JP2008234995A - 放電管点灯装置及び半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】バースト調光のターンオン時に速やかにソフトスタート動作から放電管をオンさせ、バースト調光のオフ期間中は電力供給を遮断し、放電管の発光を確実に抑制する。
【解決手段】一次巻線ＰとコンデンサＣ３とに電流を流すスイッチング素子Ｑｐ１，Ｑｎ１と、三角波信号を発生する発振器１２と、放電管３に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅するとともに、放電管への電力供給を間欠的に行うパルス信号からなるバースト調光信号を入力する誤差増幅器１５と、誤差電圧と三角波信号とを比較し、スイッチング素子の各々をオン／オフさせるＰＷＭ制御信号を生成する比較器１６ａ，１６ｂと、バースト調光信号のオフ期間中、誤差増幅器の出力が三角波信号の下限値未満とならないように出力をクランプするクランプ回路ＺＤ１と、バースト調光信号のオフ期間中、ＰＷＭ制御信号を遮断する遮断回路１７ａ，１７ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に冷陰極管を用いた液晶表示機器等に使用される放電管を点灯させる放電管点灯装置及び半導体集積回路に関する。

図７は従来の放電管点灯装置の構成を示す回路図である。図８は図７に示す従来の放電管点灯装置のバースト調光の動作波形を示す図である。（特許文献１）。図７に示す放電管点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路３２のドライブ用スイッチングトランジスタ３２５のオンオフ期間の比率を変化させて放電管（蛍光管）３４の点灯状態と消灯状態とを交互に切り替えるバースト調光を行う。

この例では、バースト調光（間欠発振による放電管の調光）のターンオン期間（点灯状態）に、即ち、調光パルスＰ１がローレベルのときは、トランジスタ４２，４３はオフとなり、比較器３２３の反転端子にデッドタイム電圧ＤＴ１が印加される。電圧ＤＴ１よりも誤差信号ＥＲの電圧が高くなり、この比較結果に基づく制御信号ＣＳが比較器３２３からトランジスタ３２５に出力され、トランジスタ３２５がオン状態になる比率が増加する。即ち、放電管３４への電力供給期間（デューティ）を徐々に広げていくソフトスタート動作を行い、放電管３４の電圧と電流とを徐々に増加させていき、放電管３４への過度のストレスを防止している。

また、バースト調光のターンオフ期間中（消灯状態）において、放電管３４が点灯するに至らない電流がインバータ回路３３の巻線トランス３３１に通電されるため、放電管３４がオフからオンに変わったときに、巻線トランス３３１の通電電流値に急峻な変化が生じない。即ち、バースト調光のターンオン時に、速やかにソフトスタート動作から放電管をオンさせることができる。
特開２００１−１９６１９６号公報

冷陰極管（ＣＣＦＬ）に代表される放電管は、印加電圧が点灯開始電圧に達しない限り、正常なグロー放電を行わず、陽光柱に正常な放電電流を流さないという特性を有している。

しかしながら、ＣＣＦＬに代表される放電管が液晶バックライト装置としてパネルに実装されている場合にはこの限りではない。

この場合、図７に示す従来の放電管点灯装置では、たとえ印加電圧が点灯開始電圧以下の電圧でも、近接容量の影響によっては、放電管の電極付近だけが点灯するという片フォレシス点灯が発生する場合がある。このため、パネルの平面輝度の均一性の観点からも、直流−交流変換装置の電源効率としても、バースト調光のオフ期間中に出力に電圧を発生させることは好ましくない。

本発明は、バースト調光のターンオン時に、速やかにソフトスタート動作から放電管をオンさせ、バースト調光信号のデューティに限りなく近いデューティで放電管をオン／オフでき、バースト調光のオフ期間中は、電力供給を遮断し、放電管の発光を確実に抑制できる高効率の放電管点灯装置及び半導体集積回路を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、直流から交流に変換して放電管に電力を供給する放電管点灯装置であって、トランスの一次巻線と二次巻線との少なくとも一方の巻線にコンデンサが接続され、その出力に前記放電管が接続された共振回路と、直流電源の両端に接続され且つ前記共振回路内の前記トランスの一次巻線と前記コンデンサとに電流を流すための複数のスイッチング素子と、三角波信号を発生する発振器と、前記放電管に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅するとともに、前記放電管への電力供給を間欠的に行うパルス信号からなるバースト調光信号を入力する誤差増幅器と、前記誤差増幅器の誤差電圧と前記発振器の三角波信号とに基づいて、前記複数のスイッチング素子の各々をオン／オフさせるためのＰＷＭ制御信号を生成する比較器と、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の出力が前記三角波信号の下限値未満とならないように前記誤差増幅器の出力をクランプする第１のクランプ回路と、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記比較器から出力されるＰＷＭ制御信号を遮断する遮断回路とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の放電管点灯装置において、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の一方の入力端子電圧を他方の入力端子電圧より僅かに高い電圧に設定する第２のクランプ回路を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、放電管に電力を供給する複数のスイッチング素子を制御する半導体集積回路であって、三角波信号を発生する発振器と、前記放電管に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅するとともに、前記放電管への電力供給を間欠的に行うパルス信号からなるバースト調光信号を入力する誤差増幅器と、前記誤差増幅器の誤差電圧と前記発振器の三角波信号とに基づいて、前記複数のスイッチング素子の各々をオン／オフさせるためのＰＷＭ制御信号を生成する比較器と、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の出力が前記三角波信号の下限値未満とならないように前記誤差増幅器の出力をクランプする第１のクランプ回路と、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記比較器から出力されるＰＷＭ制御信号を遮断する遮断回路とを有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の半導体集積回路において、前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の一方の入力端子電圧を他方の入力端子電圧より僅かに高い電圧に設定する第２のクランプ回路を有することを特徴とする。

