(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力コンバータを制御するためのコントローラであって、前記電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、前記ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、
前記負荷巻線および前記駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、
前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間で互いに直列で配置された第１および第２の双方向電子スイッチと、
前記第１のスイッチと並列で接続された第１のダイオードとを含む電流制御要素を有するコントローラ。
【請求項２】
前記第１および前記第２のスイッチのそれぞれと前記制御巻線接続部のそれぞれとの間に電気経路が形成され、前記経路がダイオードを含まない、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
第１および第２のスイッチを制御するための制御ユニットをさらに含む、請求項１または２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを共に選択的に閉じるように前記第１および第２のスイッチを制御し、それにより、前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に双方向短絡をもたらすように適合されている、請求項３に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記制御ユニットが、選択的に前記第１のスイッチを開き前記第２のスイッチを閉じるように前記第１および第２のスイッチを制御し、それにより、前記第１のダイオードを介して前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡をもたらすように適合されている、請求項３または４に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記制御ユニットが、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを共に選択的に開くように前記第１および第２のスイッチを制御し、それにより、前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部とを電気的に切断するように適合されている、請求項３、４、または５に記載のコントローラ。
【請求項７】
前記電流制御要素が、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に結合された第３のスイッチをさらに含む、請求項３、４、５、または６に記載のコントローラ。
【請求項８】
前記制御ユニットが、前記第３のスイッチを制御し、前記第１の電源接続部と前記第１の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合されている、請求項７に記載のコントローラ。
【請求項９】
前記電流制御要素が、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に結合された第４のスイッチをさらに含む、請求項７または８に記載のコントローラ。
【請求項１０】
前記制御ユニットが、前記第４のスイッチを制御し、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合されている、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記制御ユニットが、前記第３のスイッチまたは前記第４のスイッチを選択的に閉じ、前記制御巻線内の電流の流れの方向を制御するように構成されている、請求項１０に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に第２の電源接続部が結合されている、請求項７から１１のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記第２のスイッチと並列で接続された第２のダイオードであって、前記第１のダイオードと第２のダイオードとを同時に電流が流れないようにするために前記第１のダイオードと反対向きに配向された第２のダイオードをさらに含み、前記制御ユニットが、選択的に前記第１のスイッチを閉じ前記第２のスイッチを開き、それにより、前記第２のダイオードを介して前記制御巻線接続部間に単方向短絡をもたらすように構成されている、請求項３から１２のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記第２のスイッチと並列で接続された第２のダイオードであって、前記第１のダイオードと第２のダイオードとを同時に電流が流れないようにするために前記第１のダイオードと反対向きに配向された第２のダイオードをさらに含む、請求項１または２に記載のコントローラ。
【請求項１５】
電力コンバータを制御するためのコントローラであって、前記電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、前記ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、
前記負荷巻線および前記駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、
前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間にダイオードを含まない双方向短絡をもたらすようにそれらの間に配置された、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態の第１のスイッチと、第１の電源接続部と前記第１の制御巻線接続部との間に配置された第２のスイッチとを含む電流制御要素を有するコントローラ。
【請求項１６】
電力コンバータを制御するためのコントローラであって、前記電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、前記ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、
前記負荷巻線および前記駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、
前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に双方向短絡をもたらすようにそれらの間に配置された第１の双方向電子スイッチと、
第１の電源接続部と前記第１の制御巻線接続部との間に配置された第２のスイッチとを含む電流制御要素を有するコントローラ。
【請求項１７】
前記第１のスイッチと前記第１および第２の制御巻線接続部のそれぞれとの間に電気経路が形成され、前記経路がダイオードを含まない、請求項１６に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記第１および前記第２のスイッチを制御するための制御ユニットをさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１９】
制御ユニットが、前記第１のスイッチを選択的に閉じるように制御し、それにより前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に双方向短絡をもたらすように適合されている、請求項１８に記載のコントローラ。
【請求項２０】
