JP4688689B2 - 電源投入検出回路及び放電灯点灯装置 - Google Patents
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放電灯が消灯したままでは、放電灯が異常であるか否かを検出できないので、なんらかの復帰原因が発生するまでは、保護状態を継続する。
例えば、電源スイッチの操作により、保護状態から復帰する。
このような制御をマイクロコンピュータを用いて行う場合、マイクロコンピュータが電源投入によりリセットされたことをもって、電源スイッチの操作が行われたものとして、保護状態から復帰する方式がある。
そこで、電源投入を正しく検出するための電源投入検出回路が必要となる。
また、放電灯点灯装置の製造コストを低く抑えるためには、電源投入検出回路の構成をできるだけ簡単なものにしたい。
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、できるだけ簡単な構成で、電源投入を正しく検出することを目的とする。
一端を接地した第一のコンデンサ素子と、
上記第一のコンデンサ素子の接地していない他端に一端を接続し、他端を接地した第一の抵抗素子と、
上記第一のコンデンサ素子の接地していない他端に一端を接続した第二のコンデンサ素子と、
上記第二のコンデンサ素子の上記第一のコンデンサ素子と接続していない他端に陰極を接続した整流素子と、
を有し、
上記整流素子の陽極に印加される電圧を入力電圧として入力し、上記第一のコンデンサ素子の両端電圧を電源投入検出信号として出力する
ことを特徴とする。
実施の形態1を、図1〜図10を用いて説明する。
放電灯点灯装置100は、直流電源回路110(電源整流回路1及びアクティブフィルタ回路部2)、インバータ回路部3、負荷回路4、マイクロコンピュータ6、異常検出回路14、電源投入検出回路部200を有する。
電源整流回路1(整流回路部)は、電源電圧の整流、及び、ノイズの除去を行う回路である。電源整流回路1は、例えば、ダイオードブリッジにより構成する。
電源整流回路1は、交流電源ACから交流電圧を入力し、脈流電圧を出力する。
アクティブフィルタ回路部2は、電源電圧波形に沿ってスイッチングを行うことにより、電源電圧を所定の直流電圧に昇圧すると共に入力電流波形を整形して力率を改善する回路である。
アクティブフィルタ回路部2は、電源整流回路1から脈流電圧を入力し、直流電圧を出力する。
インバータ回路部3は、ドライブ回路5、FET(電界効果型トランジスタ)Q1,Q2を有する。
ドライブ回路5は、マイクロコンピュータ6が出力するドライブ信号を入力し、入力したドライブ信号を増幅して、FETQ1及びQ2をスイッチングする信号を生成する。
FETQ1及びQ2は、ドライブ回路から出力された信号を入力し、スイッチング動作を行う。ここで、FETQ1に入力する信号と、FETQ2に入力する信号とは、逆極性の電圧を有するので、FETQ1と、FETQ2とは、交互にスイッチングする。これにより、インバータ回路部3は、高周波電圧を発生させる。
ここで、異常状態とは、例えば、放電灯点灯装置100に装着した放電灯LAが、寿命末期などにより、エミレス点灯するなどした状態のことをいう。
異常検出回路14は、異常状態であるか否かを示す異常検出信号を出力する。
なお、マイクロコンピュータ6が実行するプログラムは、例えば、ROMなどの記憶装置(図示せず)に記憶されており、必要に応じてマイクロコンピュータ6が読み出して実行する。
電源投入検出回路部200は、コンデンサC2,C3、抵抗R1,R2、ダイオードD1を有する。
コンデンサC3(第一のコンデンサ素子)は、一端を接地する。
抵抗R2(第一の抵抗素子)は、コンデンサC3の接地していない他端に、一端を接続する。また、抵抗R2は、他端を接地する。すなわち、抵抗R2は、コンデンサC3と並列に接続する。
コンデンサC2(第二のコンデンサ素子)は、コンデンサC3の接地していない他端に、一端を接続する。すなわち、コンデンサC2は、コンデンサC3(及び抵抗R2)と直列に接続する。
抵抗R1(第二の抵抗素子)は、コンデンサC2の、コンデンサC3と接続していない他端に、一端を接続する。また、抵抗R1は、他端を接地する。すなわち、抵抗R1は、コンデンサC2,C3及び抵抗R2により構成される回路と並列に接続する。
