JP4475148B2 - Discharge lamp lighting device and lighting fixture including the same - Google Patents
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Description
本発明は、放電灯を安定点灯させるための放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具に関し、特に電力変換回路の出力制御において、出力端が地絡状態にある場合の保護制御に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device for stably lighting a discharge lamp and a lighting fixture including the same, and more particularly to protection control when an output terminal is in a ground fault state in output control of a power conversion circuit.
バッテリや交流電流を整流・平滑化して得られる直流電力を、電力変換回路において放電灯が必要とする形態に変換し、放電灯を安定に点灯させるようにした放電灯点灯装置が従来から用いられている。特許文献1では、図6に示すように、DC−DC変換回路1からの直流電力をインバータ回路2にて交番させた交流電力をランプに供給するにあたって、ランプ電流をDC−DC変換回路1の出力端の一端とインバータ回路2の入力端の一端との間に挿入された電流検出抵抗rで検出するようにし、その検出結果を誤差アンプ3において指令値Vkと比較し、比較結果に応じてPWM回路4がDC−DC変換回路1を構成するスイッチング素子q1へのPWM信号を調整することで、ランプ電流の制御が行われている。
Conventionally, a discharge lamp lighting device has been used in which DC power obtained by rectifying and smoothing a battery or AC current is converted into a form required by a discharge lamp in a power conversion circuit, and the discharge lamp is lit stably. ing. In
そして、前記電流検出抵抗rの一端が接続されるインバータ回路2の入力端の一端は回路の接地線とし、電流検出抵抗rの他端に生じた電圧信号を電流検出信号として誤差アンプ3に入力している。これによって、図6に示すように、インバータ回路2の出力端が地絡したとしても、DC−DC変換回路1の出力端の平滑コンデンサCからインバータ回路2のトランジスタq3を介して流れる地絡電流が前記電流検出抵抗rを介して平滑コンデンサcに戻る回路を形成することで、前記地絡電流も電流検出抵抗rで検出するようにし、地絡電流を抑えることができるように構成されている。
One end of the input terminal of the
また、特許文献2では、電流検出抵抗を図6と同様の構成で接続し、放電灯点灯装置が始動後、所定時間が経過しても過電流が流れていると、地絡による過電流が流れているものと判断し、放電灯点灯装置を停止させ、保護している。
Further, in
さらに、特許文献3では、放電灯点灯装置が動作開始直後、放電灯が未点灯状態にあるときに生じる該放電灯点灯装置の出力電圧ないし出力電流が想定範囲を逸脱した場合は、出力端が地絡しているものとみなし、停止することで該放電灯点灯装置を保護するものである。具体的には、未点灯状態では負荷電流が流れないために出力電圧は定常点灯状態よりも高い所定の無負荷2次電圧まで上昇するが、その無負荷2次電圧に上昇すると想定される期間内に、負荷電流が所定値以上流れる場合や、出力電圧が所定電圧に上昇しない場合などでは、地絡しているものと判断している。
上記特許文献1および2の例では、地絡してもその電流がランプ電流検出回路において検出され、地絡の状態が接地線や筐体等への短絡などの通常の低インピーダンス地絡であれば、過電流が流れ、地絡が発生したと判断できるが、地絡が発生していても出力配線の炭化などで或る程度のインピーダンスを有している場合、過電流にはならず、保護することができないという問題がある。また、流れている電流が、負荷に流れている電流か地絡電流かが判別できず、さらに過電流が流れていても、地絡電流であるのか、短絡電流であるのかの区別がつきにくく、地絡はすばやく停止保護したいが、たとえばランプの灯き始めの冷えている状態では、ガス圧が低く、端子電圧も低いので、短絡と判定される場合も想定されるので、短絡では保護停止までの時間は地絡より長くしたいなどの保護動作の区別ができないという問題もある。
In the examples of
また、特許文献3の例では、動作開始直後のランプ消灯状態における出力電圧や出力電流の挙動が通常状態から逸脱していれば地絡していると判断するので、動作開始直後のランプ消灯状態における無負荷電圧出力極性が所定の極性に固定されている場合、出力の一端の地絡は検出できても、他端の地絡は検出できないという問題がある。 Further, in the example of Patent Document 3, it is determined that a ground fault has occurred if the behavior of the output voltage or output current in the lamp extinction state immediately after the start of operation deviates from the normal state. When the no-load voltage output polarity is fixed at a predetermined polarity, there is a problem that even if the ground fault at one end of the output can be detected, the ground fault at the other end cannot be detected.
本発明の目的は、高インピーダンス地絡も含めて、出力端のいずれの地絡も確実に検出することができるとともに、地絡か短絡かの判定も正確に行うことができる放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具を提供することである。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of reliably detecting any ground fault at the output end, including a high impedance ground fault, and accurately determining whether it is a ground fault or a short circuit. It is providing a lighting fixture provided with it.
