(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＲ発振部のＲ部を抵抗Ｒ０とｒ・２0 〜ｒ・２n（Ｒ０とｒは所定の値。ｎは整数）の各値を持つｎ＋１個の各抵抗Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）とを並列接続して構成し、各抵抗の接続パターンを制御部で設定することにより任意の周波数を発振するＣＲ発振回路において、
ＣＲ発振部の出力信号を分周する分周器を設け、制御部は、少なくとも２種類の抵抗接続パターンに対応する前記分周器の出力信号の変化に基づいて発振周波数を計測し、その値から補間により任意の周波数に対応する抵抗接続パターンを求めて設定することを特徴とするＣＲ発振回路。
【請求項２】
前記少なくとも２種類の抵抗接続パターンは、抵抗Ｒ０に対し、各抵抗Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）の接続状態をすべてオフする接続パターンと、すべてオンする接続パターンである、請求項１記載のＣＲ発振回路。
【請求項３】
制御部は、任意の周波数に対応する抵抗接続パターンを設定した後、該任意の周波数と計測周波数とを比較して、両者がほぼ同じ周波数となるように抵抗接続パターンを補正することを特徴とする、請求項１または２記載のＣＲ発振回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのＣＲ発振回路と、任意の発振周波数を入力する入力部と、該発振回路により交互にスイッチングされる直列接続した２つのスイッチング素子と、を備え、前記２つのスイッチング素子の接続点を共振用リアクトルと蛍光ランプとの直列回路に接続して、正弦波状の電流を蛍光ランプに供給する、蛍光ランプ駆動用ハーフブリッジインバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＲ発振回路、例えば、シュミットインバータＩＣを用いたＣＲ発振回路に関し、特に、Ｒ部に複数の抵抗を並列接続して、各抵抗の接続パターンを選択することにより任意の周波数を発振するようにしたＣＲ発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＲ発振回路には、従来から簡単に構成できるものとして、図１に示すようなシュミットインバータＩＣ１を用いたものがある。
【０００３】
この回路ではコンデンサＣや、抵抗Ｒの値を変えることにより発振周波数を変えることが出来、通常は抵抗Ｒ１を可変抵抗にして、これを調整することで発振周波数を設定する。
【０００４】
図２は、シュミットインバータ１にマイコン２を接続して、この制御により発振周波数を変化させる回路である。すなわち、ＣＲ発振部のＲ部を抵抗Ｒ０とｒ・２０〜ｒ・２  ｎ  （Ｒ０とｒは所定の値。この例ではｎ＝７）の各値を持つｎ＋１個（この例では８個）の各抵抗Ｒ（７）〜Ｒ（０）とを並列接続して構成し、各抵抗の接続パターンをマイコン２で設定することで任意の周波数を発振する。
【０００５】
同図にて、マイコン２のポートＰ０〜Ｐ７により３ｓｔａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒ３の導通制御を行う。３ｓｔａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒが導通しているとき、その３ｓｔａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒに接続される抵抗が抵抗Ｒ０に並列接続された状態となる。各抵抗Ｒ（ｉ）は、ｒ・２０〜ｒ・２  ７  の中のいずれかのｒ・２  ｉ  の値を持つから、ポートＰ０〜Ｐ７の状態（オンオフ状態）の組み合わせにより各抵抗Ｒ（７）〜Ｒ（０）の並列回路で２５６通りの抵抗値（周波数）を設定することが出来る。なお、発振出力はＤ−Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ  ４に入力され、Ｄｕｔｙ５０％にするために、ここで１／２に分周される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＣＲ発振回路では、各抵抗Ｒ（ｉ）は、ｒ・２０〜ｒ・２  ７  の中のいずれかのｒ・２  ｉ  の値を持つから、ポートＰ０〜Ｐ７の状態（オンオフ状態）の組み合わせにより２５６通りの抵抗値（周波数）を設定することが出来、ポート数ｎを増やすことで、発振周波数をかなり広範囲に設定することが出来る。ところが、発振周波数は、インバータＩＣ１の特性、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ（ｎ）により決まるため、これらの部品のバラツキが大きいと、マイコン側で設定した発振周波数に対する実際の発振周波数の誤差が大きくなり、これを防ぐために、組み立て後において、コンデンサＣ１や抵抗Ｒ（ｎ）の各値を調整することが必要になるという欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、各部品にバラツキがあっても、ポートの状態を補正することにより、正確な発振周波数を出力することが出来るＣＲ発振回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の構成を備える。
