JP3874428B2 - 回路装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、周波数ｆで発振回路を動作させるための周期性スイッチング信号によって制御される被制御スイッチと、当該周期性スイッチング信号を発生する制御回路とが設けられる回路に関する。かかる制御回路は、値Ｔのステップで調整可能であり少なくともｔの値を有する半周期持続時間を有する周期性矩形波信号を発生するパルス幅発生器を有するものである。
背景技術
冒頭の段落で述べた種類の回路装置は、ＥＰ−Ａ−０ ７０８ ５７９から公知である。この公知の回路装置は、放電ランプの点灯用及び駆動用として設計されている。上記周期性スイッチング信号は、自己インダクタンスＬ及びキャパシタＣの共振回路を有する発振回路の出力において対応のＡＣ電圧周波数をつくるためのテスト段階においては多数の離散周波数を横切るものである。この周期性スイッチング信号は、ランプ動作時において１つ又は複数の離散周波数で周波数変調される。この公知回路装置は、かかる周期性スイッチング信号を発生するため、ＳＧＳトムソン社製（SGS Thomson）のタイプＳＴ６２６５のマイクロプロセッサを有している。このマイクロプロセッサには、独立のタイマとパルス幅変調器（ＰＷＭ）とからなるパルス幅発生器が設けられており、かかる変調器によって、最小の半周期値ｔ及びステップ幅Ｔが設定されて所望の離散周波数が得られる。このｔ及び／又はＴの値は、別の離散周波数を得るときに変更されるものである。この構成により、広い周波数範囲に亘りしかも多種のステップ幅で極めて沢山の離散周波数を得ることが可能となるのは確かではあるが、このようなオプションを備えたマイクロプロセッサは、かなり高価である。この公知の回路装置のもう１つの短所は、当該マイクロプロセッサがその配置上非常に限られたＲＡＭ容量しか持たず、機械語でしかプログラムすることができない点である。プログラム言語Ｃ（Ｃ言語）によりプログラム可能なマイクロプロセッサは、相当に大きなＲＡＭスペースがあれば利用可能ではある。しかしながら、このようなマイクロプロセッサのうち比較的に安価な実施形態のものは、上記パルス幅発生器として独立タイマやパルス幅変調器（ＰＷＭ）を備えていないことが多い。
発明の開示
本発明は、簡単な形態で離散周波数を得るための周期性矩形波信号を発生するための方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、この目的のために冒頭の段落で述べた種類の回路装置は、Ｎ１を整数とした場合の２＊（ｔ＋Ｎ１＊Ｔ）＜１／ｆ＜２＊（ｔ＋（Ｎ１＋１）＊Ｔ）を満たしつつ、前記周期性スイッチング信号を、半周期持続時間ｔ＋Ｎ１＊Ｔを有する第１の矩形波周期性信号と半周期持続時間ｔ＋Ｎ２＊Ｔを有する第２の矩形波周期性信号との反復的連鎖結合（但し、Ｎ２はＮ１よりも大きな整数）に基づいて生成することを特徴としている。
かかる反復的結合における持続時間ｔ＋Ｎ１＊Ｔ及び／又はｔ＋Ｎ２＊Ｔを有する半周期の数を変えることにより、制御される発振回路例えばＬＣ回路の出力に離散周波数を発生させることができることが判明したのである。さらに、発振回路の出力に発生する離散周波数のステップ幅は、互いにステップ幅Ｔだけ異なる半周期による周波数のステップ幅よりも小さい、という効果がある。故に、固定されたｔ及びＴの値を有するパルス幅発生器は、離散周波数を発生するのに十分可能である。
ステップ幅Ｔを最小半周期持続時間ｔに等しく選定することにより、さらなる簡素化を図ることができる。１つの効果的な実施例においては、クロックパルス周期を持つクロックパルス発生器を有するマイクロプロセッサを有する制御回路によって、当該周期性スイッチング信号の発生がなされる。ここでこのクロックパルス周期は、上記最小半周期持続時間及びステップ幅Ｔの双方を担うものである。簡単なマイクロプロセッサを用いて被制御スイッチの制御が十分可能となる。ここでは、かかるマイクロプロセッサのクロックパルス周期だけが周期性スイッチング信号を発生するのに必要となっている。