本発明の放電灯点灯装置は、所望直流電圧を作成する電力変換回路と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路と、前記電力変換回路の出力電圧が前記所望直流電圧となるようにフィードバック制御する出力フィードバック制御回路と、前記出力フィードバック制御回路からのPWMデューティ調整信号に応答して、前記電力変換回路のスイッチングを制御するPWM信号発生回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、前記電力変換回路およびインバータ回路は、前記電力変換回路側で接地され、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに挿入される電流検出回路と、前記電力変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路の検出結果が、放電灯の点灯が維持できなくなる予め定める第1の値以下であり、かつ、前記電圧検出回路の検出結果が、放電灯の点灯電圧の上限より高く、放電灯が消灯している無負荷状態よりも低い予め定める第2の値以下である場合、出力端が地絡状態であると判定する地絡判定回路と、前記電流検出回路の検出結果が前記予め定める第1の値以下であるときには、前記PWMデューティ調整信号のレベルを無負荷電圧上昇時におけるPWMデューティ調整信号のレベルに固定するデューティ固定回路とを含むことを特徴とする。 The discharge lamp lighting device of the present invention includes a power conversion circuit that creates a desired DC voltage, an inverter circuit that switches the output voltage to create an alternating voltage and applies the same to the discharge lamp, and the output voltage of the power conversion circuit An output feedback control circuit that performs feedback control to achieve a desired DC voltage, and a PWM signal generation circuit that controls switching of the power conversion circuit in response to a PWM duty adjustment signal from the output feedback control circuit In the discharge lamp lighting device, the power conversion circuit and the inverter circuit are grounded on the power conversion circuit side and are inserted into a ground-side power line between the power conversion circuit and the inverter circuit. When a voltage detecting circuit for detecting an output voltage of the power converter circuit, a detection result of the current detection circuit Lighting of the discharge lamp is equal to or less than a first value predetermined to not be maintained, and the detection result of said voltage detection circuit is higher than the upper limit of the operating voltage of the discharge lamp, from a no-load condition where the discharge lamp is off Is less than a predetermined second value, a ground fault determination circuit that determines that the output terminal is in a ground fault state, and a detection result of the current detection circuit is equal to or lower than the predetermined first value, And a duty fixing circuit for fixing the level of the PWM duty adjustment signal to the level of the PWM duty adjustment signal when the no-load voltage rises .
上記の構成によれば、直流電源からの直流電圧や交流電源からの交流電圧から所望直流電圧を作成するDC−DC変換回路やAC−DC変換回路に、その作成された直流電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、出力フィードバック制御用に前記放電灯のランプ電流とランプ電圧とを等価的に検出するために設けられ、前記電力変換回路の出力端の電圧と電流とをそれぞれ検出する電流検出回路および電圧検出回路を用いて、地絡判定回路が以下のようにして地絡判定を行う。 According to the above configuration, the generated DC voltage is switched to a DC-DC conversion circuit or an AC-DC conversion circuit that generates a desired DC voltage from a DC voltage from a DC power supply or an AC voltage from an AC power supply. In a discharge lamp lighting device comprising an inverter circuit that creates an alternating voltage and applies it to a discharge lamp, provided for equivalently detecting the lamp current and the lamp voltage of the discharge lamp for output feedback control. Using the current detection circuit and the voltage detection circuit that detect the voltage and current at the output terminal of the power conversion circuit, the ground fault determination circuit performs the ground fault determination as follows.
すなわち、前記電力変換回路およびインバータ回路の内、前記電力変換回路側で接地するようにし、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに前記電流検出回路を挿入する。したがって、該放電灯点灯装置の2つの出力端の何れが地絡しても、地絡電流が前記電流検出回路に流れず、前記地絡判定回路は、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第1の値である放電灯の点灯が維持できなくなる電流以下となったことから、地絡の可能性があると判断する。そして、或る程度(たとえば数100Ω程度)のインピーダンスを有した地絡であったとしても、始動時の無負荷電圧までは上昇しないので、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第2の値である放電灯の点灯電圧の上限よりも高く、放電灯が消灯している前記無負荷状態での出力電圧よりも低い値以下となったことから、正式に地絡状態であると判定する。 That is, the power conversion circuit and the inverter circuit are grounded on the power conversion circuit side, and the current detection circuit is inserted into the ground-side power line between the power conversion circuit and the inverter circuit. Therefore, even if any of the two output ends of the discharge lamp lighting device is grounded, the ground fault current does not flow to the current detection circuit, and the ground fault determination circuit determines the detection result of the current detection circuit in advance. since the lighting of the lamp discharge, which is the first value is equal to or less than can not become current maintenance, it is determined that there is a possibility of a ground fault. Even if the ground fault has an impedance of a certain level (for example, about several hundreds Ω), it does not rise to the no-load voltage at the time of starting, so the detection result of the voltage detection circuit is a second value determined in advance. Since it is higher than the upper limit of the lighting voltage of the discharge lamp and lower than the output voltage in the no-load state where the discharge lamp is extinguished, it is officially determined to be a ground fault state.