制御ユニットが、前記第２のスイッチを制御し、前記第１の電源接続部と前記第１の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合されている、請求項１８に記載のコントローラ。
【請求項２１】
前記電流制御要素が、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に結合された第３のスイッチをさらに含む、請求項１８、１９、または２０に記載のコントローラ。
【請求項２２】
前記制御ユニットが、前記第３のスイッチを制御し、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合されている、請求項２１に記載のコントローラ。
【請求項２３】
前記電流制御要素が、
前記第１のスイッチと前記第２の制御巻線接続部との間に結合された第４の双方向電子スイッチと、
前記第１のスイッチと並列で接続された第１のダイオードと
をさらに含む、請求項２１または２２に記載のコントローラ。
【請求項２４】
前記制御ユニットが、選択的に前記第１のスイッチを開き前記第４のスイッチを閉じるように前記第１および第４のスイッチを制御し、それにより前記第１のダイオードを介して前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡をもたらすように構成されている、請求項２３に記載のコントローラ。
【請求項２５】
前記第４のスイッチと並列で接続された第２のダイオードであって、前記第１のダイオードと第２のダイオードとを同時に電流が流れないようにするために前記第１のダイオードと反対向きに配向された第２のダイオードをさらに含む、請求項２３または２４に記載のコントローラ。
【請求項２６】
前記制御ユニットが、選択的に前記第１のスイッチを閉じ前記第４のスイッチを開くように前記第１および第４のスイッチを制御し、それにより前記第２のダイオードを介して前記第１の制御巻線接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡をもたらすように構成されている、請求項２５に記載のコントローラ。
【請求項２７】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に結合された第２の電源接続部をさらに含む、請求項２３から２６のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項２８】
前記制御ユニットが、電流制御要素内の前記スイッチを流れる電流を測定するために、それらのうちの１つに電気的に結合された１つまたは複数の電圧検知用接続部を有する、請求項３から１３または１８から２７のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項２９】
前記制御ユニットが、１つまたは複数の前記電圧検知用接続部上の電圧に基づいて前記スイッチを制御する、請求項２８に記載のコントローラ。
【請求項３０】
電力コンバータを制御するための方法であって、前記電力コンバータが、ＢＪＴをスイッチとして有し、前記ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合され、それにより、前記電力コンバータに対する制御が、前記駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線を制御することによって行われる、方法において、ダイオードを含まない、前記制御巻線の両端間の双方向短絡を選択的にもたらすことと、前記制御巻線を電源に選択的に接続することとを含む方法。
【請求項３１】
電力コンバータを制御するための方法であって、前記電力コンバータが、ＢＪＴをスイッチとして有し、前記ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合され、それにより、前記電力コンバータに対する制御が、前記駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線を制御することによって行われる、方法において、
前記制御巻線の両端間の双方向短絡、
前記制御巻線の両端間の単方向短絡、
および前記制御巻線の両端間に電気経路なし、のうちの１つを選択的にもたらすことを含む方法。
【請求項３２】
前記駆動巻線内の電流を修正するように追加の電流を前記制御巻線に送ることによって、前記制御巻線内の電流を選択的に制御することをさらに含む、請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記双方向スイッチが電界効果トランジスタである、請求項１から２９のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項３４】
請求項１から２９のいずれか一項に記載のコントローラを使用する集積回路。
【請求項３５】
請求項３０から３２のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された集積回路。
【請求項３６】
請求項１から２９のいずれか一項に記載のコントローラを備える電力コンバータ。
【請求項３７】
請求項３０から３２のいずれか一項に記載の方法によって制御される電力コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ・モード電源に関し、詳細には自励発振電力コンバータに関する。本発明は、決して限定しないが、特に蛍光灯バラストでの使用に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）は、低コストであるため、スイッチ・モード電源（ＳＭＰＳ）内でスイッチとして使用することができる。これらのトランジスタを使用するＳＭＰＳは、通常、インダクタおよびコンデンサを使用して自励発振するように構築され、ＳＭＰＳを始動するときを除いて、スイッチングさせるために外部制御を必要としない。これらのＳＭＰＳでは、巻線がＢＪＴの負荷電流と直列で接続された変圧器が、二次巻線を介してＢＪＴのベース電流を供給する。これらのＳＭＰＳは、蛍光灯内の電子バラストとして使用することができる。
【０００３】
図１は、ＢＪＴに基づく自励発振電子バラスト２の基本構成要素の概略回路図である。ＮＰＮ型ＢＪＴ４、６が、電圧レール１０と電圧レール１２の間の中点をもたらすように直列で接続されている。負荷巻線１４が中点８と負荷１６の間に接続されている。駆動巻線１８、２０が、それぞれＢＪＴ４、６のベース端子に接続され、負荷巻線１４と同じコアに巻かれ、それにより、そのコアの周りの３つの巻線が変圧器として働く。小さなドットは、通常の形で、コア上の巻線の、互いに対する位置合わせを示す。ＢＪＴは、フリーホイール・ダイオード２２、２４と並列で接続され、これらのフリーホイール・ダイオードは、ＢＪＴがスイッチングしたが電流がまだ転流されていない期間中、負荷電流が流れることを可能にする。別法として、フリーホイール・ダイオードは、ＢＪＴ４、６のベースに接続されてもよい。負荷１６は、リアクタンス性、容量性、および／または抵抗性の構成部品を含むことができる。この回路は、概して、負荷１６から低電圧レール１２および／または高電圧レール１０への接続部（図示せず）によって完成する。この回路に対する一般的な変形形態は、高電流状態でＢＪＴ４、６をオフにするのを助けるように、各ＢＪＴと直列の抵抗器を使用することを含む。他の回路は、発振の周波数を制御するのを助けるようにＢＪＴ４、６のベースと直列で接続された抵抗器を含む。
【０００４】