請求項１の発明の放電管点灯装置及び請求項３の発明の半導体集積回路によれば、第１のクランプ回路は、バースト調光信号のオフ期間中、誤差増幅器の出力が三角波信号の下限値未満とならないように誤差増幅器の出力をクランプし、比較器の出力において、極めて短いＰＷＭ制御信号を出力できる状態で待機しながら、遮断回路が、バースト調光信号のオフ期間中、ＰＷＭ制御信号を遮断する。従って、バースト調光のターンオン時に、速やかにソフトスタート動作から放電管をオンでき、バースト調光信号のデューティに限りなく近いデューティで放電管をオン／オフでき、バースト調光のオフ期間中は、電力供給を遮断し、放電管の発光を確実に抑制できる。
請求項２の発明の放電管点灯装置及び請求項４の発明の半導体集積回路によれば、第２のクランプ回路は、バースト調光信号のオフ期間中、誤差増幅器の一方の入力端子電圧を他方の入力端子電圧より僅かに高い電圧に設定するので、誤差増幅器の出力が負荷への供給電力を絞る方向に動作するとともに、バースト調光のターンオン時に、速やかにソフトスタート動作から電力供給を開始できる。

以下、本発明の実施の形態に係る放電管点灯装置及び半導体集積回路の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。図１に示す放電管点灯装置では、直流電源Ｖｉｎとグランドとの間には、ハイサイドのＰ型ＭＯＳＦＥＴＱｐ１（Ｐ型ＦＥＴＱｐ１と称する。）とローサイドのＮ型ＭＯＳＦＥＴＱｎ１（Ｎ型ＦＥＴＱｎ１と称する。）との直列回路が接続されている。Ｐ型ＦＥＴＱｐ１とＮ型ＦＥＴＱｎ１との接続点とグランドＧＮＤとの間には、コンデンサＣ３とトランスＴの一次巻線Ｐとの直列回路が接続され、トランスＴの二次巻線Ｓの両端にはリアクトルＬｒとコンデンサＣ４との直列回路が接続されている。

Ｐ型ＦＥＴＱｐ１のソースに直流電源Ｖｉｎが供給され、Ｐ型ＦＥＴＱｐ１のゲートは制御回路部１ａのＤＲＶ１端子に接続されている。Ｎ型ＦＥＴＱｎ１のゲートは制御回路部１ａのＤＲＶ２端子に接続されている。

制御回路部１ａは、スタート回路１０、カレントミラー回路１１、三角波発生器１２、誤差増幅器１５、ＰＷＭコンパレータ１６ａ，１６ｂ、ナンド回路１７ａ、論理回路１７ｂ、ドライバ１８ａ，１８ｂを有している。

カレントミラー回路１１は、端子ＲＩを介して定電流決定抵抗Ｒ１の一端に接続されている。三角波発生器１２は、端子ＣＦを介してコンデンサＣ１の一端に接続されている。

スタート回路１０は、直流電源Ｖｉｎの電源供給を受けて所定電圧ＲＥＧを生成して内部の各部に供給している。カレントミラー回路１１は、定電流決定抵抗Ｒ１により任意に設定される定電流を流す。三角波発生器１２は、カレントミラー回路１１の定電流によりコンデンサＣ１の充放電を行い、図２に示すような三角波発振波形（図２では端子ＣＦでのコンデンサＣ１の充放電電圧を示す。）を発生させ、三角波発振波形に基づいてクロックＣＫを生成する。クロックＣＫは、端子ＣＦでの三角波発振波形に同期した立ち上がり期間がＨレベルで、立下り期間がＬレベルのパルス電圧波形であり、ナンド回路１７ａ及び論理回路１７ｂに送られる。

トランスＴの二次巻線Ｓの一端は放電管３の一方の電極に接続され、放電管３の他方の電極は管電流検出回路５に接続されている。なお、Ｌｒは前記リアクトルのリーケージインダクタンス成分を示している。管電流検出回路５は、ダイオードＤ１，Ｄ２及び抵抗Ｒ４からなり、放電管３に流れる電流を検出し、検出された電流に比例した電圧を、抵抗Ｒ３と制御回路部１ａのフィードバック端子ＦＢを介して誤差増幅器１５の−端子に出力する。

