(57)【要約】【課題】改良された連続モード電子バラスト（安定器）を提供する。【解決手段】  バックコンバータが、バックコンバータ出力において、直流（ＤＣ）バス電圧を生成する。インバータ回路が、ランプを駆動するために、バックコンバータと結合され、生成されたＤＣ電圧を受けるように、およびＤＣ電圧を交流（ＡＣ）電圧に変換するように構成されている。電力制御回路が、バックコンバータと結合され、制御電圧信号をバックコンバータに供給するように構成され、それによりバックコンバータは、所定値のＤＣ電圧および電流を生成する。波高因子抑制回路が、（ａ）生成されたＤＣバス電圧の変化率を感知するためにバックコンバータ出力と、および（ｂ）ＤＣバス電圧の感知された変化率に基づいて、制御電圧信号を修正するために電力制御回路と結合されている。【選択図】図１
2009522725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックコンバータ出力において直流（ＤＣ）バス電圧を生成するように構成されているバックコンバータと、
ランプを駆動するために、前記生成されたＤＣ電圧を受けるように、および前記ＤＣ電圧を交流（ＡＣ）電圧に変換するように構成されている前記バックコンバータと動作上結合されているインバータ回路と、
前記バックコンバータが、所定値の前記出力ＤＣ電圧および電流を生成するように、前記バックコンバータと動作上結合され、制御電圧信号を前記バックコンバータに供給するように構成されている電力制御回路と、
（ａ）前記生成されたＤＣバス電圧の変化率を感知するために前記バックコンバータ出力と、および（ｂ）前記ＤＣバス電圧の前記感知された変化率に基づいて、前記制御電圧信号を修正するために前記電力制御回路と動作上結合されている波高因子抑制回路と、
を備える、前記ランプを動作させるための連続モード電子バラスト。
【請求項２】
前記修正された制御電圧信号が、前記バックコンバータに前記ＤＣ電圧を生成させ、前記ＡＣ電圧に変換された場合、約１から約１．５に等しい前記ランプの電流波高因子が生じる、請求項１記載のバラスト。
【請求項３】
前記ランプ電流波高因子が約１に等しい、請求項２記載のバラスト。
【請求項４】
前記電圧制御信号が、前記ＤＣバス電圧が上昇しないようにするために、所定の時間周期にわたって０Ｖに設定される、請求項１記載のバラスト。
【請求項５】
前記波高因子抑制回路が、
前記制御電圧信号は、（ａ）トランジスタがＯＮである場合、０Ｖに設定されること、および（ｂ）トランジスタがＯＦＦである場合に、前記制御電圧信号に修正を施さないことのうちの一方になるように、前記制御電圧信号を変調するトランジスタを含む、請求項１記載のバラスト。
【請求項６】
前記波高因子抑制回路が、
前記バックコンバータ出力および前記トランジスタと動作上結合され、前記トランジスタをＯＮおよびＯＦＦするコンデンサをさらに含む、請求項５記載のバラスト。
【請求項７】
前記トランジスタがＯＮである間、前記バックコンバータ出力電流が抑制される、請求項５記載のバラスト。
【請求項８】
前記電力制御回路および前記波高抑制因子回路が協働して、前記バックコンバータ出力電流を抑制するために、前記バックコンバータ出力が周期的にＯＦＦされるデューティサイクルを生成する、請求項１記載のバラスト。
【請求項９】
前記抑制された出力電流が、
前記上昇した電圧変化率が感知される間、ゼロ値電圧制御信号を前記バックコンバータに供給すること、および
前記サイクルの残りについて修正されていない電圧制御信号を前記バックコンバータに供給すること
のうちの一方によって生成される、請求項８記載のバラスト。
【請求項１０】
前記抑制されたバックコンバータ出力電流が、１．５未満のランプ電流波高因子を生成する、請求項９記載のバラスト。
【請求項１１】
所定のレベルにおいてランプ電圧を制御するために、前記電圧制御信号を受け、前記電圧制御信号を修正し、前記バック出力電圧を出力する乗算器
を含むバックコンバータコントローラ
をさらに含む、請求項１記載のバラスト。
【請求項１２】
前記電力制御回路が、
線入力電圧線に接続されている第１の入力、および
基準電圧が備わっている第２の入力を含み、前記線入力電圧および前記基準電圧に基づいて電圧設定点信号を生成する設定点増幅器であって、前記制御電圧信号が、前記電圧設定点信号に基づいて生成される、設定点増幅器と、
