JP5289597B2 - 電源装置及び照明器具 - Google Patents
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Description
マイクロコンピュータなどの集積回路を動作させるには、数V程度の低電圧の直流電圧が必要であり、放電灯点灯装置は、このような直流電圧を得るための制御電源回路を有する。
そのため、制御電源回路は、マイクロコンピュータが消費する電流を賄える容量が必要とされる。
また、製造コスト削減のため、制御電源回路は、部品点数の少ない簡単な回路構成で実現できるものが望まれる。更に、省エネのため、制御電源回路における消費電力を低く抑えることが望まれる。
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、簡単な回路構成、かつ、低消費電力で、マイクロコンピュータを動作させるために十分な電流を供給することを目的とする。
スイッチング素子を備え、駆動信号に基づいて上記スイッチング素子をオンオフすることにより制御電源電圧を生成する電源回路と、
上記電源回路が生成した制御電源電圧を電源として動作し、上記スイッチング素子のオンオフを指示するマイクロコンピュータと、
上記マイクロコンピュータが動作している場合に、上記マイクロコンピュータによる指示にしたがって上記電源回路のスイッチング素子をオンオフする駆動信号を生成し、上記マイクロコンピュータが動作していない場合に、所定の周波数で上記電源回路のスイッチング素子をオンオフする駆動信号を生成する駆動回路とを有することを特徴とする。
実施の形態1について、図1〜図4を用いて説明する。
放電灯点灯装置100は、商用電源ACなどの交流電源から低周波交流電圧(例えば、50Hzまたは60Hz)を入力し、高周波交流電圧(例えば、50kHz)を生成する。
ランプソケット810(放電灯取付部)は、放電灯LAを着脱自在に固定する。
照明器具800は、放電灯点灯装置が生成した高周波電圧を、ランプソケットに固定した放電灯LAに印加して点灯する。
整流回路110は、例えば、ダイオードブリッジDBである。ダイオードブリッジDBは、入力した交流電圧を全波整流して脈流電圧を生成する。
なお、整流回路110は、ノイズを除去するためのアクロスザラインコンデンサやコモンモードチョーク、ノーマルモードチョークなどを有していてもよい。
力率改善回路120は、例えば、チョークコイルL21、MOS−FETQ22(スイッチング素子)、ダイオードD23、コンデンサC24、昇圧チョッパ制御IC125からなる昇圧チョッパ回路である。昇圧チョッパ制御IC125(直流電源駆動回路)がMOS−FETQ22をオンオフすることにより、チョークコイルL21を流れる電流でコンデンサC24を充電し、コンデンサC24に充電された電圧を直流電圧として出力する。
インバータ回路130は、例えば、MOS−FETQ31(スイッチング素子)及びMOS−FETQ32(スイッチング素子)を備える。MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32は、力率改善回路120の出力に直列接続されている。インバータ回路130は、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32をそれぞれオンオフ駆動するインバータ駆動信号を入力する。入力したインバータ駆動信号により、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32が交互にオンオフすることにより、インバータ回路130は、矩形波の交流電圧を生成する。また、入力したインバータ駆動信号により、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32をともにオフとすれば、インバータ回路130は、高周波交流電圧の生成を停止する。
放電灯接続部140に接続した放電灯LAは、始動コンデンサC43と並列に接続される。放電灯LAと始動コンデンサC43との並列回路は、チョークコイルL41及びカップリングコンデンサC42と直列に接続され、全体として、インバータ回路130に対する負荷回路となる。
カップリングコンデンサC42は、インバータ回路130が出力した高周波交流電圧の直流成分をカットする。
始動コンデンサC43は、放電灯LA点灯開始時(始動時)に放電灯LAの放電を開始するため、チョークコイルL41との共振により放電灯LAのフィラメント間に高電圧を発生させる。
放電灯接続検出回路173は、例えば、放電灯LAとカップリングコンデンサC42との接続点の電位を測定することにより、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されているか否かを検出する。例えば、インバータ回路130が交流電圧の生成を開始する前(MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32がともにオフ)の状態において、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていれば、力率改善回路120が生成した直流電圧が、抵抗R71、放電灯LAの一方のフィラメント、抵抗R72、放電灯LAの他方のフィラメントを介して、カップリングコンデンサC42に印加されるので、カップリングコンデンサC42が充電され、放電灯LAとカップリングコンデンサC42との接続点の電位は高くなる。放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていなければ、カップリングコンデンサC42を充電する電流が流れる経路が途切れるので、カップリングコンデンサC42は充電されず、放電灯LAとカップリングコンデンサC42との接続点の電位は0になる。放電灯接続検出回路173は、この違いを検出することにより、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されているか否かを検出する。