Ｎ型ＦＥＴＱ２のゲートにはバースト調整光信号が入力され、Ｎ型ＦＥＴＱ２のドレインは定電流源ＣＣ１を介して電源ＲＥＧに接続され、Ｎ型ＦＥＴＱ２のソースは接地されている。Ｎ型ＦＥＴＱ２のドレインはダイオードＤ３、ダイオードＤ４を介してトランジスタＱ３のエミッタに接続されている。また、Ｎ型ＦＥＴＱ２のドレインはダイオードＤ５、抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ８を介して誤差増幅器１５の−端子に接続されている。抵抗Ｒ７の一端と抵抗Ｒ８の一端との接続点にはトランジスタＱ４のベースが接続され、抵抗Ｒ７の他端にはトランジスタＱ４のコレクタが接続され、抵抗Ｒ８の他端にはトランジスタＱ４のエミッタが接続されている。

トランジスタＱ３のコレクタは接地され、トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ６の一端との接続点と、誤差増幅器１５の＋端子に接続されている。抵抗Ｒ５の他端は電源ＲＥＧに接続され、抵抗Ｒ６の他端は接地されている。誤差増幅器１５の出力端子にはツェナーダイオードＺＤ１のアノードが接続され、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは電源ＲＥＧに接続されている。

ツェナーダイオードＺＤ１は、第１のクランプ回路１９ａを構成し、トランジスタＱ３，Ｑ４、抵抗Ｒ７，Ｒ８、ダイオードＤ３〜Ｄ５は、第２のクランプ回路１９ｂを構成している。

誤差増幅器１５の出力端子は、ＰＷＭコンパレータ１６ａの＋端子及びＰＷＭコンパレータ１６ｂの＋端子に接続されている。

ＰＷＭコンパレータ１６ａは、＋端子に入力される誤差増幅器１５からの誤差電圧ＦＢＯＵＴが−端子に入力される端子ＣＦからの三角波信号電圧以上のときにＨレベルで、誤差電圧ＦＢＯＵＴが三角波信号電圧未満のときにＬレベルとなるパルス信号を生成して、ナンド回路１７ａに出力する。

ＰＷＭコンパレータ１６ｂは、＋端子に入力される誤差増幅器１５からの誤差電圧ＦＢＯＵＴが−端子に入力される三角波発生器１２からの反転信号電圧以上のときにＨレベルで、誤差電圧ＦＢＯＵＴが反転信号電圧未満のときにＬレベルとなるパルス信号を生成して、論理回路１７ｄに出力する。ここで、反転信号は、三角波信号の上限値ＶＨと下限値ＶＬとの中点電位を反転した信号である。

ナンド回路１７ａは、三角波発生器１２からのクロックＣＫとＰＷＭコンパレータ１６ａからの信号とバースト調光信号ＢＵＲＳＴとのナンドをとりドライバ１８ａ及び端子ＤＲＶ１を介して第１駆動信号をＰ型ＦＥＴＱｐ１に出力する。論理回路１７ｄは、三角波発生器１２からのクロックを反転した信号とＰＷＭコンパレータ１６ｂからの信号とバースト調光信号ＢＵＲＳＴとのアンドをとりドライバ１８ｂ及び端子ＤＲＶ２を介して第２駆動信号をＮ型ＦＥＴＱｎ１に出力する。

ＰＷＭコンパレータ１６ａ、ナンド回路１７ａ、ドライバ１８ａは、三角波信号の半周期未満に、放電管３に流れる電流に応じたパルス幅で放電管３に電流を流すようにＰ型ＦＥＴＱｐ１を駆動する第１駆動信号を発生する。ＰＷＭコンパレータ１６ｂ、論理回路１７ｂ、ドライバ１８ｂは、第１駆動信号と略同一パルス幅で略１８０度の位相差を持ち、第１駆動信号の発生時とは逆方向に放電管３に電流を流すようにＮ型ＦＥＴＱｎ１を駆動する第２駆動信号を発生する。

（実施例１の特徴とする構成部分）
次に、実施例１の特徴とする構成部分及びその動作を図２の動作波形を用いて説明する。

第１のクランプ回路１９ａのツェナーダイオードＺＤ１は、降伏電圧を適宜設定することにより、図２に示すように、バースト調光のオフ期間中（例えば時刻ｔ１〜Ｔ２）も、誤差電圧器１５の出力ＦＢＯＵＴが三角波信号ＣＦの下限値未満にならないように出力ＦＢＯＵＴをクランプする。

第２のクランプ回路１９ｂは、バースト調光のオフ期間中、ソフトスタート動作を兼ねる誤差増幅器１５の−端子電圧を＋端子電圧より高くして、誤差増幅器１５の出力を放電管３への供給電力を絞る方向に動作させる。第２のクランプ回路１９ｂは、バースト調光のオフ期間中、誤差増幅器１５の−端子電圧が＋端子電圧に対して過度に高い電圧とならないように、−端子電圧が＋端子電圧を基準とした電圧でクランプされる。

バースト調光のオフ期間中では、Ｎ型ＦＥＴＱ２がオフであるため、ＲＥＧ→ＣＣ１→Ｄ３→Ｄ４→Ｑ３→グランドの経路で電流が流れる。また、ＲＥＧ→ＣＣ１→Ｄ５→Ｑ４→Ｒ３→Ｒ４→グランドの経路で電流が流れ、誤差増幅器１５の−端子電圧が＋端子電圧より高くなる。−端子電圧と＋端子電圧との電圧差であるクランプ電圧は、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との比率で決定され、０．１Ｖでも０．０１Ｖでも良いが、バースト調光のターンオン時に、より速やかに放電管３をオンさせるためには、−端子電圧と＋端子電圧とは限りなく近い方が望ましい。

