JP4694850B2 - バックライトインバータの一定光出力のための周波数フィードフォワード - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に情報処理システムに電力を供給する分野に関し、特に冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）のような放電ランプを駆動する電力を効率よく供給するための技術に関する。
情報の価値および使用は増加を続けており、個人およびビジネスは情報を獲得し、処理し、記憶する付加的な方法を求めている。ユーザに利用可能な１つのオプションは情報処理システムである。情報処理システム（“ＩＨＳ”）は一般にビジネス用、個人用、またはその他の目的で情報またはデータを処理し、編集し、記憶し、および、または通信し、それによってユーザが情報の価値の利益を得ることを可能にする。技術および情報処理が異なるユーザ間、または応用間で変化を必要とし、要求するので、情報処理システムはまた、どのような情報を処理するか、どのように情報を処理するか、どれだけの量の情報を処理し、記憶し、通信するか、どのように迅速および効率的に情報が処理され、記憶され、通信されるかに関して変化する。情報処理システムの変化は、情報処理システムが一般的或いは会計トランザクション処理、航空機予約、企業のデータ記憶、或いはグローバルな通信のような特定のユーザまたは特定の使用に対して構成されることを可能にする。さらに、情報処理システムは情報を処理し、記憶し、通信するように構成されることのできる種々のハードウエアおよびソフトウエアコンポーネントを含んでいてもよく、また１以上のコンピュータシステム、データ記憶システム、およびネットワークシステムを含んでいてもよい。
液晶パネルを使用する表示装置（ＬＤＣ）はそれらがコンパクトな大きさであり、電力消費が少ないために多くの情報処理システムシステムで普通に使用されている。現在、最新のＬＤＣパネルのバックライト照明に使用されている多数の形式のバックライト（例えば放電灯を含む光源）が存在するけれども、ＣＣＦＬ（また冷陰極蛍光ランプ［ＣＣＦＴ］とも呼ばれている）は最も普通に使用されている。ＣＣＦＬに電力を供給する回路は、回路の動作の安定性を維持し、ランプの輝度を変化させることができるように一般的に制御可能な交流（ＡＣ）電源およびランプの電流を正確に監視するためにフィードバックループを必要としている。このような回路は典型的に最初にＣＣＦＬをオンに切替えるための高い電圧を発生し、その後、電流がランプを通って流れ始めるとき電圧を低下させる。例えば、米国のＣＡ95032 のLos Gatos の集積電源システム社はＣＣＦＬを駆動するためのＭＰ1015電力回路チップを販売している。
そのような回路はまた典型的に入力として受取られた直流（ＤＣ）電圧を出力として発生された調整されたＡＣ電圧に変換するインバータ回路を含んでいる。インバータ回路は典型的にパルス幅変調（ＰＷＭ）ベースの制御装置のような制御装置コンポーネントを備えている。種々の既知のインバータ回路構造またはトポロジーはロイヤー（Ｒｏｙｅｒ）変換器、フルブリッジまたはハーフブリッジインバータを有している。
ＣＣＦＬの電力消費は情報処理システムの電力要求、特にポータブルシステムのかなりの部分（例えば場合によっては５０％まで）を考慮に入れている。それ故、ＣＣＦＬに電力を供給するように構成された電源の効率を改善することによって電池の寿命を長くし、再充電の頻度を減少させる効果を得ることに多くの関心が注がれている。
伝統的なインバータベースの電力回路では、入力電圧の変化は電力変換効率の減少を生じさせる。例えば、ノートブックコンピュータのようなポータブル情報処理システムにアダプタがプラグ接続されたり、プラグ接続を外したりするとき、ＬＣＤバックライトインバータへの電圧はＡＣアダプタ電圧（ほぼ１８Ｖから２２Ｖの範囲）から電池電圧（ほぼ９Ｖから１７Ｖの範囲）へ変化する。この変化電圧はＬＣＤ輝度レベルに顕著な変化を生じさせ、しばしばフリッカとして認識される。
ＣＣＦＬからの輝度出力は動作周波数の関数である。図１のＡは市販のＣＣＦＬに対して測定されたＬＣＤ輝度（Ｙ軸上で示す）と周波数（Ｘ軸上で示す）の関係を示すグラフである。曲線110, 120, 130 は６ｍＡ、５ｍＡ、４ｍＡのランプ電流に対して示されている。