放電灯接続検出回路173が生成する放電灯接続検出信号は、例えば、電位によって検出結果を示す。例えば、放電灯接続検出信号の電位が高電位なら、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていないことを示し、放電灯接続検出信号の電位が低電位なら、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていることを示す。
異常点灯検出回路175は、例えば、チョークコイルL41と放電灯LAとの接続点の電位を測定することにより、放電灯接続部140に接続された放電灯LAが異常点灯しているか否かを検出する。
異常点灯検出回路175が生成する異常点灯検出信号は、例えば、電位によって検出結果を示す。例えば、異常点灯検出信号の電位が高電位なら、放電灯接続部140に接続された放電灯LAが異常点灯していることを示し、異常点灯検出信号の電位が低電位なら、放電灯接続部140に接続された放電灯LAが異常点灯していない(正常点灯しているか消灯している)ことを示す。
インバータ回路130は、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32を交互にオンオフすることにより、高周波交流電圧を生成するが、MOS−FETQ31がオン、MOS−FETQ32がオフの状態からMOS−FETQ32がオン、MOS−FETQ31がオフの状態に遷移する(あるいはその逆の)際、MOS−FETQ31とMOS−FETQ32とがともにオンの期間が発生するのを防ぐため、MOS−FETQ31とMOS−FETQ32とがともにオフの期間(デッドタイム)を設ける。
一方、チョークコイルL41には、電流を維持しようとする効果があるので、急激に電流が流れなくなると、高電圧を発生する恐れがある。
そのため、デッドタイムに入る前にチョークコイルL41を流れていた電流を、デッドタイムの間、スナバ回路180を介して逃がす。これにより、高電圧の発生を抑制することができる。
スナバ回路180は、例えば、コンデンサC81と抵抗R82との直列回路からなる。コンデンサC81は、デッドタイムの間、サージ電流により充電あるいは放電される。抵抗R82は、デットタイム終了後、コンデンサC81の両端電圧がMOS−FETQ31とMOS−FETQ32との接続点の電位と異なるとき、コンデンサC81を充電あるいは放電する電流を制限するためのものである。
スナバ回路180には、MOS−FETQ31がオン、MOS−FETQ32がオフの状態からMOS−FETQ32がオン、MOS−FETQ31がオフの状態へ遷移する際のデッドタイムと、その逆の際のデッドタイムとで、逆向きの電流が流れる。
このうち、MOS−FETQ31がオン、MOS−FETQ32がオフの状態からMOS−FETQ32がオン、MOS−FETQ31がオフの状態へ遷移する際のデッドタイムに流れる電流が、ダイオードD83を介して流れる。
制御電源回路210は、制御電源電流取得回路215と、制御電源蓄電回路218とを備える。
制御電源電流取得回路215は、抵抗R16と、ダイオードD17との直列回路であり、ダイオードD17は、アノードをスナバ回路180の側に電気接続し、カソードを制御電源蓄電回路218の側に電気接続している。
制御電源電流取得回路215には、ダイオードD17の整流作用により、スナバ回路180が逃がしたサージ電流のうち、MOS−FETQ31がオフ、MOS−FETQ32がオンの状態からMOS−FETQ32がオフ、MOS−FETQ31がオンの状態へ遷移する際のデッドタイムに流れる電流(の一部)が流れる。
なお、抵抗R16は、後述する駆動電源回路220が生成する駆動電源電圧が、制御電源回路210が生成する制御電源電圧より高い場合、スナバ回路180が逃がした電流を制御電源回路210がすべて取得してしまうのを防ぐためのものであり、駆動電源電圧と制御電源電圧が等しい場合には、なくてもよい。
制御電源蓄電回路218は、制御電源電流取得回路215が取得した電流(制御電源電流)により充電される。
制御電源蓄電回路218は、例えば、コンデンサC19と定電圧ダイオードZD1との並列回路である。
コンデンサC19は、制御電源電流取得回路215を介して流れる制御電源電流により充電される。
定電圧ダイオードZD1は、コンデンサC19に充電された電圧が所定の電圧に達すると導通し、制御電源電流を逃がして、コンデンサC19に充電された電圧が所定の電圧を超えないようにする。
コンデンサC19に充電された電圧は、制御電源電圧として、マイコン160に供給される。
マイコン160は、内部にROMやRAMなどの記憶装置を有し、これらの記憶装置が記憶したプログラムを実行する。これにより、マイコン160は、周波数指示部161や消灯指示部162を実現する。
ここで、予熱周波数とは、放電灯LAを点灯する前に放電灯LAのフィラメントを予熱するために交流電圧を印加する場合の周波数のことである。
点灯周波数とは、放電灯LAを点灯しているときに放電灯LAに印加する交流電圧の周波数のことである。なお、この例において、放電灯LA始動時に放電灯LAに印加する交流電圧の周波数(始動周波数)は、点灯周波数と同じである。始動時には、チョークコイルL41と始動コンデンサC43との共振周波数から近い周波数の交流電圧を印加することで、放電灯LAのフィラメント間に高電圧を発生させるが、放電灯LAの放電が開始すると、負荷回路の共振周波数が変化する。このため、点灯周波数が始動周波数と同じであっても、点灯中に放電灯LAにフィラメント間に印加される電圧はあまり高くならない。
なお、点灯周波数と始動周波数とを異なる周波数としてもよい。その場合、周波数指示部161は、3種類(またはそれ以上)の周波数のなかから1つの周波数を指示する周波数指示信号を生成する。
マイコン160は、異常点灯検出回路175が生成した異常点灯検出信号を入力する。消灯指示部162は、入力した異常点灯検出信号の電位から、異常点灯検出回路175が異常点灯を検出したか否かを判断する。消灯指示部162は、異常点灯検出回路175が異常点灯を検出したと判断した場合、消灯指示信号を生成する。消灯指示部162が生成した消灯指示信号はマイコン160が出力し、例えば、電位によって消灯を指示するか否かを示す。例えば、消灯指示信号の電位が高電位なら、放電灯LAの消灯を指示することを示し、消灯指示信号の電位が低電位なら、放電灯LAの消灯を指示しないことを示す。