ダイオードD1(整流素子)は、抵抗R1の接地していない他端に、カソード(陰極)を接続する。すなわち、ダイオードD1は、抵抗R1,R2及びコンデンサC2,C3により構成される回路と直列に接続する。
電源投入検出回路部200は、コンデンサC3の両端電圧を出力とする。電源投入検出回路部200の出力は、マイクロコンピュータ6が接続されており、マイクロコンピュータ6は、電源投入検出回路部200が出力する電源投入検出信号を入力する。
電源スイッチSWがオンになり、交流電源ACからの電力供給が開始されると、電源整流回路1が脈流電圧を出力する。
コンデンサC2及びコンデンサC3は、ダイオードD1を通った電流により充電される。
コンデンサC2を流れる電流は、コンデンサC3を流れる電流i1と、抵抗R2を流れる電流i2の和(i1+i2)である。
初期状態においては、コンデンサC3が充電されていないので、抵抗R2には電圧がかからない。したがって、電流i2は無視できるので、コンデンサC2を流れる電流とコンデンサC3を流れる電流は、ほぼ等しい。
例えば、コンデンサC2の容量とコンデンサC3の容量との比が、C2:C3=1:10であれば、コンデンサC2に充電される電圧VC2とコンデンサC3に充電される電圧VC3との比は、VC2:VC3=1:1/10=10:1となる。したがって、例えば、入力電圧が100Vであれば、コンデンサC3には、100/11≒9Vの電圧が充電される。
コンデンサC2に溜まった電荷は、抵抗R2を流れる電流i4によって放電される。
コンデンサC3に溜まった電荷は、抵抗R1を流れる電流i3と抵抗R2を流れる電流i4によって放電される。
ダイオードD1がオンの期間において、コンデンサC2は、電流(i1+i2)により充電し、コンデンサC3は、電流i1により充電する。
ダイオードD1がオフの期間において、コンデンサC2は、電流i3により放電し、コンデンサC3は、電流(i3+i4)により放電する。
したがって、コンデンサC2の充電量はコンデンサC3の充電量より大きく、コンデンサC3の放電量はコンデンサC2の放電量より大きい。
その結果、コンデンサC3の両端電圧は、0Vに近づく。
なお、横軸は時刻、縦軸は電圧を示す。
電圧vR1及びvC2は、それぞれ抵抗R1、コンデンサC2の両端電圧である。
出力電圧vC3は、コンデンサC3の両端電圧であり、電源投入検出回路部200が出力する電源投入検出信号となる電圧である。
これらの電圧の間には、vR1=vC2+vC3という関係が成り立つ。
なお、入力電圧vINのグラフと、電圧vR1及びvC2のグラフの縦軸のスケールは等しいが、出力電圧vC3のグラフは、縦軸のスケールを拡大している。
コンデンサC2には、その分の電圧が充電され、コンデンサC2の両端電圧vC2は、抵抗R1の両端電圧vR1とほぼ等しくなる。
したがって、電源投入検出回路部200が出力する出力電圧vC3を電源投入検出信号として利用することができる。
すなわち、コンデンサC2に電荷がない状態で、入力電圧vINが立ち上がると、ダイオードD1がオンになり、コンデンサC2が充電される。
このとき、コンデンサC2を充電するためにコンデンサC2を流れる電流を見れば、入力電圧vINの立ち上がりが検出できる。
なお、入力電圧vINが立ち下がった場合には、ダイオードD1がオフになるので、コンデンサC2を電流が流れない。したがって、入力電圧vINの立ち下がりは検出されない。
以上の説明は、コンデンサC2及びコンデンサC3が充電されていない状態から始まることを前提としている。
電源投入検出回路部200が電源が投入されたことを検出した後、継続して電源が供給され続けている間は、コンデンサC2に入力電圧vINを平滑した電圧とほぼ等しい電圧が充電されている。
したがって、電源スイッチSWがオフの間に、コンデンサC2に溜まった電荷を放電する必要がある。
なお、抵抗R2は、第一の放電回路と、第二の放電回路とで共用される。
なお、横軸は時刻、縦軸は電圧を示す。
すると、コンデンサC2を充電する電流が流れなくなるので、コンデンサC2は、徐々に放電する。
そこで、電源再投入を検出したい間隔に基づいて、抵抗R1の抵抗値を定める必要がある。
入力電圧vINは、ダイオードD1などにより平滑されるので、全波整流された脈流電圧を入力する場合と比較して、山の数が半分になる以外、電源投入検出回路部200は、同様に動作する。