インバータの電力変換効率は入力電圧の関数である。図１のＢは市販のインバータに対して測定された効率の変化（Ｙ軸上で示す）と入力電圧（Ｘ軸上で示す）との関係を示すグラフである。
図１のＣは市販のインバータに対して測定された周波数の変化（Ｙ軸上で示す）と入力電圧（Ｘ軸上で示す）との関係を示すグラフである。すなわち、バックライトインバータの周波数は入力電圧の関数として変化し、輝度および周波数の変化を生じさせ、インバータの効率の減少を生じさせる。
それ故、ＣＣＦＬに電力を供給する電力回路の効率を改良することが求められている。特に、電圧および周波数が変化する状態下でインバータの効率を改良するツールと技術を開発する必要性が存在している。したがって、上述した従来の方法で認められた欠点のない情報処理システムの改良されたインバータに対するツールおよび技術を提供することが望まれている。
本発明の１形態によれば、１次電流を示す第１の入力を受取って動作するパルススタートコンポーネントが設けられる。このパルススタートコンポーネントは、第１の入力のゼロ交差に応答して第１の出力を生成する。パルス期間コンポーネントは負荷電流を示す第２の入力と直流（ＤＣ）入力電圧を示す第３の入力とを受取るように動作する。時間遅延コンポーネントは時間遅延を導入して遅延された第１の出力を生成する。論理コンポーネントは遅延された第１の出力および第２の出力を受けて複数の制御信号を発生するように動作する。複数のスイッチは複数の制御信号を受取るのに応答して直流入力を１次電流に変換するように動作する。
幾つかの利点がここに記載された実施形態にしたがった方法およびシステムによって達成される。実施形態は改良されたインバータに対するシステムおよび方法を有効に提供する。その理由は、このインバータは一定のスイッチング周波数でインバータを有効に動作させる可変時間遅延メカニズムを含んでいるからである。インバータの効率は一定のスイッチング周波数を維持することによって改善される。
本発明の特徴とする構成は特許請求の範囲に開示されている。しかしながら、その開示ならびに好ましい使用モード、種々の目的およびその利点は添付図面と関連した例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照にすることにより最良に理解されるであろう。ここで説明された種々の回路、装置、またはコンポーネントは、アプリケーションの要求に応じてハードウエア（ディスクリートなコンポーネント、集積回路、およびチップ上のシステムを含む）、ファームウエア（用途特定集積回路およびプログラム可能なチップを含む）、および、またはソフトウエアまたはその組合せとして構成されることができる。
直流入力電圧における変化は伝統的なインバータ回路に対する周波数に変化を生じさせてそれによりＣＣＦＬの輝度レベルに変化を生じさせる。さらに重要なことは、ＣＣＦＬに電力を供給する伝統的なインバータ回路の効率は直流入力電圧が増加するときに減少する。電圧および周波数の状態が変化する状況下でインバータの効率を改善することが望ましい。直流入力電圧の変化によるバックライト動作周波数の変化する問題は周波数フィードフォワード項を追加することによって有効に除去されることができる。この技術は、直流入力電圧のある範囲にわたって一定の周波数を与え、直流入力電圧のある範囲にわたって効率を改善する。
本発明の負荷に電力を供給する改良されたインバータに対する方法およびシステムの１実施形態によれば、インバータは直流入力電圧を受取る。インバータ中に含まれている複数のスイッチが直流入力に応答して交流出力を生成するように複数の制御信号により制御される。複数のスイッチによって与えられた交流出力電流のゼロ交差が検出され、複数のスイッチの制御はゼロ交差に応答して遅延される。遅延の量はインバータの一定のスイッチ周波数を有効に維持するために直流入力電圧の変化に応答して調節される。複数のスイッチによって与えられた遅延された交流出力電流は濾波されて負荷に供給される。