入力端子において前記バック出力電圧および前記設定点電圧の信号を受け、前記設定点電圧信号を前記バック出力電圧信号と比較し、前記比較に基づいて、前記バック出力電圧および前記設定点電圧の信号の間の差を示す増幅エラー信号を生成するエラー増幅器と、
を含む、請求項１記載のバラスト。
【請求項１３】
前記バックコンバータコントローラが、
前記増幅エラー信号を受け、前記受けた増幅エラー信号に基づいて前記制御電圧信号を補償する補償ネットワーク
をさらに含む、請求項１２記載のバラスト。
【請求項１４】
バックコンバータ出力においてＤＣバス電圧を生成するように構成されているバックコンバータと、
ランプを駆動するために、前記生成されたＤＣ電圧を受けるように、および前記ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するように構成されている前記バックコンバータと動作上結合されているインバータ回路と、
前記バックコンバータが所定値の前記ＤＣ電圧および電流を生成するように、前記バックコンバータと動作上結合され、制御電圧信号を前記バックコンバータに供給するように構成されている電力制御回路であって、
線入力電圧線に接続されている第１の入力、および基準電圧が備わっている第２の入力を含み、前記線入力電圧および前記基準電圧に基づいて電圧設定点信号を生成する設定点増幅器、ならびに
前記バックコンバータに供給される前記設定点電圧信号の比率を測定する、前記設定点増幅器の出力と共に直列に接続されている抵抗分割器の一端部
を含む電力制御回路と、
（ａ）前記生成されたＤＣバス電圧の変化率を感知するために前記バックコンバータ出力および（ｂ）前記ＤＣバス電圧の前記感知された変化率に基づいて、前記制御電圧信号を修正するために前記電力制御回路と動作上結合されている波高因子抑制回路と、
を備える、前記ランプを動作させるための連続モード電子バラスト。
【請求項１５】
前記修正された制御電圧信号が、前記バックコンバータに前記ＤＣ電圧を生成させ、前記ＡＣ電圧に変換された場合、前記ランプの電流波高因子が約１から約１．５に等しくなる、請求項１４記載のバラスト。
【請求項１６】
前記ランプ電流波高因子が約１に等しい、請求項１５記載のバラスト。
【請求項１７】
前記電圧制御信号が、前記ＤＣバス電圧が上昇しないようにするために、所定の時間周期にわたって０Ｖに設定される、請求項１４記載のバラスト。
【請求項１８】
前記波高因子抑制回路が、
（ａ）前記制御電圧信号は、トランジスタがＯＮである場合、０Ｖに設定されること、および（ｂ）トランジスタがＯＦＦである場合、前記制御電圧信号に修正が施されないことのうちの一方になるように、前記制御電圧信号を変調するトランジスタ
を含む、請求項１４記載のバラスト。
【請求項１９】
前記波高因子抑制回路が、
前記バックコンバータ出力および前記トランジスタと動作上結合され、前記トランジスタをＯＮおよびＯＦＦするコンデンサ
をさらに含む、請求項１８記載のバラスト。
【請求項２０】
前記トランジスタがＯＮである間、前記バックコンバータ出力電流が抑制される、請求項１９記載のバラスト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本例示的実施形態は、電子バラスト（安定器）に関する。この実施形態により、高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）と共に特定の用途が見出され、特にそれに関連して述べることにする。しかし、本例示的実施形態はまた、蛍光ランプなど他の電子的にバラストされたランプにも応じやすいことを理解すべきである。
【背景技術】
【０００２】
バラストは、放電ランプなど、負荷に電力を供給し、その電流を調節するために使用される電気デバイスである。バラストは、ランプを始動するために高電圧を供給し、それにより、気体がイオン化し、アーク形成のプロセスが始まる。アークが形成されると、バラストにより、ランプは、適切な制御電流フローをランプに供給することによって、動作し続けることが可能になる。
【０００３】