このように構成することで、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる。 With this configuration, even if any of the output ends of the discharge lamp lighting device has a ground fault and has a certain level of impedance, the discharge lamp can be turned off due to a power shortage due to a ground fault. Thus, it is possible to reliably detect a ground fault.
さらに、出力フィードバック制御回路からPWM信号発生回路に与えられるPWMデューティ調整信号のレベルを調整することで、該PWM信号発生回路から前記電力変換回路のスイッチング素子に与えられるPWM信号のデューティを制御し、前記電力変換回路の出力電圧が前記所望直流電圧となるようにフィードバック制御を行うにあたって、デューティ固定回路を設け、前記電流検出回路の検出結果が前記予め定める第1の値以下で地絡の可能性があるときには、前記PWMデューティ調整信号のレベルを無負荷電圧上昇時におけるPWMデューティ調整信号のレベルに固定するので、地絡の場合に出力電流が検出されなくなって、その検出されなくなった出力電流に対して、出力フィードバック制御回路がさらに出力を増加させようとしても、そのような不具合を防止することができる。Further, by adjusting the level of the PWM duty adjustment signal given from the output feedback control circuit to the PWM signal generation circuit, the duty of the PWM signal given from the PWM signal generation circuit to the switching element of the power conversion circuit is controlled, In performing feedback control so that the output voltage of the power conversion circuit becomes the desired DC voltage, a duty fixing circuit is provided, and the detection result of the current detection circuit may be a ground fault when the detection result is equal to or less than the predetermined first value. When there is, the level of the PWM duty adjustment signal is fixed to the level of the PWM duty adjustment signal when the no-load voltage rises, so that in the case of a ground fault, the output current is not detected, and the output current that is no longer detected In contrast, the output feedback control circuit will further increase the output. Also, it is possible to prevent such problems.
また、本発明の放電灯点灯装置は、前記地絡判定回路による地絡の判定結果が予め定める時間継続すると、前記電力変換回路の動作を停止させるタイマ回路をさらに備えることを特徴とする。 The discharge lamp lighting device of the present invention further includes a timer circuit that stops the operation of the power conversion circuit when a ground fault determination result by the ground fault determination circuit continues for a predetermined time.
上記の構成によれば、地絡状態になると直ちに動作を停止するのではなく、タイマ回路によって予め定める時間だけその地絡状態が継続した時点で正式に地絡であると判定し、電力変換回路の動作を停止させる。 According to the above configuration, when the ground fault state occurs, the operation is not immediately stopped, but the timer circuit officially determines that the ground fault state has continued for a predetermined time, and the power conversion circuit Stop the operation.
したがって、放電灯の灯き始めの端子電圧が低い状態だけで短絡と判定しないので、誤判定を防止することもできる。 Therefore, since it is not determined that the terminal is short-circuited only when the terminal voltage at the beginning of the discharge lamp is low, erroneous determination can be prevented.
また、本発明の放電灯点灯装置では、前記地絡判定回路は、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第1の値以下であるときには、前記インバータ回路に交番停止信号を与え、極性反転動作を停止させることを特徴とする。 In the discharge lamp lighting device of the present invention, the ground fault determination circuit gives an alternating stop signal to the inverter circuit when the detection result of the current detection circuit is equal to or less than a predetermined first value, and performs a polarity inversion operation. It is characterized by stopping.
上記の構成によれば、地絡が検出されると、インバータ回路の極性を、その地絡電流が流れる極性に固定するので、確実な地絡判定を行うことができる。 According to the above configuration, when a ground fault is detected, the polarity of the inverter circuit is fixed to the polarity through which the ground fault current flows, so that a reliable ground fault determination can be performed.
さらにまた、本発明の照明器具は、前記の放電灯点灯装置と、その放電灯点灯装置を収容する筐体と、前記放電灯点灯装置に接続するためのソケットとを備えることを特徴とする。 Furthermore, a lighting fixture according to the present invention includes the discharge lamp lighting device, a housing for housing the discharge lamp lighting device, and a socket for connecting to the discharge lamp lighting device.
上記の構成によれば、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる照明器具を実現することができる。 According to the above configuration, even if any of the output ends of the discharge lamp lighting device has a ground fault and has a certain degree of impedance, it is a condition that the discharge lamp is extinguished due to power shortage due to the ground fault. It is possible to realize a lighting fixture that can reliably detect a ground fault.
