JP5281471B2 - Power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電灯等の負荷に動作電力を供給する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus that supplies operating power to a load such as a discharge lamp.
従来から、放電灯等の負荷に動作電力を供給する電源装置においては、整流器や高周波電圧発生用のスイッチング素子、平滑用コンデンサ等の電子部品の寿命を判定し、寿命に達したと判定するとその旨を利用者に報知する又は保護回路によって保護動作をする手段を設けたものが知られており、例えば特許文献1,2に開示されている。寿命を判定する手段としては、例えば予め設定した寿命時間によって電源装置の寿命を判定するものがある。この場合には、寿命時間をメモリに予め記憶させるとともに使用時間をマイコンに計時させる比較的簡単な構成で実現することができる。また、装置を構成する電子部品の何らかのパラメータを検出し、電子部品の経年劣化によるパラメータの変化から電源装置の寿命を判定する手段も考えられる。
Conventionally, in a power supply device that supplies operating power to a load such as a discharge lamp, the lifetime of electronic components such as a rectifier, a switching element for generating a high-frequency voltage, and a smoothing capacitor is determined. There are known devices that provide a means for informing the user of the fact or performing a protection operation by a protection circuit, and are disclosed in
一方、電源装置が寿命に達した場合に使用者に報知する手段としては、例えば光源から発する光量を通常時よりも増減させたり、光源の点滅を繰り返したりする手段が考えられる。これらの手段は、別途報知手段を設ける場合と比較して簡単な構成であり、安価に実現することができる。このように、電源装置が寿命に達したと判定した場合に利用者にその旨を報知することで、利用者に電源装置の使用の停止、又は電源装置を構成する電子部品の交換等を促すことができる。 On the other hand, as means for informing the user when the power supply device has reached the end of its life, for example, means for increasing or decreasing the amount of light emitted from the light source from the normal time or repeating blinking of the light source can be considered. These means have a simple configuration as compared with the case where a separate notification means is provided, and can be realized at low cost. As described above, when it is determined that the power supply device has reached the end of its life, the user is notified of the fact, thereby prompting the user to stop using the power supply device or replace electronic components constituting the power supply device. be able to.
ところで、上記のような電源装置の寿命はメーカ側が信頼性及び安全性を保障する期間に従って既定されたものであり、電源装置の実際の寿命はメーカ側が想定する寿命よりも長くなる場合が殆どである。特に、最近では電源装置に保護回路を設ける等して電子部品にかかるストレスを低減しているので、メーカ側が想定する寿命を遥かに超えた期間電源装置を使用する事ができる場合もある。このため、利用者側からすると未だ使用可能であるにも関わらず電源装置の停止や電子部品の交換等を促されるのは不本意であり、寿命に達した旨を報知されても電源装置を使用し続ける場合がある。 By the way, the lifetime of the power supply device as described above is determined according to a period in which the manufacturer guarantees reliability and safety, and the actual lifetime of the power supply device is almost always longer than the lifetime assumed by the manufacturer. is there. In particular, recently, since the stress applied to the electronic components has been reduced by providing a protection circuit in the power supply device, the power supply device can be used for a period far exceeding the life expected by the manufacturer. For this reason, it is unwilling to be prompted by the user to stop the power supply or replace electronic parts even though it is still usable. May continue to use.
しかしながら、メーカ側の想定する寿命を超えて電源装置を使用した場合、その使用期間に比例して電源装置に不具合が生じる可能性が高くなる。仮に電源装置に不具合が生じた場合には、メーカ側及び利用者側の双方にとって不利益となる虞があった。 However, when a power supply device is used beyond the lifetime assumed by the manufacturer, there is a high possibility that the power supply device will fail in proportion to the period of use. If a problem occurs in the power supply device, there is a risk that it will be disadvantageous for both the manufacturer and the user.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、装置の想定する寿命を超えて装置を使用した場合における不具合の発生確率を低減することのできる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply device that can reduce the occurrence probability of a malfunction when the device is used beyond the expected life of the device. .
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、直流電源からの直流電圧又は交流電源からの交流電圧を整流した脈流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換する直流電源回路と、直流電源回路の出力電圧を受けて負荷に動作電力を供給する負荷回路と、直流電源回路の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、出力電圧検出部の検出結果に応じて直流電源回路の出力電圧を所定電圧に制御する直流電源制御回路と、出力電圧検出部の検出結果を受けて直流電源回路の出力電圧が前記所定電圧よりも高い所定の過電圧を超えたか否かを判定するとともに、所定の過電圧を超えると直流電源制御回路の動作を一定時間停止させる異常判定部と、直流電源制御回路の動作時間に相当する時間を累積計時する計時部とを備え、計時部で計時された時間が所定時間を超えると少なくとも直流電源制御回路が動作を開始してから一定時間が経過するまで異常判定部の動作を停止させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a DC power supply circuit for converting a pulsating voltage obtained by rectifying a DC voltage from a DC power supply or an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage of a predetermined magnitude; A load circuit that receives the output voltage of the DC power supply circuit and supplies operating power to the load, an output voltage detector that detects the output voltage of the DC power supply circuit, and an output of the DC power supply circuit according to the detection result of the output voltage detector DC power supply control circuit for controlling the voltage to a predetermined voltage, and whether the output voltage of the DC power supply circuit exceeds a predetermined overvoltage higher than the predetermined voltage in response to the detection result of the output voltage detection unit, and a predetermined If the overvoltage exceeds the specified voltage, the abnormality determination unit stops the operation of the DC power supply control circuit for a certain period of time, and the timekeeping unit measures the time corresponding to the operation time of the DC power supply control circuit. Characterized in that stops the operation of the abnormality determination unit until greater than the constant time when at least a DC power supply control circuit has passed a predetermined time from the start of the operation.