ＰＷＭコンパレータ１６ａは、図２に示すように、バースト調光のオフ期間中、誤差電圧器１５の出力ＦＢＯＵＴと三角波信号ＣＦの下限値とを比較することにより、極めて短いＰＷＭ制御信号をナンド回路１７ａに出力する。ＰＷＭコンパレータ１６ｂも、図２と同様に、バースト調光のオフ期間中、誤差電圧器１５の出力と反転信号の下限値とを比較することにより、極めて短いＰＷＭ制御信号を論理回路１７ｂに出力する。

遮断回路としてのナンド回路１７ａは、バースト調光のオフ期間中、ＰＷＭ制御信号の出力を遮断し、Ｈレベルをドライバ１８ａを介してＰ型ＦＥＴＱｐ１に出力するので、Ｐ型ＦＥＴＱｐ１はオフする。遮断回路としての論理回路１７ｂは、バースト調光のオフ期間中、ＰＷＭ制御信号の出力を遮断し、Ｌレベルをドライバ１８ｂを介してＮ型ＦＥＴＱｎ１に出力するので、Ｎ型ＦＥＴＱｎ１はオフする。このため、バースト調光のオフ期間中、放電管３には電力供給が行われず、電圧Ｖ３が印加されず、電流Ｉ３も流れない。

このように実施例１の放電管点灯装置によれば、バースト調光のターンオン時に、速やかにソフトスタート動作から放電管３をオンさせ、バースト調光信号のデューティに限りなく近いデューティで放電管３をオン／オフでき、バースト調光のオフ期間中は、電力供給を遮断し、放電管３の発光を確実に抑制できる高効率の放電管点灯装置を提供できる。

また、誤差増幅器１５の−端子電圧が＋端子電圧を基準とする第２のクランプ回路１９ｂを有することで、＋端子電圧を上下方向に可変でき、広範囲の電流調光を行なえる。電流調光はバースト調光と複合して使用しても良い。

なお、バースト調光のオフ期間中、誤差増幅器１５の出力を三角波信号の下限値以下にすることで、ＰＷＭ制御信号の出力をゼロにするのみとした場合には、バースト調光のターンオン時に、誤差増幅器１５の出力が三角波信号の下限値に戻るまでＰ型ＦＥＴＱｐ１、Ｎ型ＦＥＴＱｎ１をオフし続ける必要がある。また、バースト調光のオフ期間中、誤差増幅器１５の−端子電圧が＋端子電圧よりも過度に高い電圧となると、バースト調光のターンオン時、誤差増幅器１５の−端子電圧が＋端子電圧に戻るまでＰ型ＦＥＴＱｐ１、Ｎ型ＦＥＴＱｎ１をオフし続ける必要がある。これらの場合には、バースト調光信号のデューティと放電管３をオン／オフさせるデューティとが一致しないという問題が発生するが、実施例１では、第２のクランプ回路１９ｂにより誤差増幅器１５の−端子電圧が、＋端子電圧を基準とした電圧でクランプされるので、そのような問題は発生しない。

なお、バースト調光信号がＨレベルのとき、Ｎ型ＦＥＴＱ２はオンし、ダイオードＤ５，Ｄ３のアノードは接地されて、逆バイアス状態となる。このため、誤差増幅器１５の＋端子には抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との分割電圧が印加され、誤差増幅器１５の−端子には抵抗Ｒ３からの電圧が印加される。このため、例えば、時刻ｔ０〜時刻ｔ１、時刻ｔ２〜時刻ｔ３では、誤差増幅器１５の出力ＦＢＯＵＴはＰＷＭ制御に必要なレベルとなる。従って、駆動信号ＤＲＶ１，ＤＲＶ２が出力される。

図３は本発明の実施例２に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。図３の実施例２は、本発明のより実用的な放電管点灯装置の例である。図４は図３に示す放電管点灯装置の制御回路部である半導体集積回路を示す図である。

二次巻線Ｓの一端の電圧は、ダイオードＤ８，Ｄ９、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４、コンデンサＣ１０により整流平滑されて制御回路部１ｂのＰＲＯ端子に出力される。コンデンサＣ９とコンデンサＣ４との分割電圧は、ダイオードＤ６，Ｄ７、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１１により整流平滑されて制御回路部１ｂのＯＶＰ端子に出力される。

なお、制御回路部１ｂ以外のその他の構成は、図１に示す構成と同一であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

次に、図３及び図４を参照しながら実施例２の放電管点灯装置の動作を説明する。

まず、Ｖｃｃ端子電圧が比較器５３に入力され、ＥＮＡ端子電圧が比較器５２に入力され、Ｖｃｃ端子電圧とＥＮＡ端子電圧とが、それぞれ定められたスタート電圧以上になると、アンド回路５４の出力がＨレベルとなり、内部レギュレータ５５が起動し、ＲＥＧ端子電圧が各部に出力される。