本発明の放電灯点灯装置およびそれを備える照明器具は、以上のように、所望直流電圧を作成する電力変換回路と、その出力電圧をスイッチングして交番電圧を作成して放電灯に与えるインバータ回路とを備えて構成される放電灯点灯装置において、前記電力変換回路およびインバータ回路の内、前記電力変換回路側で接地するようにし、前記電力変換回路の出力端の電圧と電流とをそれぞれ検出する電流検出回路および電圧検出回路を用いて、地絡判定回路が、前記電流検出回路の検出結果が予め定める第1の値以下となったことから地絡の可能性があると判断し、前記電圧検出回路の検出結果が予め定める第2の値以下となったことから、正式に地絡状態であると判定する。 As described above, a discharge lamp lighting device and a lighting fixture including the same according to the present invention include a power conversion circuit that creates a desired DC voltage, and an inverter circuit that switches the output voltage to create an alternating voltage and applies it to the discharge lamp. In the discharge lamp lighting device comprising the power conversion circuit and the inverter circuit, the power conversion circuit side is grounded, and the voltage and current at the output terminal of the power conversion circuit are detected respectively. Using the current detection circuit and the voltage detection circuit, the ground fault determination circuit determines that there is a possibility of a ground fault because the detection result of the current detection circuit is equal to or less than a predetermined first value. Since the detection result of the detection circuit is equal to or less than a predetermined second value, it is officially determined that a ground fault condition has occurred.
それゆえ、放電灯点灯装置の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯が消灯する条件であれば、確実に地絡を検出することができる。 Therefore, even if any of the output terminals of the discharge lamp lighting device has a ground fault and has a certain level of impedance, it is definitely necessary to provide grounding if the discharge lamp is extinguished due to power shortage due to the ground fault. A fault can be detected.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の第1の形態に係る放電灯点灯装置10の電気的構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置10は、大略的に、直流電源Eからの入力電圧Vinを、DC−DC変換回路11によって所望の電圧Voutまで電力変換の後、得られた直流電力をインバータ回路12において交番電圧に変換し、さらに放電灯Laとしては高輝度放電灯を想定しているため、始動時に高電圧を印加して放電開始させるための始動回路13を介して、負荷である放電灯Laに電力供給を行っている。そして、放電灯Laのランプ電流とランプ電圧とを、DC−DC変換回路11の出力端の電圧Voutと電流Ioutとから等価的に検出し、制御回路14の出力フィードバック制御回路15は、前記検出値から、PWM信号発生回路16を介してDC−DC変換回路11のスイッチング条件を調整し、出力制御することで、放電灯Laの安定点灯を実現している。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a discharge
前記DC−DC変換回路11は、直流電源Eの両端子間にトランスTの1次巻線N1およびスイッチング素子Q0の直列回路を接続し、前記PWM信号発生回路16からのPWM信号でスイッチング素子Q0をオン/オフすることで前記トランスTの2次巻線N2に誘起された電圧をダイオードDおよび平滑コンデンサCによって整流・平滑化し、電源ライン17,18間に所望の直流電圧Voutを出力する昇圧コンバータである。
The DC-DC conversion circuit 11 connects a series circuit of a primary winding N1 of a transformer T and a switching element Q0 between both terminals of a DC power supply E, and the switching element Q0 is received by a PWM signal from the PWM
前記インバータ回路12は、前記電源ライン17,18間にスイッチング素子Q1,Q2およびQ3,Q4の直列回路を接続し、それらのスイッチング素子Q1,Q2;Q3,Q4の接続点を前記始動回路3への出力端とし、前記制御回路14の低周波駆動信号発生回路19で発生された駆動信号に応答して、駆動回路20が対を成すスイッチング素子Q1,Q4とQ2,Q3とを相反制御することで、前記電圧Voutの交番電圧を作成して出力する。
The
前記PWM信号発生回路16は、前記出力フィードバック制御回路15から出力される直流電圧のPWMデューティ調整信号で、内部で発生した三角波をレベル弁別し、前記電圧Voutを所望の値に調整することができるデューティのPWM信号を作成する、いわゆるスイッチモード型のPWM信号発生回路や、所定周期でオンし、PWMデューティ調整信号に基づいたスイッチング素子電流に達したらオフする、いわゆるカレントモード型のPWM信号発生回路などから成る。これらDC−DC変換回路11、インバータ回路12およびPWM信号発生回路16は、汎用の構成で説明しているので、他の構成が用いられてもよい。