本発明によれば、装置が想定する寿命に達すると保護動作を一時的に停止することで装置を構成する電子部品に故意にストレスをかけることができるので、電子部品が偶発的に故障する機会を増やし、電子部品を故障に至らしめることができる。したがって、装置が想定する寿命に達してから電子部品が故障するまでの時間を短くすることができ、仮に装置の想定する寿命を超えて利用者が装置を使用した場合でも、使用期間を意図的に短くすることで装置に不具合が発生する確率を低減することができる。 According to the present invention, since the protection operation is temporarily stopped when the expected life of the device is reached, the electronic components constituting the device can be intentionally stressed. And can lead to failure of electronic components. Therefore, it is possible to shorten the time until the electronic component fails after reaching the expected life of the device, and even if the user uses the device beyond the expected life of the device, the usage period is intentional. By shortening to a short time, it is possible to reduce the probability that the apparatus will malfunction.
(実施形態1)
以下、本発明に係る電源装置の実施形態1について図面を用いて説明する。尚、本実施形態では、後述するように負荷回路2は直流電源回路1からの直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部20や、インバータ部20からの高周波電圧が印加されて共振作用によって放電灯Laを点灯させる共振部21等から成り、放電灯Laに点灯電力を供給するための構成となっているが、負荷回路2は当該構成に限定されるものではなく、放電灯La以外の負荷に動作電力を供給する構成であっても構わない。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
本実施形態は、図1に示すように、交流電源ACからの交流電圧を整流して脈流電圧を出力するダイオードブリッジから成る整流回路DBと、整流回路DBからの脈流電圧を昇圧及び平滑化して直流電圧を出力する直流電源回路1と、直流電源回路1からの直流電圧を高周波電圧に変換するとともに高周波電圧を放電灯Laに印加して放電灯Laを点灯させる負荷回路2と、直流電源回路1を制御する直流電源制御回路5及び負荷回路2の後述するインバータ部20を制御するインバータ制御回路6を有する制御回路3と、制御回路3における動作を設定するための動作設定回路4とから構成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a rectifier circuit DB composed of a diode bridge that rectifies an AC voltage from an AC power supply AC and outputs a pulsating voltage, and boosts and smoothes the pulsating voltage from the rectifier circuit DB. A DC
直流電源回路1は、インダクタL1、スイッチング素子Q1、ダイオードD1、平滑用コンデンサC1から成る昇圧チョッパ回路であって、後述する直流電源制御回路5からの駆動信号に応じてスイッチング素子Q1のオン/オフを切り換えることで整流回路DBからの脈流電圧を昇圧し、昇圧された脈流電圧を平滑化した直流電圧を負荷回路2に供給する。また、直流電源回路1における入力側には、直流電源回路1の入力電圧を検出するための入力電圧検出部10が設けられており、出力側には、直流電源回路1の出力電圧を検出するための出力電圧検出部11が設けられている。また、スイッチング素子Q1はMOSFETから成り、そのゲート端子は抵抗R1を介して後述する第1の駆動部50に接続されている。また、スイッチング素子Q1のソース端子には抵抗R2が接続されており、抵抗R2における電圧降下分が後述する第2のオペアンプOP2の非反転入力端子に入力される。尚、入力電圧検出部10及び出力電圧検出部11は、何れも抵抗及びコンデンサから成り(入力電圧検出部10は図5参照)、周知であるのでここでは詳細な説明を省略する。
The DC
負荷回路2は、直列に接続された1対のスイッチング素子Q2,Q3を有し、後述するインバータ制御回路6からの駆動信号に応じてこれらスイッチング素子Q2,Q3のオン/オフを交互に切り換えることで、直流電源回路1からの直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部20と、コンデンサC2,C3、及びインダクタL2から成り、インバータ部20からの高周波電圧が印加されて共振作用によって放電灯Laを点灯させる共振部21と、コンデンサC4,C5,C6、及びトランスT1から成り、インバータ部20からの高周波電圧が印加されて放電灯Laを予熱する予熱部22と、インバータ部20からの高周波電圧が印加されて後述する第2の制御電源Vcc2を生成する制御電源生成回路23とから成る。尚、スイッチング素子Q2,Q3は何れもMOSFETから成り、各スイッチング素子Q2,Q3のゲート端子と後述する第2の駆動部60との間には抵抗R3,R4がそれぞれ挿入されている。