入力電圧vINが一定電圧の直流である場合には、出力電圧vC3にリプルが表れず、電源投入により立ち上がったのち、きれいに単調減少する。
しかし、全波整流した脈流電圧を入力しても、出力電圧vC3に表れるリプルは小さく、電源投入検出に影響を与えるほどではない。
放電灯点灯装置100は、アクティブフィルタ回路部2に入力するため電源整流回路1を有しているので、電源整流回路1が出力する脈流電圧を電源投入検出回路部200に入力すれば、追加の部品が必要なく、放電灯点灯装置100の製造コストを抑えることができる。
したがって、マイクロコンピュータ6に電源が供給されていない状態から、マイクロコンピュータ6に電源が供給されて、マイクロコンピュータ6が起動した場合には、交流電源ACからの電力の供給が開始された直後であると推定できる。
そのような構成では、その遅延時間が経過する前に、電源の供給が再開されると、マイクロコンピュータ6がリセットされず、そのまま処理を続ける。
そのような構成では、マイクロコンピュータ6に対する電源の供給が再開したときでも、交流電源ACからの電力の供給は継続している場合がある。
そのような構成では、マイクロコンピュータ6がリセットした場合でも、交流電源ACからの電力の供給は継続している場合がある。
したがって、電源スイッチSWの操作を検出する必要がある場合には、電源が投入されたことを検出する必要がある。
例えば、マイクロコンピュータ6に対する電源の供給が開始され、マイクロコンピュータ6が起動した場合などである。
異常検出回路14が放電灯LAの異常を検出した場合、回路保護や消費電力の削減のため、インバータ回路部3の発振を停止する。
インバータ回路部3の発振を停止すると、異常検出回路14は放電灯LAの異常を検出しなくなるので、その後、何らかの復帰原因が発生するまで、インバータ回路部3の発振を停止したままにしておく必要がある。
この実施の形態では、電源スイッチSWをオフにして、その後オンにする操作をした場合に、インバータ回路部3の発振を再開するものとする。
マイクロコンピュータ6は、S12において、例えば、不揮発性メモリの内容を読み出すことにより、異常検出によりインバータ回路部3の発振を停止中であるか否かを判断する。
異常検出によりインバータ回路部3の発振を停止中であると判断した場合には、S13へ進む。
異常検出によりインバータ回路部3の発振を停止中でないと判断した場合には、S15へ進む。
他方、S11でマイクロコンピュータ6がリセットした原因がその他のものであれば、この時点で、交流電源ACからの電力の供給が開始してから相当期間経過しているはずである。
電源投入直後であれば、電源投入検出回路部200に入力した入力電圧の立ち上がりから所定の時間内であるから、電源投入検出回路部200が出力した電源投入検出信号の電圧値は、所定の判定閾値電圧の電圧値より高い。
電源投入直後でなければ、電源投入検出回路部200に入力した入力電圧の立ち上がりから所定の時間以上経過しているから、電源投入検出回路部200が出力した電源投入検出信号の電圧値は、所定の判定閾値電圧の電圧値より低い。
したがって、マイクロコンピュータ6は、電源投入検出回路部200が出力した電源投入検出信号の電圧値が、所定の判定閾値電圧の電圧値より高いか否かを判断することにより、電源投入直後であるか否かを判断する。
電源投入直後でないと判断した場合には、処理を終了する。
マイクロコンピュータ6は、インバータ回路部3を発振させたい周期に合わせて、「1」と「0」を交互に繰り返す信号を生成し、ドライブ信号として出力する。
マイクロコンピュータ6が出力したドライブ信号は、インバータ回路部3のドライブ回路5に入力し、ドライブ回路5がドライブ信号に基づいて、FETQ1とFETQ2とを交互にオンオフすることにより、インバータ回路部3が、高周波電圧を出力する。
これにより、放電灯LAに電力が供給され、放電灯LAが点灯する。
放電灯LAが正常状態であると判断した場合には、S15へ進み、放電灯LAの点灯を継続する。
放電灯LAが異常状態であると判断した場合には、S18へ進む。
すなわち、マイクロコンピュータ6は、ドライブ信号の生成を停止する。
また、マイクロコンピュータ6は、異常検出にインバータ回路部3の発振を停止したことを、不揮発性メモリなどを用いて、記憶する。