The PWM
注目すべきは、この放電灯点灯装置10では、前記制御回路14には、地絡判定回路21、タイマ回路22、フリップフロップ23およびANDゲート24が設けられていることである。
It should be noted that in the discharge
前記地絡判定回路21は、2つの比較器25,26と、NORゲート27とを備えて構成される。前記DC−DC変換回路11の出力電圧Voutは比較器25の非反転入力端に入力されており、その反転入力端には予め定める基準電圧VEFが入力されている。また、前記DC−DC変換回路11の出力電流Ioutは、電流検出回路Bによって電圧値に変換されて比較器26の非反転入力端に入力されており、その反転入力端には予め定める電流レベルに対応した基準電圧IZCが入力されている。それらの比較器25,26からの出力は、NANDゲート27を介してタイマ回路22に入力される。
The ground fault determination circuit 21 includes two
前記タイマ回路22は、発振器28と、ANDゲート29と、カウンタ30とを備えて構成される。前記NANDゲート27からの出力はANDゲート29の一方の入力に与えられており、他方の入力にはローアクティブのシステムリセット信号が入力されており、その出力はカウンタ30のリセット入力端に入力される。カウンタ30のクロック入力端には前記発振器28からの出力が与えられており、したがってカウンタ30は、ANDゲート29からリセット信号が入力されなくなるとカウント動作を開始し、所定のカウント値となると前記フリップフロップ23にリセット出力を与える。
The
前記フリップフロップ23は、RSフリップフロップから成り、セット入力端には前記システムリセット信号が入力される。フリップフロップ23からの出力および前記システムリセット信号はANDゲート24に与えられ、前記PWM信号発生回路16からスイッチング素子Q0へのPWM信号の通過/阻止を制御する。
The flip-
上述のように構成される放電灯点灯装置10において、前記電流検出回路Bを、放電灯Laと略同レベルの電圧、電流を供給するDC−DC変換回路11の出力端で、接地側の電源ライン18に接続し、その電流検出回路Bよりも直流電源E側を接地することで、該放電灯点灯装置10の出力端A1,A2の何れが地絡しても、図1で示すように、地絡電流が前記電流検出回路Bに流れないような閉回路を形成することができる。
In the discharge
このような回路構成で、該放電灯点灯装置10の出力端から放電灯Laまでの線路が地絡すると、放電灯Laに供給される電力が減少し、放電が維持できなくなり、立消えしてしまう。すると、DC−DC変換回路11の出力電流は、地絡点より地絡電流として接地側を通り、DC−DC変換回路11に戻る経路のみで流れ、上述のように電流検出回路Bに流れる電流Ioutは略ゼロとなる。したがって、電流検出回路Bに電流が流れなくなった場合、放電灯Laが消灯した無負荷状態であるか、地絡状態のどちらかと判断することができ、比較器26において、電流検出回路Bの出力を予め定める第1の値である判定の基準電圧IZCと比較することで、その判定が可能となる。前記基準電圧IZCは、放電灯Laが直流点灯でも点灯維持可能なランプ電流より低い値に設定されることが好ましい。
With such a circuit configuration, when the line from the output end of the discharge
さらに、無負荷状態では、放電灯Laの点灯を容易にするために、始動回路13は、インバータ回路12の出力電圧を点灯電圧より高い所定の無負荷電圧まで上昇させるが、或る程度(たとえば数100Ω程度)のインピーダンスを有した地絡であったとしても、所定の無負荷電圧まで上昇しないので、無負荷状態と地絡状態とを区別することが可能となる。そこで、電圧検出回路であるライン17aで取込んだDC−DC変換回路11のハイレベル側の電源ライン17の出力電圧Voutを、比較器25において、放電灯Laの点灯電圧の上限よりも高く、放電灯Laが消灯している前記無負荷状態での出力電圧よりも低い予め定める第2の値である判定の基準電圧VEFと比較することで、前記無負荷状態と地絡状態との何れであるかの判定が可能となる。
Further, in order to facilitate the lighting of the discharge lamp La in the no-load state, the starting
したがって、比較器25,26からの出力をNORゲート27で判定することで、出力電流Ioutが検出されず、かつ出力電圧Voutも検出されないときは地絡していると判定することができる。一方、出力電圧Voutの上昇には、放電灯Laが点灯していない無負荷であっても時間がかかるので、正常状態における無負荷電圧の上昇時間を考慮し、その正常状態で無負荷電圧が少なくとも前記基準電圧VEFに達していると想定される判定期間が経過しても地絡判定されている場合は、地絡状態であると最終決定することができる。こうして、放電灯Laの灯き始めでの端子電圧が低い状態だけで短絡と判定しないので、正確に地絡判定を行うことができる。
Therefore, by determining the outputs from the
そこで、前記NORゲート27の出力をANDゲート29の一方の入力に与え、前記地絡判定されるとその出力がローレベルとなることで、ANDゲート29の出力もローレベルとなり、カウンタ30のリセットが解除されてカウント動作が開始される。そのカウント値が前記判定期間に達するまで前記地絡判定が継続されると、カウンタ30はフリップフロップ23をリセットし、これによってANDゲート24によってPWM信号の出力が阻止され、DC−DC変換回路11が停止されて地絡保護動作が行われる。
Therefore, the output of the NOR
このように構成することで、放電灯点灯装置10の出力端の何れが地絡し、しかも或る程度のインピーダンスを有していたとしても、地絡による電力不足で放電灯Laが消灯する条件であれば、確実に地絡を検出して、PWM信号をブロックして保護動作を行うことで、過大な地絡電流を抑制することができ、該放電灯点灯装置10の破損を未然に防止することができる。
With this configuration, even if any of the output ends of the discharge
さらにまた、地絡が発生したら直ちに保護動作を行うのではなく、タイマ回路22によって、ランプLaの灯き始めであるか否かを判定しているので、前記ランプLaの灯き始めの冷えている状態での誤判定を防止することもできる。