図２は本発明の１実施形態による負荷290 に電力を供給する改良されたインバータ200 を示している。インバータ200 は次のようなコンポーネントを含んでいる。すなわち、ａ）パルススタートコンポーネント210 、ｂ）パルス期間コンポーネント220 、ｃ）時間遅延コンポーネント230 、ｄ）論理コンポーネント240 、ｅ）複数のスイッチ250 、およびｆ）フィルタコンポーネント260 が含まれている。
１実施形態によれば、フィルタコンポーネント260 は互いに電磁的に結合されている１次セクション262 と２次セクション264 とを有する変成器装置を含んでいる。１次セクション262 は複数のスイッチ250 に電気的に結合されている。１次電流263 は１次セクション262 を通って流れ、１次電圧（図示せず）は１次セクション262 の１対の端子268 間で測定される。２次セクション264 は負荷290 に電気的に結合されている。負荷電流である２次電流265 は２次セクション264 を通って流れる。図示された実施形態では、負荷290 は冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬである。
パルススタートコンポーネント210 は１次電流263 を示す第１の入力212 を受取るように動作する。パルススタートコンポーネント210 は１次電流263 のゼロ交差に応答して第１の出力214 を発生する。すなわち、第１の出力214 は第１の入力212 の値がゼロに等しいとき発生される。
パルス期間コンポーネント220 は負荷電流である２次電流265 を示す第２の入力222 と、直流入力電圧201 を示す第３の入力224 とを受取るように動作する。直流入力電圧201 はまた直流バスと呼ばれることができる。直流入力電圧201 は電池電圧（ほぼ９Ｖから１７Ｖの範囲）とＡＣアダプタ電圧（ほぼ１８Ｖから２２Ｖの範囲）との間で変化する可能性がある。パルス期間コンポーネント220 は第２の入力222 および第３の入力224 に応答して第２の出力226 を生成する。
時間遅延コンポーネント230 はパルススタートコンポーネント210 と論理コンポーネント240 との間に位置して第１の出力214 に対して時間遅延を有効に与える。時間遅延コンポーネント230 は第１の出力214 と第３の入力224 （直流入力電圧201 を示す）とを受取り、遅延された第１の出力232 を生成するように時間遅延を導入する。１実施形態において、時間遅延に対する可変値は、インバータ200 の効率を改良するようにインバータ200 の一定のスイッチング周波数を維持することができるように選択されることができる。１実施形態において、特定の時間遅延値は６８ｋＨｚの一定のスイッチング周波数を維持するために直流入力電圧201 の値の変化に応答して時間遅延コンポーネント230 によって選択可能である。一定のスイッチング周波数に対して特定の値を選択する範囲は一般的に４０乃至１６０ｋＨｚの範囲で変化する。時間遅延のタイミングに関する詳細は図３のＡおよびＢで示されている。時間遅延コンポーネント230 の構造および時間遅延に対する特定の値の選択のさらに詳細については図４のＡおよびＢを参照にして説明する。
論理コンポーネント240 は遅延された第１の出力232 と第２の出力226 とを受取って複数のスイッチ250 を制御する複数の制御信号242 を生成するように動作する。複数のスイッチ250 は直流入力電圧201 からフィルタコンポーネント260 に流れる電流を制御する。したがって、複数のスイッチ250 は１次電流263 の大きさおよび方向を制御し、それにより２次電流265 および負荷290 を通る電流を制御する。
１実施形態において、複数の制御信号242 に含まれている各制御信号は複数のスイッチ250 に含まれている対応するスイッチを制御する。各制御信号は対応するスイッチをオンまたはオフにし、スイッチがオンまたはオフの状態にある時間の長さを制御することによって対応するスイッチを制御する。１実施形態において、複数のスイッチ250 はＭＯＳＦＥＴ装置である。