例えば、マイクロコンピュータ6に対する電源の供給を一時的に停止し、電力消費を抑えるモードに移行する。
実施の形態2を、図11〜図12を用いて説明する。
商用電源には、家庭用の100V電源のほか、業務用の200V電源などがあるが、接続する商用電源により放電灯点灯装置100の設計を変更すると、製造コストなどが高くなるので、放電灯点灯装置100は、100V電源でも200V電源でも使用できるように設計される。
実施の形態1で説明したように、電源投入直後にコンデンサC3に充電される電圧は、入力電圧vINを、コンデンサC2とコンデンサC3との容量比により分圧したものであるから、電源投入直後にコンデンサC3に充電される電圧は、入力電圧vINのピーク電圧に比例する。
したがって、出力電圧vC3の最初のピークは、交流電源ACが100Vの場合(太線)と比べて、交流電源ACが200Vの場合(細線)約2倍となる。
交流電源ACが200Vの場合は、交流電源ACが100Vの場合に比べてコンデンサC3に溜まった電荷の量が多いので、放電に時間がかかる。したがって、出力電圧vC3が判定閾値電圧まで下がるのにかかる時間は、交流電源ACが100Vの場合より、交流電源ACが200Vの場合のほうが長い。
なお、実施の形態1で図10を用いて説明した放電灯点灯処理と共通する工程については、同一の符号を付し、説明を省略する。
すなわち、S21で入力した電源投入検出信号の電圧値が判定閾値電圧の電圧値より高い場合には、交流電源ACが200Vであると判断する。逆に、S21で入力した電源投入検出信号の電圧値が判定閾値電圧の電圧値より低い場合には、交流電源ACが100Vであると判断する。
このとき、マイクロコンピュータ6は、S22で判別した交流電源ACの電圧値に基づいて、例えば、ドライブ信号の周波数を変えるなどの制御を行う。
そうすれば、S21でマイクロコンピュータ6が電源投入検出信号を入力した際に、電源投入検出信号のリプルにより、たまたま判定閾値電圧の電圧値よりも高くなっている場合などに誤検出することを防げるので、好ましい。
実施の形態3を、図13〜図14を用いて説明する。
この実施の形態における放電灯点灯装置100の全体構成は、実施の形態1において図1を用いて説明したものと同様なので、ここでは説明を省略する。
なお、実施の形態1で図2を用いて説明した電源投入検出回路部200の回路と共通する部品については、共通の符号を付し、ここでは説明を省略する。
抵抗R3(第三の抵抗素子)は、コンデンサC3(第一のコンデンサ素子)の接地していない他端に一端を接続し、コンデンサC2(第二のコンデンサ素子)のダイオードD1(整流素子)と接続している一端に他端を接続している。すなわち、抵抗R3は、コンデンサC2と並列に接続している。
例えば、抵抗R3の抵抗値と抵抗R2の抵抗値との比が100:1であり、入力電圧vINが100Vであれば、過渡状態を過ぎたのちの出力電圧vC3は、100×1/101≒1Vとなる。
実施の形態1で説明した通り、抵抗R1は、電源切断後にコンデンサC2に溜まった電荷を放電するために備えられた放電回路を構成するものである。
この実施の形態における電源投入検出回路部200には、抵抗R3によって構成される放電回路があるので、電源切断後、抵抗R3を通る電流により、コンデンサC2に溜まった電荷が放電される。
したがって、抵抗R1がなくとも、電源投入検出回路部200は、正しく動作する。
Claims (12)
- 一端を接地した第一のコンデンサ素子と、
上記第一のコンデンサ素子の接地していない他端に一端を接続し、他端を接地した第一の抵抗素子と、
上記第一のコンデンサ素子の接地していない他端に一端を接続した第二のコンデンサ素子と、
上記第二のコンデンサ素子の上記第一のコンデンサ素子と接続していない他端に陰極を接続した整流素子とを有し、
上記整流素子の陽極に印加される電圧を入力電圧として入力し、上記第一のコンデンサ素子の両端電圧を電源投入検出信号として出力することを特徴とする電源投入検出回路。 - 上記電源投入検出回路は、更に、
上記第二のコンデンサ素子の上記第一のコンデンサ素子と接続していない他端に一端を接続し、他端を接地した第二の抵抗素子を有することを特徴とする請求項1に記載の電源投入検出回路。 - 上記電源投入検出回路は、更に、