駆動電源回路220は、例えば、抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)と、ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)と、駆動電源蓄電回路228とを備える。
抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)は、一端を整流回路110の出力に電気接続し、他端を駆動電源蓄電回路228に電気接続している。抵抗R26には、整流回路110が生成した脈流電圧と駆動電源蓄電回路228に充電された電圧との電位差により生じる電流が流れる。
ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)は、アノードをスナバ回路180に電気接続し、カソードを駆動電源蓄電回路228に電気接続している。
ダイオードD27には、整流作用により、スナバ回路180が逃がしたサージ電流のうち、MOS−FETQ31がオフ、MOS−FETQ32がオンの状態からMOS−FETQ32がオフ、MOS−FETQ31がオンの状態へ遷移する際のデッドタイムに流れる電流(の一部)が流れる。
駆動電源蓄電回路228は、抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)が取得した電流(第一駆動電源電流)と、ダイオードD27が取得した電流(第二駆動電源電流)とにより充電される。
駆動電源蓄電回路228は、例えば、コンデンサC29と、定電圧ダイオードZD2との並列回路である。
コンデンサC29は、抵抗R26を介して流れる第一駆動電源電流と、ダイオードD27を介して流れる第二駆動電源電流とにより充電される。
定電圧ダイオードZD2は、コンデンサC29に充電された電圧が所定の電圧に達すると導通し、第一駆動電源電流及び第二駆動電源電流を逃がして、コンデンサC29に充電された電圧が所定の電圧を超えないようにする。
コンデンサC29に充電された電圧は、駆動電源電圧として、インバータ駆動回路150に供給される。
インバータ駆動回路150は、インバータ回路130のMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32をオンオフするインバータ駆動信号を生成する。
インバータ駆動回路150は、マイコン160が出力した周波数指示信号を入力し、入力した周波数指示信号に基づいて、指示された周波数でMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32をオンオフするインバータ駆動信号を生成する。
インバータ駆動回路150は、例えば、インバータ駆動IC151と、周波数設定回路155とを備える。
インバータ駆動IC151は、駆動電源回路220が生成した駆動電源電圧を電源として動作する集積回路である。
インバータ駆動IC151には、例えば、汎用ドライブICであり、抵抗及びコンデンサを接続することにより、接続された抵抗の抵抗値とコンデンサの容量とによって定まる時定数に基づいてインバータ駆動信号の周波数を定め、定めた周波数のインバータ駆動信号を生成する。
周波数設定回路155は、例えば、抵抗R56、コンデンサC57、コンデンサC58、トランジスタQ59を備える。
抵抗R56は、インバータ駆動IC151の所定のピンの間を電気接続する。
コンデンサC57は、一端を抵抗R56の一端に電気接続し、他端をグランド配線に電気接続する。
コンデンサC58及びトランジスタQ59の直列回路は、コンデンサC57と並列に電気接続している。
したがって、周波数指示部161が予熱周波数を指示した場合、トランジスタQ59はオフとなり、インバータ駆動IC151は、抵抗R56の抵抗値とコンデンサC57の容量とで定まる時定数に基づく周波数のインバータ駆動信号を生成する。そこで、インバータ駆動IC151が生成するインバータ駆動信号の周波数が予熱周波数になるよう、抵抗R56の抵抗値及びコンデンサC57の容量を設定しておく。
また、周波数指示部161が点灯周波数を指示した場合、トランジスタQ59はオンとなり、インバータ駆動IC151は、抵抗R56の抵抗値とコンデンサC57及びコンデンサC58の合計容量とで定まる時定数に基づく周波数のインバータ駆動信号を生成する。そこで、インバータ駆動IC151が生成するインバータ駆動信号の周波数が点灯周波数になるよう、コンデンサC58の容量を設定しておく。
なお、ここで述べた周波数設定回路155の構成は、点灯周波数のほうが予熱周波数よりも低い周波数である場合の一例である。時定数が大きくなれば周波数は低くなるからである。周波数設定回路155の構成は、他の構成であってもよい。その場合、点灯周波数のほうが予熱周波数よりも高い周波数であってもよいし、始動周波数などを含む3以上の周波数を設定できるようにしてもよい。
発振停止回路230は、例えば、サイリスタT36(第一放電回路)と、トランジスタQ35(第二放電回路)との並列回路である。
サイリスタT36は、消灯指示信号の電位が低電位である場合、オフとなり、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を放電しない。
サイリスタT36は、消灯指示信号の電位が高電位である場合、オンとなり、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を放電する。サイリスタT36は、その後、消灯指示信号の電位が低電位になっても、オンの状態を継続し、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を放電し続ける。サイリスタT36は、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を完全に放電しても、抵抗R26を介して供給される第一駆動電源電流がサイリスタT36を流れ、オンの状態を維持する。
