JP2978271B2 - パルス発生装置 - Google Patents

パルス発生装置

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JP2978271B2 JP3093787A JP9378791A JP2978271B2 JP 2978271 B2 JP2978271 B2 JP 2978271B2 JP 3093787 A JP3093787 A JP 3093787A JP 9378791 A JP9378791 A JP 9378791A JP 2978271 B2 JP2978271 B2 JP 2978271B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放電灯点灯回路を制御
するパルス幅変調された出力パルス信号を得るためなど
に使用されるパルス発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のパルス発生装置では、出
力パルス信号の "H" 区間設定データおよび "L" 区間
設定データをデータラッチ回路にラッチし、一定周期の
クロック信号をカウントし上記両区間設定データが交互
にセットされるプリセッタブルなカウンタ回路からのリ
ップルキャリー信号をトグルフリップフロップ回路のト
リガクロック信号とし、上記トグルフリップフロップ回
路からパルス幅変調された出力パルス信号を得ていた。
そして、パルス幅の変更はカウンタ回路のプリセット値
を変えて行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、放電灯点灯
装置としては放電灯をインバータ回路を用いて高周波点
灯し、上記インバータ回路として、直流電源の両端に直
列的に接続された2個のスイッチング素子の一方に並列
に負荷回路が接続され、負荷回路に流れる電流をスイッ
チング素子に帰還して一方のスイッチング素子を自励式
でオン,オフさせると共に、このスイッチング素子がオ
フ状態となったことを検知して他方のスイッチング素子
を他励式でオン,オフさせて、上記両スイッチング素子
を交互にオン,オフさせて負荷回路に含まれる放電灯に
高周波電力を供給する所謂自励他励式のハーフブリッジ
インバータを用いる場合がある。ここで、この自励他励
式のハーフブリッジインバータでは自励式でオン,オフ
制御されるスイッチング素子のオン状態を検出し、この
スイッチング素子のオン期間に他励式のスイッチング素
子がオンしないようにして同時オンを防止する必要があ
る。つまり、自励式のスイッチング素子がオフした後に
他励式のスイッチング素子をオンさせるように他励式の
スイッチング素子のオン時点を調整する必要がある。
【0004】このような自励他励式のハーフブリッジイ
ンバータの制御を従来のパルス発生装置で行う場合に
は、自励式のスイッチング素子のオン検知信号をパルス
発生装置側で取り込んで、オン検知信号に応じて出力パ
ルス信号を補正することになるが、この種のパルス発生
装置では変更されるプリセットデータはマイクロプロセ
ッサから与えられるので、オン検知信号(この場合には
自励式のスイッチング素子がオフしたことを検知するた
めに用いる)をマイクロプロセッサが取り込んで演算処
理し、プリセットデータの書替えを行わなけばならな
い。しかし、この処理は数μsec〜数十μsecの時
間を要するため、自励式のスイッチング素子のオン期間
の変動に即答させることができず、スイッチング素子が
同時オンを起こして放電灯点灯装置を破壊させるという
問題が起こる。従って、従来のこの種のパルス発生装置
では上記自励他励式のハーフブリッジインバータの制御
に用いることはできなかった。
【0005】本発明は上記の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、自励他励式のハーフブ
リッジインバータを用いた放電灯点灯装置を制御できる
パルス発生装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、自励式のスイッチング素子のオン状態
