JP2983038B2 - スイッチング装置 - Google Patents

スイッチング装置

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JP2983038B2
JP2983038B2 JP2145548A JP14554890A JP2983038B2 JP 2983038 B2 JP2983038 B2 JP 2983038B2 JP 2145548 A JP2145548 A JP 2145548A JP 14554890 A JP14554890 A JP 14554890A JP 2983038 B2 JP2983038 B2 JP 2983038B2
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    • H05B39/00Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/041Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/047Controlling the light-intensity of the source continuously with pulse width modulation from a DC power source
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、パルス状電圧V1によりランプを点灯させる
のに適したスイッチング装置であって、該スイッチング
装置が、 入力電圧からこの入力電圧に比例する振幅の前記パル
ス状電圧V1を発生させるスイッチング手段と、 このスイッチング手段に制御パルスを供給するパルス
幅変調器と、 前記のパルス状電圧V1からこのパルス状電圧V1の平均
値に比例する第1信号を発生させる第1補助回路と、 前記のパルス幅変調器に制御信号を供給することによ
り前記の第1信号をほぼ第2信号に等しくする制御装置
と を具えている当該スイッチング装置に関するものであ
る。
(従来の技術) このようなスイッチング装置は米国特許第4,156,166
号明細書に記載されている。この米国特許明細書に記載
されたスイッチング装置は第1信号を電源電圧及びラン
プの状態に依存しない第2信号と比較している。これら
2つの信号間の差が増幅され、パルス幅変調器に供給さ
れる制御信号を形成している。
この既知のスイッチング装置の目的は、点灯されたラ
ンプの光束をほぼ一定にすることにある。
白熱ランプの光束はこの発熱ランプに供給される電圧
の実効値に依存する。例えば単一の電池あるいは蓄電池
のような直流電圧源からランプに給電され、その電圧が
直流電圧源の使用期間が長くなるのに比例して減少する
場合には、これに応じてランプの光束が減少する。
しかし、入力電圧Eが供給される前述した種類のスイ
ッチング装置をパルス状電圧V1の発生に用い、このパル
ス状電圧V1の振幅をEに比例させ且つこのパルス状電圧
がデューティサイクルDを有するようにする場合には、
Eが減少する際にV1の実効値がほぼ一定に保たれる程度
にDを増大させることができる。Dが100%増大する瞬
時までスイッチング装置の制御範囲の限界に達しない。
白熱ランプに実効値がほぼ一定なこのようなパルス状
電圧が供給される場合には、ランプが生じる光束もほぼ
一定となる。
(発明が解決しようとする課題) しかし既知のスイッチング装置にはパルス状電圧の実
効値が第1近似でのみ一定に保たれるにすぎず、偏差は
入力電圧の値の変化が増大するのに比例して増大すると
いう欠点がある。
本発明の目的は、入力電圧が広く変化した場合でも、
スイッチング装置により生ぜしめられるパルス状電圧の
実効値をほぼ一定に維持するようにこのスイッチング装
置を構成することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、パルス状電圧V1によりランプを点灯させる
のに適したスイッチング装置であって、該スイッチング
装置が、 入力電圧からこの入力電圧に比例する振幅の前記パル
ス状電圧V1を発生させるスイッチング手段と、 このスイッチング手段に制御パルスを供給するパルス
幅変調器と、 前記のパルス状電圧V1からこのパルス状電圧V1の平均
値に比例する第1信号を発生させる第1補助回路と、 前記のパルス幅変調器に制御信号を供給することによ
り前記の第1信号をほぼ第2信号に等しくする制御装置
と を具えている当該スイッチング装置において、 前記の入力電圧に反比例する前記の第2信号を発生す
る第2補助回路が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、第1信号が第2信号にほぼ等しく保
たれるという条件から、パルス状電圧V1の実効値がほぼ
一定に保たれるということが得られる。
本発明の一例では、第2信号を入力電圧から取出すの
が有利である。これを実現する簡単な方法では、 前記の第2信号を発生する前記の第2補助回路が前記
の入力電圧から、デューティサイクルδと、この入力電
圧に比例する振幅と、ほぼ一定な平均値とを有するパル
ス状電圧V2を発生するスイッチングデバイスAと、 このパルス状電圧V2からデューティサイクルδに比例
する信号を発生するスイッチングデバイスBと を具えているようにする。
パルス状電圧V2のデューティサイクルδは、この電圧
の平均値がほぼ一定であるという事実の為にEに反比例
する。従って、スイッチングデバイスBによりδに比例
して発生せしめられる信号は第2信号として作用するの
に適している。
本発明の他の好適例では、前記のスイッチングデバイ
