專利名稱：放電燈點(diǎn)亮電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈點(diǎn)亮電路。
技術(shù)背景為了使在車輛的前照燈等中使用的金屬卣化物燈等的放電燈點(diǎn)亮，就需 要穩(wěn)定地提供電力的點(diǎn)亮電路(鎮(zhèn)流器)。例如，專利文獻(xiàn)l中公開的放電燈 點(diǎn)亮電路具有包含串聯(lián)諧振電路的直流-交流轉(zhuǎn)換電路，從該直流-交流轉(zhuǎn)換電 路向放電燈提供交流電力。而且，通過改變串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率來控制 提供電力的大小。此外，放電燈點(diǎn)亮電路還進(jìn)行放電燈的點(diǎn)亮控制。即，放電燈點(diǎn)亮電路在放電燈點(diǎn)亮之前，控制無負(fù)載時輸出電壓(OCV: Open Circuit Voltage )， 對放電燈施加高壓脈沖，使放電燈點(diǎn)亮后， 一面減少過渡4殳入電力， 一面向 正常點(diǎn)亮狀態(tài)移行。'在此，圖ll是概念地表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和提供電力(或OCV) 的大小的關(guān)系的曲線圖。在圖11中，曲線Ga表示點(diǎn)亮前的驅(qū)動頻率和OCV 的關(guān)系，曲線Gb表示點(diǎn)亮后的驅(qū)動頻率和提供電力的關(guān)系。如圖ll所示， 在驅(qū)動頻率與串聯(lián)諧振頻率(點(diǎn)亮前fa、點(diǎn)亮后fb)相等時，對放電燈的 提供電力(或OCV)的大小成為最大值；隨著驅(qū)動頻率變得比串聯(lián)諧振頻率 大(或變小)，對放電燈的提供電力(或OCV)的大小減少。在驅(qū)動頻率比 串聯(lián)諧振頻率小的區(qū)域中，由于開關(guān)損失變大、電力效率下降，所以在驅(qū)動 頻率比串聯(lián)諧振頻率大的區(qū)域中，其大小被控制。在放電燈的點(diǎn)亮控制中，將點(diǎn)亮前的動作點(diǎn)設(shè)定為與比串聯(lián)諧振頻率fa 大的驅(qū)動頻率化對應(yīng)的點(diǎn)Pa,將點(diǎn)亮后的動作點(diǎn)設(shè)定在比串聯(lián)諧振頻率fb 大的區(qū)域X內(nèi)。在現(xiàn)有的放電燈點(diǎn)亮電路中，例如按如下進(jìn)行從點(diǎn)Pa向區(qū) 域X的移行。即，在動作點(diǎn)Pa點(diǎn)亮放電燈后，僅某一固定的時間維持點(diǎn)亮 前的驅(qū)動頻率fc。此時，由于驅(qū)動頻率及提供電力的相關(guān)性向曲線Gb變化，所以動作點(diǎn)向點(diǎn)Pc移行。此后，強(qiáng)制地使驅(qū)動頻率變化規(guī)定的變化部分Af(=fd-fc ),使動作點(diǎn)向區(qū)域X內(nèi)的點(diǎn)Pb移行。 專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-63821號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在考慮電源電壓的變動或動作溫度的偏差、電子元件的電氣特性 的誤差等的基礎(chǔ)上，設(shè)定頻率變化部分Af極其困難。在放電燈點(diǎn)亮電路中使 用的電子元件的特性中存在偏差，點(diǎn)亮前及點(diǎn)亮后的諧振頻率的差(ft)-fa) 在每個放電燈點(diǎn)亮電路的個體中不同。此外，即使在每一個體中調(diào)整Af,但 由于時效變化而導(dǎo)致電路的特性變化時，存在初始的Af不變時點(diǎn)亮性能劣化 的顧慮。此外，為了在點(diǎn)亮開始之后使放電燈的電弧放電成長，使點(diǎn)亮狀態(tài)穩(wěn)定 化，需要從電源對串聯(lián)諧振電路提供某種程度的電力，但是在預(yù)先設(shè)定上述 那樣的頻率變化部分的方法中，存在不能確保足以保證點(diǎn)亮穩(wěn)定性的電力的 情況。因此，本發(fā)明是鑒于上述課題而完成，其目的在于，提供一種放電燈點(diǎn) 亮電路，在放電燈的點(diǎn)亮控制中，對應(yīng)電源電壓變動、動作溫度偏差等的環(huán) 境特性和電路元件特性，能夠充分維持點(diǎn)亮性能。為了解決上述課題，本發(fā)明的放電燈點(diǎn)亮電路是向該放電燈提供用于點(diǎn) 亮放電燈的交流電力的放電燈點(diǎn)亮電路，其包括電力提供單元，具有包含開關(guān)元件的反相器電路，包含電感器及變壓器 中至少一個以及電容器的串聯(lián)諧振電路，驅(qū)動開關(guān)元件的驅(qū)動電路，該電力 提供單元通過轉(zhuǎn)換直流電源的輸出來向放電燈提供交流電力；以及控制單元， 生成用于控制從驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號的頻率的頻率控制信號，控制單元 具有相位差檢測單元，檢測從反相器電路向串聯(lián)諧振電路輸入的輸入電壓 和輸入電流的相位差；以及控制信號生成單元，生成頻率控制信號，使得能 夠根據(jù)相位差來增減驅(qū)動信號的頻率。