さらに簡素化を図るのに有利な他の実施例による回路装置は、Ｎ２＝Ｎ１＋１の関係に従うことを特徴としている。これにより、原理的に得られる離散周波数の数を限定することになるが、一般には実際の適用において所期の目的を達成するのに極めて十分である。
上記スイッチング信号により制御されるスイッチは、連続する半周期において交互に導通状態と非導通状態とになる。かかるスイッチが周期性スイッチング信号の周期内において等しい長さの時間期間で導通と非導通状態になるようにするには、上記反復的結合は、矩形波周期性信号のうちの少なくとも１つのための連結につき偶数個の半周期を有するものとするのが好ましい。
かかる矩形波信号の反復的連結は、持続時間ｔ＋Ｎ１＊Ｔのｎ１個の半周期と持続期間ｔ＋Ｎ２＊Ｔのｎ２個の半周期とを有する反復周期によって達成される。この反復周期は、当該回路が可及的に有効にして所望周波数ｆで動作するように、出来る限り小さい値に選定されるのが好ましい。これは、各連結の数ｎ１及びｎ２が出来るだけ小さいものに選定されることにより達成される。この反復周期の値が増大するにつれて、当該所望周波数の上記第１及び第２の矩形波周期性信号の周波数との組み合わせにより次第に当該回路の動作が促進することになる。これはまた、非常に長い反復周期の場合に、第１の周期性矩形波信号の周波数でかつ第２の周期性矩形波信号の周波数で当該回路の周期的な交番動作を導くものである。したがって、ｎ１及びｎ２は最大で１０に等しいことが好ましい。
放電ランプを用いようとする場合、当該ランプを点灯させる構成が通常は必要である。このようなことをなすための極めて平易な方法は、そのランプに高い電圧ピークを供給することである。このような電圧ピークは、自己の共振周波数近傍で駆動されるＬＣ共振回路により簡単な形態で実現可能である。ランプ寿命及び安全性の双方のためには、確実なランプ点灯をなすのに必要な値よりも高くない発生電圧ピークをつくることが好ましい。しかしながら、与えられるタイプの個々のランプの中には電圧ピークの要求値が極めて沢山あるものである。あるタイプのランプを点灯する適正な方法（該当するタイプのランプに広く応用可能な点灯回路で十分な方法）は、当該共振回路の共振周波数に近づく順序の連続的離散周波数において点灯ユニットの共振回路を動作させることである。したがって、それぞれ次の周波数の各々においては、共振回路の出力における電圧ピークが、当該出力に接続される特定ランプが点灯するところにレベルが達するまで、さらに上昇することになる。共振周波数に近づくほど電圧ピークが比較的急峻に上昇することに鑑みれば、連続的周波数間のステップ幅が小さなものを使用することが大いに望まれる。よって、本発明による回路装置は、このような点灯回路に用いることに非常に適している。離散周波数は、当該点灯回路が点灯時に誘導性の特性を持つようにするために、共振周波数よりも高い値が選定されるのが好ましい。
もう１つの実施可能な適用例においては、発振回路の出力端子に所定レベルの電圧ピークが発生することが求められる。本発明による回路装置を使用することによって、この要求を満たすようなパルス幅発生器の制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明による上記の各態様及びその他の態様を、次の図面を参照しつつ詳細に説明する。
第１図は、本発明による回路装置の図である。
第２図は、ランプ点灯及び駆動用でかつ第１図の回路装置が設けられた回路の図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図において、この回路装置の接続端子は、１の参照符号が付されている。自己インダクタンスＬとキャパシタＣの共振回路からなる発振回路３は、出力端子２を有するとともに、被制御スイッチＳに接続される。この被制御スイッチＳは、制御回路Ｉを有するパルス幅発生器において発生される周波数ｆで発振回路３を動作させるための周期性スイッチング信号によって制御される。