The
制御回路3は、直流電源回路1の出力電圧を受けて第2の制御電源Vcc2を立ち上げる起動部30と、第2の制御電源Vcc2の電源電圧と第2の基準電圧源Vref2の電源電圧とを比較する制御電源比較部31と、制御電源比較部31の比較結果に応じて第1の制御電源Vcc1を生成する第1の制御電源生成部32と、後述する停止実行部34からの出力信号に応じて第3の制御電源Vcc3を生成する第3の制御電源生成部33と、後述する停止判定部42の判定結果に応じて第1の駆動部50及び第2の駆動部60の動作を制御する停止実行部34と、後述する報知部46からの出力信号に応じて後述する異常判定部54の動作を制御する時間判定部35とから成る。
The
動作設定回路4は、マイコンから成り、後述する周波数設定部41及び停止判定部42のシーケンス制御を行うシーケンス制御部40と、インバータ部20のスイッチング素子Q2,Q3の駆動周波数を設定するための周波数設定信号を出力する周波数設定部41と、シーケンス制御部40によるシーケンス制御に応じて第1の駆動部50及び第2の駆動部60の動作を停止させる停止信号を出力する停止判定部42と、動作設定回路4のクロック周期を設定する周期設定部43と、直流電源制御回路5の動作時間を計時する計時部44と、計時部44で計時された時間を記憶する記憶部45と、計時部44で計時された累積時間が所定時間を超えると寿命報知信号を時間判定部35に出力する報知部46とから成る。
The operation setting circuit 4 is composed of a microcomputer, a
直流電源制御回路5は、直流電源回路1のスイッチング素子Q1のオン/オフを切り換える駆動信号を出力する第1の駆動部50と、直流電源回路1のインダクタL1の二次巻線を介してインダクタL1を流れる電流の零点を検出する零電流検出部51と、第1の駆動部50の動作を制御するRSフリップフロップ52と、出力電圧検出部11の検出電圧と第1の基準電圧源Vref1の電源電圧とを比較する第1のオペアンプOP1と、入力電圧検出部10の検出電圧と第1のオペアンプOP1の出力電圧とを乗算する乗算器53と、直流電源回路1の抵抗R2における電圧降下分と乗算器53の出力電圧とを比較する第2のオペアンプOP2と、出力電圧検出部11の検出電圧を受けて直流電源回路1の出力電圧の異常を判定する異常判定部54とから成る。
The DC power
インバータ制御回路6は、インバータ部20のスイッチング素子Q2,Q3のオン/オフを交互に切り換える駆動信号を出力する第2の駆動部60と、動作設定回路4の周波数設定部41から出力される周波数設定信号に応じて駆動信号の周波数を可変する周波数可変部61とから成る。
The
以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、制御回路3の動作について図面を用いて説明する。本実施形態の電源を投入すると、直流電源回路1の出力電圧が後段の負荷回路2及び制御回路3の起動部30に入力される。電源投入直後では、直流電源回路1の出力電圧は交流電源ACの交流電圧を平滑用コンデンサC1で平滑化した平滑電圧であり、この平滑電圧によって起動部30の有する高耐圧のスイッチ(図示せず)をオンし、第2の制御電源Vcc2を立ち上げる(図2(a),(b)参照)。尚、起動部30は、制御回路3の第2の制御電源Vcc2を生成できる構成であればどのような構成でも構わない。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. First, the operation of the
第2の制御電源Vcc2の電源電圧は、制御電源比較部31において第2の基準電圧源Vref2の電源電圧と比較される。そして、第2の制御電源Vcc2の電源電圧が第2の基準電圧源Vref2の電源電圧を上回ると、第1の制御電源生成部32において第1の制御電源Vcc1が生成され、第1の制御電源Vcc1の電源電圧が動作設定回路4に供給される(図2(c)参照)。第1の制御電源Vcc1の電源電圧が供給されてから所定時間T1が経過すると、停止実行部34からハイレベル信号が出力され、該ハイレベル信号を受けて第3の制御電源生成部33において第3の制御電源Vcc3が生成される(図2(d),(f)参照)。この第3の制御電源Vcc3の電源電圧が供給されることで直流電源制御回路5の第1の駆動部50の動作が開始する(図2(e)参照)。また、第3の制御電源Vcc3の電源電圧は、インバータ制御回路6の周波数可変部61にも供給されており、周波数可変部61も第1の駆動部50と同じタイミングで動作を開始する。尚、動作設定回路4の詳細については後述する。
The power supply voltage of the second control power supply Vcc2 is compared with the power supply voltage of the second reference voltage source Vref2 in the control power supply comparison unit 31. When the power supply voltage of the second control power supply Vcc2 exceeds the power supply voltage of the second reference voltage source Vref2, the first control power supply Vcc1 is generated in the first control power
