JP4208534B2 - コンデンサ充電装置、ストロボ装置およびストロボ装置の充電制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に用いられるストロボ用のコンデンサ充電装置、ストロボ装置およびストロボ装置の充電制御方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、カメラ等に用いられるストロボ用のコンデンサ充電回路において、他励型のフライバック充電回路をもちいた場合、充電電圧、若しくは、充電開始からの時間等をモニタしながら充電のための駆動パルスの周期を変化させ充電の制御を行っていた。
【0003】
また、トランスの二次側のフライバックパルスを検出して、トランスの一次側の駆動にフィードバックをかける自励型の制御回路が開示されている(特許文献1)。
【0004】
また、より小さく安価な回路を構成するために、マイクロコンピュータ等により、直接充電回路を制御する他励型の制御回路も知られている(特許文献2)。
【0005】
また、充電電圧をモニタしながら、充電のためのパルス信号を演算して出力する方法が開示されている(特許文献3)。
【0006】
【特許文献1】
米国特許第5101335号明細書 (第2頁、第1図)
【特許文献2】
特開平7−85988号公報 (第5頁、図1)
【特許文献3】
特開2000−66274号公報 (第8頁、図4)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1等の構成のように、トランス二次側のフライバックパルスを検出して、トランス一次側の駆動にフィードバックをかける等の自励型の制御においては、理想的な、つまり精度良く効率の良い充電制御を行えるが、パルス発生回路等、付加する回路が増え、コストが増大してしまう問題があった。
【0008】
また、上記特許文献3に開示された方式では、充電電圧に対するパルス周期を相関演算する必要があり、この演算をマイクロコンピュータで行う構成にした場合、特許文献2のように小型化に寄与するものとなるが、精度良く効率の良い充電制御を行う為には前記マイクロコンピュータの負荷が増大してしまうという問題があった。
【0009】
(発明の目的)
本発明の目的は、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた高速な充電制御を行うことのできるコンデンサ充電装置、ストロボ装置およびストロボ装置の充電制御方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコンデンサ充電装置は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、前記充電制御手段が、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【0011】
同じく上記目的を達成するために、本発明のストロボ装置は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、前記充電制御手段が、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【0012】
同じく上記目的を達成するために、本発明のストロボ装置の充電制御方法は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子とを有するストロボ装置の充電制御方法であって、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出ステップと、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出ステップで検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時ステップと、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御ステップとを有し、前記充電制御ステップが、前記計時ステップによる前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時ステップで計測される経過時間より長くするとともに、前記計時ステップで前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時ステップで直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0016】
(実施の第1の形態)
図1は本発明の実施の第1の形態に係わる他励型フライバック方式のストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【0017】
図1において、1は電源、2は電源1の+極に接続される平滑化コンデンサ、3は後述の制御回路11からの制御信号13によってオン,オフが制御されるスイッチング素子である。4は昇圧用トランスであり、その一次側の+端は前記電源1の+極及び平滑化コンデンサ2の一端に接続され、一次側の−端は前記スイッチング素子3に接続されている。5は整流用ダイオードであり、アノード端は前記昇圧用トランス4の二次側の+端に接続され、カソード端は後述するメインコンデンサ6に接続されている。6は充電エネルギーが蓄積されるメインコンデンサであり、+端は整流用ダイオード5に接続され、前記−端はGNDに接続されている。
【0018】