この回路装置の他の実施例においては、当該回路装置は、高圧力放電ランプを動作させ点灯させる回路の一部を形成する。かかる回路は次のように構成される。接続端子Ａは、例えば２２０Ｖ，５０Ｈｚといったような電源の接続のために設けられる。この電源により供給された電圧は、スイッチモード電源ＰにおいてＤＣ電圧に変換され、被制御スイッチ４を有するブリッジ回路Ｂへの供給がなされる。このブリッジ回路は、ランプ接続端子ＬＡが点灯回路Ｓｃを介して接続されるブリッジ端子Ｄを備えている。ランプＬＰは、ランプ接続端子ＬＡに接続されている。点灯回路Ｓｃは、上記自己インダクタンスＬ及び上記キャパシタＣによって形成された上記発振回路３を有する。出力端子２は、パルス変圧器Ｔｒを介してランプ接続端子ＬＡの一方に電気的に直接的に接続される。被制御スイッチ４は、制御回路Ｉにおいて発せられた周期性スイッチング信号によって制御され、当該スイッチは、対（ペア）毎に導通及び非導通にされ、発振回路３の両端間には、極性が交互に変わる矩形波電圧が生じることとなる。この発振回路３とともに、スイッチ４と制御回路Ｉは、本発明による回路装置を形成する。発振回路３はまた、上記点灯回路Ｓｃの一部を形成しており、ここでは出力端子２に呈するピーク電圧が、それ自体知られているパルス発生回路の一部を形成するバッファ回路へ供給される。その発生パルスは、パルス変圧器Ｔｒによって所望レベルにまで変圧される。本制御回路は、パルス幅発生器を担うとともにステップＴ単位で調整可能な半周期持続時間を有する周期性矩形波信号を発生するマイクロプロセッサを備えている。このマイクロプロセッサは、最小半周期持続時間及びステップ幅Ｔの双方を担うクロックパルス周期を有するクロックパルス発生器を有している。この回路は、フィリップス製のタイプＵＨＰの１００Ｗ高圧水銀放電ランプを点灯させかつ動作させるのに適している。投射型ＴＶ装置において用いられるこのランプの重要な側面は、約２０ｋＶの極めて高い点灯パルスが必要であり、これに後続して当該ランプの絶縁破壊後における十分な電流供給をなすための数百ボルトの高い電圧が必要であるという点である。この電流供給は、出力端子２における電圧ピークの結果として記述の回路において行われる。このような点灯回路は、ＷＯ ９６／２７２７８においてもっと詳しい説明がなされている。記述されている点灯回路によって確実なランプ点灯を保証するためにも、また、当該回路の長寿命化を図るためにも、出力端子２に発生する電圧ピークは比較的に狭い範囲内にある必要があることが判明した。このために、この回路装置は、発振回路がランプ点灯時において駆動される周波数ｆの選択によって調整されるとともに、１／ｆが当該マイクロプロセッサのクロックパルス周期の整数倍に対応しない場合に、半周期幅Ｎ１＊Ｔを有する第１の矩形波周期性信号のｎ１個の半周期と半周期持続時間Ｎ２＊Ｔを有する第２の矩形波周期性信号のｎ２個の半周期との反復的結合に基づいて周期性スイッチング信号がつくられる。Ｎ１とＮ２は、共に整数でＮ２＞Ｎ１である。
第２図の回路の具体的実施においては、マイクロプロセッサに、１μｓのクロックパルス周期を有するフィリップス製のタイプ８３Ｃ７４９のものが採用される。このブリッジ回路の被制御スイッチは、インターナショナルリクテファイア（International Rectifier）社製のタイプＩＲＦ １６４０ＧのＭＯＳＦＥＴが採用される。上記発振回路は、８６０μＨの自己インダクタンスと１０ｎＦのキャパシタによって製作される。出力端子２において約１０％の精度を持つ８００Ｖの所望電圧ピークを得るために、当該回路装置は周期性信号に合わせられる。個々の回路の値及び特性を広げるために、３つの離散周波数が必要であることは良く認識されている。