根據(jù)這樣的放電燈點(diǎn)亮電路，通過檢測從反相器電路向串聯(lián)諧振電路的 輸入電壓和輸入電流的相位差，從而判定從反相器電路看到的串聯(lián)諧振電路 的電感性的深度及電容性的深度，根據(jù)該相位差來增減反相器電路的驅(qū)動頻 率。由此，由于能夠追隨串聯(lián)諧振電路的諧振頻率來調(diào)整反相器電路的驅(qū)動頻率，所以即使電路特性和環(huán)境特性變動，也能夠向放電燈提供充足的電力， 最大限度地確保放電燈的點(diǎn)亮穩(wěn)定性。優(yōu)選地，相位差檢測單元包含第l相位差檢測電路，在輸入電壓的相 位比輸入電流的相位超前的情況下，生成具有與相位差成比例的脈沖寬度的電感性檢測信號；以及第2相位差檢測電路，在輸入電壓的相位比輸入電流 的相位滯后的情況下，生成具有與相位差成比例的脈沖寬度的電容性檢測信 號，控制信號生成單元包含檢測用電容器， 一端被設(shè)定為第1電壓；充電 電路，連接到檢測用電容器的另一端，根據(jù)電感性檢測信號及電容性檢測信 號中的一個信號，對檢測用電容器的另一端提供電流；放電電路，連接到檢 測用電容器的另 一連，根據(jù)電感性檢測信號及電容性檢測信號中的另 一個信 號，從檢測用電容器的另一端吸收電流；以及信號生成電路，檢測出檢測用 電容器的兩端電壓，生成頻率控制信號，使得能夠根據(jù)兩端電壓來增減驅(qū)動 信號的頻率，第1電壓被設(shè)定為對充電電路提供的電源電壓和對放電電路提 供的電源電壓之間的值。這種情況下，利用相位差檢測單元生成具有與電感性的深度對應(yīng)的脈沖 寬度的信號，另一方面，生成具有與電容性的深度對應(yīng)的脈沖寬度的信號， 在控制信號生成單元中，根據(jù)兩個信號的各自的脈沖，檢測用電容器被充電 或放電，根據(jù)該檢測用電容器的兩端電壓，反相器電路的驅(qū)動信號的驅(qū)動頻 率被調(diào)整。由此，利用簡單的電路結(jié)構(gòu)就能夠使反相器電路的驅(qū)動頻率追隨 串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。此外，通過將檢測用電容器的一端設(shè)定在充電電 路的電源電壓和放電電路的電源電壓之間，從而能夠根據(jù)串聯(lián)諧振電路的電 感性及電容性的兩個的狀態(tài)，準(zhǔn)確地追隨頻率。此外，還具備對放電燈施加高壓脈沖來促進(jìn)點(diǎn)亮的起動單元，控制信號 生成單元根據(jù)起動單元的高壓脈沖的檢測，使檢測用電容器放電。如果采用 這種結(jié)構(gòu)，則在電路(的常數(shù))被設(shè)定為驅(qū)動頻率在高壓脈沖施加后急劇變 化的情況下，通過在點(diǎn)亮起動時將過去檢測的串聯(lián)諧振電路的狀態(tài)復(fù)位，可 根據(jù)點(diǎn)亮起動時的狀態(tài)，立即穩(wěn)定并追隨串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。優(yōu)選地，還具備對放電燈施加高壓脈沖來促進(jìn)點(diǎn)亮的起動單元，相位差 檢測單元包括第1相位差檢測電路，在輸入電壓的相位比輸入電流的相位 超前的情況下，生成具有與相位差成比例的脈沖寬度的電感性檢測信號；以 及第2相位差檢測電路，在輸入電壓的相位比輸入電流的相位滯后的情況下，生成具有與此相位差成比例的脈沖寬度的電容性檢測信號，控制信號生成單
元包含檢測用電容器；充電電路，連接到檢測用電容器，根據(jù)電感性檢測 信號及電容性檢測信號中的一個信號，對檢測用電容器提供電流；放電電路， 連接到檢測用電容器，根據(jù)電感性檢測信號及電容性檢測信號中的另 一個信 號，從檢測用電容器吸收電流；信號生成電路，被輸入檢測用電容器的兩端 電壓，從而生成頻率控制信號，使得能夠根據(jù)兩端電壓來增減驅(qū)動信號的頻 率的；以及開關(guān)單元，根據(jù)起動單元中的高壓脈沖的檢測，對信號生成電路 輸入檢測用電容器的兩端電壓，在高壓脈沖的檢測前，對檢測用電容器施加 與驅(qū)動信號的現(xiàn)有頻率相對應(yīng)的電壓。
這種情況下，利用相位差檢測單元生成具有與電感性對應(yīng)的深度的脈沖 寬度的信號，另一方面，生成具有與電容性對應(yīng)的深度的脈沖寬度的信號， 在控制信號生成單元，根據(jù)兩個信號的各自的脈沖，檢測用電容器被充電或 放電，根據(jù)該檢測用電容器的兩端電壓，反相器電路的驅(qū)動信號的驅(qū)動頻率 被調(diào)整。由此，利用簡單的電路結(jié)構(gòu)就能夠使反相器電路的驅(qū)動頻率追隨串 聯(lián)諧振電路的諧振頻率。此外，通過從點(diǎn)亮起動時以前的頻率連續(xù)地變化點(diǎn) 亮起動后的驅(qū)動頻率，就能使起動前后穩(wěn)定，使放電燈向電弧放電移行。
此外，優(yōu)選地，控制信號生成單元通過生成頻率控制信號，控制串聯(lián)諧 振電路中的工作頻率以使其接近諧振頻率。如果具備這樣的控制信號生成單 元，就會使對點(diǎn)亮控制電路提供的電力接近最大值，從而能夠進(jìn)一步提高點(diǎn) 亮穩(wěn)定性。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠在放電燈的點(diǎn)亮控制下，對應(yīng)電源電壓變動、動作溫 度偏差等環(huán)境特性和電路元件的特性，充分地維持點(diǎn)亮性能。


圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選的一實(shí)施方式的放電燈點(diǎn)亮電路1的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是概念地表示圖1的半橋反相器的驅(qū)動頻率和提供電力的大小的關(guān) 系的曲線圖。
圖3是表示處于電感性區(qū)域時的圖1的串聯(lián)諧振電路的信號波形的圖， (a)是輸入電壓的信號波形，(b)是輸入電流的信號波形，(c)是將輸入電流整形為矩形波的信號波形。
圖4是表示處于電容性區(qū)域時的圖1的串聯(lián)諧振電路的信號波形的圖，
(a)是輸入電壓的信號波形，(b)是輸入電流的信號波形，(c)是將輸入電 流整形為矩形波的信號波形。
圖5是表示圖1的相位差檢測單元的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示圖1的串聯(lián)諧振電路處于電感性區(qū)域時的各信號波形的圖， (a)是輸入電壓的波形，(b)是將輸入電流整形為矩形波的信號波形，(c) 是電感性檢測信號的波形，(d)是電容性檢測信號的波形。
圖7是表示圖1的串聯(lián)諧振電路處于電容性區(qū)域時的各信號波形的圖， (a)是輸入電壓的波形，(b)是將輸入電流整形為矩形波的信號波形，(c) 是電感性檢測信號的波形，(d)是電容性檢測信號的波形。
圖8是表示圖1的信號生成電路及V-F轉(zhuǎn)換單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9是表示本發(fā)明的變形例的放電燈點(diǎn)亮電路的信號生成電路及V-F轉(zhuǎn) 換單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10是表示本發(fā)明的變形例的放電燈點(diǎn)亮電路的充電電路及放電電路 的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是概念地表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和提供電力(或OCV)的 大小的關(guān)系的曲線圖。
標(biāo)號說明
1…放電燈點(diǎn)亮電路，2…電力提供單元，3…控制單元，5…起動單元，6… 半橋反相器(反相器電路)，6a、 6b…晶體管(開關(guān)元件)、7…橋式驅(qū)動器(驅(qū) 動電路)，8…變壓器，9…電容器，10…電感器，17…相位差檢測單元，17a… 電感性檢測電路(第1相位差檢測電路)，17b…電容性檢測電路(第2相位 差檢測電路)，19…第2控制信號生成單元，28、 228…充電電路，29、 229... 放電電路，30…檢測用電容器，32、 132…信號生成電路，133、 134、 135... 開關(guān)元件(開關(guān)單元)。
優(yōu)選實(shí)施方式
下面，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的放電燈點(diǎn)亮電路的優(yōu)選實(shí)施方式。 另外，在附圖的說明中，對相同或相當(dāng)?shù)牟糠仲x予相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的 說明。圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選的一實(shí)施方式的放電燈點(diǎn)亮電路1的結(jié)構(gòu)的方框 圖。在圖1中示出的放電燈點(diǎn)亮電路1是對放電燈L提供用于使放電燈L點(diǎn)
亮的交流電力的電路，將來自直流電源B的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓提供給 放電燈L。放電燈點(diǎn)亮電路1主要用于車輛用的、特別是前照燈等的燈具中。 另外，作為放電燈L,例如優(yōu)選使用無水銀的金屬卣化物燈，但也可以是其 它種類的放電燈。
放電燈點(diǎn)亮電路l包括電力提供單元2，從直流電源B接受電源供給， 并將交流電力提供給放電燈L;控制單元3，控制對放電燈L的提供電力的 大??；以及V-F轉(zhuǎn)換單元4，對從控制單元3輸出的模擬信號即頻率控制信 號Sc'進(jìn)行電壓-頻率轉(zhuǎn)換(V-F轉(zhuǎn)換)，生成控制信號Sc2。
電力提供單元2對放電燈L提供基于來自V-F轉(zhuǎn)換單元4的控制信號Sc2 的大小的電力。電力提供單元2連接到直流電池等的直流電源B，從直流電 源B接受直流電壓，進(jìn)行交流轉(zhuǎn)換及升壓。本實(shí)施方式的電力提供單元2包 括起動單元5,在點(diǎn)亮開始時對放電燈L施加高壓脈沖來促進(jìn)點(diǎn)亮；半橋 反相器(反相器電路)6，作為開關(guān)元件的2個晶體管6a及6b串聯(lián)連接；以 及橋式驅(qū)動器(驅(qū)動電路)7，交替轉(zhuǎn)換地驅(qū)動晶體管6a及6b。作為晶體管 6a、 6b，例如如圖1所示優(yōu)選使用N溝道MOSFET， j旦也可以j吏用其它的FET 或雙極晶體管。在本實(shí)施方式中，晶體管6a的漏極端子通過用于搡作點(diǎn)亮動 作的開始的開關(guān)SW，連接到直流電源B的正側(cè)端子，晶體管6a的源極端子 連接到晶體管6b的漏極端子，晶體管6a的柵極端子連接到橋式驅(qū)動器7。此 外，晶體管6b的源極端子連接到接地電位線GND (即直流電源B的負(fù)側(cè)端 子)，晶體管6b的柵極端子連接到橋式驅(qū)動器7。橋式驅(qū)動器7通過基于脈 沖信號即控制信號Sa向晶體管6a及6b的柵極端子提供彼此反相的驅(qū)動信號 Sd,、 Sd2，從而使晶體管6a、 6b交替地導(dǎo)通。
