JP4256346B2 - 適合性バラスト制御用集積回路 - Google Patents
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Description
* 自己起動しない(ダイアック及び追加の回路を必要とする)
* 追加のフリーホィーリング・ダイオードを必要とする
* バイポーラ・トランジスタの蓄積時間及びトロイド飽和によって決定される動作周波数
* 予熱のために用いられる信頼できない「常に活性化されている」正温度係数(PTC)サーミスタ
* 点火中に傾斜する平滑でない周波数
* ランプの非点灯(non-strike)状態または開フィラメント状態に対する無保護
* 容量性モード動作、及び
* 一層高い電力におけるベース駆動制限。
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、そして
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の出力を感知し、そしてそれに応答して、ZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御する、ようにした集積回路が提供される。
長所的には、モードは、低電圧ロックアウト・モード、周波数掃引モード、適合性モード及び障害モードを含む。
* 600Vハーフ・ブリッジ・ドライバ
* 適合性ゼロ電圧最小電流切換え(ZVMCS)
* 集積化されたブートストラップ・ダイオード
* 0〜5VDC電圧制御発振器(アナログ入力)
* マイクロパワー・スタートアップ(150μA)
* Vcc上の15.6ツェナー・クランプ
* プログラム可能な最小周波数
* 小さいDIP8/SO8パッケージ
さて、図10に提起された状態図を参照すると、低電圧ロックアウト・モード(UVLO)S2は、VCCがICのターンオン閾値以下であるときのIC100の状態として定義されている。低電圧ロックアウトは、極度に低い供給電流(<200μA)を維持するように、かつ高側及び低側出力ドライバ13が起動される前にICが充分に機能するということを保証するように設計される。
VCCがUVLOの正の閾値を超えると(図10のステップS3)、IC100は、周波数掃引モードを開始する。内部電流源31は、ピンVCO上の外部コンデンサCVCOを放電し、VCO21上の電圧は、指数関数的に下降を開始する。これはVCO21の周波数を減少させ、VCO21の周波数は高いQのバラスト出力段の共振周波数に向けて下降し、ランプ電圧及び負荷電流を増加させる。周波数は、ランプ33が点火するまで、またはIC100の電流限界が達成されるまで減少し続ける。電流が限界を超えたならば、IC100は、障害モードに入る(以下に説明する)。内部電流感知閾値VCSTHは、バラスト出力段の許容可能なピーク点火電流を決定する。他方、ランプが首尾良く点火したならば、VCO21上の電圧は、0.5Vに達するまで減少し続け、ICは、ゼロ電圧最小電流切換え(ZVMCS)を維持するための適合性モード(これも以下に説明する)に入る。
予熱及び点火中、VCOピン3は、(出力周波数を最大に設定する)5Vで開始し、次に、最小周波数(図4)まで0Vに指数関数的に下降する。これは、内部の非線形電流源31によって放電されている外部コンデンサ(CVCO)によって達成される。周波数は出力段の高いQの共振周波数に向かって下降するので、ランプ33のフィラメントは、ランプ電圧が充分に高く増加してランプが点火するまで予熱される。最小周波数は、FMINピン4における外部抵抗RFMINによってプログラミングされ、周波数がランプの点火のために共振を通過して下降するのを確実にするために、高いQの出力回路の共振周波数以下に設定されるべきである。そして、初期の起動においてランプ電圧が低く、ランプを横切る不必要な「フラッシュ」が生じないことを確実にするために、最大周波数は最小周波数よりも大きい固定マージンに内部的に設定される。予熱の量及び光に対する時間は、VCOピン3における外部のコンデンサCVCO及び抵抗によってプログラミングされる。下降の指数関数的形状は、共振出力段を横切る利得が低く、予熱のために利用可能な電流が少ない、より高い周波数を通して急速にVCO21を下降させ、そして次に、利得がより高く、予熱のために利用可能な電流がより大きい共振に出力段が接近するにつれて、より低い周波数を通して一層ゆっくりとVCO21を下降させる。
ZVMCS回路(図9)は、VCO21上の電圧が0.5V以下に減少したときに作動し、共振を通過して周波数を掃引させ、ランプ33を点火させる。ランプが点火したとき、出力段は低いQのRCL回路になり、周波数は、動作点が共振のわずか上になるまで減少される。
さて、障害モード(図10のステップS5)を説明する。フィラメントは損なわれていないがランプは点火しないというランプの非点灯状態が生じたならば、ランプ電圧及び出力段電流は、過度の電流が生じるかまたは共振インダクタLRESが飽和するまで、点火の傾斜の間、増加する。これを検出するために、ICは、低側MOSFET M2の全体のオン時間中にVSピン6の追加の測定を行なう。LOのオン時間中のVSにおけるこの電圧は、低側MOSFET電流によって与えられ、従って、低側MOSFET M2のオン抵抗(RDSon)を通して流れる出力段電流によって与えられる。この方法でハーフ・ブリッジ電流を感知することは、外部の電流感知抵抗及びIC上の追加の電流感知ピンに対する必要性を除去する。低側MOSFET M2のRDSonは電流感知抵抗として働き、VSピン6はIC100上の電流感知ピンとして働く。内部の高電圧MOSFETは、VSがローであるときに(低側MOSFET M2がオンであるときに)ターンオンされ、電流感知を行うために低側回路にその電圧を測定させ、そしてVSがDCバス電圧に等しいとき(高側MOSFET M1がオンであるとき)高電圧に耐えるためにスイッチング・サイクルの残りの間、ターンオフされる。RDSonは正の温度係数を有するので、内部の過電流閾値は、過度の危険な電流もしくはインダクタ飽和だけが閾値を超え、正常な点火は閾値を超えないように、一層高い値(約5V)に設定される。VSピンにおける電圧が、LOのオンタイム中に内部の5V閾値を超えたならば、ICは、障害モードに入り、双方のゲート・ドライバ出力5、7は「ロー」にラッチされる。ICを予熱モードにリセットバックするために、VCCは、内部UVLO閾値の下及び上にリサイクルされる。