一般に、この回路は、ＢＪＴ６のベースに大電流を供給し、それによりＢＪＴ６を素早く完全にオンにすることによって起動される。これを行うための手段は、一般にＤＩＡＣを使用し、ここでは論じない。ＢＪＴ６がトリガされると、中点８の電圧が急速に低電圧レール１２の電圧に達し、負荷１６に電流を流す。すると、電流がドットから離れるように負荷巻線１４を流れ、駆動巻線２０内の電流をドットに向かって流す−より多くの電流をＢＪＴ６のベースに送り、ＢＪＴ６をオンに保つ。同時に、駆動巻線１８内の電流がドットに向かって流れ、したがって電流をＢＪＴ４のベースから引き離し、そのＢＪＴをオフに保つ。
【０００５】
負荷巻線１４を通る負荷電流が増加するにつれて、磁化電流もまた増加し、駆動巻線２０内の電流が負荷ほど急速に増加しなくなる。これは、ＢＪＴ６内のベース電流もまた、負荷ほど急速に増加していないことを意味する。最終的に、ベース電流に対する負荷電流の比率がＢＪＴ６の利得を超えることになり、これによりＢＪＴ６はオフになり始める。ＢＪＴ６がオフになると、ＢＪＴ６を通る電流が制限され、その結果、負荷巻線１４を通る電流がフリーホイール・ダイオード２２を通過し始める。負荷電流は減少し始め、ついには負荷電流が転流され、巻線１４内の電流を逆転させる。駆動巻線２０内の電流はいま、ＢＪＴ６のベースから離れるように流れ、駆動巻線１８内の電流がＢＪＴ４のベースに向かって流れ、ＢＪＴ４の導通を開始し、負荷から高電圧レール１０に電流が流入することを可能にする。最終的に、ＢＪＴ４は、ＢＪＴ６と同様にシャット・ダウンし、負荷を通過する電流が再び転流され、ＢＪＴ６が再び導通を開始する。
【０００６】
この自励発振は、回路内のインダクタ、抵抗器、およびトランジスタなど、構成部品の特性によって決まる周波数で発生する。しかし、これらのデバイスの許容差を正確に制御することは困難であり、かつコストがかかる。その結果、自励発振周波数が予測できないものになり、その周波数は、回路ごとに異なり、必要とされるタスクにとって高すぎる、または低すぎるおそれがある。
【０００７】
近年、電子バラストに対して加えられている１つの一般的な変更は、ＢＪＴではなく電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の使用への移行であった。ＦＥＴは、電流ではなく電圧によって活動化されることにより、ＢＪＴよりうまく制御することができる。それにより、ＦＥＴは、コンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）の一体型バラストにますます採用されるようになっている。というのは、この制御しやすさにより、改善された始動特性および寿命を有するＣＦＬを生産することができるからである。しかし、ＦＥＴはＢＪＴより著しくコストがかかるものであり、このＦＥＴの使用は、ＣＦＬの製造に伴うコストを上昇させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、自励発振電力コンバータ内で使用されるＢＪＴをよりよく制御するためのデバイスおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、電力コンバータを制御するためのコントローラであって、電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、負荷巻線および駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間で互いに直列で配置された第１および第２の双方向電子スイッチと、第１のスイッチと並列で接続された第１のダイオードとを含む電流制御要素を有するコントローラが提供される。
【００１０】
好ましくは、第１および第２のスイッチのそれぞれとそれぞれの制御巻線接続部との間に形成された電気経路が、ダイオードを含まない。第１および第２のスイッチにより、コントローラは制御巻線の両端間で双方向短絡（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ）を生み出すことができる。制御巻線が駆動巻線に磁気的に結合されているため、駆動巻線内に効果的な短絡が生み出され、したがって、ＢＪＴがオンである場合、電流がＢＪＴのベースから離れるように流れることができる。ダイオードには、固有の電圧降下が伴う。双方向短絡を形成する電気経路内にダイオードがある場合には、制御巻線の両端間の最小電圧が少なくともダイオード電圧降下になるはずである。したがって、駆動巻線内に生み出される効果的な短絡は、その両端間の電圧がダイオードの両端間の電圧降下未満である場合（制御巻線と駆動巻線の間の巻数比１：１を仮定して）、短絡のように働かないであろう。電圧がダイオード電圧より大きい場合でさえ、ターン・オフの有効性を低下させることになろう。したがって、制御巻線の両端間の双方向短絡の経路内にダイオードがあることにより、低い電圧を短絡させることができる効果的な短絡を生み出すために、より高い制御巻線：駆動巻線の巻数比が必要になる可能性がある。しかし、この巻数比の増加により、巻線に伴う漏れインダクタンスがより大きくなり、したがって、短絡は、導入するのにより時間がかかり、効果があまりなくなる。したがって、ダイオードがないことにより、余分な巻線を必要とすることなしに、非常に効果的な短絡がもたらされる。
【００１１】
コントローラは、第１および第２のスイッチを制御するための制御ユニットを有することができる。
【００１２】
好ましくは、制御ユニットは、第１のスイッチと第２のスイッチを共に閉じ、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間、したがって制御巻線の両端間で双方向短絡をもたらすことができるように第１および第２のスイッチを制御するように適合される。
【００１３】
好ましくは、制御ユニットは、第１および第２のスイッチを制御し、選択的に第１のスイッチを開き第２のスイッチを閉じるように適合される。これにより、コントローラは、（第１のダイオードを介して）第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間、したがって制御巻線の両端間で単方向短絡（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ）をもたらすことができる。この短絡は、上述の双方向短絡と同様に駆動巻線内に効果的な単方向短絡を生み出し、したがって電流は、ＢＪＴのベースに向かうかＢＪＴのベースから離れるようにしか流れることができない。電力コンバータが２つのＢＪＴをハーフブリッジ構成で有する場合には、それらのそれぞれの各駆動巻線の極性が他方と反対になる。そのような構成では、生み出された単方向短絡により、電流が一方のＢＪＴのベースから離れるように流れることができず、一方、電流が他方のベースに向かって流れることが妨げられることになる。
【００１４】