トランジスタQ35は、放電灯接続検出信号の電位が低電位である場合、オフとなり、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を放電しない。なお、このときサイリスタT36がオンであれば、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)はサイリスタT36を流れる電流により放電される。
トランジスタQ35は、放電灯接続検出信号の電位が高電位である場合、オンとなり、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)を放電する。トランジスタQ35は、サイリスタT36と異なり、その後、放電灯接続検出信号の電位が低電位になれば、オフの状態に戻る。
トランジスタQ35がオンになったとき、サイリスタT36もオンだった場合、サイリスタT36のオン状態を維持していた電流が、トランジスタQ35を流れるようになるので、サイリスタT36はオフになる。したがって、トランジスタQ35がオンである間は、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)の放電を続ける。トランジスタQ35がオフになると、サイリスタT36もオフになっているので、駆動電源蓄電回路228(コンデンサC29)の放電は止まる。駆動電源蓄電回路228は、再び充電され、インバータ駆動回路150に駆動電源電圧を供給するので、インバータ駆動回路150が動作し、インバータ回路130が高周波交流電圧の生成を再開する。
マイコン160の動作による消費電流により、制御電源蓄電回路218(コンデンサC19)は放電していく。マイコン160の消費電流よりも制御電源電流取得回路215が取得する制御電源電流のほうが大きければ、制御電源蓄電回路218は制御電源電圧を維持するが、制御電源電流取得回路215が取得する制御電源電流がなくなるので、制御電源蓄電回路218は、制御電源電圧を維持できなくなる。これにより、マイコン160は動作を停止する。
整流回路110が脈流電圧を生成し、力率改善回路120が直流電圧を生成する。
放電灯接続検出回路173は、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていないことを検出し、放電灯接続検出信号の電位を高電位にする。
発振停止回路230は、放電灯接続検出信号の電位が高電位なので、トランジスタQ35(第二放電回路)がオンになる。
駆動電源回路220は、整流回路110が生成した脈流電圧から抵抗R26(第一駆動電流取得回路)が第一駆動電源電流を取得し、コンデンサC29(駆動電源蓄電回路228)を充電しようとするが、トランジスタQ35(第二放電回路)がオンなので、コンデンサC29は充電されず、コンデンサC29の両端電圧は0Vのままである。
したがって、インバータ駆動IC151は、動作に必要な駆動電源電圧を得られず、動作しない。
このため、インバータ回路130のMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32は、ともにオフの状態を継続し、インバータ回路130は、高周波交流電圧を生成しない。スナバ回路180が逃がす電流がないので、制御電源回路210は、制御電源電流を取得せず、コンデンサC19(制御電源蓄電回路218)の両端電圧は0Vのままである。
したがって、マイコン160は、動作に必要な制御電源電圧を得られず、動作しない。
このとき、異常点灯検出回路175は、放電灯LAが異常点灯していないことを検出し、異常点灯検出信号の電位を低電位とする。また、マイコン160が動作していないので、周波数指示信号及び消灯指示信号の電位はともに低電位であり、トランジスタQ59及びサイリスタT36は、ともにオフである。
放電灯接続検出回路173は、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されたことを検出し、放電灯接続検出信号の電位を低電位にする。
発振停止回路230は、放電灯接続検出信号の電位が低電位なので、トランジスタQ35がオフになる。また、消灯指示信号の電位が低電位なので、サイリスタT36はオフのままである。
したがって、駆動電源回路220は、整流回路110が生成した脈流電圧から抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)が取得した第一駆動電源電流により、コンデンサC29(駆動電源蓄電回路228)が充電される。
このとき、マイコン160がまだ動作していないので、周波数指示信号の電位は低電位であり、トランジスタQ59はオフである。したがって、インバータ駆動回路150は、予熱周波数のインバータ駆動信号を生成する。
インバータ回路130は、インバータ駆動回路150が生成したインバータ駆動信号によりMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32を交互にオンオフし、予熱周波数の交流電圧を生成する。これにより、放電灯LAのフィラメントが暖められる。
スナバ回路180は、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32のスイッチング動作するときに発生するサージ電流を逃がす。
駆動電源回路220は、スナバ回路180が逃がしたサージ電流からダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)が第二駆動電源電流を取得する。
インバータ駆動IC151が動作を継続するには、起動時よりも多くの電流を消費する。抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)が取得した第一駆動電源電流だけでは足りない分を、ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)が取得した第二駆動電源電流で補うことにより、インバータ駆動IC151は、動作を継続する。
制御電源回路210は、スナバ回路180が逃がしたサージ電流から制御電源電流取得回路215が制御電源電流を取得する。制御電源電流取得回路215が取得した制御電源電流により、コンデンサC19(制御電源蓄電回路218)が充電される。