2・・・COMピン
3・・・VCOピン
4・・・FMINピン
5・・・LOピン
6・・・VSピン
7・・・HOピン
8・・・VB供給ピン
11・・・集積化されたブートストラップ・ダイオード
13・・・高側及び低側ハーフ・ブリッジ・ドライバ回路
15・・・VS感知回路
17・・・障害ロジック回路
19・・・適合性ZVS/MCS制御回路
21・・・VCO
33・・・蛍光灯
100・・・IC
Claims (18)
- 蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための集積回路であって、
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、そして
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の出力を感知し、そしてそれに応答して、ZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御し、
前記電源回路は、低側及び高側電力装置を有するハーフ・ブリッジ回路を含み、
前記駆動信号は、低側電力装置を制御するための低側駆動信号と、高側電力装置を制御するための高側駆動信号とを含み、
前記バラスト制御及び駆動回路は、低側電力装置に低側駆動信号を提供するための低側駆動出力と、高側電力装置に高側駆動信号を提供するための高側駆動出力とを含み、
前記ZVMCS回路は、前記電力装置の一方から他方への切換え時間において前記高側及び低側電力装置間で前記ハーフ・ブリッジ回路の出力電圧を感知し、そして前記切換え時間において前記出力電圧をゼロまたはゼロ近辺に維持するように前記駆動信号を制御する集積回路。 - 蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための集積回路であって、
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、そして
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の出力を感知し、そしてそれに応答して、ZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御し、
前記電源回路は、低側及び高側電力装置を有するハーフ・ブリッジ回路を含み、
前記駆動信号は、低側電力装置を制御するための低側駆動信号と、高側電力装置を制御するための高側駆動信号とを含み、
前記バラスト制御及び駆動回路は、低側電力装置に低側駆動信号を提供するための低側駆動出力と、高側電力装置に高側駆動信号を提供するための高側駆動出力とを含み、
前記ZVMCS回路は、前記電力装置の一方から他方への切換え時間において前記高側及び低側電力装置間で前記ハーフ・ブリッジ回路の出力電流を感知し、そして前記切換え時間において前記出力電流をゼロまたはゼロ近辺に維持するように前記駆動信号を制御する集積回路。 - 蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための集積回路であって、
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、そして
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の出力を感知し、そしてそれに応答して、ZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御し、
前記負荷回路は、共振周波数を有し、
前記駆動回路は、動作周波数において電力を供給するよう前記電源回路を制御し、そして
前記ZVMCS回路は、前記動作周波数を前記共振周波数にまたは前記共振周波数近辺に維持するよう前記駆動回路を制御し、
前記電源回路は、低側及び高側電力装置を有するハーフ・ブリッジ回路を含み、
前記駆動信号は、低側電力装置を制御するための低側駆動信号と、高側電力装置を制御するための高側駆動信号とを含み、
前記バラスト制御及び駆動回路は、低側電力装置に低側駆動信号を提供するための低側駆動出力と、高側電力装置に高側駆動信号を提供するための高側駆動出力とを含み、
前記ZVMCS回路は、前記電力装置の一方から他方への切換え時間において前記高側及び低側電力装置間で前記ハーフ・ブリッジ回路の出力電圧を感知し、そして前記切換え時間において前記出力電圧をゼロまたはゼロ近辺に維持するように前記駆動信号を制御する集積回路。 - 蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための集積回路であって、
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、そして
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の出力を感知し、そしてそれに応答して、ZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御し、
前記電源回路は、低側及び高側電力装置を有するハーフ・ブリッジ回路を含み、
前記駆動信号は、低側電力装置を制御するための低側駆動信号と、高側電力装置を制御するための高側駆動信号とを含み、
前記バラスト制御及び駆動回路は、低側電力装置に低側駆動信号を提供するための低側駆動出力と、高側電力装置に高側駆動信号を提供するための高側駆動出力とを含み、