を検知するオン検知信号に応じてトグルフリップフロッ
プ回路へのリップルキャリー信号の入力時点を調整する
リップルキャリー信号調整回路を設けてある。
【0007】
【作用】上述のように構成を備えることにより、従来は
ソフト的に処理するしかなかった処理をハード的に行う
ことができるようにして、自励他励式のハーフブリッジ
インバータ側の動作にあった高速処理を可能とし、自励
他励式のハーフブリッジインバータを用いた放電灯点灯
装置を制御できるようにしたものである。
【0008】
【実施例】図1乃至図12に本発明の一実施例を示す。
本実施例のパルス発生装置は、出力パルス信号の "H"
区間設定データおよび "L" 区間設定データをそれぞれ
独立に変化させるパルス幅制御手段から入力される出力
パルス信号の "H" 区間設定データおよび "L"区間設
定データをラッチするデータラッチ回路1と、上記両区
間設定データが交互にセットされ一定周期のクロック信
号CLKでカウントするプリセッタブルなカウンタ回路
2と、上記カウンタ回路2からのリップルキャリー信号
RCY1 をトリガクロックとするトグルフリップフロッ
プ回路3とで構成されている。
【0009】上記パルス幅制御手段はマイクロプロセッ
サで形成され、このマイクロプロセッサから出力される
"H" 区間設定データ及び "L" 区間設定データがデー
タラッチ回路1の入力端子IN1 〜IN12に入力され、
タイミング制御回路4から出力されるタイミング信号に
よってラッチされる。データラッチ回路1は1次バッフ
ァ1aと2次バッファ1bとで形成され、両バッファ1
a, 1bは、図5および図6に示すようにフリップフロ
ップSFRとトライステートバッファTBUFとで形成
されている。
【0010】1次バッファ1aでは、区間データ設定信
号HLが入力されているときに、入力端子IN1 〜IN
12を介して入力されるDT1 〜DT12をラッチ信号LA
TCHA ,LATCHB によって "L" 区間設定データ
DA1 〜DA12、 "H" 区間設定データDB1 〜DB12
としてラッチする。また、2次バッファ1bでは、ラッ
チ信号LTCHによって1次バッファ1aのラッチデー
タDA1 〜DA12、DB1 〜DB12を取り込んで、イネ
ーブル信号ENA ,ENB によって選択された区間設定
データDA1 〜DA12あるいはDB 1 〜DB12をカウン
タ回路2のプリセットデータとして出力する。また、ハ
ーフクロック制御信号HLFも一旦ラッチして信号HA
LFとして出力している。なお、このハーフクロック制
御とは、マイクロプロセッサのマシンサイクルに関係な
く "H" 区間及び "L" 区間を任意に設定できるように
した制御であり、その詳細な説明は後述する。
【0011】カウンタ回路2およびトグルフリップフロ
ップ回路3はカウンタ/出力回路5として一体化されて
おり、図1に示すように、4ビットのプリセッタブルカ
ウンタCNTを3個用いて12ビットのカウンタ回路2
を構成してあり、カウンタ回路2のリップルキャリー信
号RCY1 が本発明にかかるリップルキャリー信号調整
回路11及びハーフクロック制御回路6を介してトグル
フリップフロップ回路3にトリガクロック信号RCY'
として出力されている。
【0012】トグルフリップフロップ回路3のフリップ
フロップ出力は2個のインバータを介して出力パルス信
号OUTとして出力され、同時に所定のプリセットデー
タをデータラッチ回路1から読み出すイネーブル信号E
A ,ENB として出力される。ハーフクロック制御回
路6は、ハーフクロック制御信号HALFが "H" のと
きに、リップルキャリー信号RCYの立ち上がり(トグ
ルフリップフロップ回路の反転タイミング) を半クロッ
クだけ右にシフトさせ、クロック信号CLKの半クロッ
クの精度(倍精度) で "H" 区間、 "L" 区間の設定を
可能にしている。
【0013】タイミング制御回路4は、ラッチ信号LA
TCH,LATCHA ,LATCH B ,LTCHを発生