周波数指示部161は、予熱周波数を指示するため、周波数指示信号の電位を低電位にする。
異常点灯検出回路175は、放電灯LAが異常点灯していないことを検出し、異常点灯検出信号の電位を低電位にする。
消灯指示部162は、異常点灯検出信号の電位が低電位なので、消灯指示信号の電位を低電位にする。
消灯指示信号の電位が低電位なので、サイリスタT36は、オフの状態を保つ。
したがって、コンデンサC29(駆動電源蓄電回路228)は放電されず、抵抗R26が取得した第一駆動電源電流及びダイオードD27が取得した第二駆動電源電流により充電される。これにより、インバータ駆動IC151は、動作を継続する。
また、周波数指示信号の電位が低電位なので、トランジスタQ59はオフのままであり、インバータ駆動回路150は、予熱周波数のインバータ駆動信号を生成し続ける。
インバータ回路130は、インバータ駆動回路150が生成したインバータ駆動信号によりMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32を交互にオンオフし、点灯周波数の交流電圧を生成する。チョークコイルL41と始動コンデンサC43との共振により放電灯LAのフィラメント間に高電圧が発生し、放電灯LAが放電を開始する。
消灯指示部162は、異常点灯検出信号の電位が高電位になったので、消灯を指示するため、消灯指示信号の電位を高電位にする。
消灯指示信号の電位が高電位になったので、サイリスタT36がオンになり、コンデンサC29が放電される。
インバータ駆動回路150がインバータ駆動信号を生成しなくなるので、MOS−FETQ31及びMOS−FETQ32はともにオフとなり、インバータ回路130は高周波交流電圧の生成を停止する。
これにより、放電灯LAが消灯する。また、スナバ回路180が逃がすサージ電流がなくなるので、制御電源電流取得回路215は、制御電源電流を取得しなくなる。
マイコン160の動作による消費電流により、コンデンサC19が放電される。
したがって、周波数指示信号及び消灯指示信号の電位は低電位になる。これにより、トランジスタQ59はオフになるが、サイリスタT36(第二放電回路)には、抵抗R26が取得した第一駆動電源電流が流れているので、オン状態(放電状態)を維持する。
サイリスタT36がオンのままなので、コンデンサC29は充電されず、インバータ駆動回路150は動作を停止した状態を継続する。
放電灯接続検出回路173は、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていないことを検出し、放電灯接続検出信号の電位を高電位にする。
放電灯接続検出信号の電位が高電位なので、トランジスタQ35がオンになる。
トランジスタQ35がオンになると、サイリスタT36のオン状態を維持していた第一駆動電源電流がトランジスタQ35を流れ、サイリスタT36は、オフになる。
トランジスタQ35がオンなので、コンデンサC29は充電されず、インバータ駆動回路150は動作を停止したままの状態を保つ。
放電灯接続検出回路173は、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されたことを検出し、放電灯接続検出信号の電位を低電位にする。
放電灯接続検出信号の電位が低電位になったので、トランジスタQ35がオフになる。サイリスタT36もオフなので、第一駆動電源電流によりコンデンサC29が充電される。
時刻t12において、マイコン160が動作を開始し、周波数指示部161が予熱周波数を指示する周波数指示信号を生成する。
時刻t13において、周波数指示部161が点灯周波数を指示する周波数指示信号を生成する。
放電灯LAが正常に点灯し、そのまま点灯を継続する。
インバータ駆動IC151は、起動時(動作開始時)と動作継続時とで消費電流が異なり、起動時には、数十μA〜数百μA程度の電流を消費するのに対し、動作継続時は、起動時よりも多い数mA程度の電流を消費する。
また、マイコン160は、インバータ駆動IC151よりも消費電流が多く、数mA〜数十mAの電流を消費する。
インバータ駆動IC151が起動する前は、インバータ回路130が交流電圧を生成していないので、スナバ回路180から電流を取得することができない。したがって、インバータ駆動IC151の起動に必要な電流は、整流回路110から取得する。
インバータ駆動IC151が起動した後は、インバータ回路130が交流電圧を生成するので、スナバ回路180から電流を取得できる。マイコン160は、インバータ駆動IC151が動作を開始したあとに起動するので、マイコン160の動作に必要な電流やインバータ駆動IC151の動作継続に必要な電流は、スナバ回路180から取得する。
例えば、放電灯点灯装置100が商用電源ACなどの交流電源から入力する交流電圧の実効値が100V、駆動電源回路220が生成する駆動電源電圧が12Vだとすると、抵抗R26の両端電圧v26の平均値は、約78Vである。例えば、インバータ駆動IC151の起動電流が100μAであるとすると、インバータ駆動IC151の起動電流を整流回路110から取得するためには、抵抗R26の抵抗値R26は約780kΩ以下である必要がある。
一方、抵抗R26における消費電力をP26とすると、P26=v26 2/R26である。上の例において、抵抗R26の抵抗値R26を780kΩに設定したとすると、抵抗R26の両端電圧v26の実効値は約89Vだから、消費電力P26は約10.2mWである。
インバータ駆動IC151が起動する前は、インバータ回路130が交流電圧を生成していないので、スナバ回路180から電流を取得することができない。したがって、整流回路110から取得した電流で、インバータ駆動IC151の起動電流と、マイコン160の動作電流とを賄う必要がある。
例えば、インバータ駆動IC151の起動電流が100μA、マイコン160の動作電流が10mAであるとすると、その合計電流(10.1mA)を整流回路110から取得するためには、抵抗R26の抵抗値R26は約7.7kΩ以下である必要がある。抵抗R26の抵抗値R26を7.7kΩに設定したとすると、抵抗R26における消費電力P26は約1.04Wである。