次に、周波数可変部61について図面を用いて説明する。周波数可変部61は、図3に示すように、第3のオペアンプOP3から成る定電圧回路と、第3のオペアンプOP3の出力端子に接続される抵抗R5,R6から成る負荷インピーダンス回路と、第3の基準電圧源Vref3の電源電圧が非反転入力端子に入力される第4のオペアンプOP4を有し、負荷インピーダンス回路に流れる電流に応じてコンデンサC8を流れる電流を調節するカレントミラー回路CMと、各々第4の基準電圧源Vref4及び第5の基準電圧源Vref5と接続される1対のトランスファゲート素子を有する第1のマルチプレクサ回路MP1、及び第1のマルチプレクサ回路MP1の出力電圧とコンデンサC8の両端間電圧とを比較する第5のオペアンプOP5から成る発振回路と、インバータ部20のスイッチング素子Q2,Q3が同時にオンするのを防止するためのデッドタイムを生成するデッドタイム生成部61aとから構成される。
Next, the
第3のオペアンプOP3の非反転入力端子には、動作設定回路4の周波数設定部41から出力される周波数設定信号が、抵抗R7,R8,R9、及びコンデンサC7から成るフィルタ回路を介して入力される。周波数設定信号は、例えば図4(d)に示すような所定のデューティ比を有する矩形波信号であって、フィルタ回路においてデューティ比に応じた直流信号に変換される。ここで、第3のオペアンプOP3の出力端子は抵抗R5を介して第4のオペアンプOP4の出力端子に接続されているので、周波数設定信号のデューティ比を可変することで第3のオペアンプOP3の出力端子から第4のオペアンプOP4の出力端子に流れる電流の大きさが変化する。而して、周波数設定信号のデューティ比を可変することでコンデンサC8を流れる電流を可変し、駆動信号の駆動周波数を可変することができる。
A frequency setting signal output from the
尚、駆動信号はデッドタイム生成部61aを介して第2のドライブ部60のハイサイド駆動部60a及びローサイド駆動部60bにそれぞれ入力され、各駆動部60a,60bによってスイッチング素子Q2,Q3のオン/オフが制御される。
The drive signals are input to the high-
次に、直流電源制御回路5について図面を用いて説明する。直流電源制御回路5は、スイッチング素子Q1のオン/オフを切り換えることでインダクタL1へのエネルギーの蓄積、及びインダクタL1からのエネルギーの放出を繰り返させるものであって、スイッチング素子Q1のオンへの切り換えは、インダクタL1からのエネルギーの放出のタイミングで行う。このため、直流電源制御回路5には零電流検出部51が設けられており、零電流検出部51においてインダクタL1の二次巻線電圧が0V付近に立ち下がるタイミングを検出することで、インダクタL1を流れる電流の零点、即ち、インダクタL1からエネルギーが放出されたタイミングを判定している。零電流検出部51においてインダクタL1からエネルギーが放出されたと判定すると、RSフリップフロップ52のセット端子にハイレベル信号が入力され、第1の駆動部50を介してスイッチング素子Q1がオンに切り換わる。
Next, the DC power
また、スイッチング素子Q1がオンの場合、スイッチング素子Q1を流れる電流を抵抗R2で検出し、抵抗R2における電圧降下分と乗算器53の出力電圧とを第2のオペアンプOP2で比較する。そして、抵抗R2における電圧降下分が乗算器53の出力電圧を上回る、即ち、スイッチング素子Q1を流れる電流が所定値を上回るとRSフリップフロップ52のリセット端子にハイレベル信号が入力され、第1の駆動部50を介してスイッチング素子Q1がオフに切り換わる。尚、前記所定値は、直流電源回路1の出力電圧検出11の検出電圧と基準電圧源Vref1の電源電圧とを第1のオペアンプOP1において比較し、フィードバック制御を行うことで決定している。
When the switching element Q1 is on, the current flowing through the switching element Q1 is detected by the resistor R2, and the voltage drop at the resistor R2 is compared with the output voltage of the
以下、図4に示すタイムチャートを用いて本実施形態のシーケンス制御について説明する。放電灯Laのフィラメントを予熱する先行予熱期間、放電灯Laを始動させるために共振作用を利用して放電灯Laに高電圧を印加する始動期間、放電灯Laを所望の光出力で点灯させる点灯期間の各期間をシーケンス制御することは従来から一般的に行われており、本実施形態では動作設定回路4を用いて上記シーケンス制御を行っている。 Hereinafter, the sequence control of the present embodiment will be described with reference to the time chart shown in FIG. A pre-heating period for preheating the filament of the discharge lamp La, a starting period for applying a high voltage to the discharge lamp La using a resonance action to start the discharge lamp La, and lighting for lighting the discharge lamp La with a desired light output Conventionally, the sequence control of each period is generally performed. In the present embodiment, the sequence control is performed using the operation setting circuit 4.