任意選択で、制御ユニットは、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部を電気的に切断するように第１のスイッチと第２のスイッチを共に開くことができる。このようにできることにより、コントローラは、自励発振電力コンバータ（ＳＯＰＣ）と共に使用するのに理想的なものになる。ＳＯＰＣは、負荷巻線を通過する電流を使用してＢＪＴをトリガする電力コンバータであり、これらのＢＪＴは、それぞれのベースに接続された駆動巻線を介してＳＯＰＣのスイッチとして働く。ＳＯＰＣは、たとえば、２本の電力レール間、および負荷の周りで、ハーフブリッジ構成またはフルブリッジ構成で構成された２つまたは４つのＢＪＴを有することができる。各ＢＪＴでは、それ自体の駆動巻線がそのベースに接続されており、あらゆる巻線が負荷巻線と磁気的に結合され、その負荷巻線は、一般に負荷と直列になっている。ＳＯＰＣが、たとえばＤＩＡＣを用いてＢＪＴの１つをトリガすることによって始動された後で、負荷巻線を流れる電流により、ＢＪＴの１つをオンにするのに十分な電流が駆動巻線内に生成される。この段階の間に、負荷巻線を通過する電流により、負荷電流が通過するＢＪＴの駆動巻線内に電流が生み出され、したがってそのＢＪＴがオンにラッチされる。負荷電流が増加するにつれて、負荷巻線内で磁化電流として働く部分が増加し、導通しているＢＪＴへのベース電流が、コレクタ−エミッタ電流ほど速く増加しなくなる。最終的に、ＢＪＴに求められる利得は、供給できるものより大きくなり（これは、巻線によって形成された変圧器の飽和前または飽和後に起こる可能性がある）、そのＢＪＴはオフに切り替わり始める。負荷電流がフリーホイール・ダイオードを通過することができる。これにより、最終的には、ＢＪＴがオフになるまで、ベース駆動電流が減少する。負荷電流は、最終的に転流し、その後で、負荷巻線を流れる電流が方向を変える。これにより、駆動巻線内で反対方向に流れ、対の他方のＢＪＴがオンに切り替わる。電流が負荷巻線を通って増加すると、そのＢＪＴがオンにラッチされ、すでに活動状態のＢＪＴが完全にオフになる。これにより、ＢＪＴの対において、それらのＢＪＴが同等の構成部品であると仮定して、実質的に５０：５０のデューティ・サイクルになる。
【００１５】
コントローラが制御巻線を電気的に切断することができることにより、コントローラは、ＳＯＰＣの発振が開始した後で「後退（ｓｔｅｐ  ｂａｃｋ）」し、発振を無制御で継続させることができる。すなわち、ＳＯＰＣは、自励発振することが可能になる。当然ながら、コントローラは、いつでも制御を再開することができ、または無制御挙動を防止するために、発振器を開始後引き続き制御することができる。
【００１６】
有利には、コントローラの電流制御要素は、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に配置された第３のスイッチをさらに含むことができる。これにより、電流が制御巻線を通過することができ、したがって、駆動巻線内に対応する電流が生成される。そうすることによって、コントローラは、電力コンバータがＳＯＰＣタイプのものである場合、駆動巻線内の電流を１つまたは複数のＢＪＴのベースに向かって駆動することによってその電力コンバータを始動することができる可能性がある。どんな場合でも、このようにできることにより、コントローラは、ＢＪＴスイッチの１つをオンにすることができ、これは、負荷を流れる電流が自励発振を引き起こすには不十分である場合、電力コンバータを駆動する上で有用となり得る。一方のＢＪＴがこの方法によってオンに駆動されると同時に、その対の他方は、それらの巻線の異なる極性のために、オフに駆動されることになる。これは、電力コンバータ内の電流の急速な転流を強いるのに有用となり得る。
【００１７】
好ましくは、制御ユニットは、第３のスイッチを制御し、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に任意選択の接続部を設けるように適合される。
【００１８】
有利には、コントローラの電流制御要素は、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に配置された第４のスイッチをさらに含むことができる。これにより、コントローラは、第３のスイッチが閉じているとき流れる電流に比べてもう一方の方向で電流を制御巻線に、任意選択で通すことができる。第４のスイッチを用いて、コントローラは、対のうちの反対側のＢＪＴを先にオンにさせることによって、第３のスイッチを使用して電力コンバータを始動するのに比較して、それとは異なる「もう一方の方向で」電力コンバータを始動することができる。
【００１９】
好ましくは、制御ユニットは、第４のスイッチを制御し、第１の電源接続部と第２の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合される。
【００２０】
典型的には、制御ユニットは、第３のスイッチまたは第４のスイッチを選択的に閉じ、制御巻線内の電流の流れの方向を制御するように構成される。これにより、コントローラは、ＢＪＴを意識的にオンおよびオフに駆動することによって、ＳＯＰＣ内の発振を完全に制御することができる。また、これにより、電力コンバータを始動するとき、負荷を流れる電流をどちらの方向でも開始することができるようになる。
【００２１】
コントローラは、第１のスイッチと第２のスイッチとの間に第２の電源接続部を含むことができる。したがって、第１の電源接続部から流れる電流が、制御巻線を通って第２の電源接続部に流れ、逆もまた同様である。この構成は、第３のスイッチまたは第４のスイッチを閉じて電流を送るとき、第１のスイッチおよび第２のスイッチのうちの一方が閉じることを必要とするが、制御巻線を通過することなしに電流が一方の電源接続部から他方の電源接続部に流入しないようにする。これらの４つのスイッチを使用し、過電圧など、電源接続部に印加される可能性がある余分な電力を、制御巻線を介して、したがってＢＪＴに転嫁することによって放散することもできる。この構成は、これらのスイッチが双方向性である限り、第１および第２のスイッチが開いている間、第３および第４のスイッチを閉じ、制御巻線の両端間で双方向短絡をもたらすことができることを意味する。
【００２２】
任意選択で、コントローラは、第２のスイッチと並列で接続された第２のダイオードをさらに含むことができる。このダイオードは、制御巻線の両端間で一定の単方向短絡を生み出すのを回避するために、第１のダイオードと共にカソード−カソードまたはアノード−アノードで構成する必要があろう。制御ユニットは、任意選択で、第１のスイッチを閉じ、第２のスイッチを開くことができ、したがって、第２のダイオードを介して、前述の単方向短絡に対するもう一方の方向で、制御巻線の両端間で単方向短絡をもたらす。これは、電流が一方のＢＪＴのベースに流入するのを絶えず防止し、したがってそのＢＪＴをオフで保持し、したがってそのＢＪＴが発振の周波数を低減するのを可能にすることによって、コントローラがＳＯＰＣに強い支配力を及ぼすことができるので有利である。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、電力コンバータを制御するためのコントローラであって、電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、負荷巻線および駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間にダイオードを含まない双方向短絡をもたらすようにそれらの間に配置された、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態の第１のスイッチとを含む電流制御要素を有するコントローラが提供される。
【００２４】
そのような構成により、コントローラは、前述のように、制御巻線の両端間で単純かつ非常に効果的な双方向短絡をもたらすことができる。ＳＯＰＣでは、この短絡により、電荷がＢＪＴのベースから流出することができ、これらのＢＪＴがオフに切り替わり、したがって電流が転流する。次いで、第１のスイッチを開き、したがって転流した負荷電流が一方のＢＪＴをオンに切り替えることを可能にすることによって、この短絡を除去することができる。あるいは、この短絡を維持し、それによりＳＯＰＣ内の発振を終わらせることができる。
【００２５】