7は抵抗と比較器より成る電流−電圧変換機能を有するモニタ信号出力回路であり、前記昇圧用トランス4の二次巻線に流れる二次電流(フライバック電流)の状態、つまり前記メインコンデンサ6の充電状態に応じた周期のモニタ信号14を出力する。詳しくは、前記モニタ信号14は、前記スイッチング素子3がオンして前記昇圧用トランス4の一次巻線に一次電流が流れている間、Hiとなり、前記スイッチング素子3がオフに変移して前記二次電流が流れ始めてから該二次電流が所定値以下になるまでの間、Lowとなり、このHiとLowで成る周期は、充電状態に応じて変化(但し、Hiの期間は一定であるので、Lowの期間の長さで変化)する。
【0019】
8,9は前記メインコンデンサ6の充電電圧を検出する為の分割抵抗、10は前記メインコンデンサ6の電圧検出精度を高める為のリップル除去用のコンデンサであり、これらで充電電圧を検出する回路を構成し、充電状態信号15を出力している。
【0020】
11はマイクロコンピュータ等より成る制御回路であり、制御信号出力部、A/D部、計時部や不図示のコントロール部を有している。前記計時部は、入力する前記モニタ信号14の周期を計時するものであり、この実施の形態では、後述するようにモニタ信号のLowの期間を計測するようにしている。前記A/D部の一つは、入力される前記充電状態信号15および電源12をA/D変換して不図示のコントロール部や制御信号出力部などの各部に出力するものであり、前記制御信号出力部は、制御信号13を出力するものである。また、前記不図示のコントロール部は、前記モニタ信号の周期(この例では上記のようにLow期間の長さで決まる)と所定時間(前記Low期間の変化が殆ど無くなったとみなせ、制御信号13の周期を固定しても充電精度に殆ど影響のない時間が予め設定されている)を比較し、前記モニタ信号のLow期間が前記所定時間よりも長い間は、前記モニタ信号の周期に応じて変化する制御信号13を前記制御信号出力手段に出力させ、前記モニタ信号のLow期間が前記所定時間よりも短くなると、後述するように固定した周期の制御信号13を前記制御信号出力部から出力させるものである。その他、充電電圧が所定の充電電圧(充電完了電圧)に達したかの判定も該不図示のコントロール部が行う。
【0021】
次に、図1の回路構成において、図2および図3を用いて、図4のフローチャートにしたがって制御回路11の動作について説明する。
【0022】
充電動作を開始すると(#101)、まず一定時間、図2に示すように、制御回路11内の制御信号出力部よりHiの制御信号13を出力し(#102)、スイッチング素子3を前記一定時間、オンにする。スイッチング素子3がオンすると、このオンの間、昇圧用トランス4の一次巻線に一次電流が流れる(図2参照)。その後、前記制御信号13がHiからLowに反転して前記スイッチング素子3がオンからオフに変移するようになると、前記昇圧トランス4の二次巻線に二次電流(フライバック電流)が発生(図2参照)し、ダイオード5を介してメインコンデンサ6への充電が開始される。この時、前記フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路7からLowのモニタ信号14が出力されるようになる。このモニタ信号14は前記フライバック電流が所定値になるまで(詳しくは、比較器の基準電圧に達するまで)その出力がLowとなるものであり、制御回路11内の計時部はこのモニタ信号のLowの期間を計時する(#103)。なお、モニタ信号13のHiの期間は図2から明らかなように各周期とも固定(制御信号13のHi期間に相当)であるので、Lowの期間(周期−Hi期間)を計時することで、実質的にモニタ信号の周期を計時していることになる。
【0023】
上記モニタ信号の周期、つまりLowの期間の計時を終了すると、該Lowの期間と予め定められた所定時間(充電制御のための制御信号13の周期を固定してもその後の充電精度に殆ど影響のない時間)とを比較し、Lowの期間の方が長い間(#104のNO)はステップ#102へ戻り、以下同様の動作(#102→#103→#104→#102……)を繰り返す。
【0024】
上記Lowの期間が前記所定時間より長い間の充電の制御期間を、図2および図3にて、第1の充電制御を行う期間20として示している。
【0025】
その後、Lowの期間が前記所定時間より短くなると、制御信号出力部は前記制御信号13の周期を固定にし(#105)、該固定の周期の制御信号13を出力(図2参照)して前記スイッチング素子13のオン、オフを制御して、メインコンデンサ6への充電を継続するようになる。
【0026】
上記Lowの期間が前記所定時間より短くなった後の充電の制御期間を、図2および図3にて、第2の充電制御を行う期間21として示している。このように固定の周期の制御信号13を出力して前記メインコンデンサ6への充電を行うことにより、制御回路11にて計時等の動作、つまり上記ステップ#103,#104の動作をモニタ信号14の各周期毎にする必要がなくなり、制御回路11での負荷が軽くなる。
【0027】
その後、前記メインコンデンサ6の充電電圧が所定電圧(充電完了電圧)に達したかの判定を充電状態信号15との比較により行い、所定電圧に達していなければ(#106のNO)、上記ステップ#105→#106→#105……の動作を繰り返し、充電電圧が所定電圧に達すると(#106のYES)、一連の充電動作を終了(#107)する。
【0028】
以上の実施の第1の形態によれば、フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路7からのモニタ信号の周期(この例では、Lowの期間)を計測し、この周期が、充電制御のための制御信号13の周期を固定してもその後の充電精度に殆ど影響のない所定時間より長い間は、第1の充電制御(図4のステップ#102→#103→#104→#102……)を行い、その後、モニタ信号の周期が前記所定時間よりも短くなると、第2の充電制御(図4のステップ#105→#106→#105……)を行うようにしているので、従来のように回路構成が複雑になることなく、又マイクロコンピュータなどの制御回路の負荷を増大させることなく、精度良く効率の良い充電制御を行うことができる。