なお、ＥＮＡ端子電圧が定められたスタート電圧以下である場合には、アンド回路５４はＶｃｃ端子電圧を遮断して、内部レギュレータ５５は、待機時の制御回路部（ＩＣ）１ｂの消費電流を限りなくゼロにする。

内部レギュレータ５５が起動すると、制御回路部１ｂの内部の各回路が動作を開始し、以下の動作を行なう。

ＲＩ端子に接続された定電流値決定抵抗Ｒ１でカレントミラー回路１１により任意に設定される電流Ｉ１と、ＲＳ端子に接続された定電流値決定抵抗Ｒ２でカレントミラー回路７０により任意に設定される電流Ｉ２との合計電流によって、ＣＦ端子に接続された発振器コンデンサＣ１の充放電が行われ、三角波信号が発生する。この三角波信号は、立ち上がり傾斜と立下がり傾斜が同じである。

一方、放電管３を流れる電流は、抵抗Ｒ４で電圧に変換された後に、ＦＢ端子に入力される。放電管３に電流が流れ始め、ＦＢ端子電圧が、誤差増幅器１５の基準電圧ＶＲＥＦ（電源電圧ＲＥＧを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とで分割した電圧）よりも低く設定された電圧ＶＣＤ以上になり比較器６８がＬレベルを出力し、且つ、ＯＶＰ端子電圧がＯＶＰコンパレータ８１の基準電圧ＶＯＶＰ２以下である場合には、オア回路６９はＬレベルとなる。

このため、カレントミラー回路７０は起動せず、電流Ｉ２は遮断され、コンデンサＣ１の充放電は、電流Ｉ１のみで行われる。即ち、放電管３に電流が流れ始めるまでの始動時は、定常時よりも高い周波数で放電管３に電圧を印加することで、直列共振回路９のゲインを高くする。つまり、出力電圧をより高く出力できると共に、負荷であるパネルの近接効果により、放電管３の点灯特性を高めている。

三角波信号Ｃ１は、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−１、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−２、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−３、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−４のそれぞれの−端子に入力され、三角波信号Ｃ１を上下限値の中点で反転した反転信号Ｃ１′は、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−１、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−２、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−３、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−４のそれぞれの−端子に入力される。

ＲＥＧ電圧が立ち上がった直後からＳＳ端子に接続されているソフトスタート用コンデンサＣ７が定電流により充電を開始し、コンデンサＣ７の電圧が徐々に上昇していく。ＳＳ端子のコンデンサＣ７の電圧は、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−３の＋端子とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−３の＋端子に入力される。ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−３とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−３は、それぞれ、＋端子の電圧と−端子の電圧とを比較して、パルス電圧に変換する。

管電流検出回路５の出力であるＦＢ端子は、誤差増幅器１５の−端子に接続され、誤差増幅器１５の出力であるＦＢＯＵＴ端子は、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−２の＋端子とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−２の＋端子に接続されている。ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−２とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−２は、それぞれ、＋端子の電圧と−端子の電圧とを比較して、パルス電圧に変換する。ＦＢ端子とＦＢＯＵＴ端子間のコンデンサＣ５は、誤差増幅器１５の位相補償を行なう。

放電管点灯装置の出力電圧は、コンデンサＣ９とＣ４で分圧された後に、整流平滑されて、ＯＶＰ端子に入力される。入力された電圧は増幅器８０により増幅され、増幅された電圧は、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−４の＋端子とＰＷＭコンパレータ２−４の＋端子に入力される。ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−４とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−４は、それぞれ、＋端子の電圧と−端子の電圧とを比較して、パルス電圧に変換する。

ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−１とＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−１のそれぞれは、最大オンデューティを決めるためのコンパレータであり、三角波信号Ｃ１の上限値電圧よりも僅かに低く設定された最大デューティ電圧ＭＡＸ＿ＤＵＴＹが＋端子に入力され、＋端子の電圧と−端子の電圧とを比較して、パルス電圧に変換する。

ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−１、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−２、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−３、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−４のそれぞれの出力パルス電圧の内、最も短いパルス幅が論理回路７５で選択され、ナンド回路７７、ドライバ８２を介して、三角波信号Ｃ１の立ち上がり期間中にのみ、出力パルス電圧がＤＲＶ１端子に送られる。

ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−１、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−２、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−３、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−４のそれぞれの出力パルス電圧の内、最も短いパルス幅が論理回路７６で選択され、反転信号Ｃ１′の立ち上がり期間中にのみ、アンド回路７８、ドライバ８２を介して、出力パルス電圧がＤＲＶ２端子に送られる。

以上の動作により、三角波信号Ｃ１の周波数で、Ｐ型ＦＥＴＱｐ１，Ｎ型ＦＥＴＱｎ１を交互にオン／オフして、放電管３に電力を供給するとともに、誤差増幅器１５の帰還制御により、放電管３を流れる電流を所定値に制御する。また、放電管点灯装置の出力が開放（オープン）の場合には、ＯＶＰ端子電圧が上昇して、増幅器８０の基準電圧ＶＯＶＰ１まで達すると、増幅器８０の帰還制御により放電管点灯装置の開放出力電圧を所定値に制御する。