此外，電力提供單元2還具有變壓器8、電容器9及電感器10。為了向 放電燈L施加高壓脈沖，并在傳輸電力的同時對該電力進(jìn)行升壓而設(shè)置變壓 器8。此外，變壓器8、電容器9及電感器IO構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。即，變壓 器8的初級線圏8a、電感器10及電容器9彼此串聯(lián)連接。而且，該串聯(lián)電路 的一端連接到晶體管6a的源極端子及晶體管6b的漏極端子，另一端連接到 接地電位線GND。在該結(jié)構(gòu)中，由變壓器8的初級線圈8a的漏損(漏) (leakage)電感及電感器10的電感構(gòu)成的合成電抗、以及電容器9的電容，決定諧振頻率。再有，也可以僅由初級線圈8a及電容器9構(gòu)成串聯(lián)諧振電路， 省略電感器IO。此外，與電感器10的電感相比，將初級線圈8a的電感設(shè)定 地非常小，諧振頻率可以幾乎由電感器10和電容器9的電容決定。
在上述電力供給單元2中，使晶體管6a、 6b交替地導(dǎo)通/截止，在變壓 器8的初級線圈8a中產(chǎn)生交流電力。該交流電力升壓后被傳遞到變壓器8的 次級線圈8b，并提供到與次級線圈8b連接的放電燈L。再有，用于驅(qū)動晶體 管6a、 6b的橋式驅(qū)動器7相反地驅(qū)動各晶體管6a、 6b,以使晶體管6a、 6b 不成為同時導(dǎo)通狀態(tài)。
在此，說明電力提供單元2的串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和對放電燈L供 給的電力的關(guān)系。圖2是概念地表示晶體管6a、 6b的驅(qū)動頻率和提供電力的 大小的關(guān)系的曲線圖。如圖所示，在驅(qū)動頻率與串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fon 相等時，提供給放電燈L的電力的大小成為最大值Pmax,隨著驅(qū)動頻率變得 比串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fon大(或變小)而減少。這是因?yàn)榇?lián)諧振電 路的阻抗根據(jù)橋式驅(qū)動器7對晶體管6a、 6b的驅(qū)動頻率而變化。因此，通過 改變驅(qū)動頻率，能夠控制提供給放電燈L的交流電力的大小。但是，在驅(qū)動 頻率比諧振頻率fon小的情況下，開關(guān)損失變大，電力效率下降。因此，期 望控制橋式驅(qū)動器7的驅(qū)動頻率的大小，以使其收容在比諧振頻率fon大的 區(qū)域(圖中區(qū)域A)。再有，將比諧振頻率fon小的頻率區(qū)域稱為電容性區(qū)域， 將比諧振頻率fon大的頻率區(qū)域稱為電感性區(qū)域。
在圖3及圖4中示出了在處于圖2的電感性區(qū)域或電容性區(qū)域的情況下， 從半橋反相器6向串聯(lián)諧振電路的輸入電壓和輸入電流的關(guān)系。圖3是表示 處于電感性區(qū)域時的信號波形的圖，(a)是輸入電壓V,的信號波形，(b)是 輸入電流I,的信號波形，(c)是將輸入電流整形為矩形波的信號波形12。此 外，圖4是表示處于電容性區(qū)域時的信號波形的圖，(a)是輸入電壓V一勺信 號波形，(b)是輸入電流I,的信號波形，(c)是將輸入電流I,整形為矩形波 的信號波形12。如這些圖所示可知，在處于電感性區(qū)域的情況下，輸入電壓 V,的相位與輸入電流I,相比超前，在處于電容性區(qū)域的情況下，輸入電壓 V,的相位與輸入電流L相比滯后。
返回圖1,起動單元5是用于對放電燈L施加起動用的高壓脈沖的電路， 通過將觸發(fā)電壓及電流(高壓脈沖)施加在變壓器8的初級線圈8a,能使高 壓脈沖重疊在變壓器8的次級線圈8b中生成的交流電壓上。具體地，起動單元5包含積蓄用于生成高壓脈沖的電力的起動用電容器、及火化隙(spark gap ) 或氣體放電器(gas arrester)等自擊穿型開關(guān)元件(未圖示)等。該起動單元 5通過在點(diǎn)亮起動時對起動用電容器充電，在兩端電壓達(dá)到放電開始電壓時， 使自擊穿型開關(guān)元件瞬間成為導(dǎo)通狀態(tài)來輸出觸發(fā)電壓及電流。此外，起動 單元5在產(chǎn)生了觸發(fā)電壓及電流的瞬間生成脈沖檢測信號Sp,將該脈沖檢測 信號Sp發(fā)送到后迷的控制單元3。
控制單元3是用于通過控制從橋式驅(qū)動器7輸出的驅(qū)動信號Sd,、 SA的 頻率來調(diào)整串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率的電路，具有電壓檢測單元15、電流檢 測單元16、相位差檢測單元17、第1控制信號生成單元18及第2控制信號 生成單元19。