する図7に示すラッチ制御回路4aと、クリア信号CL
EAR,ロード信号LOAD,ラッチ信号LTCH1
発生する図8に示すカウンタ制御回路4bとで形成され
ており、マイクロプロセッサから出力されるクロック信
号CLK,スタート信号START,区間データ設定信
号HLに基づいて所定のタイミング信号を出力し、各回
路の動作タイミングを制御するようになっている。
【0014】ところで、この種のパルス発生装置では、
出力パルス信号OUTに基づいて2相クロック信号OU
1 ,OUT2 を発生させる2相クロック発生回路7
と、放電灯点灯回路10のスイッチングを制御する出力
信号として出力パルス信号OUTを出力するか、2相ク
ロック信号OUT1,OUT2 を出力するかを切換信号S
E/HBにより切り換える出力切換回路8とが設けられ
ており、シングルエンド型(出力パルス信号OUTでス
イッチングトランジスタが制御される1石インバータ方
式) あるいはハーフブリッジ型(2相クロック信号OU
1 ,OUT2 によって直列接続された一対のスイッチ
ングトランジスタが制御される2石インバータ方式) の
放電灯点灯回路10のスイッチング制御信号が得られる
ようになっている。なお、本発明の対象とする自励他励
式のハーフブリッジインバータを制御する場合には、上
記シングルエンド型のスイッチング制御信号が与えられ
ることになる。
【0015】ここで、2相クロック発生回路7は、クロ
ック信号CLKをカウントしてノンオーバラップ区間を
設定するプリセッタブルカウンタ回路7aと、プリセッ
タブルカウンタ回路7aから出力されるリップルキャリ
ー信号RCY2 ’に基づいてゲート回路7cを制御する
ゲート制御回路7bとで形成され、8ビットの設定スイ
ッチで設定されるノンオーバッラップ区間設定データH
1 〜HB8 に基づいてノンオーバラップ区間が設定さ
れた2相クロック信号OUT1 ,OUT2 を出力するよ
うになっている。
【0016】以下に、パルス発生装置の全体動作につい
て説明する。なお、この説明に関しては詳しくは後述す
るリップルキャリー信号調整回路11のアンドゲートA
NDでカウンタ回路2のリップルキャリー信号RCY1
がそのまま出力される(フリップフロップFF1 の出力
がハイレベルである)場合について説明する。図10は
本実施例の基本動作を示す波形図であり、まず、マイク
ロプロセッサから出力されるスタート信号STARTが
立ち上がると、システムリセットが行われる。
【0017】そして、 "L" 区間設定データDA1 〜D
12が確定すると、マイクロプロセッサから区間データ
設定信号HLが立ち上がり、ラッチ信号LATCHA
1パルス出力されてデータラッチ回路1の1次バッファ
1aに "L" 区間設定データDA1 〜DA12がラッチさ
れる。次に、 "H" 区間設定データDB1 〜DB12が確
定すると、区間データ設定信号HLの立ち下がりでラッ
チ信号LATCHB が1パルス出力されて "H" 区間設
定データDB1 〜DB12がデータラッチ回路1の1次バ
ッファ1aにラッチされる。
【0018】そして、クリア信号CLEARが "L" に
なり、ラッチ信号LTCHが1パルス出力され、両区間
設定データDA1 〜DA12、DB1 〜DB12は2次バッ
ファ1bにラッチされる。このとき、イネーブル信号E
A が "H" となっているので、2次バッファ1bから
"L" 区間設定データDA1 〜DA12が読み出され、カ
ウンタ回路2にプリセットデータをセットするロード信
号LOADが出力されたとき、カウンタ回路2に "L"
区間設定データDA1 〜DA12がセットされる。この状
態でカウンタ回路2によるクロック信号CLKのカウン
トが開始され、カウンタ回路2の出力Q1 〜Q12が総て
"H" になると、リップルキャリー信号RCY1 が出力
される。このリップルキャリー信号RCY1 によってイ
ネーブル信号ENB が "H" になり、同時に出力パルス
信号OUTも "H" になる。すると、 "H" 区間設定デ
ータDB1 〜DB12がカウンタ回路2にプリセットさ