高輝度放電ランプについてのランプ電流品質の重要な指標は、ランプ電流の電流波高因子（ＣＣＦ）である。高ＣＣＦがランプのその後の寿命を縮めることになるであろうランプの劣化を招く可能性があるので、低ＣＣＦ、すなわち、単一性に取り組むものが好ましい。波形の波高因子は、ＲＭＳ値によって分割されるピークと定義される。理想的には、ＲＭＳとピークの振幅は等しいので、方形波は単一性の波高因子を有する。一般に、単一性に近い波高因子をもたらすバラストにより、最大ランプ寿命が、例えば４０，０００供給時間になることが可能になる。波高因子は、ＲＭＳ値が信号のエネルギーの量に比例するので、短時間期間である波形における鋭いピークの存在に対して高感受性を示す。例を挙げると、短期間ピークには、それほどエネルギーが含まれていない。
【０００４】
一般には、低周波数、方形波のバラストは、３ステージの電力変換プロセスを含む。まず、ステージ１で、ＡＣ電力線間電圧は、整流され、フィルタリングされる。中間ステージ２で、ＤＣ電圧は、ＤＣ電流に変換される。ステージ３で、ＤＣ電流は、ＡＣ電流に変換される。ＤＣをＡＣに反転させる整流子またはインバータは、整流子の遷移期間中に、中間ステージを周期的にアンロードする。これにより、電力をランプに供給する中間ステージの出力電圧が、短い時間周期にわたって、より高いレベルに突然変化することが起きる。例えば、電圧は、整流子の遷移期間中に、９０ボルトから１２０ボルトに突然急上昇する。これにより、電流波高因子は、定常状態動作中に１．５、ウォームアップ中に１．８の最大設定値を超えてしまうことが度々起こる。
【０００５】
ランプ電流波高因子を抑制するための１つの手法は、一方向性スナバ回路を使用することである。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１２２５０５  Ａ１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００６２８４９  Ａ１号公報
【特許文献３】独国特許第１９９  ４６  ２５３  Ｂ４号公報
【特許文献４】国際特許出願公開第ＷＯ２００３／０５９０２２  Ａ１号公報
【特許文献５】国際特許出願公開第ＷＯ２００４／０４５２５６  Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、上記の問題などを克服する新規方法および装置を検討する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様によれば、ランプを動作させるための連続モード電子バラストが開示される。バックコンバータが、直流（ＤＣ）出力を生成する。インバータ回路が、ランプを駆動するために、バックコンバータ出力と結合され、生成されたＤＣを受けるように、およびそれを交流（ＡＣ）電圧に変換するように構成されている。電力制御回路が、バックコンバータと結合され、制御電圧信号をバックコンバータに供給するように構成され、それにより、バックコンバータは所定のランプ電力を生成するようになる。波高因子抑制回路が、生成されたＤＣバス電圧の変化率を感知するためにバックコンバータ出力と、およびＤＣバス電圧の感知された変化率に基づいて、制御電圧信号を修正するために電力制御回路と結合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、電子バラスト１０が交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換する整流回路１２を含む。整流回路１２は、正の電圧端子１６および中性端子１８を介して、ＡＣ電源１４と結合されている。典型的には、ＡＣ電源の線周波数は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。整流回路１２は、ＡＣ入力電圧を全波整流電圧に変換する。整流回路１２は、直流（ＤＣ）電圧−直流（ＤＣ）電圧コンバータであるバックコンバータ２０に接続されている。フィルタコンデンサまたは複数のコンデンサ２２が、バックコンバータ２０の正の入力端子３０およびアースの入力端子３２の両端間に接続されている。バックコンバータ２０の正の出力端子３４および負の出力端子３６が、インバータ回路４４の入力線３８、４０と結合されている。インバータ回路４４は、ＤＣをＡＣに変換する。波高因子抑制回路４６が、インバータＤＣバス上の電圧変化の上昇率を検出し、時間周期にわたってバックコンバータ２０を停止するために、バックコンバータの正の出力端子３４およびアースと結合されて、以下に詳細に論じるように、バックコンバータ出力電流を抑制する。