好ましくは、電流制御要素は、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に配置された第２のスイッチをさらに含むことができる。これには、コントローラがＳＯＰＣの発振を駆動する、またはＳＯＰＣの発振を開始することができるという前述の利点がある。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、電力コンバータを制御するためのコントローラであって、電力コンバータが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）をスイッチとして有し、ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合される、コントローラにおいて、負荷巻線および駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線に接続するための第１および第２の制御巻線接続部と、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に双方向短絡をもたらすようにそれらの間に配置された第１の双方向スイッチと、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に配置された第２のスイッチとを含む電流制御要素を有するコントローラが提供される。
【００２７】
好ましくは、第１のスイッチと第１および第２の制御巻線接続部のそれぞれとの間に電気経路が形成され、これらの経路は、ダイオードを含まない。これにより、第１のスイッチを閉じたとき、前述の利点を有する非常に効果的な双方向短絡が得られる。
【００２８】
本発明の第２または第３の態様のコントローラは、第１および第２のスイッチを制御するための制御ユニットをさらに含むことができる。
【００２９】
好ましくは、制御ユニットは、第１のスイッチを選択的に閉じるように制御し、それにより第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に双方向短絡をもたらすように、またそれらの間に接続された制御巻線の両端間でもたらすように適合される。
【００３０】
好ましくは、制御ユニットは、第２のスイッチを制御し、第１の電源接続部と第１の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合され、したがってコントローラが、接続されたＳＯＰＣ内で発振を開始し、その中のＢＪＴの１つを駆動することを可能にする。
【００３１】
有利には、電流制御要素は、前記第１の電源接続部と前記第２の制御巻線接続部との間に結合された第３のスイッチをさらに含む。これにより、コントローラは、電力コンバータ内の別のＢＪＴを駆動することができる。
【００３２】
好ましくは、制御ユニットは、第３のスイッチを制御し、第１の電源接続部と第２の制御巻線接続部との間に接続部を選択的に設けるように適合される。
【００３３】
有利には、電流制御要素は、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に、第１のスイッチと直列で配置された第４の双方向電子スイッチと、第１のスイッチと並列で接続された第１のダイオードとをさらに含むことができる。これにより、コントローラは、前述の仕方で、第１のダイオードを介して、第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡を生み出し、一方、第４のスイッチおよび第１のスイッチを共に閉じることによって双方向短絡を生み出す能力を維持することができる。
【００３４】
好ましくは、制御ユニットは、選択的に第１のスイッチを開き第４のスイッチを閉じるように前記第１および第４のスイッチを制御し、それにより第１のダイオードを介して第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡をもたらすように構成される。そのような短絡には、電流がＳＯＰＣ内の第１のＢＪＴのベースから離れるように流れないようにし、一方、電流がＳＯＰＣ内の第２のＢＪＴのベースに流入しないようにすることができるという前述の利点がある。
【００３５】
有利には、電流制御要素は、第４のスイッチと並列で接続された第２のダイオードをさらに含むことができる。このダイオードは、一定の単方向短絡を生み出すのを回避するために、（カソード−カソードまたはアノード−アノードで接続された）第１のダイオードと反対になるように構成しなければならない。コントローラは、第１のダイオードを介して生み出される短絡に比べてもう一方の方向で、この第２のダイオードを介して単方向短絡を生み出すことができる。したがって、コントローラは、上述の状況を逆転させ、電流がＳＯＰＣ内の第１のＢＪＴのベースに流入すること、またＳＯＰＣ内の第２のＢＪＴのベースから流出しないようにすることができる。
【００３６】
好ましくは、制御ユニットは、選択的に第１のスイッチを閉じ第４のスイッチを開くように第１および第４のスイッチを制御し、それにより第２のダイオードを介して第１の制御巻線接続部と第２の制御巻線接続部との間に単方向短絡をもたらすように構成される。
【００３７】
コントローラは、第１のスイッチと第２のスイッチとの間に結合された第２の電源接続部を有することができ、それにより第１の電源接続部と共に電流制御要素を通して回路を完成する。これには、適切なスイッチの構成が選択されている間、制御巻線を回避する短絡を防止し、電流制御要素がシャント・レギュレータとして働くことを可能にするという（すでに論じた）利点がある。
【００３８】
本発明の上記態様のうちのいずれかの制御ユニットは、電流制御要素内の前記スイッチのうちの１つに電気的に結合された１つまたは複数の電圧検知用接続部を有することができる。これにより、制御ユニットは、スイッチを流れる電流を測定することができ、この電流は、巻線によって形成された変圧器を介して電力コンバータの負荷を流れる電流に関連付けることができる。この情報を使用して、コントローラは、最適な状態を維持するように、電力コンバータ内の状態に対して反応することができる。たとえば、接続されたＳＯＰＣが非常にゆっくりと発振している場合、コントローラは、より頻繁に電流を転流させることができる。コントローラは、ＳＯＰＣ内のＢＪＴをオフに切り替えるように制御巻線の両端間で双方向短絡をもたらすことによって、これを行うことができる。あるいは、コントローラは、制御巻線の両端間で単方向短絡を生み出し、電流が現在活動状態のＢＪＴのベースに流入しないようにし（また自由に離れるように流れることを可能にし）、したがってそのＢＪＴをオフに切り替えることができる。同様にして、ＳＯＰＣが非常に速く発振している場合、単方向短絡を使用して、非活動状態のＢＪＴがオンにならないようにし、一方、活動状態のＢＪＴから離れる電流の流れを遮断し、したがって発振を引き延ばすことができる。また、コントローラは、発振が停止したかどうか、または負荷電流が自励発振に不十分であるかどうか検出し、これを補正するために制御巻線を介して駆動電流を送ることができる。最後に、コントローラは、過負荷状態を検出し、制御巻線の両端間で双方向短絡を生み出しかつ維持し、すべてのＢＪＴをオフに切り替え、発振を停止することもできる。
【００３９】
好ましくは、制御ユニットは、１つまたは複数の電圧検知用接続部上の電圧に基づいてスイッチを制御する。
【００４０】
本発明の第４の態様によれば、電力コンバータを制御するための方法であって、電力コンバータが、ＢＪＴをスイッチとして有し、ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合され、それにより、電力コンバータに対する制御が、駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線を制御することによって行われる、方法において、ダイオードを含まない、制御巻線の両端間の双方向短絡を選択的にもたらすことを含む方法が提供される。
【００４１】