上記第二のコンデンサ素子の上記第一のコンデンサ素子と接続していない他端に一端を接続し、上記第一のコンデンサ素子の接地していない他端に他端を接続した第三の抵抗素子を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源投入検出回路。 - 上記電源投入検出回路は、出力する上記電源投入検出信号の電圧値が、所定の電圧値より高い場合に、上記入力電圧の立ち上がりから所定の時間内であることを示す回路であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電源投入検出回路。
- 上記電源投入検出回路は、出力する上記電源投入検出信号の電圧値が、所定の電圧値よりも高い状態を継続している時間の長さにより、上記入力電圧の電圧値を示す回路であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電源投入検出回路。
- 上記電源投入検出回路は、上記入力電圧として、交流電源を全波整流した脈流電圧を入力することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電源投入検出回路。
- 入力電圧の立ち上がりを検出し、電流を出力する立ち上がり検出回路と、
上記立ち上がり検出回路が出力した電流により充電される第一のコンデンサ素子と、
上記第一のコンデンサ素子に溜まった電荷を放電する第一の放電回路とを有し、
上記第一のコンデンサ素子の両端電圧を電源投入検出信号として出力し、
上記立ち上がり検出回路は、陽極に入力電圧を入力する整流素子と、上記整流素子を流れる電流により充電される第二のコンデンサ素子とを有し、上記第二のコンデンサ素子を流れる電流を出力することを特徴とする電源投入検出回路。 - 上記立ち上がり検出回路は、更に、
上記第二のコンデンサ素子に溜まった電荷を放電する第二の放電回路を有することを特徴とする請求項7に記載の電源投入検出回路。 - 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の電源投入検出回路を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
- 上記放電灯点灯装置は、更に、
上記電源投入検出回路の出力電圧を、電源投入検出信号として入力し、入力した上記電源投入検出信号の電圧値を、所定の電圧値と比較し、上記電源投入検出信号の電圧値が上記所定の電圧値よりも高い場合に、上記入力電圧の立ち上がりから所定の時間内であると判断するマイクロコンピュータを有することを特徴とする請求項9に記載の放電灯点灯装置。 - 上記放電灯点灯装置は、更に、
放電灯を点灯する電力を上記放電灯に対して供給するインバータ回路と、
上記放電灯が異常状態であるか否かを検出し、異常検出信号として出力する異常検出回路とを有し、
上記マイクロコンピュータは、更に、
上記異常検出回路が出力した異常検出信号を入力し、上記放電灯が異常状態であることを示す異常検出信号を、上記異常検出回路から入力した場合に、上記インバータ回路の動作を停止するよう、上記インバータ回路を制御し、
上記電源投入検出回路から入力した電源投入検出信号に基づいて、上記入力電圧の立ち上がりから所定の時間内であると判断した場合に、上記インバータ回路の動作を再開するよう、上記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項10に記載の放電灯点灯装置。 - 上記放電灯点灯装置は、更に、
上記電源投入検出回路の出力電圧を、電源投入検出信号として入力し、入力した上記電源投入検出信号の電圧値を、所定の電圧値と比較し、上記電源投入検出信号の電圧値が上記所定の電圧値よりも高い場合に、上記電源投入検出信号の電圧値が上記所定の電圧値よりも高い状態が継続している時間を測定して検出時間とし、測定した上記検出時間を、所定の時間と比較し、上記検出時間が所定の時間より長い場合に、上記入力電圧の電圧値が第一の電圧値であると判別し、上記検出時間が所定の時間より短い場合に、上記入力電圧の電圧値が第二の電圧値であると判別するマイクロコンピュータを有することを特徴とする請求項9に記載の放電灯点灯装置。
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