また、放電管点灯装置の出力が開放の場合には、ＯＶＰ端子電圧がＯＶＰ２以上になると、コンパレータ８１がＨレベルをオア回路５９に出力し、オフ回路５９のＨレベル出力により電流検出回路５８が電流を検出する。このため、ＣＴ端子に接続されたタイマー用コンデンサＣ８が定電流で充電を開始し、コンデンサＣ８の電圧が徐々に上昇していく。

また、放電管点灯装置の出力がグランドＧＮＤに短絡（ショート）の場合には、放電管３を流れる電流がゼロになるため、誤差増幅器１５の−端子が略グランドとなり、誤差増幅器１５の出力が上昇する。ＦＢＯＵＴ端子電圧がＶＬＦＢ以上になると、コンパレータ６７がＨレベルをオア回路５９に出力し、オフ回路５９、電流検出回路５８を介して、ＣＴ端子に接続されたタイマー用コンデンサＣ８が定電流で充電を開始し、コンデンサＣ８の電圧が徐々に上昇していく。

また、ＰＲＯ端子にはウインドウコンパレータ７１，７２が接続されており、ウインドウコンパレータ７１，７２は、トランスＴに流れる過電流や放電管点灯装置の出力の低電圧状態などの様々な異常状態を、任意のアプリケーションとの組み合わせで検出することができる。ＰＲＯ端子の電圧がウインドウコンパレータ７１，７２のいずれかのしきい値を超えると、オフ回路５９、電流検出回路５８を介して、ＣＴ端子に接続されたタイマー用コンデンサＣ８が定電流で充電を開始し、コンデンサＣ８の電圧が徐々に上昇していく。

ＣＴ端子電圧がしきい電圧を超えると、増幅器５７からラッチ回路５６にＨレベルが出力されて、制御回路部１ｂの出力（ＤＲＶ１及びＤＲＶ２）はラッチモードでシャットダウンする。なお、タイマー動作中に、異常状態から正常状態に状態が復帰した場合には、いずれの場合もタイマー用コンデンサＣ８の電荷はリセットされる。Ｖｃｃ端子電圧がラッチ解除電圧以下になると、増幅器５１からＨレベルがラッチ回路５６に出力されるため、ラッチモードが解除される。

ＬＡＴＣＨ端子は、通常動作中はＨレベル状態であり、制御回路部１ｂがラッチモードになるとＬレベル状態になり、異常状態を検知したことを他の制御回路部やシステムに知らせる端子である。

また、バースト調光は、以下のように行われる。ＲＩ端子に接続された定電流値決定抵抗Ｒ１でカレントミラー回路１１により任意に設定される電流Ｉ１により、ＣＢ端子に接続された低周波発振器用コンデンサＣ２の充放電が行われて、低周波の三角波信号が発生する。この低周波の三角波信号は、立ち上がり傾斜と立ち下がり傾斜が同じである。

バースト調光用のコンパレータ６３は、ＣＢ端子のコンデンサＣ２の電圧と、ＢＵＲＳＴ端子に入力された電圧とを比較し、ＢＵＲＳＴ端子電圧がコンデンサＣ２の電圧より低い場合には、コンパレータ６３がＬレベルをＮ型ＦＥＴＱ２のゲートに出力する。Ｎ型ＦＥＴＱ２がオフであるため、ＲＥＧ→ＣＣ１→Ｄ５→Ｑ４→Ｒ３→Ｒ４→グランドの経路で電流が流れる。即ち、ＦＢ端子から電流を流出させて、誤差増幅器１５の−端子電圧を＋端子電圧よりクランプ回路１９で決定される少しだけ高い電圧に設定し、誤差増幅器１５の出力ＦＢＯＵＴが放電管３への供給電力を絞る方向に動作させる。

また、第１のクランプ回路１９ａのツェナーダイオードＺＤ２により、誤差増幅器１５の出力ＦＢＯＵＴが前記三角波信号の下限値未満にならないようにクランプされて、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ１−２、ＰＷＭコンパレータＣＯＭＰ２−２で、極めて短いＰＷＭ制御信号を出力できる状態で待機しながら、ナンド回路７７及びアンド回路７８でＰＷＭ制御信号を遮断して、出力の発振をオフさせる。従って、ＢＵＲＳＴ端子電圧が、コンデンサＣ２の上下限値を越えるパルス信号であるか、コンデンサＣ２の上下限値の範囲内の直流電圧である場合、ＦＢ端子からパルス状の電流を流出させ、出力を間欠発振させて供給電力を減らし、バースト調光を行なう。

また、バースト調光のターンオン時には、ＦＢ端子とＦＢＯＵＴ端子間のコンデンサＣ５と抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とで、誤差増幅器１５が積分回路として動作し、誤差増幅器１５の出力電圧が徐々に上昇することで、放電管３の電圧と電流が徐々に増加していく。これにより、放電管３への過度のストレスを防止するソフトスタートから、速やかに動作を開始することができる。