複数のスイッチ250 はハーフブリッジおよフルブリッジのような種々の形態で構成されることができる。示された実施形態では複数のスイッチ250 はフルブリッジ回路として構成され、この実施例ではフルブリッジ回路は４個のスイッチを含んでいる。この実施形態において、複数の制御信号242 は対応する４個のスイッチを制御するように動作する４つの制御信号を含んでいる。複数のスイッチ250 は１対の端子268 により１次セクション262 に電気的に結合されている。複数のスイッチ250 の１対の端子間で測定されるＡＣ出力は時間遅延を与えられることにより得られた一定のスイッチング周波数を有している。
図３のＡは時間遅延を有しないインバータ200 に関連する波形を示している。ここに示されているように、時間遅延は存在せず、すなわちゼロ値を有している。第１の出力214 （図示せず）は遅延された第１の出力232 （図示せず）と同じである。また、１対の端子268 間の１次電圧は複数のスイッチ250 のＡＣ出力252 と実質上同じである。インバータ200 の周波数は出力端子252 間の出力の電圧波形のパルス幅により間接的に決定される。パルスの極性は正でも、負でも、或いはゼロに等しくてもよい。低い入力電圧ではパルス幅が短いときパルス幅は高い入力電圧に比較して長い。すなわち、負荷290 に同じ電力を与えるためにデューティーサイクルは減少する。図面において、１次電流263 のゼロ交差301 をインバータ回路200 が検出したときパルスはスタートする。その理由は時間遅延コンポーネント230 が存在しないから、すなわち、時間遅延がゼロであるからである。パルスがその幅を変化する場合には直流入力電圧201 の変化した値により、次のパルスに対する次のゼロ交差も変化し、それにより可変スイッチング周波数が生じる。
時間ｔ＝ｔ0 310において、端子252 間の出力は最初の値Ｖ0 312（例えば０ボルト）からＶ2 の増加した値314 へ増加する。複数のスイッチ250 のある選択された数が端子252 間の出力の変化に応答してオンに切替えられるとき、Ｖ＝Ｌ＊(di/dt) であるから、１次電流263 は、最初の値Ｉ0 （例えば０アンペア）から変成器漏洩インダクタンスにおける電流の変化に利用できるよりも大きい電圧によるＩ2 の最大値へ傾斜特性で上昇する。１次電流263 が増加を続ける期間はデューティーサイクルのｔON 312の期間である。ｔ＝ｔ1 320 において端子252 間の出力はＶ0 に減少する。１次電流263 はＩ0 に減衰する。１次電流263 が減少を続ける期間はデューティーサイクルのｔ0FF 314の期間である。ｔ＝ｔ2 330において、１次電流263 のゼロ交差はパルススタートコンポーネント210 により検出される。ゼロ交差に応答して、複数のスイッチ250 はオンまたはオフ状態にされ、サイクルは反復される。図示されているように、パルス幅（例えばｔON 312＋ｔ0FF 314）は直流入力電圧が変化するとき変化する。したがって、インバータ200 の効率を改善するためには一定のスイッチング周波数を与えることが好ましい。
図３のＢは本発明の実施形態による時間遅延を有するインバータ200 と関連した波形を示している。この実施形態では時間遅延コンポーネント230 （図示せず）は、ゼロ交差301 に応答した複数のスイッチ250 （図示せず）に含まれたスイッチの状態の変更における時間遅延ｔd 316を導入する。すなわち、ゼロ交差時間ｔ2 330からスイッチの状態の変更時間ｔ3 340までの時間遅延ｔd 316が与えられる。前述したように、与えられた時間遅延ｔd 316の値または量は直流入力電圧201 により変化する。可変の時間遅延ｔd 316の導入は第１の入力212 の次のゼロ交差が前のゼロ交差に関して固定された状態を維持させ、それによって一定のスイッチング周波数、例えば６８ｋＨｚを発生させる効果を有している。一定のスイッチング周波数でインバータ200 を動作させることによって、図１のＡおよびＢに記載されているように効率を改善する効果が得られる。時間遅延ｔd 316は期間ｔ0FF 314を調節して一定のスイッチング周波数を維持させる。
図４のＡは本発明の１実施形態による図２の時間遅延コンポーネント230 の詳細を示している。示された実施形態において、時間遅延コンポーネント230 は：1)トランスコンダクタンス増幅器410 、2)インバータ420 、3)ＭＯＳＦＥＴスイッチ430 、4)キャパシタ440 、および5)比較器450 を備えている。図２に示されているように、時間遅延コンポーネント230 はパルススタートコンポーネント210 と論理コンポーネント240 との間に配置され、第１の出力214 に対して有効に時間遅延を与えている。時間遅延コンポーネント230 の出力は遅延された第１の出力232 である。
