特徴とする請求項１３に記載の集積回路。
15. 前記安定器制御およびドライバ回路が点灯ランプモードを有し、前記点灯ランプモードの間、前記安定器制御およびドライバ回路が、前記電源回路に前記蛍光灯をランピングして点灯させるための電力を前記負荷回路に供給させる駆動信号を提供し、前記点灯ランプモード時のみ前記カウンタが動作して、前記検出信号の数が、点灯ランプモードの間に前記蛍光灯に流れる電流が前記閾値を正規に超える回数より多い前記故障数に達したかどうかを決定することを特徴とする請求項１４に記載の集積回路。
16. 前記安定器制御およびドライバ回路が点灯継続モードを有し、前記点灯継続モードの間、前記安定器制御およびドライバ回路が、前記電源回路に前記蛍光灯の点灯を継続させるための電力を前記負荷回路に供給させる駆動信号を提供し、検出信号が発生する毎に、前記フィルタ回路が前記駆動回路を停止させるべく、前記点灯継続モードの間、前記カウンタが動作しないことを特徴とする請求項１５に記載の集積回路。
17. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための制御回路であって、
    前記電源回路に駆動信号を提供し、前記蛍光灯の両端間の電圧を示す電圧感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記電圧感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路を備え、
    前記安定器制御およびドライバ回路が、
    前記駆動信号を提供する駆動回路と、
    前記電圧感知信号を受け取り、前記電圧感知信号に示されている前記蛍光灯の両端間の電圧が、前記蛍光灯がその寿命の終焉に近づいていることを示している場合、前記駆動回路に前記駆動信号の提供を停止させる寿命終焉検出回路とを備えることを特徴とする制御回路。
18. 請求項１７に記載の制御回路を備えた集積回路であって、前記集積回路が、前記電圧感知信号を受け取るための電圧感知ピンをさらに備えることを特徴とする集積回路。
19. 前記寿命終焉検出回路が、前記電圧感知信号に示されている電圧を上位および下位ウィンドウ電圧と比較し、前記電圧感知信号に示されている電圧が前記上位ウィンドウ電圧を超えているか、あるいは前記下位ウィンドウ電圧未満である場合、前記駆動回路を停止させることを特徴とする請求項１７に記載の制御回路。
20. 前記安定器制御およびドライバ回路が、前記電圧感知信号を受け取る閾値回路をさらに備え、前記電圧感知信号に示されている電圧が、前記上位ウィンドウ電圧より大きい閾値電圧を超えている場合、前記駆動回路に前記駆動信号の提供を停止させることを特徴とする請求項１９に記載の制御回路。
21. 前記安定器制御およびドライバ回路が、点灯継続モードを含む１組の複数のモードを有し、その間、前記安定器制御およびドライバ回路が、前記電源回路に前記蛍光灯の点灯を継続させるための電力を前記負荷回路に供給させる駆動信号を提供し、前記電圧感知信号に示されている電圧が前記上位ウィンドウ電圧を超えているか、あるいは前記下位ウィンドウ電圧未満である場合、前記寿命終焉検出回路が寿命終焉信号を提供し、前記電圧感知信号に示されている電圧が前記閾値電圧を超えている場合、前記閾値回路が閾値超過信号を提供し、前記安定器制御およびドライバ回路が、
    前記寿命終焉信号および前記閾値超過信号を受け取り、かつ、前記点灯継続モード時のみ前記寿命終焉信号に応答して前記駆動回路を停止させ、また、前記１組の複数のモードのいずれの場合にも前記閾値超過信号に応答して前記駆動回路を停止させる停止回路をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の制御回路。
22. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を供給する電源回路を制御する方法であって、
    前記電源回路に前記蛍光灯を始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第１のシーケンスの駆動信号を提供するステップであって、前記第１のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が第１の継続時間に渡って提供されるステップと、
    前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号に応答して、前記蛍光灯が点灯を継続している間、一時、駆動信号の提供を停止させるステップと、
    前記電源回路に前記蛍光灯を再始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第２のシーケンスの駆動信号を提供するステップであって、前記第２のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が、前記第１の継続時間より短い第２の継続時間の間、前記第２のシーケンス中に提供されるステップとを含むことを特徴とする方法。
23. 駆動信号が停止した時点から、前記蛍光灯を再始動させることができる一定の再始動時間までの間隔を測定するステップと、