電力制御回路４８が、バックコンバータ動作を制御するために、バックコンバータの正の入力端子３０およびアースと、ならびにバックコンバータ２０に流入する電流の量を測定する感知抵抗と結合されている。同時に、これらの２つの信号は、電力がどのくらいバックコンバータに流入しているのかを明らかにし、最終的には、ランプに流入する電力の量を調節する。リップル検出回路５０が、ＤＣ電圧におけるＡＣ成分を感知するために、バックコンバータの正の入力端子３０およびアースと結合されている。ＡＣ成分は、全波整流器１２により電力線周波数の２倍である。電力制御回路４８は、感知されたＡＣ電圧を減衰させ、それにより、以下に詳細に論じるように、リップル電圧が実質的に抑制されるようになる。短絡保護回路５２は、後述するように、ランプ電圧が所定の閾値を下回った場合、不足電圧を検出し、インバータ回路４４を停止するために、バックコンバータの正の出力端子３４およびアースと結合されている。インバータ回路４４は、ランプをパルス始動するためにインダクタおよび巻き線を典型的に含む出力回路５６に接続されている。出力回路５６は、ＨＩＤランプ、蛍光ランプ、または電子バラストによって動作される任意の他のランプなどの負荷６２を駆動するために、第１のおよび第２の負荷の端子または電極５８、６０に接続されている。
【０００９】
図１を引き続き参照し、図２をさらに参照すると、バックコンバータ２０は、例えば、ＳＴ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓによって製造されるコントローラ、ＰＮ  Ｌ６５６２などのバックコンバータコントローラ６４を含む。バックコントローラ６４は、制御可能な導電性の第１のまたはバックスイッチ６６をＯＮおよびＯＦＦする。電力は、バックコントローラピン６８に抵抗７０を介して正の端子３０から供給される。第１のスイッチ６６がＯＮされた場合、入力電圧は、第１のスイッチ６６と直列に接続されている第１のまたはバックインダクタ７４に印加される。電力は、バックコンバータ出力端子３４、３６に送られる。第１のインダクタ７４内の電流が増加している。第１のまたはバック自由ダイオード７８のカソードおよび第１のインダクタ７４と結合されている第１のまたはバックチャージコンデンサ７６が、第１のインダクタ７４を通じてチャージしている。第１のスイッチ６６がＯＦＦされた場合、第１のインダクタ７４をわたって電流が逆流する。第１のダイオード７８は、順方向バイアスをかけられることになる。第１のインダクタ７４および第１のコンデンサ７６に蓄積されたエネルギーは、バックコンバータ出力端子３４、３６に送られる。出力電圧調節が、第１のスイッチ６６のデューティサイクルを変化させることによって得られる。電力制御回路４８は、感知またはコンバータバス電圧信号Ｖｓと、抵抗８０を介してバックコンバータ入力電流ＩＳに比例する信号とを受ける。以下に論じるように、電力制御回路４８によって作成される設定点ＳＰを調整することによって、感知電圧信号Ｖｓは、設定点ＳＰをトラッキングするために、ランプ６２の電力を制御するのに使用可能である。電圧感知信号Ｖｓは、電力線間電圧が変化した場合、ランプに加えられる電力を調節するのを助ける。より具体的には、バス電流Ｉｓは、抵抗８０およびコンデンサ８６を有するローパスフィルタ８２に方向付けられる。ローパスフィルタ８２の出力８８において出力電圧信号Ｖｏが、バス電流Ｉｓの平均を示し、ランプ６２に供給される実際の出力電力に比例する。
【００１０】
エラー増幅器９０が、連続的に接続されている抵抗９６、９７を含む抵抗分割器９４を介して、エラー増幅器入力端子９２において出力電圧信号Ｖｏを受け、出力電圧信号Ｖｏと設定点電圧信号ＳＰとの差を測定する。コンデンサ９８は抵抗９６、９７と直列に接続されている。ダイオード９９が、端子９２とアースの間に接続されている。
【００１１】