トランスコンダクタンス増幅器410 は次の式によりプログラム可能な電流源として動作する。： ＩOUT ＝（ＶR1−ＶIN）＊ｇｍ，
ここで、ＶR1 412は標準的な基準を表し、ＩOUT は 414は電流出力を表している。示された実施形態においては、ＶIN 416はシステム電源（ＰＷＲ ＳＲＣ）（図示せず）、例えばＡＣアダプタまたは電池を表している。一般的にＶIN 416はＶR1 412よりも低い。ＶIN 416が最小値にあるとき（ＰＷＲ ＳＲＣにおける低い電圧に対応している）、ＩOUT 414はその最大値にある。ＶIN 416が最大値にあるとき（ＰＷＲ ＳＲＣにおける高い電圧に対応している）、ＩOUT 414はその最小値にある。ＩOUT 414はキャパシタ440 を充電する。小さい値のＩOUT 414はキャパシタ440 を大きい値のＩOUT 414のときよりもゆっくりとした速度で充電する。キャパシタ440 の電圧がＶR2 418（別の基準電圧）より上になると、遅延された第１の出力である出力は高くなる。ＶIN 416がその最小値であり、第１の出力214 が低いレベルから高いレベルへ転移する場合には、ＭＯＳＦＥＴスイッチ430 はオフに切替えられ、キャパシタ440 の電圧は０Ｖから充電を開始されて増加する。ＩOUT 414はキャパシタ440 をその最大速度で充電する。この結果、第１の出力214 が低い電圧から高い電圧へ転移する間の最小の遅延時間じ生じて、遅延された第１の出力232 は低いレベルから高いレベルへ移行する。別のシナリオでは、ＶIN 416がその最大値であるとき、ＩOUT 414はその最小値であり、さらに、そのために第１の出力214 が低い電圧から高い電圧へ転移する間の最大の遅延時間が生じて遅延された第１の出力232 は低いレベルから高いレベルへ移行する。第１の出力214 が低い電圧へ転移するときＭＯＳＦＥＴスイッチ430 はオンに切替えられ、キャパシタ440 はＩOUT 414とは無関係の速度で放電される。この例示的な実施形態が示され、説明されたが、広範囲の変形、変更および置換が考えられる。例えば、時間遅延コンポーネント230 はプログラム可能な論理チップのような他の手段によって構成されてもよい。
図４のＢは１実施形態の図３のＢの時間遅延ｔd 316（Ｙ軸に示されている）と図２の直流入力電圧201 （Ｘ軸に示されている）との関係を示すグラフである。示された実施形態で時間遅延ｔd 316は変化可能である。時間遅延ｔd 316の特定値は直流入力電圧201 に応じて選択されている。すなわち、このグラフは選択された直流入力電圧201 の値に対して時間遅延ｔd 316に要求される特定の値を規定している。時間遅延ｔd 316に要求される特定の値は６８ｋＨｚの一定のスイッチング周波数を維持するためにｔ0FF 314時間の期間（図示せず）の調整を行わせる。
図５は本発明の１実施形態による負荷290 に電力を供給するインバータ200 の効率を改良するための方法のフローチャートを示している。ステップ510 において、直流入力電圧201 は複数のスイッチ250 により受取られる。ステップ520 において、複数のスイッチ250 は直流入力電圧201 に応答して端子252 間にＡＣ電圧を発生する。ステップ530 において、複数のスイッチ250 の端子252 間の出力電圧はフィルタコンポーネント260 により濾波されて負荷290 に供給するための濾波されたＡＣ出力を生成する。ステップ540 において、端子252 間のＡＣ出力のゼロ交差がパルススタートコンポーネント210 によって検出される。ステップ550 において、複数のスイッチ250 の制御は、インバータ200 の一定のスイッチング周波数を効果的に維持するために直流入力電圧の変化に応じてｔd 316だけ遅延される。
上述の種々のステップは付加され、省略され、結合され、変更され、或いは異なった順序で実行されることができる。例えばステップ540 と550 は１実施形態ではステップ530 の前に行われてもよい。