【０００９】
（１）ＣＲ発振部のＲ部を抵抗Ｒ０とｒ・２0 〜ｒ・２n （Ｒ０とｒは所定の値。ｎは整数）の各値を持つｎ＋１個の各抵抗Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）とを並列接続して構成し、各抵抗の接続パターンを制御部で設定することにより任意の周波数を発振するＣＲ発振回路において、
ＣＲ発振部の出力信号を分周する分周器を設け、制御部は、少なくとも２種類の抵抗接続パターンに対応する前記分周器の出力信号の変化に基づいて発振周波数を計測し、その値から補間により任意の周波数に対応する抵抗接続パターンを求めて設定する。
【００１０】
（２）前記少なくとも２種類の抵抗接続パターンは、抵抗Ｒ０に対し、各抵抗Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）の接続状態をすべてオフする接続パターンと、すべてオンする接続パターンである。
【００１１】
（３）制御部は、任意の周波数に対応する抵抗接続パターンを設定した後、該任意の周波数と計測周波数とを比較して、両者が同じ周波数となるように抵抗接続パターンを補正する。
【００１２】
本発明では、制御部（マイコン）側において、発振周波数を計測する手段を持つ。すなわち、出力を制御部にフィードバックして周期をカウントし、この値から実際の発振周波数を知る。この方法により、少なくとも２種類の抵抗接続パターンを設定して、それぞれのパターンでの発振周波数を計測する。
【００１３】
Ｒ部は、抵抗Ｒ０とｒ・２０〜ｒ・２  ｎ  （Ｒ０とｒは所定の値。ｎは整数）の各値を持つｎ＋１個の各抵抗Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）との並列接続回路で構成されるから、Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）をすべてオフ状態にしたときと、すべてオン状態にしたときとの範囲で、並列接続した合成抵抗の値はリニアに変化する。そこで、この２種類の抵抗接続パターンによる発振周波数を計測して、発振周波数と抵抗接続パターンとの関係を示す特性を求め、この特性から補間により、任意の周波数に対応する抵抗接続パターンを求める。
【００１４】
このような操作により、例えばインバータＩＣの特性バラツキが大きくても、各インバータＩＣを用いたＣＲ発振回路でのリニアな周波数ー抵抗接続パターンを個々に求めることが出来るから、それぞれの発振回路において所望の発振周波数を得ることが出来る。
【００１５】
なお、周波数ー抵抗接続パターンの特性はリニアであるから、発振周波数を計測する２種類の抵抗接続パターンは、必ずしも、Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）をすべてオフ状態にしたときと、すべてオン状態にしたときの２種類にしなくてもよく、任意のパターンであってよい。しかし、精度をより高くするために、Ｒ（ｎ）〜Ｒ（０）をすべてオフ状態にしたときと、すべてオン状態にしたときの２種類の抵抗接続パターンで発振周波数を計測した方がよい。
【００１６】
本発明では、さらに、発振中において、上記のようにして設定した任意の周波数に対する抵抗接続パターンの補正を常時行う。すなわち、設定したパターンでの発振周波数を計測して、この計測値と該任意の周波数とを比較し、両者がほぼ同じ周波数となるようにパターンの補正を行う。
【００１７】
発振回路の大きなバラツキ要因に対しては、請求項１または２の構成で対応し、各抵抗の値の小さなバラツキ等、回路の小さなバラツキ要因に対しては、実際に発振動作を行っているときに補正する。発振動作中常に後者の補正を行うことにより、温度ドリフトに対しても有効に対応することが出来る。
【００１８】
上記のＣＲ発振回路は、例えば、発振周波数を可変して調光する事の出来る蛍光ランプ駆動用のハーフブリッジインバータに適用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の実施形態のＣＲ発振回路を示す。
【００２０】