電壓檢測單元15檢測從半橋反相器6向串聯(lián)諧振電路輸入的輸入電壓 V,，并對相位差檢測單元17輸出整形為矩形波的輸入電壓V,的檢測信號。 同樣地，電流檢測單元16檢測從半橋反相器6向串聯(lián)諧振電路輸入的輸入電 流Ip并對相位差檢測單元17輸出整形為矩形波的輸入電流I,的檢測信號12。 電流才企測單元16沖全測輸入電流I,的方法考慮多種多樣的方法，例如由于電容 器9的電容值已知，所以能夠通過檢測電容器9兩端的各個電壓來求出輸入 電流L的波形。
相位差一企測單元17是通過檢測輸入電壓V,和輸入電流I,的相位差來取
電路，其由電感性檢測電路(第1相位差檢測電路)17a和電容性檢測電路(第 2相位差檢測電路)17b構(gòu)成。
在此，在圖5中示出了相位差檢測單元17的電路結(jié)構(gòu)。如圖所示，電感 性檢測電路17a包含2個D觸發(fā)器20、 21及"或"電路22。電容性檢測電 路17b包含2個D觸發(fā)器23、 24及"或"電路25。各個D觸發(fā)器20、 21、 23、 24的數(shù)據(jù)(D)端子通過被偏置為正電壓而被固定在高電平。而且，在 D觸發(fā)器20的時鐘(CK )端子中輸入輸入電壓V,的檢測信號，在D觸發(fā)器 21的CK端子中輸入使輸入電壓V,的檢測信號反轉(zhuǎn)的電壓，在D觸發(fā)器23 的時鐘(CK)端子中輸入使輸入電流I,整形為矩形波的信號波形12，在D觸 發(fā)器24的CK端子中輸入使信號波形12反轉(zhuǎn)的電壓。而且，觸發(fā)器20的Q 輸出和觸發(fā)器21的Q輸出被輸入到"或"電路22,"或"電路22的輸出成 為電感性檢測電路17a的電感性檢測信號此外，觸發(fā)器23的Q輸出和觸發(fā)器24的Q輸出被輸入到"或"電路25,"或"電路25的輸出成為電容 性檢測電路17b的電容性檢測信號Sc。
圖6是表示電力提供單元2的串聯(lián)諧振電路處于電感性區(qū)域時的各信號 波形的圖，(a)表示輸入電壓V,的波形，(b)是將輸入電流I,整形為矩形波 的信號12的波形，(c )是電感性檢測信號SL的波形，(d )是電容性檢測信號 Sc的波形。如此，在12為低電平時從V,的上升沿到12的上升沿的時間和在 12為高電平時從V,的下降沿到12的下降沿的時間之間，由電感性;險測電路17a 生成的電感性檢測信號St成為高電平。因此，在輸入電壓V,的相位比輸入 電流I,的相位超前時，電感性檢測電路17a生成具有與該相位差成比例的脈 沖寬度的電感性檢測信號SL。即，電感性檢測信號SL的脈沖寬度表示串聯(lián)諧 振電路的驅(qū)動狀態(tài)的電感性的深度。
另一方面，圖7是表示電力提供單元2的串聯(lián)諧振電路處于電容性區(qū)域 時的各信號波形的圖，(a)是輸入電壓V,的波形，(b)是信號l2的波形，(c) 是電感性檢測信號S^的波形，(d)是電容性檢測信號Sc的波形。如此，在 V,為低電平時從12的上升沿到V,的上升沿的時間和在V,為高電平時從12的 下降沿到V,的下降沿的時間之間，由電容性檢測電路17b生成的電容性檢測 信號Sc成為高電平。因此，在輸入電壓V,的相位比輸入電流I,的相位滯后 時，電容性檢測電路17b生成具有與該相位差成比例的脈沖寬度的電容性檢 測信號Sc。即，電容性檢測信號Sc的脈沖寬度表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動狀態(tài) 的電容性的深度。 '
再次回到圖1,第1控制信號生成單元18根據(jù)放電燈L的燈電壓V^及 燈電流L，控制橋式驅(qū)動器7的驅(qū)動頻率(即，對放電燈L的提供電力的大 小)。第1控制信號生成單元18是生成頻率控制信號Scl的電路，使得應(yīng)提 供給放電燈L的無負(fù)載時輸出電壓(OCV)或功率的大小接近規(guī)定值，其由 運(yùn)算單元26及誤差放大器27構(gòu)成。運(yùn)算單元26根據(jù)在變壓器8的次級線圈 8b端檢測出的燈電壓Vl及燈屯流IL的值，計算施加在放電燈L上的電壓或 提供電力，并生成電壓信號，以使計算的電壓或提供電力接近規(guī)定值或規(guī)定 的時間函數(shù)。誤差放大器27對從運(yùn)算單元26輸入的電壓信號進(jìn)行反轉(zhuǎn)放大， 并作為頻率控制信號Sc,輸出。根據(jù)該頻率控制信號Sc,,進(jìn)行對應(yīng)于其電壓 電平的橋式驅(qū)動器7的驅(qū)動頻率的控制。