この開示の目的に対して、情報処理システムは計算、分類、プロセス、送信、受信、検索、発生、切替え、記憶、表示、表明、検出、記録、再生、処理、またはその他の任意の形態の情報の利用、ビジネスのためのインテリジェンスまたはデータ、科学的、制御、その他の目的で動作させるように手段または手段の集合体を含んでいてもよい。例えば、情報処理システムは、ノートブックコンピュータ、パーソナル、デジタルアシスタント、セルラ電話装置、ゲームコンソール、ネットワーク記憶装置のようなパーソナルコンピュータ、或いは他の適当な装置であってもよく、また大きさ、形状、性能、機能、および価格が変化してもよい。
情報処理システムは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央処理装置（ＣＰＵ）のような１以上の処理リソースまたはハードウエアまたはソフトウエア制御論理装置、ＲＯＭおよび／またはその他の不揮発性メモリを含んでいてもよい。情報処理システムの付加的なコンポーネントとしては、１以上のディスクドライブ装置、外部装置との通信のための１以上のネットワークポート、ならびにキーボード、マウスおよびビデオ表示装置のような種々の入力出力（Ｉ／Ｏ）装置を含んでいてもよい。情報処理システムはまた、種々のハードウエアコンポーネント間の通信を伝送するように動作する１以上のバスを備えることができる。
図６は１実施形態による改良されたインバータを有する情報処理システム600 のブロック図を示している。この情報処理システム600 は、プロセッサ610 、システムランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）620 （主メモリとも呼ばれる）、不揮発性ＲＯＭメモリ622 、表示装置605 、キーボード625 、および種々の他のＩ／Ｏ装置を制御するためのＩ／Ｏ制御装置640 を含んでいる。用語“情報処理システム”はメモリ媒体からの命令を実行するプロセッサを有する任意の装置を含むことを意図している。ＩＨＳ600 は、示された実施形態ではプロセッサ610 に接続されたハードディスクドライブ630 を含んでいるが、別の実施形態ではハードディスクドライブ630 を含まなくてもよい。プロセッサ610 はバス650 を介してシステムコンポーネントと通信し、そのバスはデータアドレス、および制御ラインを含んでいる。１実施形態では情報処理システム600 は多数のバス650 を含んでいてもよい。ネットワークインターフェースカードのような通信制御装置645 はバス650 に接続されて情報処理システム600 と他の装置（図示せず）との間の情報交換を可能にしてもよい。
１実施形態では、ＩＨＳ600 に電力を供給する電力供給システム（図示せず）は、図２に記載されているインバータ200 （図示せず）と共同して動作する。この実施形態では、表示装置605 は負荷290 を表すＣＣＦＬを含んでいてもよい。インバータ200 （図示せず）は表示装置605 に電力を供給するように構成されることができる。
プロセッサ610 はＩＨＳ600 の計算命令および動作を実行するように動作できる。メモリ媒体、例えば、ＲＡＭ620 は本発明による方法の種々の実施形態を実行するように命令（“ソフトウエアプログラム”として知られている）を記憶していることが好ましい。種々の実施形態において１以上のソフトウエアプログラムが種々の方法によって実行され、それには特に、手順ベースの技術、コンポーネントベースの技術、および／または目的指向の技術が含まれることができる。特定の例にはアセンプラ、Ｃ．ＭＸＬ，Ｃ＋＋オブジェクト、Ｊａｖａおよびマイクロソフトファウンデーションクラス（ＭＦＣ）が含まれている。
例示的な実施形態が示され、説明されたが、前述の開示について広範囲の変形、変更および置換が考えられ、ある場合には実施形態の幾つかの特徴が他の特徴の対応した使用を行わずに使用されることができる。例えば、ここで記載された周波数フィードフォワード技術はパルス幅フィードフォワード制御方式にも同様に適用されることができる。また、周波数フィードフォワード技術は有効にポータブルＩＨＳの電力消費を減少させるために適用できるが、そのような方式は中間の交流給電（または他の給電）される直流段の調節要求を減少させるために同様に適用されることができる。技術は先行する直流段の低周波数リップルによるフリッカ効果を除去するために使用されることができる。例えば、もしも６０Ｈｚのリップルが直流に存在するならば、この技術はＬＣＤ強度に対する影響を軽減するために使用されることができる。これはフィルタおよび／または制御素子のコストの減少をもたらす利点がある。したがって、添付特許請求の範囲はここに開示された実施形態の技術的範囲に一致した広い範囲で構成されていることを認識すべきである。