図4(a)に示すように第1の制御電源Vcc1が立ち上がって動作設定回路4に電源電圧が供給されると、停止実行部34への入力信号は、第1の制御電源Vcc1が立ち上がる瞬間にハイレベルとなった後にローレベルとなる(図4(b)参照)。そして、停止実行部34の出力信号がハイレベルとなるまでの所定期間T1の間、周波数可変部61、第1の駆動部50、第2の駆動部60の動作が停止される。
As shown in FIG. 4A, when the first control power supply Vcc1 rises and the power supply voltage is supplied to the operation setting circuit 4, the input signal to the
ここで、動作設定回路4を構成するマイコンは、第1の制御電源Vcc1から電源電圧が供給されると予め設定された初期起動プログラムが動作してマイコン端子の機能割り当てを行うが、この際に端子のインピーダンスが無限大になる場合がある。そこで、本実施形態では、第1の制御電源Vcc1と停止判定部42の出力端子との間に抵抗R10を接続しており、マイコン端子の出力が不安定になるのを防止している。
Here, when the power supply voltage is supplied from the first control power supply Vcc1, the microcomputer configuring the operation setting circuit 4 operates a preset initial activation program to assign functions to the microcomputer terminals. The terminal impedance may be infinite. Therefore, in this embodiment, the resistor R10 is connected between the first control power supply Vcc1 and the output terminal of the
前記所定期間T1が経過すると、図4(c)に示すように停止実行部34からの停止信号がハイレベルとなり、周波数可変部61、第1の駆動部50、第2の駆動部60の動作が開始し、周波数設定部41で設定された駆動周波数でインバータ部20が動作する。ここで、周波数設定部41から出力される周波数設定信号は、図4(d)に示すように、インバータ部20の動作を開始する時刻t1から時刻t2までの先行予熱期間、時刻t2から時刻t3までの始動期間、時刻t3以降の点灯期間の各々でデューティ比を可変している。このため、第3のオペアンプOP3の出力信号は周波数設定信号のデューティ比の変化に伴って図4(e)に示すように変化する。したがって、駆動周波数は先行予熱期間において周波数f1、始動期間において周波数f2、点灯期間において周波数f3と順次可変する(図4(f)参照)。而して、放電灯Laは先行予熱期間、始動期間を経て点灯する。
When the predetermined period T1 has elapsed, as shown in FIG. 4C, the stop signal from the
ここで、第3のオペアンプOP3の入力前段に設けられた抵抗R7,R8,R9、及びコンデンサC7から成るフィルタ回路の時定数を、フィルタ回路の出力電圧が所定期間T1の間に安定するように設定することで、先行予熱期開始時における第3のオペアンプOP3の出力電圧が安定するので(図4(e)参照)、駆動周波数を安定化することができる。 Here, the time constant of the filter circuit composed of the resistors R7, R8, R9 and the capacitor C7 provided before the input of the third operational amplifier OP3 is set so that the output voltage of the filter circuit is stabilized during the predetermined period T1. By setting, the output voltage of the third operational amplifier OP3 at the start of the preceding preheating period is stabilized (see FIG. 4E), so that the drive frequency can be stabilized.
尚、先行予熱期間及び始動期間は動作設定回路4で決定すればよく、一般的にマイコンに組み込まれている内蔵発振器やタイマ回路によって計時すればよい。また、本実施形態では、後述する周期設定部43で設定されるクロック周期に基づいてマイコンのプログラム処理速度を決定している。 Note that the preceding preheating period and the starting period may be determined by the operation setting circuit 4 and may generally be measured by a built-in oscillator or timer circuit incorporated in the microcomputer. In the present embodiment, the program processing speed of the microcomputer is determined based on a clock cycle set by a cycle setting unit 43 described later.
また、周波数設定部41から出力される周波数設定信号は、そのデューティ比が先行予熱期間において0%であり、インバータ部20の動作が安定した後の始動期間において初めてデューティ比を上げているので、インバータ部20の動作開始直後における制御回路3及び動作設定回路4での消費電流を低減し、各制御電源からの電源電圧の供給を安定化することができる。更に、インバータ部20の動作を停止させる際に停止判定部42からの停止信号をハイレベル(即ち、停止実行部34への入力信号をハイレベル)にすることで、抵抗R10に電流が流れないようにすることができ、インバータ部20の動作停止時における制御回路3での消費電流を低減することができる。尚、動作設定回路4を構成するマイコンの入出力信号を、A/D変換回路及びD/A変換回路を使用せずにハイレベル・ローレベルの2値で処理するようにすることで、マイコンでの消費電流を大幅に低減することができる。
Further, the frequency setting signal output from the
次に、停止実行部34について図面を用いて説明する。停止実行部34は、図5に示すように、入力電圧検出部10の検出電圧及び停止判定部42からの停止信号電圧が入力される停止信号入力部34aと、停止信号入力部34aからの出力信号を受けて周波数可変部61、第1の駆動部50、第2の駆動部60の動作を停止させる時間を計時する停止時間計時部34bとから成る。
Next, the
停止信号入力部34aは、非反転入力端子に第6の基準電圧源Vref6の電源電圧が入力されるとともに反転入力端子に入力電圧検出部10の検出電圧が入力される第6のオペアンプOP6と、非反転入力端子に停止判定部42からの停止信号電圧が入力されるとともに反転入力端子に第6の基準電圧源Vref6の電源電圧が入力される第7のオペアンプOP7と、各オペアンプOP6,OP7の出力信号が入力されるOR素子OR1とから構成される。
The stop
停止時間計時部34bは、MOSFETから成り、ゲート端子に停止信号入力部34aからの出力信号が入力されるスイッチング素子Q4と、スイッチング素子Q4のドレイン端子に接続されたコンデンサC9と、コンデンサC9に電流を供給する定電流源Iref1と、非反転入力端子にコンデンサC9の両端間電圧が入力されるとともに反転入力端子に第7の基準電圧源Vref7の電源電圧が入力される第8のオペアンプOP8とから構成される。スイッチング素子Q4は、停止信号入力部34aからの出力信号に応じてオン/オフを切り換え、スイッチング素子Q4がオフの場合には、定電流源Iref1から流れる電流とコンデンサC9の静電容量とで決定される充電時間でコンデンサC9が充電される。
The stop