れ、クロック信号CLKのカウントが開始され、リップ
ルキャリー信号RCY1 が得られると、出力パルス信号
が "L" になるとともにイネーブル信号ENA が "H"
になり、上述の動作を繰り返す。したがって、両区間設
定データDA1 〜DA 12、DB1 〜DB12に基づいて出
力パルス信号OUTの "L" 区間および "H"区間が任
意に(12ビットの範囲で) 設定でき、オン, オフデュ
ーティを設定できることになる。なお、オン, オフデュ
ーティを変更する場合には、 "L" 区間設定データDA
1 〜DA12をセットした後、区間データ設定信号HLを
"H" にし、 "H" 区間設定データDB1 〜DB12をセ
ットした後、区間データ設定信号HLを "L" にすれば
良い。
【0019】例えば、図10に示すように、クロック信
号CLKの周波数を16MHz(周期62. 5nsec) と
し、 "H" 区間を161パルス、 "L" 区間を164パ
ルスに設定する場合には、 "H" 区間設定データDA1
〜DA12の8ビット目および6ビット目を" 1" に設定
し、 "L" 区間設定データDB1 〜DB12の8ビット
目、6ビット目、2ビット目、1ビット目を "1" に設
定すれば良いことになる。この場合、出力パルス信号O
UTの周期は、クロック信号CLKの325パルス分と
なって20. 2μsec であり、周波数49. 2kHzと
なる。また、 "H" 区間あるいは "L" 区間の幅を1パ
ルス分(62. 5nsec) だけ広くすると、周期はクロッ
ク信号CLKの326パルス分となり、周波数は49.
1kHzになる。したがって、出力パルス信号OUTの
"H" 区間あるいは "L" 区間を62. 5nsec刻みで設
定できるとともに、0.1kHz刻みで周波数を制御で
きることになり、パルス発生装置のスイッチング制御信
号として用いた場合において、きめ細かな点灯制御が行
えることになる。なお、カウンタ回路2にてカウントさ
れるクロック信号CLKの周波数を高くすれば、設定精
度をより高くできることは言うまでもない。
【0020】次に、図11はハーフクロック制御の動作
説明図である。いま、ハーフクロック制御信号HALF
が "L”の場合には、リップルキャリー信号RCY1
そのままトグルフリップフロップ回路3のトリガクロッ
クとなり、図11(b)に示すように、トリガクロック
としてのリップルキャリー信号RCYの立ち上がりに同
期して出力パルス信号OUTの反転が行われる。
【0021】一方、ハーフクロック制御信号HALFが
"H" になると、図11(a)に示すように、リップル
キャリー信号RCY1 の立ち上がりが半クロックだけ右
にシフトし、このシフトされたリップルキャリー信号R
CYがトグルフリップフロップ回路3のトリガクロック
となって出力パルス信号OUTの反転動作が行われる。
したがって、ハーフクロック制御信号HLFが "H" の
場合、 "H" 区間あるいは "L" 区間を、区間設定デー
タDA1 〜DA12,DB1 〜DB12にて設定される図1
1(b)の場合に比べてクロック信号CLKの半クロッ
ク分だけ広くでき、クロック信号CLKの周波数を高く
することなく、 "H" 区間および "L"区間の設定精度
を倍にすることができる。
【0022】次に、2相クロック発生回路7では、ノン
オーバッラップ区間設定データHB 1 〜HB8 がプリセ
ットされたプリセッタブルカウンタ回路7aにてクロッ
ク信号CLKをカウントしてノンオーバラップ区間を設
定するようになっており、図12に示すように、プリセ
ッタブルカウンタ回路7aから出力されるリップルキャ
リー信号RCY2'に基づいてゲート回路7cを制御する
ゲート制御信号が形成され、このゲート制御信号にて制
御されるゲート回路7cによって出力パルス信号OUT
にノンオーバラップ区間を付与した2相クロック信号O
UT1 ,OUT 2が形成される。
【0023】上述のようにして発生された出力パルス信
号OUTおよび2相クロック信号OUT1 ,OUT
2 は、出力切換回路8を介して出力され、切換信号SE