このＣＲ発振回路は、図２に示す従来の発振回路に比較してマイコン２の出力ポートをＰ０〜Ｐ１１としている（ｎ＝１１）。また、Ｄ−Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ  ４に代えて１２−ｓｔａｇｅ−ｃｏｕｎｔｅｒ５を採用し、１／２分周出力をＱ１に、１／２５６分周出力をＱ９に得るようにしている。このうち、１／２５６分周出力は、発振周波数を計測するためにマイコン２のポート２０に帰還させる。
【００２１】
以下、上記の発振回路の詳細を説明する。
図１に示すシュミットインバータＩＣ１を用いたＣＲ発振回路では、発振周波数を次式（１）で求めることが出来る。
【数１】
0003614718.tif 000002
ここで、ＶＯＨ，ＶＯＬ，ＶＰ，ＶＮは、インバータＩＣの特性で、
ＶＯＨ：Ｈレベル出力電圧
ＶＯＬ：Ｌレベル出力電圧
ＶＰ：Ｈレベル入力しきい値
ＶＮ：Ｌレベル入力しきい値
図３において、マイコン２のポートＰ０〜Ｐ１１までの状態を０から４０９５までの数値で表現すれば、インバータＩＣの入出力間の抵抗値は、次式で表わすことが出来る。
Ｒ＝（２０４８・ｒ・Ｒ０）／（２０４８・ｒ＋ｎ・Ｒ０）・・・・（２）
ｎ：Ｐ０〜Ｐ１１のポート状態１２ｂｉｔを０〜４０９５の数値で表現する。
【００２２】
よって、抵抗値は、Ｐ０〜Ｐ１１が全てＨレベル、つまりｎ＝４０９５のとき最小値となり、その値は、
（２０４８・ｒ・Ｒ０）／（２０４８・ｒ＋４０９５・Ｒ０）
である。また、Ｐ０〜Ｐ１１が全てＬレベル、つまりｎ＝０のとき最大となり、その値はＲ０である。
【００２３】
ここで、（１）式より、
【数２】
0003614718.tif 000003
とおくと、
ｆ＝ｋ／Ｒ・・・・（３）
（２）式を代入すると、
0003614718.tif 000004
とおくと、
ｆ＝ａ・ｎ＋ｂとなり、発振周波数は、ポートの設定値ｎに比例することがわかる。
ここで、ｎ＝０、および、ｎ＝４０９５の時の発振周波数を、ｆａ、ｆｂとすると、
ａ＝（ｆｂ−ｆａ）／４０９５，  ｂ＝ｆａ
となる。
【００２４】
ｆａ〜ｆｂの任意の周波数ｆｘを得るためのポート設定値ｎは、
ｎ＝（ｆｘ−ｂ）／ａ＝（ｆｘ−ｆａ）・４０９５／（ｆｂ−ｆａ）・・（４）
となる。よって、ｎ＝０、および、ｎ＝４０９５の時の発振周波数を得ることができれば、必要な周波数を得るためのポート設定値（抵抗接続パターン）ｎを求めることが出来る。なお、２種類の発振周波数は、ｎが０〜４０９５の中の任意の値のものであってよい。
【００２５】
次に、マイコン２によりポート設定値ｎを求める具体的な計算方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
使用するマイコン２の特性として、動作周波数を４ＭＨｚ、１命令の実行サイクルを８クロックとする。ポートＰ２０には、ＣＲ発振出力を１／５１２分周した信号が入力される。出力波形は、１／２分周したものである。
【００２７】
ここで、Ｐ２０に入力される信号を１０命令サイクルずつカウントするカウンタで周期を測定すると、カウント値は、発振周波数をｆｘとすると、
（５１２／ｆｘ）／（１０＊８／４００００００）となり、整理すると、
Ｃｎ＝２５６×１０５  ／ｆｘ・・・・・（５）
ポート設定値ｎ＝０のときの、出力周波数をｆａ、Ｐ２０による周期のカウント値をＣａとし、ｎ＝４０９５のときの出力周波数をｆｂ、Ｐ２０による周期のカウント値をＣｂとすると、
ｆａ＝２５６×１０５  ／Ｃａ
ｆｂ＝２５６×１０５  ／Ｃｂ
の関係があり、（４）式より
【数３】
0003614718.tif 000005
ここで、４０９５≒４０９６として整理すると、
【数４】
0003614718.tif 000006
となる。
【００２８】
今、発振回路から５０ｋＨｚを３０秒間出力した後、１００ｋＨｚに変更する場合の動作を考える。下記の▲１▼〜▲４▼は、図４のフローチャート中の▲１▼〜▲４▼に対応している。なお、フロー中では、ＰＯＲＴ１２は、Ｐ０〜Ｐ１１の１２ビットのポートを表わし、０〜４０９５までの値をとる（各ポートは２０  〜２１１の重みを持つ）。
【００２９】
▲１▼・・ポート設定値ｎ＝０のとき（抵抗接続パターンがＲ０だけのとき）のＰ２０の信号周期をカウントして、Ｃａを得る。
【００３０】
フロー中では、Ｐ２０への入力信号の正負によりＰ２０の信号の立ち上がりと立ち下がりを検出し、▲１▼までの操作により１周期をＴＣＮＴでカウントし、これをメモリＣＡに設定する。
【００３１】
▲２▼・・ポート設定値ｎ＝４０９５のとき（抵抗接続パターンが全ての抵抗の並列接続のとき）のＰ２０の信号周期をカウントして、Ｃｂを得る。
【００３２】
フロー中では、上記と同様にＰ２０への入力信号の正負によりＰ２０の信号の立ち上がりと立ち下がりを検出し、▲１▼以降の▲２▼までの操作により１周期をＴＣＮＴでカウントし、これをメモリＣＢに設定する。
【００３３】
ここで、出力周波数が５０ｋＨｚのときの発振周波数は１００ｋＨｚであるから、（６）式にｆｘ＝１００ｋＨｚを代入して、
【数５】
0003614718.tif 000007
となる。
【００３４】