このため、交流電源から入力する交流電圧の実効値が100Vのときに必要な電流が確保できるよう、抵抗R26の抵抗値R26を780kΩに設定したとすると、交流電源から入力する交流電圧の実効値が254Vの場合、抵抗R26における消費電力P26は、約76mWに増える。
ちなみに、上記比較例において抵抗R26の抵抗値R26を7.7kΩに設定した場合には、交流電源から入力交流電圧の実効値が254Vのとき、抵抗R26における消費電力P26は、約7.7Wとなる。
この実施の形態における放電灯点灯装置100は、抵抗R26における電力損失を抑えられるとともに、部品点数が少なく簡単な回路構成で実現できるので、放電灯点灯装置100の製造コストを低く抑えることができる。
放電灯接続部140に放電灯LAが接続されている場合、それを放電灯接続検出回路173が検出して、トランジスタQ35(第二放電回路)をオフにする。これにより、駆動電源蓄電回路228が充電されて駆動電源電圧を生成し、インバータ駆動IC151が動作する。この時点では、マイコン160が動作していないので、周波数指示信号は、マイコン160が予熱周波数を指示した場合と同じ状態になる。したがって、インバータ駆動回路150は、予熱周波数のインバータ駆動信号を生成し、インバータ回路130は、予熱周波数の交流電圧を生成する。
それを受けて、周波数設定回路155は、周波数指示信号に基づいて、マイコン160が動作していない場合、予熱周波数や点灯周波数と異なる周波数を設定し、インバータ駆動回路150は、設定した周波数のインバータ駆動信号を生成してもよい。
このような構成の場合、周波数指示信号の電位が低電位のとき、インバータ駆動IC151に接続したコンデンサの容量が最も小さくなる。すなわち、時定数が小さくなるので、インバータ駆動IC151が生成するインバータ駆動信号の周波数は、最も高くなる。
したがって、マイコン160が動作していない場合にインバータ駆動回路150が生成するインバータ駆動信号の周波数は、放電灯LAを点灯するときの点灯周波数よりも高い。その後、マイコン160が動作を開始すると、周波数指示信号が出力され、インバータ駆動回路150が生成するインバータ信号の周波数がそれよりも低い周波数(予熱周波数または始動周波数または点灯周波数)に遷移する。
すなわち、マイコン160が動作している必要のないとき(消灯時)にマイコン160を動作させないので、無駄な電力消費をなくし、待機電力を削減することができる。
実施の形態2について、図5を用いて説明する。
なお、実施の形態1で説明した放電灯点灯装置100と共通する部分については、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
交流電流取得回路185は、インバータ回路130が生成した高周波交流電圧から電流を取得する回路であり、例えば、コイルL86を備える。
交流電流取得回路185は、コイルL86の両端電圧により発生した電流を、ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)や制御電源電流取得回路215に供給する。
制御電源電流取得回路215は、交流電流取得回路185から供給された電流(の一部)を取得する。
インバータ回路130が高周波交流電圧を生成していない場合、チョークコイルL41の両端には電圧が印加されないので、交流電流取得回路185は、ダイオードD27や制御電源電流取得回路215に電流を供給しない。
なお、交流電流取得回路185は、インバータ回路130が高周波交流電圧を生成したときに電流を取得し、インバータ回路130が高周波交流電圧を生成しないときに電流を取得しない構成であれば、他の構成であってもよい。
このように、放電灯点灯装置100は、スナバ回路180から電流を取得するのではなく、交流電流取得回路185から電流を取得しても、実施の形態1で説明した放電灯点灯装置100と同様の動作をすることができる。
実施の形態3について、図6〜図8を用いて説明する。
なお、実施の形態1及び実施の形態2で説明した放電灯点灯装置100と共通する部分については、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
ダイオードD46は、駆動電源回路220が生成した駆動電源電圧を昇圧チョッパ制御IC125を動作させる電源として供給する。
この例において、インバータ駆動IC151の起動電圧は、昇圧チョッパ制御IC125の起動電圧と同程度であるものとする。
駆動電源回路220が生成した駆動電源電圧が、インバータ駆動IC151の起動電圧に達すると、インバータ駆動IC151が動作を開始する。
一方、昇圧チョッパ制御IC125に電源として供給される電圧は、ダイオードD46の順方向降下電圧の分低くなるので、インバータ駆動IC151が動作を開始した時点では、昇圧チョッパ制御IC125の起動電圧に達していない。したがって、昇圧チョッパ制御IC125は動作を開始しない。
その後、駆動電源回路220が生成した駆動電源電圧が更に高くなると、昇圧チョッパ制御IC125が動作を開始する。
なお、昇圧チョッパ制御IC125の起動電圧がインバータ駆動IC151の起動電圧より高い場合には、ダイオードD46はなくてもよい。また、ダイオードD46の代わりに抵抗を用いて、昇圧チョッパ制御IC125に供給される電源電圧を低くしてもよい。
交流電流取得回路285は、例えば、コイルL87と抵抗R88との直列回路である。
コイルL87は、チョークコイルL21の二次巻線であり、チョークコイルL21と電磁結合したインダクタである。コイルL87の両端には、電磁誘導によりチョークコイルL21の両端電圧に比例した電圧が発生する。
抵抗R88は、コイルL87を流れる電流を制限する。
交流電流取得回路285は、コイルL87の両端電圧により発生した電流を、制御電源電流取得回路215に供給する。
整流回路110が脈流電圧を生成する。力率改善回路120は、昇圧チョッパ制御IC125が動作していないので、昇圧動作をせず、整流回路110が生成した脈流電圧のピーク値と同程度の電圧の直流電圧を生成する。
放電灯接続検出回路173は、放電灯接続部140に放電灯LAが接続されていることを検出し、放電灯接続検出信号の電位を低電位にする。