/HBが"H" のとき、出力パルス信号OUTが出力さ
れ、切換信号SE/HBが "L"のとき、2相クロック
信号OUT1 ,OUT2 が出力される。したがって、切
換信号SE/HBを適当に設定することにより、シング
ルエンド型あるいはハーフブリッジ型の放電灯点灯回路
10に対応できるパルス発生装置が得られることにな
る。
【0024】ところで、本実施例では上記カウンタ回路
2とハーフクロック制御回路6との間に、自励式のスイ
ッチング素子のオン状態を検知するオン検知信号Vds
に応じてトグルフリップフロップ回路3へのリップルキ
ャリー信号RCY1 の入力時点を調整するリップルキャ
リー信号調整回路11を設けてある。このリップルキャ
リー信号調整回路11はオン検知信号Vdsを駆動電源
の電圧と比較するコンパレータCPと、このコンパレー
タCPの出力を入力とするDフリップフロップFF
1 と、DフリップフロップFF1 の出力とリップルキャ
リー信号RCY1 とのアンドをとるアンドゲートAND
とで構成されている。ここで、オン検知信号Vdsは他
励式のスイッチング素子の両端電圧から作成されてお
り、自励式のスイッチング素子がオンのときに "H" と
なり、オフのときに "L" になる信号である。
【0025】以下、上記リップルキャリー信号調整回路
11の動作を説明する。いま、図2に示すようにオン検
知信号Vdsが "L" (自励式のスイッチング素子がオ
フ)であるときにリップルキャリー信号RCY1 が出力
されたとする。この場合には、反転出力型のコンパレー
タCPの出力は"H" となり、クロック信号CLKの立
ち上がりによりDフリップフロップFF1 の出力Qが "
H" となる。従って、リップルキャリー信号RCY1
アンドゲートANDからそのまま出力され、上述したと
同様にしてトグルフリップフロップ回路3の出力OUT
が反転する。つまり、この場合には従来のパルス発生装
置の場合と同様の動作となる。この動作は上述のように
自励式のスイッチング素子がオフのときに他励式のスイ
ッチング素子をオンさせるスイッチング制御信号が出力
されるので、従来の場合にも何等問題はない。
【0026】ところが、図3に示すようにオン検知信号
が "H" (自励式のスイッチング素子がオン)であると
きにリップルキャリー信号RCY1 が出力されると、従
来のパルス発生装置の場合には両スイッチング素子の同
時オンが生じて、放電灯点灯装置を破壊するという問題
が起こる。そこで、本実施例ではこの場合に対応してリ
ップルキャリー信号調整回路11を設けてある。つま
り、上述のようにリップルキャリー信号RCY1 が立ち
上がっても、この際にはコンパレータCPの出力が "
L" で、DフリップフロップFF1 の出力が "L" であ
るため、アンドゲートANDによりハーフクロック制御
回路6へのリップルキャリー信号RCY1 の出力が阻止
される。このようにリップルキャリー信号RCY1 の出
力が阻止されると、新たなカウントデータをロードさせ
るロード信号LOADがカウンタ回路2に入力されない
ため、カウンタ回路2のリップルキャリー信号RCY1
はハイレベルの状態に保たれる。そして、自励式のスイ
ッチング素子がオフしてオン検知信号Vdsが "L" と
なると、コンパレータCPの出力が "H" になり、Dフ
リップフロップFF1 がクロック信号CLKの立ち上が
りで "H" になった時点で、アンドゲートANDの出力
が立ち上がり、これによりトグルフリップフロップ回路
3にトリガクロックとしてのリップルキャリー信号RC
Yが出力される。従って、両スイッチング素子の同時オ
ンを防止できる。このように本実施例では放電灯点灯装
置側の動作状態に応じてハード的にパルス発生装置の出
力を調整することができ、しかもハード的に行うために
高速処理が可能となる。また、簡単な構成で上記リップ
ルキャリー信号調整回路11を構成でき、ディジタル回
路内に組み込むことができるために、IC化した場合に
チップサイズの大幅な変更を必要としない利点がある。
また、単に他励式のスイッチング素子のオン時点を自励