本発明の第５の態様によれば、電力コンバータを制御するための方法であって、電力コンバータが、ＢＪＴをスイッチとして有し、ＢＪＴのベースが駆動巻線に接続され、前記駆動巻線が、電力コンバータ負荷電流を搬送する負荷巻線に磁気的に結合され、それにより、電力コンバータに対する制御が、駆動巻線に磁気的に結合された制御巻線を制御することによって行われる、方法において、制御巻線の両端間の双方向短絡、制御巻線の両端間の単方向短絡、および制御巻線の両端間に電気経路なし、のうちの１つを選択的にもたらすことを含む方法が提供される。
【００４２】
好ましくは、第４および第５の態様の方法は、駆動巻線内の電流を修正するように追加の電流を制御巻線に送ることによって、制御巻線内の電流を選択的に制御することをさらに含むことができる。
【００４３】
好ましくは、双方向スイッチは電界効果トランジスタである。コントローラ全体は、集積回路で実施することができる。
【００４４】
次に、例として、図面を参照して本発明について述べる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】自励発振電子バラストの概略回路図である。
【図２】自励発振電子バラストを伴う本発明によるコントローラの概略回路図である。
【図３】第１の制御方法における波形を表すグラフである。
【図４】代替の制御方法における波形を表すグラフである。
【図５】他の制御方法における波形を表すグラフである。
【図６ａ】代替の電流制御要素の概略回路図である。
【図６ｂ】代替の電流制御要素の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図２は、本発明の第１の実施形態によるコントローラ２６を示す。コントローラ２６は制御巻線２８に接続され、制御巻線２８は、負荷巻線１４および駆動巻線１８、２０からなる変圧器と同じコアの周りに巻かれる。巻線の巻数比は、典型的には、それぞれ１５：２：５：５となろう。この制御巻線２８は、コントローラが駆動巻線１８、２０内の電流、したがってＢＪＴ４、６のスイッチングに影響を及ぼすことを可能にする。
【００４７】
コントローラ２６は、ＭＯＳＦＥＴ３２、３４、３６、３８を制御するようにスイッチング制御信号を送るために、制御ユニット３０を有する。制御ユニット３０は、ＭＯＳＦＥＴ３２、３４、３６、３８のゲート電極に対する接続部を有する。ＭＯＳＦＥＴ３２、３４、およびＭＯＳＦＥＴ３６、３８は、それぞれＮ−ＭＯＳＦＥＴおよびＰ−ＭＯＳＦＥＴである。これらのＭＯＳＦＥＴは、それらが果たす役割から下記でスイッチと称され、特に集積回路（ＩＣ）環境ではＭＯＳＦＥＴが好ましいが、任意の等価な電子スイッチで置き換えることが可能である。これらのスイッチは、電流制御要素３９を形成し、コントローラ２６が、制御巻線２８内を流れる電流を操作することを可能にする。これにより、制御ユニット３０は、自励発振電子バラスト２の発振を操作することができる。
【００４８】
たとえば、スイッチ３２、３４を閉じることによって、コントローラ２６は、制御巻線２８の端部間で短絡を生み出し、電流がどちらの方向でも流れることを可能にする。これは、巻線１４、１８、２０を効果的に短絡し、両ＢＪＴ４、６のベースとエミッタの間に低インピーダンス経路を生み出し、結果的に両ＢＪＴをオフにする。また、この短絡は、ＢＪＴ４、６のベース・コレクタ接合をフリーホイール・ダイオードとして働かせ、図１の別個のダイオード２２、２４は、あってもよいがその必要がなくなる。これは最初に、負荷内を流れる電流を転流させるが、この短絡が発振周期の数倍の間維持された場合には、発振が終わることになる。ＭＯＳＦＥＴは、オン状態で伴う電圧降下が低い。ダイオードや他のどんなトランジスタもないこととあいまって、この短絡にＭＯＳＦＥＴが２つしかないことは、ｐｎ接合電圧降下がなく、その結果、ＢＪＴ４またはＢＪＴ６のベースとエミッタの間の小さな電圧でさえ、スイッチ３２、３４によって効果的に短絡されることを意味する。
【００４９】
ダイオード４０、４２は、コントローラ２６が、制御巻線２８を流れる電流の方向を制御することを可能にする。たとえば、スイッチ３４だけを閉じると、ダイオード４０を介して制御巻線２８の両端間で単方向短絡が生じる。これにより、ＢＪＴ４のベースから離れる、またＢＪＴ６のベースに向かう電流の流れが防止され、したがってＢＪＴ６がオンになることが防止され、ＢＪＴ４がオンになることが可能になる。また、スイッチ３４を閉じると、ＢＪＴ４内に効果的なエミッタ−ベース短絡が生み出され、ＢＪＴ４のベース−コレクタ接合は、図１のダイオード２２と同様のフリーホイール・ダイオードとして働くことができる。
【００５０】
この技法により、コントローラ２６は、電子バラストの発振を低減することができ、これは、たとえば発振が制御不能に増大しつつある場合に有利となり得る。スイッチ３２だけ閉じることにより、ダイオード４２を介してもう一方の方向で同様の単方向短絡が生み出される。
【００５１】
この実施形態において、制御巻線２８対駆動巻線１８の巻数比が３：１など十分に高い場合、スイッチ３４が閉じられると、巻線２８上に現れるＢＪＴ４のベース−エミッタ電圧は、ダイオード４０の両端間の有効電圧降下より実質的に大きくなる。これは、ダイオード４０の両端間の順方向電圧降下が、ＢＪＴ４が依然としてオンであることを妨げないことを意味する。スイッチ３２が閉じられ、電流がダイオード４２を流れるときにも、同じ原理が当てはまる。
【００５２】
スイッチ３２、３４、３６、３８およびダイオード４０、４２を含む電流制御要素３９は、電源ノード４４と電源ノード４６の間に接続される。典型的なＩＣ応用例では、これらのノードは、たとえば３．３ＶのＥＭＦを供給することになり、ノード４４が＋３．３Ｖ、ノード４６が０Ｖとして指定される。ノード４４とノード４６にわたって送られるＥＭＦは、コントローラ２６が制御巻線２８内に電流を生み出し、したがって駆動巻線１８、２０内の電流を制御し、ＢＪＴ４、６のベースに給電することができることを意味する。したがって、コントローラ２６を使用して自励発振電子バラスト２の発振を開始し、他の電子バラスト内に存在するＤＩＡＣなど追加の回路要素の必要をなくすることができる。スイッチ３６、３４が閉じられている場合、制御巻線２８内を流れる電流により、ＢＪＴ６のベースから、またＢＪＴ４のベースに向かって、駆動巻線１８、２０内を電流が流れ、ＢＪＴ４がオンになり、ＢＪＴ６がオフで保持される。スイッチ３２、３８が閉じられている逆の場合には、電流が反対方向で流れ、ＢＪＴ６がオンになり、ＢＪＴ４がオフになる。どちらの場合にも、オンにされるＢＪＴがすでにオンである場合、電流を流すことの効果により、そのＢＪＴ上のベース駆動電流が増加し、その飽和電圧が低下する。また、この駆動能力により、負荷電流が低すぎて発振を維持できないときでさえ、コントローラは、ＢＪＴ４、６を絶えず駆動することによってバラスト２を発振したまま保つことができる。これは、調光可能なＣＦＬ用など、可変電力需要の応用例で有用となり得る。ＢＪＴを各サイクル中に駆動することができることは有用であるが、駆動パルスを毎サイクル中に送ることが必要でない可能性がある。単にＢＪＴをｎサイクルに１回駆動すれば十分となり得る。同様に、両ＢＪＴを駆動することは必須ではない。
【００５３】
要するに、スイッチ３２、３４を使用し、制御巻線２８の双方向短絡または単方向短絡をもたらし、スイッチ３６、３８との組合せで、ＢＪＴのベースに駆動電流を送ることができる。スイッチ３６、３８を使用して、双方向短絡をもたらし、スイッチ３２、３４と共に、駆動電流をもたらすこともできることが当業者には明らかであろう。スイッチ３２、３４、３６、３８すべてが開いているとき、制御巻線２８は分離されており、自励発振バラスト２は、その固有周波数で振動したままになる。これは、たとえばＣＦＬと共に使用されたとき特に有用となる可能性があり、これにより、バラスト２をその固有振動周波数で動作したままにする前に、予熱および点弧中にバラスト２を制御することができることになる。コントローラ２６は、いつでも、たとえば過負荷を検出したとき、再び発振を制御することができる。