Furthermore, when a ground fault occurs, the protection operation is not performed immediately, but it is determined by the
なお、電力変換回路としては、DC−DC変換回路11に限らず、所望直流電圧Voutを作成するAC−DC変換回路でもよく、前記電流検出回路Bが、そのAC−DC変換回路とインバータ回路12との間の接地側の電源ライン18に挿入され、AC−DC変換回路内で接地され、地絡電流が前記電流検出回路Bに流れないような閉回路を形成するような構成であればよい。
The power conversion circuit is not limited to the DC-DC conversion circuit 11 and may be an AC-DC conversion circuit that creates a desired DC voltage Vout. The current detection circuit B includes the AC-DC conversion circuit and the
図2は、上述のように構成される放電灯点灯装置10を備える照明器具101の構成を示す断面図である。この照明装置101は、自動車、オートバイ、列車等の車両に用いられる前照灯であり、車両の車体に固定される灯体ハウジング102(筐体)の内部に、ランプソケット103と反射板104と放電灯Laとを収納したものであり、灯体ハウジング102の前面に設けた開口部には、灯体レンズ105が装着される。灯体ハウジング102の後部には、放電灯Laを交換するための開口部106が設けられており、開口部106には着脱可能なキャップ107が取付けられている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
前記灯体ハウジング102の下部外側には、上述の放電灯点灯装置10がケースに収納されて取付けられ、該放電灯点灯装置10には、バッテリを直流電源として電源供給を行うための電源線CBL1が接続されている。さらに、放電灯点灯装置10と、ランプソケット103とはハーネスCBL2により接続されている。そして、ランプソケット103に放電灯Laを取付けることで、放電灯点灯装置10からの電力を放電灯Laへ供給し、放電灯Laを点灯させるようになっている。そして、照明装置101は、たとえば図3に示す車両109の車体における前部の左右両側にそれぞれ配設されるようになっている。
The above-mentioned discharge
[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の第2の形態に係る放電灯点灯装置40の電気的構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置40では、地絡の判定からタイマ回路22によるDC−DC変換回路11aの動作停止までの遅延の手法は上述の放電灯点灯装置10と同様であり、同一の構成には同一の参照符号を、類似する構成には同一の参照符号に添字aを付して示す。注目すべきは、この放電灯点灯装置40では、DC−DC変換回路11aにおける整流用のダイオードDaが前記放電灯点灯装置10のダイオードDとは逆極性に配置されており、またインバータ回路12aのスイッチング素子Q1a〜Q4aは、前記インバータ回路12のスイッチング素子Q1〜Q4がN型であったのに対し、P型であり、DC−DC変換回路11aが負電源となっていることである。この負電源は車載用途で好適に用いられ、前記放電灯Laはヘッドランプの高輝度放電灯である。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the discharge
その負電源に対応するために、前記出力電圧Voutは、負側の電源ライン17から抵抗Rを介して制御回路14aに入力され、アンプ45で極性が反転された後、前記出力フィードバック制御回路15に入力されるとともに、比較器25の非反転入力端に入力される。この図4では、前記電流検出回路Bとして、具体的に電流−電圧変換抵抗を示しており、その端子電圧も同様に、アンプ46で極性が反転された後、前記出力フィードバック制御回路15に入力されるとともに、比較器26の非反転入力端に入力される。なお、前記基準電圧IZC,VEFを同じ絶対値の負電圧とし、比較器25,26の入力の論理を逆にすることで、前記アンプ45,46が省略されてもよい。
In order to deal with the negative power supply, the output voltage Vout is input from the negative
また、この放電灯点灯装置40では、PWM信号発生回路16aは、より具体例を示しており、カレントモード型で、2つの比較器31,32と、ORゲート33と、RSフリップフロップから成るフリップフロップ34と、オフ時間上限タイマ35とを備えて構成される。前記トランスTの1次電流I1および2次電流I2の検出結果に対応した電圧は、比較器31の反転入力端および比較器32の非反転入力端にそれぞれ入力されており、比較器31の非反転入力端には前記出力フィードバック制御回路15からのPWMデューティ調整信号が入力されており、比較器32の反転入力端には予め定める基準電圧Vrizが入力されている。
Further, in this discharge
したがって、主回路のDC−DC変換回路11aのスイッチング素子Q0がオンのとき、スイッチング電流I1を検出して該信号がPWMデューティ調整信号に対応した値に達すると、比較器31はフリップフロップ34をリセットし、該フリップフロップ34から前記ANDゲート24を介してスイッチング素子Q0をオフする。一方、前記スイッチング素子Q0のオンは、該スイッチング素子Q0がオフした後、トランスTに蓄えられたエネルギの負荷側への吐出の完了を、前記2次電流I2に対応した電圧が前記基準電圧Vriz以下となったことを比較器32が判定して前記フリップフロップ34をセットすることで行われる、いわゆる電流境界モードで駆動される。ただし、スイッチング周波数の過度の低下を防止するために、オフ時間が長いと、オフ時間上限タイマ35によってフリップフロップ34を強制的にセットするようになっている。
Therefore, when the switching element Q0 of the DC-DC conversion circuit 11a of the main circuit is on, when the switching current I1 is detected and the signal reaches a value corresponding to the PWM duty adjustment signal, the