異常点灯検出回路175は、放電灯接続部140に接続された放電灯LAが異常点灯していないことを検出し、異常点灯検出信号の電位を低電位にする。
マイコン160は動作していないので、消灯指示信号の電位は低電位である。
発振停止回路230は、放電灯接続検出信号の電位が低電位なので、トランジスタQ35がオフになる。また、消灯指示信号の電位が低電位なので、サイリスタT36もオフになる。
駆動電源回路220は、整流回路110が生成した脈流電圧から抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)が第一駆動電源電流を取得する。コンデンサC29(駆動電源蓄電回路228)は、抵抗R26が取得した第一駆動電源電流により充電される。
制御電源回路210は、交流電流取得回路285のコイルL87に発生した電圧から制御電源電流取得回路215が制御電源電流を取得する。しかし、昇圧チョッパ制御IC125が動作していないので、十分な制御電源電流は得られず、コンデンサC19(制御電源蓄電回路218)はわずかしか充電されない。
インバータ回路130は、インバータ駆動回路150が生成したインバータ駆動信号によりMOS−FETQ31及びMOS−FETQ32を交互にオンオフし、予熱周波数の交流電圧を生成する。スナバ回路180がサージ電流を逃がし、スナバ回路180が逃がしたサージ電流から、ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)が第二駆動電源電流を取得する。コンデンサC29(駆動電源蓄電回路228)は、抵抗R26が取得した第一駆動電源電流及びダイオードD27が取得した第二駆動電源電流により充電される。
力率改善回路120は、昇圧チョッパ制御IC125がMOS−FETQ22をオンオフして、昇圧動作し、整流回路110が生成した脈流電圧のピーク値よりも高い所定の電圧の直流電圧を生成する。
昇圧チョッパ制御IC125が動作してMOS−FETQ22をオンオフすることにより、交流電流取得回路285のコイルL87に発生した電圧から制御電源電流取得回路215から取得する制御電源電流が増える。これにより、コンデンサC19(制御電源蓄電回路218)が充電される。
周波数指示部161は、予熱周波数を指示する周波数指示信号を生成し、インバータ駆動回路150は、予熱周波数のインバータ駆動信号を生成し、インバータ回路130は、予熱周波数の交流電圧を生成する。
これにより、制御電源電流取得回路215は十分な制御電源電流を取得できなくなり、マイコン160の消費電流によりコンデンサC19が放電される。
その後、異常点灯検出回路175は、放電灯LAが異常点灯していないことを検出し、異常点灯検出信号の電位を低電位のままにするので、放電灯点灯装置100の各回路は動作を継続し、放電灯LAを点灯し続ける。
昇圧チョッパ制御IC125の消費電流は、数mA〜数十mA程度である。
そのため、インバータ駆動IC151の起動に必要な電流は、抵抗R26(第一駆動電源電流取得回路)が整流回路110から取得する。
インバータ駆動IC151が起動した後は、インバータ回路130が交流電圧を生成するので、スナバ回路180から電流を取得できる。そこで、インバータ駆動IC151の動作継続に必要な電流と、昇圧チョッパ制御IC125の動作に必要な電流とを、ダイオードD27(第二駆動電源電流取得回路)がスナバ回路180から取得する。
更に、昇圧チョッパ制御IC125が動作を開始すると、交流電流取得回路285から多くの電流を取得できるようになる。そこで、マイコン160の動作に必要な電流を、制御電源電流取得回路215が交流電流取得回路285から取得する。
また、スナバ回路180から電流を取得する代わりに、実施の形態2と同様、交流電流取得回路185を設けて、交流電流取得回路185から電流を取得してもよい。
上記インバータ回路が生成した交流電圧から制御電源電圧を生成する制御電源回路と、
上記制御電源回路が生成した制御電源電圧を電源として動作し、上記インバータ回路が生成する交流電圧の周波数を指示するマイクロコンピュータと、
上記マイクロコンピュータが動作している場合に、上記マイクロコンピュータが指示した周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成し、上記マイクロコンピュータが動作していない場合に、所定の周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成するインバータ駆動回路と
を有する放電灯点灯装置。
上記インバータ駆動回路を動作させる電源となる駆動電源電圧を生成し、上記インバータ回路が交流電圧を生成していない場合に、上記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを開始するインバータ駆動信号を生成するために必要な起動電流を上記インバータ駆動回路に供給し、上記インバータ回路が生成した交流電圧から、上記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを継続するインバータ駆動信号を生成するために必要な動作電流を上記インバータ駆動回路に供給する駆動電源回路
を有する放電灯点灯装置。
上記インバータ回路の複数のスイッチング素子の少なくともいずれかがスイッチング動作するときに発生するサージ電流を逃がすスナバ回路を有し、
上記制御電源回路は、上記スナバ回路が逃がしたサージ電流から制御電源電圧を生成する放電灯点灯装置。
上記放電灯を流れる電流を制限するチョークコイルを有し、
上記制御電源回路は、上記チョークコイルの二次巻線を流れる電流から制御電源電圧を生成する放電灯点灯装置。
交流電圧を整流して脈流電圧を生成する整流回路と、
上記整流回路が生成した脈流電圧から直流電圧を生成する力率改善回路と、
直列に接続した複数のスイッチング素子を備え、インバータ駆動信号に基づいて、上記複数のスイッチング素子を交互にオンオフすることにより、上記力率改善回路が生成した直流電圧から上記放電灯接続部に接続した放電灯を点灯する交流電圧を生成するインバータ回路と、
上記放電灯接続部に放電灯が接続されているか否かを検出し、検出結果を示す放電灯接続検出信号を生成する放電灯接続検出回路と、