第2控制信號生成單元19根據(jù)由相位差檢測單元17生成的電感性檢測信號S^及電容性檢測信號Sc,控制橋式驅(qū)動器7的驅(qū)動頻率。第2控制信號生成單元19包含充電電路28、放電電路29、檢測用電容器30、開關(guān)元件31 及信號生成電路32。充電電路28的結(jié)構(gòu)為電流源28a及開關(guān)元件28b串聯(lián)連接，因電流源 28a的一端連接到電源，所以被設(shè)定為正電壓Vcc,電流源28a的另一端連接 到開關(guān)元件28b。另一方面，放電電路29的結(jié)構(gòu)為電流源29a及開關(guān)元件29b 串聯(lián)連接，電流源29a的一端接地，電流源29a的另 一端連接到開關(guān)元件2%。 通過連接開關(guān)元件28b和開關(guān)元件29b,該充電電路28和放電電路29形成 串聯(lián)電路。再有，電流源28a通過開關(guān)元件28b對與放電電路29的連接點(diǎn)提 供電流，電流源29a通過開關(guān)元件29b從與放電電路29的連接點(diǎn)吸收電流。 這里，開關(guān)元件29b根據(jù)來自電感性檢測電路17a的電感性;險測信號SL而被 導(dǎo)通/截止，開關(guān)元件28b根據(jù)來自電容性檢測電路17b的電容性檢測信號Sc 而#皮導(dǎo)通/截止。這里，電流源28a和開關(guān)元件28b的組合、以及電流源29a 和開關(guān)元件2%的組合，可以分別置換為根據(jù)電容性檢測信號Sc以及電感性 檢測信號SL而使各電流源工作或設(shè)為高阻抗的轉(zhuǎn)換動作的電路。檢測用電容器30的一端設(shè)定為向充電電路28提供的正電壓Vcc和向放 電電路29提供的接地電壓之間的中間電壓Vo，另 一端連接到充電電路28和 放電電^各29的連接點(diǎn)。如果是正電壓Vcc和接地電壓之間的值，該中間電壓 Vo可以設(shè)定為任意的值。器30的另 一端提供電流，根據(jù)電感性檢測信號SJ人放電電路29吸收來自檢 測用電容器30的另一端的電流。即，通過包含電流源的充放電電路，檢測用 電容器30的兩端電壓的時間變化與電容器電壓無關(guān)，成為恒定。由此，檢測 用電容器30根據(jù)輸入電壓V，和輸入電流I,的相位差，即串聯(lián)諧振電路的電 容性及電感性的深度來增減兩端電壓。開關(guān)元件31是連接到檢測用電容器30的兩端，用于復(fù)位由檢測用電容 器30檢測出的驅(qū)動狀態(tài)的開關(guān)元件。開關(guān)元件31中，從起動單元5輸入脈 沖檢測信號Sp,與脈沖檢測信號Sp的發(fā)生時同步地導(dǎo)通，由此使蓄積在檢 測用電容器30的電荷放電。信號生成電路32根據(jù)檢測用電容器30的兩端電壓，生成對應(yīng)于該電壓 的頻率控制信號Sc,,通過開關(guān)33輸出到V-F轉(zhuǎn)換單元4。圖8是表示信號生成電路32及V-F轉(zhuǎn)換單元4的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖所示，信號生成電 路32內(nèi)置用于設(shè)定為高輸入阻抗的2個差動放大器32a、 32b，檢測出檢測用 電容器30的兩端電壓，作為頻率控制信號Sc,而輸入到開關(guān)33。開關(guān)33是 用于切換第1控制信號生成單元18的誤差放大器27與信號生成電路32和 V-F轉(zhuǎn)換單元4之間的連接的開關(guān)元件，開關(guān)33被控制為在放電燈L起動 前，使誤差放大器27和V-F轉(zhuǎn)換單元4之間導(dǎo)通；在放電燈L起動之后'使 信號生成電路32和V-F轉(zhuǎn)換單元4之間導(dǎo)通。由此，在放電燈L起動前，驅(qū) 動頻率被燈電壓vl及燈電流Il所控制，在放電燈L起動之后，驅(qū)動頻率被 串聯(lián)諧振電^各的輸入電壓V,及輸入電流I,所控制。V-F轉(zhuǎn)換單元4包括電流鏡電路單元34、遲滯比較器35、電容器36 以及晶體管37。電流鏡電路單元34產(chǎn)生并輸出與從信號生成電路輸入的頻 率控制信號Sc,對應(yīng)的電流。在電流鏡電路單元34的輸出連接電容器36的 一端，電容器36的另一端接地。而且，在電容器36的一端連接晶體管37的 集電極端子，晶體管37的發(fā)射極端子接地。遲滯比較器35的輸入連接到電 容器36的一端，其輸出連接到晶體管37的基極端子。利用這樣的結(jié)構(gòu)，從 V—F轉(zhuǎn)換單元4的輸出被生成具有與頻率控制信號Sc,的電平對應(yīng)的頻率的脈沖波的控制信號SC2。下面，說明放電燈點(diǎn)亮電^各1的作用效果。根據(jù)放電燈點(diǎn)亮電路1,通過檢測從半橋反相器6向串聯(lián)諧振電路的輸 入電壓V,和輸入電流I,的相位差，從而判定從半橋反相器6看到的串聯(lián)諧振 電路的電感性的深度及電容性的深度，并基于該相位差來增減半橋反相器6 的驅(qū)動頻率。由此，由于能夠追隨調(diào)整半橋反相器6的驅(qū)動頻率使其接近串 聯(lián)諧振頻率的諧振頻率，所以即使電源電壓變動、動作溫度偏差等環(huán)境特性 和電路元件的特性變動，也能夠?qū)Ψ烹姛籼峁┳銐虻碾娏Γ軌蜃畲笙薅鹊?確保放電燈的點(diǎn)亮穩(wěn)定性。此外，通過相位差檢測單元17，生成具有對應(yīng)于電感性的深度的脈沖寬 度的電感性檢測信號S^另一方面，生成具有對應(yīng)于電容性的深度的脈沖寬 度的電容性檢測信號Sc,在第2控制信號生成單元19中，根據(jù)兩個信號的 各自的脈沖，檢測用電容器30被充電或放電，根據(jù)該檢測用電容器30的兩 端電壓，半橋反相器6的控制信號Sc2的驅(qū)動頻率被調(diào)整。由此，能夠利用 簡易的電路結(jié)構(gòu)使半橋反相器的驅(qū)動頻率追隨串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。