▲３▼・・ここでは、（７）式を計算し、ＮＤＡＴＡにセットする。
【００３５】
▲４▼・・・▲３▼以降の▲４▼までは、上記▲１▼までと同様にＰ２０の信号周期をカウントして、ＴＣＮＴにセットし、その値を２５６と比較する。２５６の値は、（５）式より、
（２５６×１０５  ）／１０００００＝２５６
で求まる値であって、抵抗等にバラツキが全くない場合の信号周期カウント値である。この値と実際のＴＣＮＴのカウント値との差は上記バラツキに相当するから、▲４▼以下でこの差に基づいて▲３▼で求めたＮＤＡＴＡの値を補正する。すなわち、ＴＣＮＴのカウント値の方が２５６より小さければ、出力周波数を小さくするように（周期を長くするように）ＮＤＡＴＡ−１を実行してＰＯＲＴ１２にＮＤＡＴＡをセットする。以上の動作により出力周波数の修正が行われ、且つ、３０秒間繰り返し実行される。
【００３６】
次に、出力周波数が１００ｋＨｚのときの発振周波数は２００ｋＨｚであるから、（６）式にｆｘ＝２００ｋＨｚを代入して、
【数６】
0003614718.tif 000008
となる。
【００３７】
▲５▼・・そこで、ｆｘ＝２００ｋＨｚとして、（８）式を計算し、ＮＤＡＴＡにセットする。
【００３８】
▲６▼・・・▲５▼以降の▲６▼までは、上記▲１▼までと同様にＰ２０の信号周期をカウントして、ＴＣＮＴにセットし、その値を１２８と比較する。１２８の値は、（５）式より、
（２５６×１０５  ）／２０００００＝１２８
で求まる値であって、抵抗等にバラツキが全くない場合の信号周期カウント値である。この値と実際のＴＣＮＴのカウント値との差は上記バラツキに相当するから、上記▲４▼と同様の手順により、▲６▼以下でこの差に基づいて▲５▼で求めたＮＤＡＴＡの値を補正する。
【００３９】
以上の動作により、５０ｋＨｚを３０秒間出力した後、１００ｋＨｚに出力周波数を変更することが出来、インバータＩＣ５、３ｓｔａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒ３、各抵抗等のバラツキがあっても、正確な周波数を出力することが出来る。
【００４０】
なお、上記▲５▼の処理及び次のステップであるＰＯＲＴ１２の設定を行わないようにすれば、ＴＣＮＴが１２８になる迄一つずつカウントアップしていくか、またはカウントダウンしていくから、スムースな発振周波数の推移をしたいときに便利である。この例では、５０ｋＨｚから、１００ｋＨｚへある時間幅で推移することになる。
【００４１】
図５は、図３のＣＲ発振回路を蛍光ランプ駆動用ハーフブリッジインバータの発振部に適用したときの回路図である。
【００４２】
ＣＲ発振回路ＯＳＣでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフ駆動することで、蛍光ランプＦＬを点灯することが出来、発振周波数を制御することでランプ電流（蛍光ランプの明るさ）を可変できる。ＣＲ発振回路ＯＳＣの発振周波数の精度が高いと、明るさの可変の精度も高くなり装置間の差がなくなり高品質を得ることが出来る。また、図４の▲５▼のステップと次のＰＯＲＴ１２設定ステップをなくせば、周波数を変えるときにスムースな明るさの変更が出来る。同様なことは▲３▼のステップと次のＰＯＲＴ１２設定ステップをなくすことでも実現出来る。この場合は、明るさが０％からの変更となるから、いわゆるソフトスタート制御が出来ることを意味する。なお、このハーフブリッジインバータは、同図に示すように、直列接続した２つのスイチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点を共振用リアクトルＬ１と蛍光ランプＦＬの直列回路に接続し、フィラメント間に予熱用コンデンサＣ２を接続して構成したものである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、発振回路を構成するインバータＩＣの特性や、抵抗、その他の素子のバラツキがあっても、正確な発振周波数を出力することが出来、また、発振後において、温度ドリフト等の特性変化が生じても、常に正しい周波数となるように補正される。
【図面の簡単な説明】
【図１】シュミットインバータＩＣを用いた基本ＣＲ発振回路の回路図
【図２】マイコンを用いた従来のＣＲ発振回路の回路図
【図３】本発明の実施形態のマイコンを用いたＣＲ発振回路の回路図
【図４】発振周波数の制御動作を示すフローチャート
【図５】本発明のＣＲ発振回路を用いた蛍光ランプ駆動用ハーフブリッジインバータの回路図
【図１】
0003614718.tif 000009
【図２】
0003614718.tif 000010
【図３】
0003614718.tif 000011
【図４】
0003614718.tif 000012
【図５】
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