ここで、第6のオペアンプOP6は、入力電圧検出部10の検出電圧が所定電圧(第6の基準電圧源Vref6の電源電圧)を上回るとハイレベル信号を出力する。一方、第7のオペアンプOP7は、停止判定部42からの停止信号がローレベルの場合はローレベル信号を、ハイレベルの場合にはハイレベル信号を出力する。したがって、入力電圧検出部10の検出電圧が所定電圧以下であって且つ停止判定部42からの停止信号がローレベルの場合のみ、スイッチング素子Q4がオフに切り換わってコンデンサC9が充電される。そして、コンデンサC9の充電電圧が所定電圧(第7の基準電圧源Vref7の電源電圧)を上回ると、第8のオペアンプOP8からハイレベル信号が出力され、上述のように第3の制御電源生成部33において第3の制御電源Vcc3が生成されて周波数可変部61、第1の駆動部50、第2の駆動部60の動作が開始する(図6(a)〜(f)参照)。つまり、上述のコンデンサC9の充電時間が前記所定期間T1となり、当該期間においてはインバータ部20の動作が停止する。
Here, the sixth operational amplifier OP6 outputs a high-level signal when the detection voltage of the input
以下、動作設定回路4の基本動作を図7に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、第1の制御電源Vcc1から電源電圧が供給される(第1の制御電源Vcc1が投入される)と(S1)、初期起動プログラムが動作して初期設定を行い(S2)、周期設定部43が動作を開始する(S3)。この周期設定部43で生成されるクロック信号は、動作設定回路4を構成するマイコンの基本クロックとして使用され、本実施形態では周期TA,TB(TA>TB)の2つのクロック信号を適宜切り換えて用いている。クロック信号はその周期が短くなるほどマイコンでの消費電流が増大するため、ここでは周期TAのクロック信号を先ず用いる。 The basic operation of the operation setting circuit 4 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. First, when a power supply voltage is supplied from the first control power supply Vcc1 (the first control power supply Vcc1 is turned on) (S1), an initial startup program operates to perform initial setting (S2), and a cycle setting unit 43 starts the operation (S3). The clock signal generated by the period setting unit 43 is used as a basic clock of the microcomputer constituting the operation setting circuit 4, and in the present embodiment, two clock signals having periods TA and TB (TA> TB) are switched as appropriate. Used. Since the current consumption in the microcomputer increases as the period of the clock signal becomes shorter, the clock signal having the period TA is used first here.
次に、予め記憶している周波数設定信号のデューティ比の情報を読み出し(S4)、出力する周波数設定信号を設定する(S5)。その後、計時を開始し(S6)、計時した時間に基づいて動作期間の判定を行う(S7)。即ち、時刻t1に達すると先行予熱期間と判定して駆動周波数が周波数f1となるように周波数設定信号を設定し(S9)、時刻t2に達すると始動期間と判定して駆動周波数が周波数f2となるように周波数設定信号を設定し(S10)、時刻t3に達すると点灯期間と判定して駆動周波数が周波数f3となるように周波数設定信号を設定する(S12)。尚、動作設定回路4を起動してから時刻t1に達するまでの所定期間T1の間はインバータ部20の動作を停止させる(S8)。
Next, the information on the duty ratio of the frequency setting signal stored in advance is read (S4), and the frequency setting signal to be output is set (S5). Thereafter, time measurement is started (S6), and the operation period is determined based on the time measured (S7). That is, when the time t1 is reached, it is determined that the preceding preheating period is reached and the frequency setting signal is set so that the driving frequency becomes the frequency f1 (S9), and when the time t2 is reached, the starting period is determined and the driving frequency becomes the frequency f2. The frequency setting signal is set so as to be (S10), and when the time t3 is reached, the lighting period is determined and the frequency setting signal is set so that the driving frequency becomes the frequency f3 (S12). Note that the operation of the
ところで、本実施形態では、図示していないが放電灯Laが正常に装着されているか否か、及び放電灯Laの寿命が尽きたか否か等の異常を検出する従来周知の異常検出回路が別途設けられており、上記動作中に異常検出回路において異常が検出された場合には制御回路3の動作を停止させるようになっている。このように放電灯Laの寿命検出を行う場合には、特に放電灯Laの点灯期間において寿命検出を即時動作させる必要がある。
By the way, in this embodiment, although not shown, a conventionally known abnormality detection circuit for detecting abnormality such as whether or not the discharge lamp La is normally mounted and whether or not the life of the discharge lamp La is exhausted is separately provided. The operation of the
そこで、点灯期間に移行する際には、周期設定部43においてクロック信号の周期を周期TBに切り換える(S11)。このようにクロック信号の周期を周期TAよりも短い周期TBに切り換えることで、マイコンの処理速度を速くして寿命検出を即時動作させるようにしている。尚、この周期を切り換えるタイミングは上述のように点灯期間に移行する際に限定されるものではなく、先行予熱期間が開始してから点灯期間に移行するまでの間、即ち、インバータ部20が動作を開始して制御電源生成回路23から第2の制御電源Vcc2の電源電圧が安定して制御回路3に供給されるようになっていればどのようなタイミングでも構わない(例えば、図6(g)参照)。
Therefore, when shifting to the lighting period, the cycle setting unit 43 switches the cycle of the clock signal to the cycle TB (S11). By switching the clock signal cycle to the cycle TB shorter than the cycle TA in this way, the processing speed of the microcomputer is increased and the life detection is immediately operated. Note that the timing for switching the cycle is not limited to the transition to the lighting period as described above, but from the start of the preceding preheating period to the transition to the lighting period, that is, the