さらにまた、この放電灯点灯装置40では、前記出力フィードバック制御回路15によってフィードバック制御を行っており、地絡の場合も出力電流Ioutが小さくなると出力を増加させようとするので、前記出力フィードバック制御回路15と比較器31の非反転入力端との間にスイッチ41を設け、前記比較器26で前記基準電圧IZCに対応した電流以下の電流が流れたことが検知されると、前記出力フィードバック制御回路15を切離し、PWM信号発生回路16aに予め定める固定デューティに対応した電圧VNLを与える。前記アンプ46、比較器26およびスイッチ41は、デューティ固定回路を構成する。
Furthermore, in the discharge
通常、無負荷の場合においても、出力電流Ioutによるフィードバックができないので、前記電圧VNLは無負荷電圧上昇時におけるPWMデューティ調整信号のレベルに設定される。この放電灯点灯装置40では、上述のようにPWM信号発生回路16aはカレントモード型であり、前記電圧VNLは、無負荷動作時におけるスイッチング素子Q0のオフタイミング電流値となるが、入力電圧Vinなどによって調整してもよい。また、PWM信号発生回路がスイッチモード型の場合、前記電圧VNLは、無負荷動作時における所定のデューティや周期に対応したものであってもよい。
Normally, even when there is no load, feedback by the output current Iout is not possible, so the voltage V NL is set to the level of the PWM duty adjustment signal when the no-load voltage rises. In the discharge
これによって、上述のように地絡の場合に出力電流Ioutが検出されないように閉回路を形成しても、その検出されなくなった出力電流Ioutに対して、出力フィードバック制御回路15がさらに出力を増加させようとしても、その出力電流Ioutの低下を検知した比較器26の出力でスイッチ41が切換わることで、PWMデューティ調整信号のレベルは前記予め定める固定デューティに対応した電圧VNLに固定され、これによってスイッチング素子Q0のオン時間、したがって該スイッチング素子Q0に流れる電流I1が抑制され、そのような不具合を防止することができる。
As a result, even if a closed circuit is formed so that the output current Iout is not detected in the case of a ground fault as described above, the output
また、この放電灯点灯装置40では、前記比較器26で出力電流Ioutが基準電圧IZCに対応した値以下となったことが検出されると、その状態が解除されるまで、該比較器26の出力が低周波駆動信号発生回路19aに交番停止信号として与えられ、これによってインバータ回路12aの極性反転動作が停止される。したがって、地絡が検出されると、インバータ回路12aの極性を、その地絡電流が流れる極性に固定し、確実な地絡判定を行うことができる。
Further, in the discharge
[実施の形態3]
図5は、本発明の実施の第3の形態に係る放電灯点灯装置における制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。上述の図1および図4の放電灯点灯装置10,40では、制御回路14,14aはハードウェアによって保護制御動作を実現しているが、本実施の形態は、制御回路にマイクロコンピュータ等を用いた場合の動作を説明している。各検出信号は、アナログ/デジタル変換器でデジタル信号に変換されてその制御回路に入力される。通常、マイコンなどによる制御は一連の処理ルーチンをループ化して繰返す処理を行っており、本処理をその制御ソフトウェアのループ内に組込むことで、本実施の形態を実現することができる。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the control circuit in the discharge lamp lighting device according to the third embodiment of the present invention. In the discharge
先ず、ステップS1では出力電流Ioutが基準電圧IZCに対応した電流以下であるか否かが判断され、そうであるときには放電灯Laが消灯して無負荷状態になったか、地絡したと判断し、ステップS2でPWMデューティ調整信号を所定レベルに切換え、ステップS3でインバータ回路12の反転動作を停止する。
First, in step S1, it is determined whether or not the output current Iout is equal to or less than the current corresponding to the reference voltage IZC . If so, it is determined that the discharge lamp La is extinguished and is in a no-load state or is grounded. In step S2, the PWM duty adjustment signal is switched to a predetermined level. In step S3, the inversion operation of the
その後、ステップS4で出力電圧Voutが基準電圧VEF以上であるかを判断し、基準電圧VEF未満であれば、ステップS5で無負荷電圧の立上り時間を考慮したタイマを動作させ、ステップS6でタイマ値が予め定める値TNLRを超えていなければ、ステップS7で動作を継続させるが、超えれば動作禁止状態に移行し、電源開放などによるシステムリセットが発生するまで動作禁止状態を維持する。 Thereafter, the output voltage Vout is determined whether the reference voltage V EF or more in step S4, is less than the reference voltage V EF, to operate the timers considering a rise time of no-load voltage in step S5, in step S6 If the timer value does not exceed the predetermined value T NLR , the operation is continued in step S7. If it exceeds, the operation is shifted to the operation prohibited state, and the operation prohibited state is maintained until a system reset is generated due to power-off or the like.