スBが、 前記のパルス状電圧V2からデューティサイクルδ及び
一定振幅でパルス状電圧V3を発生させるスイッチングデ
バイスCと、 このパルス状電圧V3の平均値に比例する信号を発生す
るスイッチングデバイスFと を具えているようにする。
パルス状電圧V3は一定振幅及びデューティサイクルδ
を有する為、V3の平均値はδに比例する。従って、スイ
ッチングデバイスBのこの例は第2信号を得るための比
較的簡単で信頼性のあるスイッチング装置を構成する。
スイッチングデバイスの例は主としてバッファ増幅器
と、抵抗と、ツェナーダイオードとより成る回路を具え
ているようにするのが有利である。このようにすること
によりパルス状電圧V3の振幅をツェナーダイオードのツ
ェナー電圧により極めて簡単に一定にしうる。
また、第1信号を発生する第1補助回路が積分回路網
を有するようにするのが有利である。同様に、パルス状
電圧V3の平均値に比例する信号を発生するスイッチング
デバイスFが積分回路網を有するようにするのが有利で
ある。これら双方の場合、積分回路網がパルス状電圧か
ら、このパルス状電圧の平均値に比例する信号を簡単に
発生する。
(実施例) 以下図面につき本発明を説明するに、本発明によるス
イッチング装置とこのスイッチング装置により給電され
るランプとを示す第1図において、P及びNは直流電圧
源の正及び負極にそれぞれ接続されるのに適した接続端
子である。S1及びS2はそれぞれ第1及び第2信号を発生
する第1及び第2補助回路である。これら補助回路の各
々の出力端は制御装置1の入力端に接続されている。こ
の制御装置1の出力端はパルス幅変調器2の入力端に接
続されている。このパルス幅変調器2の出力端はスイッ
チング手段3の制御電極に接続されている。このスイッ
チング手段3が導通すると、端子P及び端子N間がラン
プ4を介して導通接続される。スイッチング手段3が非
導通となると、端子P及びN間の接続が遮断される。ス
イッチング手段3とランプ4との間の相互接続点は補助
回路S1の入力端に接続されている。
第1図の実施例を詳細に示す第2図は区分I,II及びII
Iに分割してある。第1図の回路素子に対応する回路素
子には同一符号を付してある。区分I及びIIが相俟って
第2補助回路S2を構成する。接続端子P及びNは半導体
スイッチング素子9及び抵抗10の直列回路により分路さ
れている。これら半導体スイッチング素子9及び抵抗10
間の相互接続点には積分回路網6の入力端が接続されて
いる。この集積回路網6の出力端は電力増幅器7の一方
の入力端に接続され、この電力増幅器の他方の入力端は
基準電位Vrefの点に接続されている。電力増幅器7の出
力端はパルス幅変調器8の入力端に接続され、このパル
ス幅変調器の出力端は半導体スイッチング素子9の制御
電極に接続されている。
区分IIはスイッチングデバイスBを構成する。スイッ
チング装置の区分IIには、バッファ増幅器11、抵抗12及
びツェナーダイオード13の直列回路より成る、抵抗10の
両端間の分路があり、従って、バッファ増幅器11の一方
の入力端が半導体スイッチング素子9と抵抗10との間の
相互接続点に接続され、ツェナーダイオードの陽極が接
続端子Nに接続されている。バッファ増幅器11と、抵抗
12と、ツェナーダイオード13との直列回路がスイッチン
グデバイスCを構成している。ツェナーダイオード13と
抵抗12との間の相互接続点には積分回路網5の入力端が
接続されている。この積分回路網5はスイッチングデバ
イスFを構成する。
スイッチング装置の区分IIIでは、接続端子P及びN
が半導体スイッチング素子の形態のスイッチング手段3
とランプ4との直列回路により、半導体スイッチング素
子の一方の主電極が接続端子Pに接続されるように分路
されている。ランプ4は2つの抵抗14及び15の直列回路
により分路されている。積分回路網を構成する第1補助
回路S1の入力端は抵抗14及び抵抗15間の相互接続点に接
続されている。第1補助回路S1の出力端は電力増幅器1
の入力端に接続されている。電力増幅器1の出力端はパ
ルス幅変調器2の入力端に接続され、このパルス幅変調
器2の出力端は半導体スイッチング素子3のゲート電極
に接続されている。
第2図のスイッチング装置の一部を構成する第3図の
積分回路は、バッファ増幅器16と、抵抗17と、キャパシ
タ18とより成る回路として構成してある。端子19はこの
回路の入力端子であり、端子20は出力端子である。積分
回路網5及び6と第1補助回路S1とを第3図に示す形態
に構成した。
上述したスイッチング装置は以下のように動作する。
電圧Eを有する直流電圧源を接続端子P及びNに接続
した場合、スイッチング装置の区分Iにおける半導体ス
イッチング素子9がデューティサイクルδで交互に導通
及び非導通となる。その結果、パルス状電圧V2がEにほ
ぼ等しい振幅及びデューティサイクルδで抵抗10の両端
間に存在するようになる。積分回路網6の出力端におけ
る直流電圧V2 はδEであるV2の平均値に比例する。基
準電位Vrefは一定である。電力増幅器7とパルス幅変調
器8とが相俟って半導体スイッチング素子9のデューテ
ィサイクルδを、直流電圧V2 をほぼ一定に保つように
制御する為、δはEに反比例する。
スイッチング装置の区分IIにパルス状電圧V3が存在
し、このパルス状電圧V3は回路素子11,12及び13によ
り、デューティサイクルδと、入力電圧Eに依存せずツ
ェナーダイオード13のツェナー電圧に等しい振幅とでパ
ルス状電圧V2から取出される。積分回路網5の出力端に
はV3の平均値に比例する直流電圧V3 が得られる。V3
振幅は一定である為、V3 はδに比例し、従ってV3
第2信号として作用しうる。