【００５４】
制御ユニット３０は、上記の様々な技法を使用して、自励発振電子バラスト２内の発振を開始し、発振の周波数を制御し、さらには発振を停止することができる。発振が開始した後で、負荷電流が十分に高い場合、スイッチ３２、３４だけを使用して、動作周波数を制御することができる。制御ユニット３０は、周波数を増大するために発振サイクルを短縮することができ、また、周波数を低減するために、サイクルを延長する、または次の開始を遅延させることができる。
【００５５】
制御ユニット３０は、完全な開ループ制御を使用し、電圧制御発振器と同程度に単純なものを使用して発振の周波数を決定することができる。あるいは、外部センサから直接入力を受け取り、バラスト２を監視することによって、または制御巻線２８を監視し、バラスト内の状態を推定することによって、フィードバックを使用することができる。
【００５６】
図２は、制御巻線接続ノード上の電流および電圧についての情報を制御ユニット３０に送る検知用接続部４８、５０を示す。これらを使用し、制御巻線２８を介して自励発振電力コンバータ２内で何が起こっているか検知することができる。これらの接続部４８、５０を使用し、巻線２８内の電流に関連するスイッチ３２、３４、３６、３８の両端間の電圧を検出することができる。これらの電圧は、関連のＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース抵抗の両端間、またはそのＭＯＳＦＥＴと直列で、たとえばＭＯＳＦＥＴ３４と電源ノード４６との間に接続された抵抗器（図示せず）の両端間で測定することができる。
【００５７】
制御ユニット３０のこの検知能力により、バラスト２内の電流が転流するのとほぼ同時に行われる、制御巻線２８内の電流が転流したときを検出することができる。この情報を制御ユニット３０が使用し、電流を転流するために、たとえば短絡を除去するために、制御ユニット３０が課している状態を解放すべきときを検出することができる。たとえば、両スイッチ３２、３４が長時間閉じられているとき、検知用接続部４８、５０により、制御ユニット３０は、バラスト２内の発振が停止しているために電流が低いときを検出することができる。
【００５８】
発振の周期および周波数は、制御巻線の両端間の電圧、またはスイッチ３２、３４の一方の両端間の電圧（他方が閉じているとき開いているスイッチの両端間の電圧）がゼロを通過し、バラスト内の電流の転流を示すときを検知することによって決定することができる。これにより、制御ユニット３０は、共振インダクタが飽和したとき、またはバラストによって制御されている蛍光ランプが点灯できないとき行われる、コントローラ２６によって求められるものより高い頻度で、発振を検出することができる。制御ユニット３０が制御巻線２８の両端間の電圧を検知することができることにより、制御ユニット３０は、どれだけの電流が負荷を通過しているか計算することができる。これは、過負荷を検出すること、供給電流を最大値に制限すること、電流が最小値より確実に高くなるようにすることなど、いくつかの異なる目的のために、制御ユニット３０で使用することができる。負荷電流の計算は、自励発振バラスト２内に２つの抵抗器を含め、ＢＪＴ４、６のエミッタと直列で、それぞれ駆動巻線１８および駆動巻線２０によって形成されたベース駆動ループ内で接続することによって単純化される。
【００５９】
また、制御ユニット３０は、外部入力５２を有する（しかし、これは不可欠な構成部品ではない）。この外部入力を使用し、追加の検知情報または制御入力を提供することができる。入力４８、５０、５２のいずれかを使用し、コントローラ２６をプログラムすることもできる。たとえば、制御ユニット３０は、制御巻線接続部など、いずれかのピン上の抵抗または電圧を検知することができ、それを使用し、たとえばコントローラ２６をテスト・モードに設定することも、蛍光ランプ・コントローラ内の予熱時間を設定することもできる。
【００６０】
本実施形態のコントローラ２６は、いくつかの異なる制御方法を行うことができる。図３は、自励発振バラストを非常に厳格に制御することができる「極大」制御方法を示す。図３は、負荷巻線１４を通過する電流（Ｉｒｅｓとして示す）およびＢＪＴ４とＢＪＴ６の間の中点電圧（Ｖｍｉｄとして示す）に加えて、スイッチ３２、３４、３６、３８の制御信号を示す。図の制御信号のすべてが、ハイのとき「オン」である。スイッチ３６、３８はＰＭＯＳであるため、したがって信号は、実際の駆動信号に比べて反転していると考えることができる。
【００６１】
グラフは、オフ上にあるコンバータから始まり、Ｖｍｉｄは、電力コンバータの正の供給電圧の約半分であるか、またはＢＪＴ６の両端間の電圧が大きいと仮定されている。次いで、スイッチ３２、３８が、コントローラによって決定される時間の間、制御ユニット３０によって閉じられ、この時間は、約５００ナノ秒と同程度に短いもの、またはスイッチ３４が開いている限りとすることができる。スイッチ３２、３８が閉じている間中、制御巻線２８は、電流制御要素３９によって電流の供給を受け、駆動巻線１８、２０内に電流を誘導する。具体的には、前述のように、これにより駆動巻線２０内の電流がＢＪＴ６のベースに向かって流れ（ＢＪＴ６がオンになり）、駆動巻線１８の両端間で電位が生じ、ＢＪＴ４のベースがバイアスされ、電流がＢＪＴ４を流れることが妨げられる。ＢＪＴ４がオフ状態で開始するので、駆動巻線１８内に電流が流れない。これにより、電流がＢＪＴ６および負荷巻線１４を流れ始める。巻線１４内の電流の流れは、巻線２０内に電流を誘導し、ＢＪＴ６をオンにラッチする。
【００６２】
次いで、スイッチ３８を開くことができ、スイッチ３２によりダイオード４２を介して制御巻線２８の単方向短絡がもたらされたままになる。この単方向短絡は、負荷電流が転流した場合でさえ、ＢＪＴ４がオンに切り替わらないようにする。制御ユニット３０によって決定された時間の後で、スイッチ３４が閉じられ、制御巻線２８の両端間で双方向短絡をもたらす。これにより、ＢＪＴ４がオフに保たれたままＢＪＴ６がオフになり、ＢＪＴ４のベース−コレクタ接合または別個のダイオード（図示せず）によって形成されたフリーホイール・ダイオードを負荷電流が流れる。次いで、Ｖｍｉｄが電源レール１０の電圧近くに上昇し、最終的には電流が転流する。スイッチ３２がほぼこのとき開き、ＢＪＴ６をオフに保つことになる制御巻線２８内の単方向短絡をそのままにする。いま、電流が負荷巻線１４内をもう一方の方向で流れているので、駆動巻線１８内に誘導される電流が、ＢＪＴ４のベースに向かって流れ、ＢＪＴ４をオンにする。
【００６３】
図３はまた、このときスイッチ３６が閉パルスを受け取るところを示す。これもまた、約５００ナノ秒と同程度に短いもの、またはスイッチ３２が開いている限りとすることができる。スイッチ３６、３４が閉じた状態で、電流が制御巻線２８を流れ、駆動巻線１８内の電流をＢＪＴ４のベースに向かって流し、駆動巻線２０内の電流をＢＪＴ６のベースから離れるように流す。この時点で発振がすでに開始されている場合、スイッチ３６を閉じてもほとんど効果はない。しかし、Ｖｍｉｄに関する最初の仮定が誤りであり、Ｖｍｉｄが低かったなど、何らかの理由で発振が開始されていない場合には、このパルスは、スイッチ３８を閉じるのと同様に働き、駆動電流をＢＪＴ４のベースに注入することになる。この状況では、ＢＪＴ４をオンに切り替える第２の開始パルスが発振を開始する。
【００６４】