また、前記ステップS1において、出力電流Ioutが基準電圧IZCに対応した電流を超えていれば、ステップS11でPWMデューティ調整信号をフードバック制御レベルに切換え、ステップS12でインバータ回路12の極性反転動作は許可とし、ステップS13で無負荷判定タイマのクリアと停止処理を行う。さらにまた、前記ステップS1からS4で、出力電流Ioutが基準電圧IZCに対応した電流以下で、かつ出力電圧Voutが基準電圧VEF以上であれば無負荷状態と判断し、無負荷処理動作に委ねる。
If the output current Iout exceeds the current corresponding to the reference voltage IZC in step S1, the PWM duty adjustment signal is switched to the food back control level in step S11, and the polarity inversion operation of the
以上の処理フローにて、前述の放電灯点灯装置10,40と同様の地絡判定動作と保護動作とが可能となるが、処理フローはこの図5のものに限るものではなく、同様の概念を実現するものであれば何でもよい。また、本発明は明示した回路に限定するものではなく、その概念を実現する方式であれば他の構成が採用されてもよい。さらに、マイコン等による数値演算機能によって同様の制御を実現したものであってもよい。
The above processing flow enables the ground fault determination operation and the protection operation similar to those of the discharge
10,40 放電灯点灯装置
11,11a DC−DC変換回路
12,12a インバータ回路
13 始動回路
14,14a 制御回路
15 出力フィードバック制御回路
16,16a PWM信号発生回路
17,18 電源ライン
19,19a 低周波駆動信号発生回路
20 駆動回路
21 地絡判定回路
22 タイマ回路
23 フリップフロップ
24,29 ANDゲート
25,26 比較器
27 NORゲート
28 発振器
30 カウンタ
31,32 比較器
33 ORゲート
34 フリップフロップ
35 オフ時間上限タイマ
41 スイッチ
45,46 アンプ
101 照明装置
102 灯体ハウジング
103 ランプソケット
104 反射板
105 灯体レンズ
109 車両
C 平滑コンデンサ
D,Da ダイオード
E 直流電源
La 放電灯
Q0;Q1〜Q4 スイッチング素子
T トランス
10, 40 Discharge lamp lighting device 11, 11a DC-
Claims (4)
前記電力変換回路およびインバータ回路は、前記電力変換回路側で接地され、それらの電力変換回路とインバータ回路との間の接地側の電源ラインに挿入される電流検出回路と、
前記電力変換回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電流検出回路の検出結果が、放電灯の点灯が維持できなくなる予め定める第1の値以下であり、かつ、前記電圧検出回路の検出結果が、放電灯の点灯電圧の上限より高く、放電灯が消灯している無負荷状態よりも低い予め定める第2の値以下である場合、出力端が地絡状態であると判定する地絡判定回路と、
前記電流検出回路の検出結果が前記予め定める第1の値以下であるときには、前記PWMデューティ調整信号のレベルを無負荷電圧上昇時におけるPWMデューティ調整信号のレベルに固定するデューティ固定回路とを含むことを特徴とする放電灯点灯装置。 A power conversion circuit that generates a desired DC voltage, an inverter circuit that generates an alternating voltage by switching the output voltage and applies it to a discharge lamp, and feedback control so that the output voltage of the power conversion circuit becomes the desired DC voltage In a discharge lamp lighting device configured to include an output feedback control circuit that performs, and a PWM signal generation circuit that controls switching of the power conversion circuit in response to a PWM duty adjustment signal from the output feedback control circuit ,
The power conversion circuit and the inverter circuit are grounded on the power conversion circuit side, and are inserted into a ground-side power line between the power conversion circuit and the inverter circuit, and
A voltage detection circuit for detecting an output voltage of the power conversion circuit;
The detection result of the current detection circuit is equal to or lower than a predetermined first value at which the lighting of the discharge lamp cannot be maintained , and the detection result of the voltage detection circuit is higher than the upper limit of the lighting voltage of the discharge lamp, A ground fault determination circuit that determines that the output terminal is in a ground fault state when the output end is equal to or lower than a predetermined second value lower than the no-load state in which the light is extinguished ,
A duty fixing circuit that fixes the level of the PWM duty adjustment signal to the level of the PWM duty adjustment signal when the no-load voltage rises when the detection result of the current detection circuit is equal to or lower than the first predetermined value. A discharge lamp lighting device characterized by.
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