スイッチング装置の区分IIIでは、半導体スイッチン
グ素子3がデューティサイクルDで交互に導通及び非導
通となる。従って、デューティサイクルD及び振幅Eを
有するパルス状電圧V1がランプ4の両端間に存在する。
直流電圧V1 は回路素子14,15及びS1により電圧V1から
取出される。第1補助回路S1の出力端子に存在するこの
直流電圧はD・Eである電圧V1の平均値に比例し、第1
信号を構成する。電力増幅器1とパルス幅変調器2とが
相俟ってデューティサイクルDを、直流電圧V1 がほぼ
V3 に等しく保たれこれによりD・Eをスイッチング装
置の区分IIIにおいてδにほぼ比例せしめるように決定
する。
δはEに反比例する為、D・E2がほぼ一定であり、ラ
ンプの両端間の電圧の実効値 も一定となる。以下の表は電源からの入力電圧Eとパル
ス状電圧V1の実効値Vlamp(eff)との関係を上述した実施
例の実際の構成例で測定して示したものである。
E(V) Vlamp(eff)(V) 13.6 12.00 14.0 11.99 15.0 11.96 17.0 11.90 19.0 11.84 21.0 11.80 24.0 11.74
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるスイッチング装置とこのスイッ
チング装置により給電されるランプとの一構成例を示す
ブロック線図、 第2図は、第1図の構成例を詳細に示す線図、 第3図は、第2図のスイッチング装置の一部を構成する
積分回路網の一好適例を示す回路図である。 P,N……接続端子 S1……第1補助回路(積分回路網) S2……第2補助回路 1……制御装置(電力増幅器) 2,8……パルス幅変調器 3……スイッチング手段(半導体スイッチング素子) 4……ランプ 5,6……積分回路網 7……電力増幅器 9……半導体スイッチング素子 10,12,14,15,17……抵抗 11,16……バッファ増幅器 13……ツェナーダイオード 18……キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−301488(JP,A) 特開 昭60−198094(JP,A) 特開 昭53−26483(JP,A) 特開 昭57−137910(JP,A) 実開 昭59−25421(JP,U) 米国特許4230970(US,A) 欧州公開5311(EP,A1) 西独国特許出願公開3609731(DE, A1) 西独国特許出願公開3308959(DE, A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 37/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス状電圧V1によりランプを点灯させる
    のに適したスイッチング装置であって、該スイッチング
    装置が、 入力電圧からこの入力電圧に比例する振幅の前記パルス
    状電圧V1を発生させるスイッチング手段と、 このスイッチング手段に制御パルスを供給するパルス幅
    変調器と、 前記のパルス状電圧V1からこのパルス状電圧V1の平均値
    に比例する第1信号を発生させる第1補助回路と、 前記のパルス幅変調器に制御信号を供給することにより
    前記の第1信号をほぼ第2信号に等しくする制御装置と を具えている当該スイッチング装置において、 前記の入力電圧に反比例する前記の第2信号を発生する
    第2補助回路が設けられていることを特徴とするスイッ
    チング装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のスイッチング装置におい
    て、 前記の第2信号を発生する前記の第2補助回路は、 前記の入力電圧から、デューティサイクルδと、この入
    力電圧に比例する振幅と、ほぼ一定な平均値とを有する
    パルス状電圧V2を発生するスイッチングデバイスAと、 このパルス状電圧V2からデューティサイクルδに比例す
    る信号を発生するスイッチングデバイスBと を具えていることを特徴とするスイッチング装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載のスイッチング装置におい
    て、前記のスイッチングデバイスBが、 前記のパルス状電圧V2からデューティサイクルδ及び一
    定振幅でパルス状電圧V3を発生させるスイッチングデバ
    イスCと、 このパルス状電圧V3の平均値に比例する信号を発生する
    スイッチングデバイスFと を具えていることを特徴とするスイッチング装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のスイッチング装置におい
    て、前記のスイッチングデバイスCは主として電力増幅
    器と、抵抗と、ツェナーダイオードとより成る回路を具
    えていることを特徴とするスイッチング装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれか一項に記載のスイ
    ッチング装置において、前記の第1信号を発生する前記
    の第1補助回路は積分回路網を有していることを特徴と
    するスイッチング装置。
  6. 【請求項6】請求項3に記載のスイッチング装置におい
    て、前記のパルス状電圧V3の平均値に比例する信号を発
    生する前記のスイッチングデバイスFが積分回路網を有
    していることを特徴とするスイッチング装置。
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