ＳＤＩＭ端子は、バースト調光のオン期間とオフ期間とを反転させることができる端子である。即ち、ＳＤＩＭ端子電圧がＬレベルの時には、増幅器６２からＬレベルがデューティ反転回路６４に送られる。ＢＵＲＳＴ端子電圧がコンデンサＣ２の電圧より高い期間中、コンパレータ６３からのＨレベルによりＮ型ＦＥＴＱ２がオンして、出力の発振をオンさせ、ＢＵＲＳＴ端子電圧がコンデンサＣ２より低い期間中、コンパレータ６３からのＬレベルによりＮ型ＦＥＴＱ２がオフして、出力の発振をオフさせる。

ＳＤＩＭ端子電圧がＨレベルの時には、増幅器６２からＨレベルがデューティ反転回路６４に送られる。ＢＵＲＳＴ端子電圧がコンデンサＣ２の電圧より高い期間中、コンパレータ６３からのＨレベルがデューティ反転回路６４で反転してＬレレベルとなりＮ型ＦＥＴＱ２がオフして、出力の発振をオフさせる。ＢＵＲＳＴ端子の電圧がコンデンサＣ２の電圧より低い期間中、コンパレータ６３からのＬレベルがデューティ反転回路６４で反転してＨレレベルとなりＮ型ＦＥＴＱ２がオンして、出力の発振をオンさせる。

複数の放電管点灯装置を使用して放電管３を点灯させる場合には、各々のコンデンサＣ２を共通に接続することにより、複数の放電管点灯装置のバースト調光の周波数と位相を同期させることができる。この場合、コンデンサＣ２は、放電管点灯装置の数だけ接続されても良く、合成容量に相当する１つだけを接続しても良い。

ＡＤＩＭ端子は、誤差増幅器１５の＋端子に接続され、ＡＤＩＭ端子に入力する可変電圧により、誤差増幅器１５の基準電圧を上下方向に可変でき、電流調光を広範囲に行なうことができる。

ＵＶＬＯ端子にはヒステリシスコンパレータ６１が接続され、ＵＶＬＯ端子電圧が所定の電圧以下である場合には、Ｎ型ＦＥＴＱ５がオンして、増幅器５７からＬレベルがラッチ回路５６に出力される。即ち、ラッチ回路５６への信号を遮断する。また、ＳＳ端子をＬレベルにすることで、制御回路部１ｂの出力をオフする。また、ＵＶＬＯ端子が所定の電圧以上になると、ＳＳ端子をＬレベルにする信号が解除され、ソフトスタート動作から制御回路部１ｂの出力をオンする。従って、ＵＶＬＯ端子に、放電管点灯装置の入力電源電圧に比例した電圧を入力することで、放電管点灯装置の入力電源電圧のＵＶＬＯ動作が行なえる。

外部同期信号入力端子であるＦＳＹＮＣ端子には周波数同期回路７３が接続され、三角波信号Ｃ１が周波数同期回路７３からのパルス信号の周波数で発振動作を行なう。外部同期信号入力端子であるＢＳＹＮＣ端子には周波数同期回路６６が接続され、三角波信号Ｃ２が周波数同期回路６６からのパルス信号の周波数で発振動作を行なう。ＰＧＮＤ端子は、出力ドライバ８２，８３のグラウンドであり、ＣＧＮＤ端子は、出力ドライバ８２，８３以外の制御回路部１ｂのグラウンドである。

このように実施例２の放電管点灯装置によれば、実施例１の放電管点灯装置の効果と同様な効果が得られる。

図５は本発明の実施例３に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。実施例３に係る放電管点灯装置は、実施例２に係る放電管点灯装置のコンデンサＣ３を、コンデンサＣ３ａとコンデンサＣ３ｂとに分割して接続したものである。即ち、コンデンサ３を削除し、電源Ｖｉｎとグランド間にコンデンサＣ３ａとコンデンサＣ３ｂとの直列回路を接続し、コンデンサＣ３ａとコンデンサＣ３ｂとの接続点をトランスＴの一次巻Ｐ線の一端に接続している。

このような実施例３の構成であっても、実施例２の効果と同様な効果が得られる。

図６は本発明の実施例３に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。図６に示す放電管点灯装置は、フルブリッジ回路の場合の放電管点灯装置の一例であり、図１に示す実施例１の制御回路部１ａに対して、制御回路部１ｃは、デットタイム作成回路２１ａ，２１ｂ、ドライバ１８ａ〜１８ｄを設けている。

直流電源Ｖｉｎとグランドとの間には、ハイサイドのＰ型ＦＥＴＱｐ２とローサイドのＮ型ＦＥＴＱｎ２との直列回路が接続されている。Ｐ型ＦＥＴＱｐ１とＮ型ＦＥＴＱｎ１との接続点とＰ型ＦＥＴＱｐ２とＮ型ＦＥＴＱｎ２との接続点との間には、コンデンサＣ３とトランスＴの一次巻線Ｐとの直列回路が接続されている。

ドライバ１８ａの出力は端子ＤＲＶ１を介してＰ型ＦＥＴＱｐ１のゲートに接続され、ドライバ１８ｂの出力は端子ＤＲＶ３を介してＮ型ＦＥＴＱｎ１のゲートに接続され、ドライバ１８ｃの出力は端子ＤＲＶ４を介してＮ型ＦＥＴＱｎ２のゲートに接続され、ドライバ１８ｄの出力は端子ＤＲＶ２を介してＰ型ＦＥＴＱｐ２のゲートに接続される。