    前記間隔の測値が、前記蛍光灯を全予熱する必要がある一定の時間より短い場合、前記第１の継続時間より短い第２の継続時間で前記第２のシーケンスの駆動信号を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための制御回路であって、
    前記電源回路に駆動信号を提供し、前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を表す感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路を備え、前記安定器制御およびドライバ回路が、
    前記電源回路に前記蛍光灯を始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第１のシーケンスの駆動信号であって、前記第１のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が第１の継続時間に渡って提供される第１のシーケンスの駆動信号を提供し、
    前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を表す感知信号に応答して、前記蛍光灯が点灯を継続している間、一時、駆動信号の提供を停止し、かつ、
    前記電源回路に前記蛍光灯を再始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第２のシーケンスの駆動信号であって、前記第２のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が、前記第１の継続時間より短い第２の継続時間の間、前記第２のシーケンス中に提供される第２のシーケンスの駆動信号を提供するように動作することを特徴とする制御回路。
25. 請求項２４に記載の制御回路を備えた集積回路であって、前記集積回路が、前記感知信号を受け取るための感知ピンをさらに備えることを特徴とする集積回路。
26. 蛍光灯を含む負荷回路に電力を送達する電源回路を制御するための集積回路であって、
    前記電源回路に駆動信号を提供し、前記電源回路および前記負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受け取り、前記駆動信号を修正することによって前記感知信号に応答する安定器制御およびドライバ回路であって、前記安定器制御およびドライバ回路が、いずれのモードでも動作することができる１組の複数のモードをさらに有し、前記感知信号に応答して前記モード間を遷移する安定器制御およびドライバ回路と、
    前記電源回路が前記負荷回路に供給する電力を調整する力率補正回路と、
    前記安定器制御およびドライバ回路が動作している前記モードに関する情報を有する第１のモード信号を受け取り、それに応答して前記調整回路を使用可能状態または使用禁止状態にするイネーブル回路と、
    前記安定器制御およびドライバ回路が動作している前記モードに関する情報を有する第２のモード信号を受け取り、それに応答して、前記第２のモード信号によって決まる制御ループ速度で前記調整回路を動作させるループ速度回路と、
    前記蛍光灯に流れる電流を表す電流感知信号、および前記蛍光灯の両端間の電圧を示す電圧感知信号を含む感知信号とを備え、
    前記安定器制御およびドライバ回路が、
    駆動信号を提供する駆動回路と、
    電流感知信号を受け取り、前記蛍光灯を流れる電流が閾値を超えると検出信号を提供する故障検出回路と、
    前記検出信号を受け取り、前記検出信号がフィルタの判定基準に合致している場合、前記駆動回路に前記駆動信号の提供を停止させるフィルタ回路と、
    前記電圧感知信号を受け取り、前記電圧感知信号に示されている前記蛍光灯の両端間の電圧が、前記蛍光灯がその寿命の終焉に近づいていることを示している場合、前記駆動回路に前記駆動信号の提供を停止させる寿命終焉検出回路とを備え、
    前記安定器制御およびドライバ回路が、
    前記電源回路に前記蛍光灯を始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第１のシーケンスの駆動信号であって、前記第１のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が第１の継続時間に渡って提供される第１のシーケンスの駆動信号を提供し、
    前記感知信号に応答して、前記蛍光灯が点灯を継続している間、一時、駆動信号の提供を停止し、かつ、
    前記電源回路に前記蛍光灯を再始動させるための電力を前記負荷回路に供給させる第２のシーケンスの駆動信号であって、前記第２のシーケンスが、前記蛍光灯を予熱するための予熱駆動信号、および前記蛍光灯の点灯を継続させるための点灯継続駆動信号を含み、前記予熱駆動信号が、前記第１の継続時間より短い第２の継続時間の間、前記第２のシーケンス中に提供される第２のシーケンスの駆動信号を提供するべく動作することを特徴とする集積回路。

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