上記放電灯接続部に接続された放電灯が異常点灯しているか否かを検出し、検出結果を示す異常点灯検出信号を生成する異常点灯検出回路と、
上記インバータ回路の複数のスイッチング素子の少なくともいずれかがスイッチング動作するときに発生するサージ電流を逃がすスナバ回路と、
上記スナバ回路が逃がしたサージ電流から制御電源電流を取得する制御電源電流取得回路と、
上記制御電源電流取得回路が取得した制御電源電流により充電され、充電された電圧を制御電源電圧とする制御電源蓄電回路と、
上記インバータ回路が生成する交流電圧の周波数を指示する周波数指示信号を生成する周波数指示部と、上記異常点灯検出回路が生成した異常点灯検出信号に基づいて上記放電灯接続部に接続された放電灯が異常点灯していることを上記異常点灯検出回路が検出した場合に、上記放電灯の消灯を指示する消灯指示信号を生成する消灯指示部とを備え、上記制御電源蓄電回路に充電された制御電源電圧を電源として動作するマイクロコンピュータと、
上記整流回路が生成した脈流電圧から第一駆動電源電流を取得する第一駆動電源電流取得回路と、
上記スナバ回路が逃がしたサージ電流から第二駆動電源電流を取得する第二駆動電源電流取得回路と、
上記第一駆動電源電流取得回路が取得した第一駆動電源電流と上記第二駆動電源電流取得回路が取得した第二駆動電源電流とにより充電され、充電された電圧を駆動電源電圧とする駆動電源蓄電回路と、
上記マイクロコンピュータが消灯指示信号を生成した場合に、上記駆動電源蓄電回路を放電するとともに、放電状態を維持する第一放電回路と、上記放電灯接続部に放電灯が接続されていないことを示す放電灯接続検出信号を上記放電灯接続検出回路が生成した場合に、上記駆動電源蓄電回路を放電するとともに、上記第一放電回路の放電状態を解除する第二放電回路とを備える発振停止回路と、
上記駆動電源蓄電回路に充電された駆動電源電圧を電源として動作し、上記マイクロコンピュータが動作している場合に、上記マイクロコンピュータが生成した周波数指示信号に基づいて上記マイクロコンピュータが指示した周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成し、上記マイクロコンピュータが動作していない場合に、所定の周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成するインバータ駆動回路と
を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
複数のスイッチング素子を備え、インバータ駆動信号に基づいて上記複数のスイッチング素子をオンオフすることにより、上記直流電源回路が生成した直流電圧から放電灯を点灯する交流電圧を生成するインバータ回路と、
上記インバータ回路が生成した交流電圧から駆動電源電圧を生成する駆動電源回路と、
上記駆動電源回路が生成した駆動電源電圧を電源として動作し、上記直流電源回路のスイッチング素子のオンオフを制御する直流電源駆動回路と、
上記直流電源回路のスイッチング素子がスイッチング動作するときに発生する電流から制御電源電圧を生成する制御電源回路と、
上記制御電源回路が生成した制御電源電圧を電源として動作し、上記インバータ回路が生成する交流電圧の周波数を指示するマイクロコンピュータと、
上記マイクロコンピュータが動作している場合に、上記マイクロコンピュータが指示した周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成し、上記マイクロコンピュータが動作していない場合に、所定の周波数で上記インバータ回路の複数のスイッチング素子をオンオフするインバータ駆動信号を生成するインバータ駆動回路と
を有する放電灯点灯装置。
Claims (6)
- スイッチング素子を備え、駆動信号に基づいて上記スイッチング素子をオンオフすることにより制御電源電圧を生成する電源回路と、
上記電源回路が生成した制御電源電圧を電源として動作し、上記スイッチング素子のオンオフを指示するマイクロコンピュータと、
上記マイクロコンピュータが動作している場合に、上記マイクロコンピュータによる指示にしたがって上記電源回路のスイッチング素子をオンオフする駆動信号を生成し、上記マイクロコンピュータが動作していない場合に、所定の周波数で上記電源回路のスイッチング素子をオンオフする駆動信号を生成する駆動回路と
を有することを特徴とする電源装置。 - 上記マイクロコンピュータは、上記電源回路が制御電源電圧を生成しない場合に動作しないことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 上記電源回路は、上記スイッチング素子をオンオフすることにより交流電圧を生成し、生成した交流電圧から上記制御電源電圧を生成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。
- 上記電源装置は、更に、
上記駆動回路を動作させる電源となる駆動電源電圧を生成し、上記電源回路が制御電源電圧を生成していない場合に、上記電源回路のスイッチング素子のオンオフを開始する駆動信号を生成するために必要な起動電流を上記駆動回路に供給し、上記電源回路が生成した交流電圧から、上記電源回路のスイッチング素子のオンオフを継続する駆動信号を生成するために必要な動作電流を上記駆動回路に供給する駆動電源回路
を有することを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 - 上記電源装置は、更に、
上記電源回路のスイッチング素子がスイッチング動作するときに発生するサージ電流を逃がすスナバ回路を有し、
上記電源回路は、上記スナバ回路が逃がしたサージ電流から制御電源電圧を生成する
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装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電源装置と、光源とを有し、
上記電源回路は、上記光源を点灯する電圧を生成することを特徴とする照明器具。
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