前記負荷回路は、共振周波数を有し、
前記駆動回路は、動作周波数において電力を供給するよう前記電源回路を制御し、そして
前記ZVMCS回路は、前記動作周波数を前記共振周波数にまたは前記共振周波数近辺に維持するよう前記駆動回路を制御し、
前記ZVMCS回路は、前記電力装置の一方から他方への切換え時間において前記高側及び低側電力装置間で前記ハーフ・ブリッジ回路の出力電流を感知し、そして前記切換え時間において前記出力電流をゼロまたはゼロ近辺に維持するように前記駆動信号を制御する集積回路。 - 前記動作周波数は、前記共振周波数よりも上でその近辺に維持される請求項3または4に記載の集積回路。
- 前記駆動回路の前記動作周波数は、前記集積回路内に設けられた電圧制御発振器(VCO)によって決定され、前記ZVMCS回路は、前記VCOに供給される制御電圧を決定する請求項3または4に記載の集積回路。
- 前記ZVMCS回路は、前記動作周波数を増加させるために前記制御電圧を増加させる請求項6に記載の集積回路。
- 前記制御電圧は、前記VCOに接続される入力コンデンサによって供給され、前記ZVMCS回路は、前記動作周波数を増加させるために前記コンデンサを一層高い電圧に充電する請求項7に記載の集積回路。
- 蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための集積回路であって、
電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する、バラスト制御及び駆動回路を備え、
該バラスト制御及び駆動回路は、さらに、一組のモードを有し、それらモードのいずれかにおいて動作可能であり、該バラスト制御及び駆動回路は、感知信号に応答してモード間で遷移を為し、
適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路を含み、前記ZVMCS回路は、前記電源回路の切換え時間において前記電源回路の出力電圧および/または出力電流を感知し、そしてそれに応答して、前記切換え時間において前記出力電圧および/または出力電流をゼロまたはゼロ近辺とするZVMCS状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動回路を制御し、
前記モードは、低電圧ロックアウト・モード、周波数掃引モード、適合性モード及び障害モードを含み、
前記低電圧ロックアウト・モードは供給電圧がターンオン閾値以下であることを示し、前記周波数掃引モードは前記駆動回路の動作周波数が下降していることを示し、適合性モードは前記電源回路がZVMCS状態下に維持されていることを示し、前記障害モードはランプの非点灯状態が生じたことを示す集積回路。 - 前記集積回路は、8つのピンを有し、
4つのピンは、前記駆動回路に接続され、
2つのピンは、電源及び帰線に接続され、そして
2つのピンは、前記駆動回路の動作周波数を設定するために用いられる請求項9に記載の集積回路。 - 前記駆動回路の前記動作周波数は、前記集積回路内に設けられた電圧制御発振器(VCO)によって決定され、動作周波数を設定するための前記2つのピンの一方に接続される入力コンデンサにより、前記VCOに制御電圧が供給される請求項10に記載の集積回路。
- 前記2つのピンの他方の1つは、前記VCOの最小周波数を設定するために用いられる請求項11に記載の集積回路。
- 前記ZVMCS回路は、前記VCOの前記入力コンデンサへの充電を制御することにより前記制御電圧を設定する請求項11に記載の集積回路。
- 集積回路を用いて蛍光灯を含む負荷回路に電力を与える電源回路を制御するための方法であって、
前記集積回路のバラスト制御及び駆動回路が、電源回路に駆動信号を提供し、電源回路及び負荷回路の少なくとも一方の動作状態を示す感知信号を受信し、そして駆動信号を変更することによって感知信号に応答する段階と、
前記集積回路の適合性ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)回路が、前記電源回路の出力を感知することにより、そしてそれに応答して、ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)状態下に前記電源回路を維持するように前記駆動信号を制御することにより、ゼロ電圧切換え及び最小電流切換え(ZVMCS)を適合的に維持する段階と、
を含み、
前記電源回路は、低側及び高側電力装置を有するハーフ・ブリッジ回路を含み、
前記駆動信号は、低側電力装置を制御するための低側駆動信号と、高側電力装置を制御するための高側駆動信号とを含み、
前記バラスト制御及び駆動回路は、低側電力装置に低側駆動信号を提供するための低側駆動出力と、高側電力装置に高側駆動信号を提供するための高側駆動出力とを含み、
前記ZVMCS状態は、前記ZVMCS回路が、前記電力装置の一方から他方への切換え時間において前記高側及び低側電力装置間で前記ハーフ・ブリッジ回路の出力電圧および/または出力電流を感知することにより、そして前記切換え時間において前記出力電圧および/または出力電流をゼロまたはゼロ近辺に維持するように前記駆動信号を制御することにより維持される方法。 - 前記負荷回路は、共振周波数を有し、
前記電源回路は、動作周波数における電力を供給し、
前記動作周波数は、前記共振周波数にまたはその近辺に維持される請求項14に記載の方法。 - 前記動作周波数は、前記共振周波数より上でその近辺に維持される請求項15に記載の方法。
- 前記動作周波数は、前記集積回路内に設けられた電圧制御発振器(VCO)によって決定され、そして前記VCOに供給される制御電圧を制御する段階を含む請求項15に記載の方法。
- 前記制御電圧は、前記VCOの入力コンデンサによって供給され、そして前記動作周波数を設定するために前記コンデンサ上の充電を制御する段階を含む請求項17に記載の方法。
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