式のスイッチング素子のオフ時点に応じて遅らせるだけ
であると他励式のスイッチング素子のオン期間が短くな
り、ランプ電流が大幅に変動する恐れがあるが、本実施
例の場合には上記リップルキャリー信号調整回路11の
出力からカウンタ回路2のカウントデータをロードする
ロード信号LOADを作成する構成になっているので、
他励式のスイッチング素子のオン期間を一定にでき、ラ
ンプ電流の大幅な変動を防止できる利点もある。
【0027】
【発明の効果】本発明は上述のように、自励式のスイッ
チング素子のオン状態を検知するオン検知信号に応じて
カウンタ回路のカウント開始時点を調整するリップルキ
ャリー信号調整回路を設けてあるので、従来はソフト的
に処理するしかなかった処理をハード的に行うことがで
き、このため放電灯点灯装置側の動作にあった高速処理
が可能となり、自励他励式のハーフブリッジインバータ
を用いた放電灯点灯装置を制御できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例のカウンタ/出力回
路の回路図である。 (b)は同上に用いるカウンタの端子配列を示す説明図
である。 (c)は同上に用いるフリップフロップの端子配列を示
す説明図である。
【図2】同上の動作の説明図である。
【図3】同上の従来の問題点を解決した動作を示す説明
図である。
【図4】全体構成を示すブロック図である。
【図5】(a)はデータラッチ回路の1次バッファの回
路図である。 (b)は同上に用いるフリップフロップの端子配列を示
す説明図である。
【図6】(a)はデータラッチ回路の2次バッファの回
路図である。 (b)は同上に用いるフリップフロップの端子配列を示
す説明図である。
【図7】ラッチ制御回路の回路図である。
【図8】カウンタ制御回路の回路図である。
【図9】(a)は2相クロック発生回路の回路図であ
る。 (b)は同上に用いるカウンタの端子配列を示す説明図
である。 (c)は同上に用いるフリップフロップの端子配列を示
す説明図である。
【図10】同上の全体動作の説明図である。
【図11】ハーフクロック制御の動作説明図である。
【図12】2相クロック発生回路の動作説明図である。
【符号の説明】
1 データラッチ回路 2 カウンタ回路 3 トグルフリップフロップ回路 4 タイミング制御回路 11 リップルキャリー信号調整回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の両端に直列的に接続された2
    個のスイッチング素子の一方に並列に負荷回路が接続さ
    れ、負荷回路に流れる電流をスイッチング素子に帰還し
    て一方のスイッチング素子を自励式でオン,オフさせる
    と共に、このスイッチング素子がオフ状態となったこと
    を検知して他方のスイッチング素子を他励式でオン,オ
    フさせて、上記両スイッチング素子を交互にオン,オフ
    させ、負荷回路に含まれる放電灯に高周波電力を供給す
    る放電灯点灯装置における上記他励式のスイッチング素
    子のオン,オフを制御するパルス発生装置であって、出
    力パルス信号の "H" 区間設定データおよび "L" 区間
    設定データをそれぞれ独立に変化させるパルス幅制御手
    段から与えられる上記両区間設定データをラッチするデ
    ータラッチ回路と、上記両区間設定データが交互にセッ
    トされ一定周期のクロック信号でカウントするプリセッ
    タブルなカウンタ回路と、このカウンタ回路のリップル
    キャリー信号をトリガクロックとしてパルス幅変調され
    た出力パルス信号を作成するトグルフリップフロップ回
    路と、上記自励式のスイッチング素子のオン状態を検知
    するオン検知信号に応じてトグルフリップフロップ回路
    へのリップルキャリー信号の入力時点を調整するリップ
    ルキャリー信号調整回路とを備えて成ることを特徴とす
    るパルス発生装置。
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