デットタイム作成回路２１ａは、ナンド回路１７ａからの信号に基づきドライバ１８ａへの第１駆動信号ＤＲＶ１に対して所定のデットタイムＤＴを有する第３駆動信号ＤＲＶ３を作成してドライバ１８ｂに出力する。デットタイム作成回路２１ｂは、論理回路１７ｂからの信号に基づきドライバ１８ｃへの第４駆動信号ＤＲＶ４に対して所定のタイムデットタイムＤＴを有する第２駆動信号ＤＲＶ２を作成してドライバ１８ｃに出力する。

第１駆動信号と第３駆動信号、第２駆動信号と第４駆動信号は、夫々同時にオンするのを防止するデットタイムＤＴを有するが、デットタイムＤＴを除けば、第３駆動信号は略第１駆動信号と同一であり、第４駆動信号は略第２駆動信号と同一である。

このようにフルブリッジ回路を用いた実施例４の放電管点灯装置においても、実施例１の放電管点灯装置の動作及び効果と同様な動作及び効果が得られる。

なお、本発明は、実施例１乃至４の放電管点灯装置に限定されるものではない。例えば、放電管３を流れる電流の対称性が大きく崩れない範疇であれば、前記位相は完全な１８０°でなくても良い。また、三角波発生器１２は鋸波発振器であっても良い。

本発明の実施例１に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。 図１に示す実施例１の放電管点灯装置のバースト調光の動作波形を示す図である。 本発明の実施例２に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。 図３に示す放電管点灯装置の制御回路部である半導体集積回路を示す図である。 本発明の実施例３に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施例４に係る放電管点灯装置の構成を示す回路図である。 従来の放電管点灯装置の構成を示す回路図である。 図７に示す従来の放電管点灯装置のバースト調光の動作波形を示す図である。

符号の説明

Ｔ トランス
１，１ａ〜１ｃ 制御回路部
３ 放電管
５ 管電流検出回路
１０ スタート回路
１１ カレントミラー回路
１２ 三角波発生器
１５ 誤差増幅器
１６ａ，１６ｂ ＰＷＭコンパレータ
１８ａ〜１８ｄ ドライバ
１９ クランプ回路
Ｑｐ１，Ｑｐ２ Ｐ型ＦＥＴ
Ｑ２，Ｑｎ１，Ｑｎ２ Ｎ型ＦＥＴ
Ｒ１，Ｒ２ 定電流決定抵抗
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
ＣＣ１ 定電流源
ＺＤ１ ツェナーダイオード
Ｒ１〜Ｒ８ 抵抗
Ｑ３，Ｑ４ トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ５ ダイオード

Claims (4)

1. 直流から交流に変換して放電管に電力を供給する放電管点灯装置であって、
   トランスの一次巻線と二次巻線との少なくとも一方の巻線にコンデンサが接続され、その出力に前記放電管が接続された共振回路と、
   直流電源の両端に接続され且つ前記共振回路内の前記トランスの一次巻線と前記コンデンサとに電流を流すための複数のスイッチング素子と、
   三角波信号を発生する発振器と、
   前記放電管に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅するとともに、前記放電管への電力供給を間欠的に行うパルス信号からなるバースト調光信号を入力する誤差増幅器と、
   前記誤差増幅器の誤差電圧と前記発振器の三角波信号とに基づいて、前記複数のスイッチング素子の各々をオン／オフさせるためのＰＷＭ制御信号を生成する比較器と、
   前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の出力が前記三角波信号の下限値未満とならないように前記誤差増幅器の出力をクランプする第１のクランプ回路と、
   前記バースト調光信号のオフ期間中、前記比較器から出力されるＰＷＭ制御信号を遮断する遮断回路と、
   を有することを特徴とする放電管点灯装置。
2. 前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の一方の入力端子電圧を他方の入力端子電圧より僅かに高い電圧に設定する第２のクランプ回路を有することを特徴とする請求項１記載の放電管点灯装置。
3. 放電管に電力を供給する複数のスイッチング素子を制御する半導体集積回路であって、
   三角波信号を発生する発振器と、
   前記放電管に流れる電流に応じた電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅するとともに、前記放電管への電力供給を間欠的に行うパルス信号からなるバースト調光信号を入力する誤差増幅器と、
   前記誤差増幅器の誤差電圧と前記発振器の三角波信号とに基づいて、前記複数のスイッチング素子の各々をオン／オフさせるためのＰＷＭ制御信号を生成する比較器と、
   前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の出力が前記三角波信号の下限値未満とならないように前記誤差増幅器の出力をクランプする第１のクランプ回路と、
   前記バースト調光信号のオフ期間中、前記比較器から出力されるＰＷＭ制御信号を遮断する遮断回路と、
   を有することを特徴とする半導体集積回路。
4. 前記バースト調光信号のオフ期間中、前記誤差増幅器の一方の入力端子電圧を他方の入力端子電圧より僅かに高い電圧に設定する第２のクランプ回路を有することを特徴とする請求項３記載の半導体集積回路。

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