その第１の周波数ｆ１は、Ｎ１＝７，Ｎ２＝８，ｎ１＝１及びｎ２＝２の場合のものであり、第２の周波数ｆ２は、Ｎ１＝Ｎ２＝８の場合のものであり、第３の周波数ｆ３は、Ｎ１＝８，Ｎ２＝９，ｎ１＝２及びｎ２＝１の場合のものである。ここで、かかるｎ１及びｎ２の値は、ｎ１＋ｎ２＝３となるように選定され、したがってｎ１及びｎ２は最大で１０でなければならないという条件に従うものである一方で、矩形波信号のうちの少なくとも１つは、当該スイッチング信号の反復的連鎖につき偶数個の半周期を有するものとされる。これにより、発振回路が駆動される周波数ｆ１は６５．２ｋＨｚ、周波数ｆ２は６２．５ｋＨｚ、周波数ｆ３は６０ｋＨｚとなる。調整時において、発振回路は、離散周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のうちの１つ又は複数において駆動される。上述した３つの周波数についてのＮ１とＮ２及びｎ１とｎ２の調整は、当該マイクロプロセッサが予めＣ言語によってプログラムされる形態で行われる。離散周波数のうちの１つに同調するために、抵抗ネットワークが該マイクロプロセッサのピン１７／Ｐ１．３ＡＤＣ４／Ｄ４に接続される。これによりピン２３／Ｐ０．３に形成される周期性矩形波信号は、その後ＩＣ ＵＢＡ ２０３０によりそしてレベルシフタにより、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４のための周期性スイッチング信号に変換される。そうして、当該スイッチ４は、ペア毎に導通状態と非導通状態とに切り換えられるのである。周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のうちの１つにつき出力端子２において所望の電圧ピークが得られるとすぐに、前記抵抗ネットワークの同調は固定され、当該回路の正しい微調整が完了する。

Claims (6)

1. 周波数ｆで発振回路を動作させるための周期性スイッチング信号によって制御される被制御スイッチと、前記周期性スイッチング信号を発生する制御回路とを有し、この制御回路が、値Ｔのステップで調整可能でかつ少なくともｔの値を有する半周期持続時間を有する周期性矩形波信号を発生するパルス幅発生器を有する、回路装置であって、
   Ｎ１を整数とした場合の２＊（ｔ＋Ｎ１＊Ｔ）＜１／ｆ＜２＊（ｔ＋（Ｎ１＋１）＊Ｔ）を満たしつつ、前記周期性スイッチング信号を、半周期持続時間ｔ＋Ｎ１＊Ｔを有する第１の矩形波周期性信号と半周期持続時間ｔ＋Ｎ２＊Ｔを有する第２の矩形波周期性信号との反復的結合（但し、Ｎ２はＮ１よりも大きな整数）に基づいて生成する、回路装置。
2. 請求項１に記載の回路装置であって、前記ステップ幅Ｔは、最小の半周期持続時間に等しく選定されることを特徴とする回路装置。
3. 請求項１又は２に記載の回路装置であって、前記周期性スイッチング信号の発生は、１のクロックパルス周期を持つクロックパルス発生器を有するマイクロプロセッサを有する制御回路によって達成され、このクロックパルス周期は、最小の半周期持続時間及び前記ステップ幅Ｔの双方を担うことを特徴とする回路装置。
4. 請求項１、２又は３に記載の回路装置であって、Ｎ１及びＮ２は、Ｎ２＝Ｎ１＋１の関係に従うように設定されることを特徴とする回路装置。
5. 請求項１、２、３又は４に記載の回路装置であって、前記反復的結合は、前記矩形波周期性信号の少なくとも１つのための結合につき偶数個の半周期を有することを特徴とする回路装置。
6. 請求項１、２、３、４又は５に記載の回路装置であって、前記矩形波信号の反復的結合は、持続期間ｔ＋Ｎ１＊Ｔのｎ１個の半周期と持続期間ｔ＋Ｎ２＊Ｔのｎ２個の半周期とを有する反復周期により達成されるとともに、ｎ１及びｎ２は最大で１０に等しいことを特徴とする回路装置。

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