【0029】
つまり、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた(充電完了まで毎回、計時動作等を行う必要がないので)高速な充電制御を行うことができるコンデンサへの充電を行う装置を提供できる。
【0030】
なお、上記実施の第1の形態では、充電制御の切り換え(第1の充電制御→第2の充電制御)を行うか否かのパラメータとして、モニタ信号の周期をもとに行う例を示していたが、これに限定されるものではなく、実験の結果等をもとに、充電開始からの時間をパラメータにし、その時間が所定の時間より大きくなった場合に、充電制御を切り換えたり、そのときの電池電圧をパラメータにし、その電圧値が所定の電圧値より小さくなった場合に、充電制御を切り換えるようにしてもよい。
【0031】
(実施の第2の形態)
図5は本発明の実施の第2の形態に係わる他励型フライバック方式のストロボ装置の回路構成を示すブロック図であり、図1と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。
【0032】
図5において、図1と異なる構成要素は、16の制御回路である。この制御回路16は、マイクロコンピュータ等より成り、内部に、制御信号出力部、A/D部、第1の計時部、第2の計時部、第3の計時部や、不図示のコントロール部を有している。
【0033】
前記第1の計時部は、Hiの制御信号13を出力する期間である第1の時間を計時するものである。前記第2の計時部は、モニタ信号14の周期を計時するものであり、この実施の第2の形態では、上記実施の第1の形態と同様、モニタ信号のLowの期間を計測するようにしている。前記第3の計時部は、第3の時間の周期毎に充電制御を切り換える際の、前記第3の時間を計時するものである。前記A/D部は、入力される前記充電状態信号15および電源12をA/D変換して不図示のコントロール部や制御信号出力部などの各部に出力するものである。前記制御信号出力部は、前記スイッチング素子3をオン、オフさせるための制御信号13を出力するものである。また、前記不図示のコントロール部は、前記第3の計時部で計時される第3の時間が経過するまでの間、後述するようにモニタ信号の周期に基づいて算出される固定の周期により制御信号13を前記制御信号出力部に出力させるものである。その他、充電電圧が所定の充電電圧(充電完了電圧)に達したかの判定も、該不図示のコントロール部が行う。
【0034】
次に、図5の回路構成において、図6および図7を用いて、図8のフローチャートにしたがって制御回路16の動作について説明する。
【0035】
充電動作を開始すると(#201)、まず制御回路11内の制御信号出力部より図6に示すようにHiの制御信号13を第1の時間、出力し(#202)、スイッチング素子3をその間、オンにする。スイッチング素子3がオンすると、このオンの間、昇圧用トランス4の一次巻線に一次電流が流れる(図6参照)。その後、前記制御信号13が停止して前記スイッチング素子3がオンからオフに移行するようになると、前記昇圧トランス4の二次巻線に二次電流(フライバック電流)が発生(図6参照)し、ダイオード5を介してメインコンデンサ6への充電が開始される。この時、前記フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路7からLowのモニタ信号14が出力されるようになる。このモニタ信号14は前記フライバック電流が所定値になるまで(比較器の基準電圧に達するまで)その出力がLowとなるものであり、制御回路11内の第2の計時部はこのモニタ信号のLowの期間を第2の時間として計時する(#203)。この計時されたLowの期間の周期、つまり第2の時間は不図示のメモリに記憶される。
【0036】
なお、モニタ信号13のHiの期間は図6から明らかなように各周期とも固定(制御信号13のHi期間に相当)であるので、Lowの期間(周期−Hi期間)を計時することで、実質的にモニタ信号の周期を計時していることになる。また、図6に示すように、第3の時間の開始の最初の制御信号13のHiが出力される第1の時間経過後のLowの期間は、該第3の時間の周期毎に前記モニタ信号の周期(Lowの期間)を算出が可能なように、予め長めに設定されている。
【0037】
次に、前記記憶されている前記第2の時間に基づいて制御信号13の周期を設定する(#204)。詳しくは、Hiの期間は前記第1の時間に固定されているので、Lowの期間を前記第2の時間に設定することで、図6に示すように前記制御信号13の周期が設定されることになる。以後、第3の計時部で計時される第3の時間が経過するまでの間、前記設定した周期の制御信号13を制御信号出力部より出力させて充電制御を行う(#205→#204→205……)。
【0038】
以下、メインコンデンサ6への充電電圧が所定電圧(充電完了電圧)に達するまでは(#206のNO)、前記第3の時間経過毎に同様にして、該第3の時間の開始後の最初に発生するモニタ信号の周期(Lowの期間)に応じて以後の制御信号の周期が設定され、充電制御が進められることになる(#206→#202→#203→#204→#205→#206→#202……)。
【0039】
図6及び図7に、上記第3の計時部で計時される第3の時間の周期で,上記のようにして充電制御が変更される様子を示している。このように第3の時間、固定の制御信号13を出力して前記メインコンデンサ6への充電を行うことにより、制御回路11にて計時等の動作、つまり上記ステップ#203,#204の動作をモニタ信号の周期毎にする必要がなくなり、制御回路1での負荷が軽くなる。