また、上述のように異常を検出して制御回路3の動作を停止させる際に、クロック信号の周期が周期TBである場合には、周期設定部43においてクロック信号の周期を周期TAに切り換えることで、動作設定回路4での消費電流を低減している。而して、起動部30にかかるストレスを低減することができ、インバータ部20の動作を再開する際に各制御電源からの電源電圧の供給を安定化することができる。
Further, when detecting the abnormality and stopping the operation of the
ところで、本実施形態では、第3の制御電源Vcc3からの電源電圧が動作設定回路4に供給されている場合は、直流電源制御回路5が動作していると判定し、動作設定回路4の計時部44において直流電源制御回路5の動作時間を計時している。この動作時間は、直流電源制御回路5が動作を開始又は停止する毎に記憶部45から読み出される、又は記憶部45に上書きされることで累積して計時されている。この累積計時時間が、所定時間(例えば、照明器具の寿命として一般的に規定されている3万時間)を超えると、本実施形態の寿命が近づいたと判定して報知部46から制御回路3の時間判定部35に寿命報知信号が出力されるようになっている。
By the way, in this embodiment, when the power supply voltage from the third control power supply Vcc3 is supplied to the operation setting circuit 4, it is determined that the DC power
以下、上記寿命報知信号が出力された場合における時間判定部35及び直流電源制御回路5の異常判定部54の動作について図面を用いて説明する。異常判定部54は、図8に示すように、非反転入力端子に出力電圧検出部11の検出電圧が入力されるとともに、反転入力端子に第8の基準電圧源Vref8の電源電圧が入力される第9のオペアンプOP9と、第9のオペアンプOP9の出力信号と時間判定部35の出力信号とが入力されるAND素子AND1とから構成される。時間判定部35は、非反転入力端子に第9の基準電圧源Vref9の電源電圧が入力されるとともに、反転入力端子に報知部46からの寿命報知信号が入力される第10のオペアンプOP10から構成される。
Hereinafter, operations of the
一般的に、直流電源制御回路5の動作開始時では、直流電源回路1の出力電圧が第1のオペアンプOP1の応答遅れにより所定電圧よりも高い電圧まで一旦上昇した後、徐々に所定電圧まで低下して安定する。異常判定部54では、所定電圧よりも高い所定の過電圧を検出して異常を判定し、直流電源回路1の動作を停止させる。具体的には、出力電圧検出部11の検出電圧と第8の基準電圧源Vref8の電源電圧とを第9のオペアンプOP9で比較し、検出電圧が第8の基準電圧源Vref8の電源電圧を上回る、即ち、直流電源回路1の出力電圧が所定電圧よりも高い所定の過電圧になると第9のオペアンプOP9からハイレベル信号が出力され、RSフリップフロップ52のリセット端子にAND素子AND1を介して該ハイレベル信号が入力されてスイッチング素子Q1がオフに切り換わり昇圧動作が停止する。このため、図10(a),(b)に示すように、直流電源回路1の出力電圧のうち、前記所定の過電圧よりも高い過電圧の部分がカットされ、スイッチング素子Q1等の直流電源回路1を構成する電子部品を過電圧によるストレスから保護する。
Generally, when the operation of the DC power
尚、第8の基準電圧源Vref8の電源電圧は、直流電源回路1の出力電圧の目標値を決定する第1の基準電圧源Vref1の電源電圧よりも大きければよい。例えば、直流電源回路1の出力電圧の目標値が400V、第1の基準電圧源Vref1の電源電圧が2.5Vとし、直流電源回路1の出力電圧が目標値の110%まで上昇した場合を異常と判定する場合には、第8の基準電圧源Vref8の電源電圧は2.75Vとなる。
The power supply voltage of the eighth reference voltage source Vref8 only needs to be larger than the power supply voltage of the first reference voltage source Vref1 that determines the target value of the output voltage of the DC
ここで、上記異常判定動作はAND素子AND1の時間判定部35からの出力信号がハイレベルの場合に行われるものであって、時間判定部35からの出力信号がローレベルの場合にはAND素子AND1の出力信号がローレベルとなるため、異常判定動作が行われない。時間判定部35の出力信号がローレベルとなるのは、第10のオペアンプOP10において報知部46からの寿命報知信号が第9の基準電圧源Vref9の電源電圧を上回る場合であり、即ち、本実施形態の寿命が近づいたと判定して報知部46からハイレベルの寿命報知信号が出力される場合である。
Here, the abnormality determination operation is performed when the output signal from the
つまり、本実施形態の寿命が近づいていない通常時においては、上述のように直流電源制御回路5の動作開始時に異常判定部54が異常判定動作を行い、直流電源回路1を構成する電子部品を過電圧によるストレスから保護するが、本実施形態の寿命が近づいたと判定された場合には、直流電源制御回路5の動作開始時に異常判定動作を行わないようにすることで、敢えて直流電源回路1を構成する電子部品に過電圧によるストレスを印加し、電子部品を安全に故障に至らしめる(図9(a)〜(c)参照)。尚、本実施形態の寿命が近づいたと判定された場合においても、報知部からの寿命報知信号は一定時間経過後にローレベルとなり、通常時と同様に異常判定動作を行うようになっており、例えば放電灯Laの点灯後に過電圧が発生することによる故障を防止している(図9(d)参照)。
That is, in the normal time when the life of the present embodiment is not approaching, the
上述のように、装置が想定する寿命に達すると異常判定動作(保護動作)を一時的に停止することで装置を構成する電子部品に故意にストレスをかけることができるので、電子部品が偶発的に故障する機会を増やし、電子部品を故障に至らしめることができる。したがって、装置が想定する寿命に達してから電子部品が故障するまでの時間を短くすることができ、仮に装置の想定する寿命を超えて利用者が装置を使用した場合でも、使用期間を意図的に短くすることで装置に不具合が発生する確率を低減することができる。 As described above, when the expected life of the device is reached, the abnormality determination operation (protection operation) is temporarily stopped, so that the electronic components constituting the device can be intentionally stressed. It is possible to increase the chance of failure and lead to the failure of the electronic component. Therefore, it is possible to shorten the time until the electronic component fails after reaching the expected life of the device, and even if the user uses the device beyond the expected life of the device, the usage period is intentional. By shortening to a short time, it is possible to reduce the probability that the apparatus will malfunction.