此外，檢測用電容器30的一端被設(shè)定為充電電路28的電源電壓和放大電路29的電源電壓之間的中間電壓，所以如果即使稍微偏離諧振頻率，則在 經(jīng)過某種程度的時間后，檢測用電容器30的兩端電壓也在上限值或下限值飽 和。即，如果去除電路的追隨速度，則追隨諧振頻率的速度由電流源28a、 29a 的電流值及后級的V-F轉(zhuǎn)換單元4的增益而唯一地決定，所以可通過較少的 電路參數(shù)來實(shí)現(xiàn)高速的諧振追隨控制。因此，能夠根據(jù)串聯(lián)諧振電路的電感 性以及電容性的兩個狀態(tài)，準(zhǔn)確地追隨頻率。此外，第2控制信號生成單元19根據(jù)起動單元5中的高頻脈沖的檢測， 使檢測用電容器30放電，在點(diǎn)亮起動時復(fù)位過去檢測出的串聯(lián)諧振電路的狀 態(tài)。由此，在電路(的常數(shù))被設(shè)定為施加高壓脈沖后驅(qū)動頻率急劇變化的 情況下，能夠根據(jù)點(diǎn)亮起動時的狀態(tài)使起動頻率立即穩(wěn)定，追隨串聯(lián)諧振電 路的諧振頻率。再有，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式。例如，控制單元3進(jìn)行工作，使 得在檢測出電容性的情況下使檢測用電容器30充電，在檢測出電感性的情況 下使檢測用電容器30放電，但也可以相反。在這種情況下，只要控制為在檢 測用電容器30的兩端電壓越高時，越降低驅(qū)動頻率即可。此外，也可以是，在放電燈L的起動前后，檢測用電容器30的兩端電 壓連續(xù)地改變對V-F轉(zhuǎn)換器4輸出的頻率控制信號Sc,。圖9是表示這種情況 的本發(fā)明的變形例的信號生成電路132的電路圖。信號生成電路132包括在 一端接地的檢測用電容器30的另一端互相并聯(lián)連接的3個開關(guān)元件(開關(guān)單 元)133、 134、 135。這些開關(guān)元件134、 135通過排出專用緩沖器而連接到 V-F轉(zhuǎn)換單元4的輸入，開關(guān)元件133從V-F轉(zhuǎn)換單元4的輸入通過緩沖器 連接。開關(guān)元件133、 134、 135分別根據(jù)來自起動單元5的脈沖檢測信號Sp 而被導(dǎo)通/截止。具體地說，在放電燈L起動前，開關(guān)元件133、 135導(dǎo)通， 開關(guān)元件134截止。與此相反，在放電燈L起動后，開關(guān)元件133、 135截止， 開關(guān)元件134導(dǎo)通。利用這樣的結(jié)構(gòu)，在向放電燈L施加高壓脈沖前，從第 1控制信號生成單元18向V-F轉(zhuǎn)換單元4輸入頻率控制信號Sc,,根據(jù)該頻 率控制信號Sc,所產(chǎn)生的電壓通過開關(guān)元件133而被施加在^r測用電容器30。 由此，檢測用電容器30中，被施加與半橋反相器6的當(dāng)前的驅(qū)動頻率對應(yīng)的 電壓來對其進(jìn)行充電。另一方面，在對放電燈L施加高壓脈沖后，對V-F轉(zhuǎn) 換單元4輸入與第2控制信號生成單元19的^f企測用電容器30的兩端電壓對應(yīng)的頻率控制信號Sq。根據(jù)這樣的信號生成電路132,在串聯(lián)諧振電路中， 通過從點(diǎn)亮起動時以前的頻率連續(xù)地改變點(diǎn)亮起動后的驅(qū)動頻率，從而能夠 在起動前后穩(wěn)定，使放電燈向電弧放電移行。此外，作為充電電路及放電電路的結(jié)構(gòu)，不限于包含電流源的結(jié)構(gòu)，由 于成本和電流源的性能等任何理由而無法使用電流源的情況下，也可以為如圖IO所示的結(jié)構(gòu)。圖10是作為本發(fā)明的變形例的包含充電電路228及放電 電路229和檢測用電容器30的電路圖。如同圖所示，充電電路228是由電阻 228a和開關(guān)元件28b所構(gòu)成的串聯(lián)電路，放電電路229是由電阻229a和開關(guān) 元件29b所構(gòu)成的串聯(lián)電路。充電電路228從一端側(cè)被施加正電壓Vcc，放 電電路229從一端側(cè)被施加接地電壓VEE,充電電路228和放電電路229在 彼此的另 一端串聯(lián)連接。在該2個電路的連接點(diǎn)連接檢測用電容器30的一端， 檢測用電容器30的另一端通過電容器230被接地。并且，在該檢測用電容器 30的另一端，被施加由電阻231、 232分壓的電壓(Vcc+VEE)/2。在此，為 了使施加在檢測用電容器30上的電壓(電流)平滑化而設(shè)置電容器230。據(jù)電感性及電容性的深度使檢測用電容器30充電或放電。但是，在由電容器 和電阻構(gòu)成的充放電電路中，在某 一 時刻的電容器電壓的時間變化由該時刻的電容器電壓所決定(因電容器電壓按照指數(shù)函數(shù)變化)。如果向電感性的頻 率的偏移程度和電容器的電壓變化的關(guān)系，和向電容性的頻率的偏移程度和 電容器的電壓變化的關(guān)系不同，會對諧振頻率的收斂產(chǎn)生影響。