【0040】
その後、前記メインコンデンサ6の充電電圧が所定電圧(充電完了電圧)に達したことを充電状態信号15との比較により判定すると(#206のYES)、一連の充電動作を終了(#207)する。
【0041】
以上の実施の第2の形態によれば、予め定めている第3の時間(所定の期間)毎に、フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路7からの最初のモニタ信号の周期、この例ではLowの期間を計測し、このLowの期間で制御信号13のLowの期間を設定し、以後、充電電圧が所定電圧に達するまでこの周期の制御信号13により充電制御を行う(図8のステップ#202→#203→#204→#205→#206→#201……、及び図6,図7参照)ようにしているので、従来のように回路構成が複雑になることなく、又マイクロコンピュータなどの制御回路の負荷を増大させることなく、精度良く効率の良い充電制御を行うことができる。
【0042】
つまり、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた(充電完了まで毎回、計時動作等を行う必要がないので)高速な充電制御を行うことができるコンデンサへの充電を行う装置を提供できる。
【0043】
なお、上記実施の第2の形態では、図6等に示すように、第3の時間毎に、制御信号13の周期を見直すための充電制御を行うようにしていたが、これに限定されるものではなく、前記第3の時間を、充電状態信号15を用いてメインコンデンサ6の充電電圧に応じて(例えば充電電圧が20V高くなる毎等)、ステップ的に変化させての充電制御を行うようにしても良い。
【0044】
さらに、図9に示すように、第2の計時部により計時された第2の時間に応じて、前記第3の時間をステップ的に変化させても構わない。
【0045】
更に、前記第3の時間を、第2の計時部により計時された第2の時間が所定値以下の場合には、変化しない制御を行っても構わない。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた高速な充電制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1の形態に係わるストロボ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の第1の形態における充電制御時のタイミングチャートである。
【図3】本発明の実施の第1の形態における制御信号の周期(モニタ信号の周期)と時間との関係を示す図である。
【図4】本発明の実施の第1の形態における充電制御時の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施の第2の形態に係わるストロボ装置の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の実施の第2の形態における充電制御時のタイミングチャートである。
【図7】本発明の実施の第2の形態における制御信号の周期(モニタ信号の周期)と時間との関係を示す図である。
【図8】本発明の実施の第2の形態における充電制御時の動作を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施の第2の形態における制御信号の周期(モニタ信号の周期)と時間との関係の他の例を示す図である。
【符号の説明】
3 スイッチング素子
4 昇圧用トランス
6 メインコンデンサ
7 モニタ信号出力回路
11,16 制御回路
13 制御信号
14 モニタ信号
15 充電状態信号
Claims (3)
- コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、
前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするコンデンサ充電装置。 - コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、
前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするストロボ装置。 - コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子とを有するストロボ装置の充電制御方法であって、
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出ステップと、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出ステップで検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時ステップと、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御ステップとを有し、
前記充電制御ステップは、前記計時ステップによる前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時ステップで計測される経過時間より長くするとともに、前記計時ステップで前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時ステップで直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするストロボ装置の充電制御方法。
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