ところで、背景技術で述べたように、電源装置が寿命に達した場合に使用者に報知する手段としては、例えば光源から発する光量を通常時よりも増減させたり、光源の点滅を繰り返したりする手段が考えられる。ここで、例えばオフィスビルや大型店舗等の比較的公共性が高く、不特定多数の人が集まる場所において複数の電源装置を用いた場合、上記のような報知手段を採用すると、全ての電源装置が一斉に故障を報知する虞がある。このような場合、全ての光源の光量が一斉に増減したり、全ての光源が点滅を繰り返すことで、その場にいる人々に多大な不快感及び不安感を与える虞がある。 By the way, as described in the background art, as means for notifying the user when the power supply device has reached the end of its life, for example, means for increasing or decreasing the amount of light emitted from the light source, or repeating blinking of the light source. Can be considered. Here, for example, when a plurality of power supply devices are used in a place where a relatively large number of people gather, such as an office building or a large store, when all the power supply devices are employed, all the power supply devices However, there is a risk of notifying the failure all at once. In such a case, the amount of light from all the light sources may increase or decrease all at once, or all the light sources may blink repeatedly, which may cause great discomfort and anxiety to people who are present.
そこで、本実施形態を複数用いれば、電子部品の耐ストレス性のばらつきや周辺部品の特性ばらつきの影響、及び装置の使用環境等によって決まる互いに異なる時間で各装置を故障に至らしめることができる。したがって、上述のように全ての電源装置が一斉に故障するのを防ぐことができるので、全ての電源装置が一斉に故障して全ての照明が一斉に光量の増減又は点滅する事態を回避することができる。 Therefore, if a plurality of the present embodiments are used, it is possible to cause each device to fail at different times determined by the influence of variations in stress resistance of electronic components and variations in characteristics of peripheral components, the usage environment of the devices, and the like. Therefore, it is possible to prevent all the power supply devices from failing at the same time as described above, so that it is possible to avoid the situation where all the power supply devices fail at the same time and all the lights simultaneously increase or decrease or blink. Can do.
(実施形態2)
以下、本発明に係る電源装置の実施形態2について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態1と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図11に示すように異常判定部54に特徴があり、AND素子AND1の代わりに各々第10の基準電圧源Vref10及び第11の基準電圧源Vref11と接続される1対のトランスファゲート素子を有する第2のマルチプレクサ回路MP2を備え、その入力端子と時間判定部35の第10のオペアンプOP10の出力端子とを接続するとともに、出力端子と第9のオペアンプOP9の反転入力端子とを接続している。
(Embodiment 2)
Hereinafter,
したがって、時間判定部35の出力信号がハイレベルの場合(装置の寿命が近づいていない場合)は、第9のオペアンプOP9の反転入力端子に第10の基準電圧源Vref10の電源電圧が入力され、時間判定部35の出力信号がローレベルの場合(装置の寿命が近づいている場合)は、第9のオペアンプOP9の反転入力端子に第11の基準電圧源Vref11の電源電圧が入力されるようになっている。即ち、本実施形態では、装置の寿命が近づいていない通常の場合、及び装置の寿命が近づいている場合の何れにおいても異常判定動作を行っている。尚、装置の寿命が近づいている場合においては、電子部品に対する過電圧によるストレスを大きくするために、第11の基準電圧源Vref11の電源電圧を第10の基準電圧源Vref10の電源電圧よりも大きくしている。
Therefore, when the output signal of the
ここで、実施形態1においては、装置の寿命が近づいたと判定した場合には異常判定動作を行わない。したがって、直流電源制御回路5の動作開始時には、直流電源回路1の出力電圧における目標電圧を超えた過電圧に対して何の制御も行われない。この場合、交流電源ACの実効電圧値によって過電圧の最大値が異なるため、電子部品に対する過電圧によるストレスに差異が生じる虞がある。
Here, in the first embodiment, when it is determined that the life of the apparatus is approaching, the abnormality determination operation is not performed. Therefore, when the operation of the DC power
これに対して、本実施形態では、上述のように装置の寿命が近づいたと判定した場合においても異常判定動作を行っているので、過電圧のレベルを一定にすることができ、電子部品に対する過電圧によるストレスを一定にすることができる。 On the other hand, in this embodiment, since the abnormality determination operation is performed even when it is determined that the life of the apparatus is approaching as described above, the level of the overvoltage can be made constant, and the electronic component is caused by the overvoltage. Stress can be kept constant.
1 直流電源回路
11 出力電圧検出部
2 負荷回路
44 計時部
5 直流電源制御回路
54 異常判定部
AC 交流電源
La 放電灯
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