従来技術による市販のＣＣＦＬに対するＬＣＤの輝度対周波数測定の関係を示すグラフと、従来技術による市販のインバータの入力電圧に対する効率測定の変化の関係を示すグラフと、従来技術による市販のインバータの入力電圧に対する周波数の変化の関係を示すグラフ。 １実施形態による負荷に電力を提供するインバータを示す回路図。 時間遅延のないインバータに関連した波形と、１実施形態による時間遅延を有するインバータに関連した波形とを示す波形図。 本発明の１実施形態による図２の時間遅延コンポーネント230 の詳細と、図３Ｂの時間遅延ｔd と図２のＤＣ入力電圧201 との間の関係を示すグラフ。 本発明の１実施形態によるインバータの効率を改良するための方法を示すフローチャート。 本発明の１実施形態による改良されたインバータを有する情報処理システムのブロック図。

Claims (24)

  1. 負荷に電力を与えるインバータにおいて、
    １次電流を示す第１の入力を受取って第１の入力のゼロ交差に応答して第１の出力を生成するように動作するパルススタートコンポーネントと、
    負荷電流を示す第２の入力と直流入力電圧を示す第３の入力とを受取って第２および第３の入力に応答して第２の出力を生成するように動作するパルス期間コンポーネントと、
    第１の出力と直流入力電圧とを受取ってこの直流入力電圧値の変化に対応して変化する遅延量で遅延させて、遅延された第１の出力を生成するために時間遅延を導入するように動作する時間遅延コンポーネントと、
    遅延された第１の出力および第２の出力を受取って複数の制御信号を生成するように動作する論理コンポーネントと、
    複数の制御信号を受取るのに応答して直流入力電圧を１次電流に変換するように動作する複数のスイッチと、
    負荷電流を生成するために１次電流を濾波するように動作するフィルタコンポーネントとを具備しているインバータ。
  2. フィルタコンポーネントは互いに電磁的に結合された１次セクションと２次セクションとを有する変成器を含み、１次セクションは前記複数のスイッチに電気的に結合され、１次電流は１次セクションを通って流れ、２次セクションは前記負荷に電気的に結合されている請求項１記載のインバータ。
  3. 前記負荷は冷陰極蛍光ランプである請求項１記載のインバータ。
  4. 前記時間遅延は可変であり、時間遅延の値は直流入力電圧に応じて選択可能である請求項１記載のインバータ。
  5. 前記値は直流入力電圧が増加するとき増加する請求項１記載のインバータ。
  6. 前記論理コンポーネントは、ゼロ交差に追従するように対応するスイッチを制御するための少なくとも１つの制御信号により時間遅延を与える請求項１記載のインバータ。
  7. 前記複数のスイッチはフルブリッジとして構成されている請求項１記載のインバータ。
  8. フルブリッジの１つの出力は時間遅延を与えられることによって生じた一定のスイッチング周波数を有している請求項１記載のインバータ。
  9. 複数の制御信号のそれぞれはスイッチをオン状態またはオフ状態してオン状態の期間を制御することによって対応するスイッチを制御する請求項１記載のインバータ。
  10. 前記時間遅延はゼロ交差からスイッチの状態の変化への遅延を与える請求項９記載のインバータ。
  11. 前記時間遅延は一定のスイッチング周波数を維持するためにオフ状態の期間の調節を行わせる請求項９記載のインバータ。
  12. 前記時間遅延を与えることにより、以前のゼロ交差に関して固定されたまま維持されるように次の第１の入力のゼロ交差を行わせて、それにより一定のスイッチング周波数を発生させる請求項１記載のインバータ。
  13. 負荷に電力を与えるインバータの効率を改善する方法において、