次いで、スイッチ３６が再び開き、スイッチ３４によりダイオード４０を介して制御巻線２８の両端間で単方向短絡がもたらされたままになり、したがってＢＪＴ６がオフに保たれる。制御ユニット３０によって決定される別の時間の後で、スイッチ３２が閉じられ、したがって再び双方向短絡がもたらされる。これにより、ＢＪＴ６がオフに保たれたままＢＪＴ４がオフに切り替わり、電流がもう一度転流する。スイッチ３６、３８を閉じることを用いて、または閉じることなしに、このサイクルが繰り返される。スイッチ３６、３８は、発振が開始された後でもう一度使用する必要はないが、それらの使用は、低負荷電力状況で発振を維持するために必要である可能性がある。
【００６５】
たとえば、自励発振電子バラスト２への入力電圧が低すぎて負荷を適正に駆動できない場合、制御ユニット３０は、スイッチ３２、３４を閉じたまま保持し、それによりバラスト２をオフ状態に維持することができる。この動作モードは、短絡など過負荷状態の場合、またはフリッカを防止するために電力が突然除去される場合にも有用となり得る。
【００６６】
自励発振バラスト２が発振を終わる場合、たとえば、蛍光ランプの負荷が点灯できない場合、またはコンバータへの電力が８ミリ秒ごと（ＡＣ６０Ｈｚ）または１０ミリ秒ごと（ＡＣ５０Ｈｚ）にゼロ近くに低下するハロゲン照明変圧器内など、抵抗性負荷に対する無調節（ｕｎｒｅｇｕｌａｔｅｄ）ＡＣ電源がある場合、発振を再始動する必要があり得る。制御ユニット３０は、発振がないことを検出し、スイッチ３６、３８を使用してさらなる開始パルスを印加することによって再始動することができる。
【００６７】
スイッチ３６、３８を使用し、コントローラ２６への電源の電圧を調節することもできる。スイッチ３２、３８がオフ、スイッチ３４がオンである間に、スイッチ３６をオンにすることによって、コントローラ２６に供給される余分な電力がＢＪＴ４のベース内に逸らされる。同様に、スイッチ３４、３６がオフ、スイッチ３２がオンである間に、スイッチ３８をオンにすることによって、コントローラ２６に供給される余分な電力がＢＪＴ６のベースに逸らされ、コンバータ２の性能を改善する。そうすることで、電流制御要素３９は、シャント・レギュレータとして働く。集積回路（ＩＣ）実装では、これにより、ツェナ・デバイスと同様な別個の電圧レギュレータの必要が回避され、電力がＩＣの外側で放散されるため、そのようなデバイスに伴う熱が回避される。これは、構成部品の数を削減するのに役立つため、ＩＣを製造するコストを削減する。電力をＩＣの外側で放散することは、チップの熱出力を削減するのに役立つ。電流制御要素３９がこのように働くために、スイッチ３６がオンのときスイッチ３２がオフである、またはスイッチ３８がオンである間、スイッチ３４がオフであることは必要でない。具体的には、余分な電力をＢＪＴのベース内に逸らすことが入力電圧を削減するのに不十分である場合、スイッチ３２、３４がオンのときスイッチ３６、３８をわずかにオンに切り替え、電圧をさらに削減することができる。２つのスイッチ３６（図示せず）および２つのスイッチ３８（図示せず）を有し、スイッチ３６、３８の一方の組を電源調節用に、また一方の組を制御巻線２８に電流を供給するために使用することが好ましい可能性がある。
【００６８】
スイッチ３２、３４が共にオンである時間を測定することによって、自励発振バラスト２の周波数がその固有共振周波数にどれだけ近いか検知することが可能である。図３に関しては、これは、スイッチ３２とスイッチ３４のための制御信号の重なりであり、自励発振バラスト２内の電流が転流するのにかかる時間を示す。自励発振バラスト２の周波数がその固有共振周波数に接近するにつれて、この重なり時間が短くなる。制御ユニット３０は、求められる周波数が固有共振周波数より低くなる（負荷が蛍光ランプであり、それが点弧できない場合に発生する可能性がある状況）ことがないようにするなど、いくつかの目的でこの情報を使用することができる。この情報により、制御ユニット３０は、それが置かれている条件、および構成部品における許容差による、ある自励発振電子バラストと次のバラストとの起こり得る相違にかかわらず、共振周波数を見つけることができる。したがって、制御ユニット３０は、発振が共振周波数に近くなるように予熱中に発振の周波数を調節することができ、たとえば電源で使用するために、発振の最小許容周波数を検知し設定することができる。
【００６９】
上述の、また図３に示されている制御方法は、両スイッチ３２、３４の最も実際的なオン時間を示している。それほどには有効でない制御方法もあり、この方法は、著しく短いスイッチ３２、３４のオン時間を有する発振を制御するように機能する。図４は、すべてのスイッチについて著しく短いオン時間を特徴とする制御方法を示す。スイッチ３２、３８は、制御ユニット３０によって決定される短い期間の間閉じ、バラスト２の発振を開始する。負荷巻線１４を流れる電流が増加し、駆動巻線２０内の電流を増加させ、ＢＪＴ６をオンにラッチする。次いで、スイッチ３２、３８が開かれる。制御ユニット３０によって決定されたある時間の後で、スイッチ３２、３４が閉じられ、制御巻線２８の両端間で双方向短絡をもたらし、ＢＪＴ６をオフにする。負荷電流が転流しゼロを通過したとき、スイッチ３２、３４が共に再び開かれ、ＢＪＴ４はオンになることができる。この場合も、制御ユニット３０によって決定されたある時間の後で、スイッチ３２、３４が再び閉じられ、電流を転流し、このサイクルが継続する。
【００７０】
図５は、スイッチ３２、３４の最小オン時間を有する、第３の可能な制御方法を示す。スイッチ３８、３２がＢＪＴ６をオンにし、通常の形で発振を開始する。制御ユニット３０によって決定されたある時間の後で、スイッチ３４が閉じ、ＢＪＴ６の駆動電流を停止し、電流が転流した（ゼロを通過した）とき再び開く。ＢＪＴ４がオンになり、制御ユニット３０によって決定されたある時間の後で、スイッチ３２が閉じ、ＢＪＴ４の駆動電流を停止する。電流が転流した後で、ＢＪＴ６が再びオンになり、このサイクルが継続する。図３、４、５に示されているものの間に、スイッチ３２、３４のスイッチング時間を特徴とするいくつかの制御方法があり、これらもまた機能するはずである。
【００７１】
本発明のいくつかの実施物は、駆動パルスを両ＢＪＴ４、６に送るための機構を必要としない可能性がある。図６ａは、スイッチ３６が除去されている代替の電流制御要素３９を示し、スイッチ３６は、容易に他のスイッチの１つとすることができる。ＢＪＴ４またはＢＪＴ６のどちらかだけオンにすることによってしか発振を開始することができないことを除いて、前述の制御方法のすべてがこの実施形態を用いて機能する。図６ｂは、スイッチ３２が除去されて、制御巻線２８の片側だけが制御される第３の実施形態を示す。これは、図４に示されているものと同様の制御方法を可能にする。制御巻線２８と駆動巻線１８、２０との小さい巻数比を使用し、潜在的なＩＣに内蔵されるＥＳＤ保護回路をトリガする可能性を回避することができる。
【００７２】
上述の実施形態は、蛍光ランプ用の電子バラストのためのコントローラおよび制御方法を提供する。しかし、述べられている原理は、コンパクト蛍光ランプおよび線形蛍光ランプ用の調光可能なバラストおよび固定のバラスト、冷陰極蛍光灯バラスト、ハロゲン照明変圧器、および何らかの種類の制御を必要とする多数の他のＤＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＡＣ電力コンバータなど、ＢＪＴに基づく他の自励発振電力コンバータを制御する際に使用するように、容易に適合することができる。述べられている原理は、フルブリッジ構成、ハーフブリッジ構成、および共振トポロジを制御するために使用することができ、位相シフト共振コンバータ−周波数がロックされ、それぞれの位相がシフトされた２つのコントローラがある−内で使用するように適合することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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