因此，通過 將檢測用電容器30的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為作為中間電壓的(Vcc+VEE) /2，從而 相對于從諧振頻率的偏移程度的電容器電壓的變化，在電感性/電容性的任一 個中都相同，可提高諧振頻率追隨的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1、一種放電燈點(diǎn)亮電路，對該放電燈提供用于點(diǎn)亮放電燈的交流電力，其特征在于，包括電力提供單元，具有包含開關(guān)元件的反相器電路；包含電感器及變壓器中至少一個、以及電容器的串聯(lián)諧振電路；以及驅(qū)動上述開關(guān)元件的驅(qū)動電路，該電力提供單元通過轉(zhuǎn)換直流電源的輸出，對上述放電燈提供上述交流電力；以及控制單元，生成控制從上述驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號的頻率的頻率控制信號；上述控制單元具有相位差檢測單元，檢測從上述反相器電路向上述串聯(lián)諧振電路輸入的輸入電壓和輸入電流的相位差；控制信號生成單元，生成上述頻率控制信號，使得能夠根據(jù)上述相位差來增減上述驅(qū)動信號的頻率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈點(diǎn)亮電路，其特征在于， 上述相位差檢測單元包含第l相位差檢測電路，在上述輸入電壓的相位比上述輸入電流的相位超 前的情況下，生成具有與上述相位差成比例的脈沖寬度的電感性檢測信號； 以及第2相位差檢測電路，在上述輸入電壓的相位比上述輸入電流的相位滯 后的情況下，生成具有與上述相位差成比例的脈沖寬度的電容性檢測信號， 上述控制信號生成單元包含 檢測用電容器， 一端被設(shè)定為第1電壓；充電電路，連接到上述檢測用電容器的另一端，根據(jù)上述電感性檢測信 號及上述電容性檢測信號中的一個信號，對上述檢測用電容器的另一端提供 電流；放電電路，連接到上述檢測用電容器的另一端，根據(jù)上述電感性檢測信 號及上述電容性檢測信號中的另 一個信號，從上述檢測用電容器的另 一端吸 收電流；以及信號生成電路，檢測上述檢測用電容器的兩端電壓，生成上述頻率控制 信號，使得能夠根據(jù)上述兩端電壓來增減所述驅(qū)動信號的頻率，上述第1電壓被設(shè)定為對上述充電電路提供的電源電壓和對上述放電電 路提供的電源電壓之間的值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈點(diǎn)亮電路，其特征在于，還包括 起動單元，對上述放電燈施加高壓脈沖來促進(jìn)點(diǎn)亮； 上述控制信號生成單元根據(jù)上述起動單元的上述高壓脈沖的檢測，使上述檢測用電容器放電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈點(diǎn)亮電路，其特征在于，還包括 起動單元，對上述放電燈施加高壓脈沖來促進(jìn)點(diǎn)亮，上述相位差^r測單元包括第l相位差檢測電路，在上述輸入電壓的相位比上述輸入電流的相位超 前的情況下，生成具有與上述相位差成比例的脈沖寬度的電感性檢測信號； 以及第2相位差檢測電路，在上述輸入電壓的相位比上述輸入電流的相位滯 后的情況下，生成具有與上述相位差成比例的脈沖寬度的電容性檢測信號， 上述控制信號生成單元包含 檢測用電容器；充電電路，連接到上述檢測用電容器，根據(jù)上述電感性檢測信號及上述 電容性檢測信號中的一個信號，對上述檢測用電容器提供電流；放電電路，連接到上述檢測用電容器，根據(jù)上述電感性檢測信號及上述 電容性檢測信號中的另一個信號，從上述檢測用電容器吸收電流；信號生成電路，被輸入上述檢測用電容器的兩端電壓，從而生成上述頻 率控制信號，使得能夠根據(jù)上述兩端電壓來增減上述驅(qū)動信號的頻率；以及開關(guān)單元，根據(jù)上述起動單元中的上述高壓脈沖的檢測，對上述信號生 成電路輸入上述檢測用電容器的兩端電壓，在上述高壓脈沖的檢測前，對上 述檢測用電容器施加與上述驅(qū)動信號的現(xiàn)有頻率相對應(yīng)的電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 - 4的任一項(xiàng)所述的放電燈點(diǎn)亮電路，其特征在于， 上述控制信號生成單元通過生成上述頻率控制信號，控制上述串聯(lián)諧振電路中的工作頻率以使其接近諧振頻率。
全文摘要
提供一種放電燈點(diǎn)亮電路，該電路在放電燈的點(diǎn)亮控制中，對應(yīng)電源電壓變動、動作溫度偏差等的環(huán)境特性和電路元件特性，能夠充分維持點(diǎn)亮性能。該放電燈點(diǎn)亮電路(1)包括電力提供單元(2)，具有包含晶體管(6a、6b)的半橋反相器(6)，包含電感器(10)、變壓器(8)及電容器(9)的串聯(lián)諧振電路，以及用于驅(qū)動晶體管的橋式驅(qū)動器(7)，該電力提供單元通過轉(zhuǎn)換直流電源B的輸出，對放電燈L提供交流電力；控制單元(3)，生成控制從橋式驅(qū)動器輸出的驅(qū)動信號的頻率的頻率控制信號Sc₁，控制單元具有相位差檢測單元(17)，檢測對串聯(lián)諧振電路的輸入電壓和輸入電流的相位差；控制信號生成單元(19)，生成頻率控制信號Sc₁，使得能夠根據(jù)相位差來增減驅(qū)動信號的頻率。
文檔編號H05B41/28GK101222809SQ200710307758
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者市川知幸, 村松隆雄 申請人:株式會社小糸制作所