    直流（ＤＣ）入力を受取り、
    直流入力に応答して交流出力を生成するように複数のスイッチを制御し、
    交流出力を濾波して負荷に電力を供給するために濾波された交流出力を生成し、
    交流出力のゼロ交差を検出し、
    前記複数のスイッチを制御する前記交流出力を、前記直流入力電圧値の変化に対応して変化する遅延量で遅延させて直流入力の変化に応答してインバータの一定のスイッチング周波数を効率的に維持するステップを含んでいるインバータの効率を改善する方法。
  14. 時間遅延は時間遅延を設定することによって行われ、その時間遅延は可変時間値を有している請求項１３記載の方法。
  15. 遅延は直流入力の予め定められた関数として変化し、可変時間値は直流入力が増加すると増加する請求項１４記載の方法。
  16. 複数のスイッチの制御は、複数のスイッチ中の各スイッチをオン状態またはオフ状態にしてオン状態の期間を調節することによって行われる請求項１３記載の方法。
  17. 遅延は、ゼロ交差からオン状態またはオフ状態に変化するまでの測定された時間遅延を与える請求項１６記載の方法。
  18. 時間遅延は、一定のスイッチング周波数を維持するためにオフ状態の期間調節を行わせる請求項１６記載の方法。
  19. 前記時間遅延を与えることにより、以前のゼロ交差に関して固定されたまま維持されるように次交流出力のゼロ交差を行わせて、それにより一定のスイッチング周波数を発生させる請求項１３記載の方法。
  20. 以前のゼロ交差に関して固定されたまま維持される次のゼロ交差によって一定のスイッチング周波数を発生させる請求項１９記載の方法。
  21. 前記負荷は冷陰極蛍光ランプである請求項１３記載の方法。
  22. 表示装置と、その表示装置に電力を与えるように動作するインバータとを具備し、
    このインバータは、
    １次電流を示す第１の入力を受取って第１の入力のゼロ交差に応答して第１の出力を生成するように動作するパルススタートコンポーネントと、
    表示装置電流を示す第２の入力と直流入力電圧を示す第３の入力とを受取って第２および第３の入力に応答して第２の出力を生成するように動作するパルス期間コンポーネントと、
    第１の出力と直流入力とを受取ってこの直流入力電圧値の変化に対応して変化する遅延量で遅延させて、遅延された第１の出力を生成するために時間遅延を導入するように動作する時間遅延コンポーネントと、
    遅延された第１の出力および第２の出力を受取って複数の制御信号を発生するように動作する論理コンポーネントと、
    複数の制御信号を受取るのに応答して直流入力を１次電流に変換するように動作する複数のスイッチと、
    表示装置電流を生成するために１次電流を濾波するように動作するフィルタコンポーネントとを具備している情報処理システム。
  23. 表示装置は冷陰極蛍光ランプを含んでいる請求項２２記載のシステム。
  24. 表示装置と、
    表示装置に結合されているプロセッサおよび記憶装置と、
    その表示装置に電力を与えるように動作するインバータとを具備し、
    このインバータは、
    １次電流を示す第１の入力を受取って第１の入力のゼロ交差に応答して第１の出力を生成するように動作するパルススタートコンポーネントと、
    表示装置電流を示す第２の入力と直流入力電圧を示す第３の入力とを受取って第２および第３の入力に応答して第２の出力を生成するように動作するパルス期間コンポーネントと、
    第１の出力と直流入力とを受取ってこの直流入力電圧値の変化に対応して変化する遅延量で遅延させて、遅延された第１の出力を生成するために時間遅延を導入するように動作する時間遅延コンポーネントと、
    遅延された第１の出力および第２の出力を受取って複数の制御信号を発生するように動作する論理コンポーネントと、
    複数の制御信号を受取るのに応答して直流入力を１次電流に変換するように動作する複数のスイッチと、
    表示装置電流を生成するために１次電流を濾波するように動作するフィルタコンポーネントとを具備している情報処理システム。
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