設定点電圧信号ＳＰは、設定点増幅器出力線１０１および抵抗１０２を介して、設定点増幅器１００によって供給される。より具体的には、設定点増幅器１００は、第１の設定点増幅器入力線１０４を介して、抵抗１０６を通じて、入力として電圧信号Ｖｂを受ける。基準電圧信号ＶＲが、第２の設定点増幅器入力線１０８を介して、設定点増幅器１００に供給される。入力ＤＣ電圧Ｖｂからのフィードバックを使用することによって、設定点電圧信号ＳＰは、ランプ６２の動作電圧の変動を抑制するために、実際の入力線間電圧Ｖｂにより調整される。バックコントローラ６４のための制御電圧信号Ｖｘが、設定点電圧信号ＳＰから生じ、線１１４を介して、連続的に接続されている抵抗１１８、１１９を含む抵抗分割器１１６から、バックコントローラ乗算器１１３の入力１１２に供給される。
【００１２】
エラー増幅器９０は、出力電圧信号Ｖｏと設定点電圧信号ＳＰとの測定された差に比例するエラー増幅器出力線１２０における増幅エラー信号Ｖｃを生成する。増幅エラー信号Ｖｃまたはエラー増幅器出力は、連続的に接続されている抵抗１２６、１２８を含む抵抗分割器１２４を介して、バックコントローラ６４の反転入力ピン１２２に供給される。増幅エラー信号Ｖｃはまた、バックコントローラ６４の反転入力ピン１２２に供給される。増幅エラー信号Ｖｃはまた、抵抗１２６、１２８を介して、バックコントローラ６４の補償入力ピン１３０に供給される。補償ネットワーク１３１が、電圧制御ループの安定性を達成するため、および高力率を確実にするために、反転ピン１２２と補償ピン１３０の間に配置されている。
【００１３】
バックスイッチ６４の電圧出力１３２が、パルス幅変調信号ＶＰＷＭを出力する。パルス幅変調信号は、抵抗１３４を介して、バックスイッチ６６に供給される。比較器非反転入力１３６が、バックスイッチ６６に連続的に接続されている抵抗１３８から、ＰＷＭ電圧信号ＶＰＷＭを受ける。ＰＷＭ電圧信号ＶＰＷＭは、バックスイッチ６６の導電周期中、バックスイッチ６６および第１のインダクタ７４を流れる電流に比例する。電圧信号ＶＰＷＭは、制御電圧信号Ｖｘによって測定される内部基準電圧信号と比較される。電圧信号ＶＰＷＭが内部基準電圧信号に等しい場合には、バックコントローラ６４は、バックスイッチ６６をＯＦＦする。
【００１４】
結果として、ＰＷＭ電圧信号ＶＰＷＭは、バックスイッチ６６を流れるピーク電流を測定し、それにより、どのくらいの電流がインバータ４４に送り込まれるかが明らかになる。
【００１５】
図１を引き続き参照し、図３をさらに参照すると、インバータ４４は、ランプ６２を駆動するために、バックコンバータ２０によって供給されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に反転させ、ＡＣ電流を供給するためのバックコンバータ２０の出力端子３４、３６に接続されている。インバータ４４は、例えば、ＳＴ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓによって製造されるＰＮ  Ｌ６２６９Ａなどの、第１のドライバ１８０および第２のドライバ１８２を含む。各ドライバ１８０、１８２は、第１のローサイドバッファ１８８、第１のハイサイドバッファ１９０、第２のローサイドバッファ１９２、および第２のハイサイドバッファ１９４の対応する対を含む。第１の下側スイッチ１９６および第１の上側スイッチ１９８は、それぞれ抵抗２００、２０２を通じて、対応する第１のローサイドバッファ１８８、第１のハイサイドバッファ１９０にそれぞれ接続されている。第２の下側スイッチ２０４および第２の上側スイッチ２０６は、それぞれ抵抗２０８、２１０を通じて、対応する第２のローサイドバッファ１９２、第２のハイサイドバッファ１９４にそれぞれ接続されている。
【００１６】
各バッファの対は、相補的な形で、対応する第１の下側スイッチ１９６および第１の上側スイッチ１９８、ならびに第２の下側スイッチ２０４および第２の上側スイッチ２０６を駆動する。第１の下側スイッチ１９６、第１の上側スイッチ１９８、第２の下側スイッチ２０４、および第２の上側スイッチ２０６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの制御可能な導電デバイスである。第１の下側スイッチ１９６は、第１のハイサイドバッファ１９０に接続されている第１の上側スイッチ１９８に直列に接続されている。第２の下側スイッチ２０４は、第２のハイサイドバッファ１９４に接続されている第２の上側スイッチ２０６に直列に接続されている。第１の下側スイッチ１９６および第２の下側スイッチ２０４がＯＮである場合には、対応する第１のハイサイドバッファ１９０および第２のハイサイドバッファ１９４への電力は供給される。第１の下側スイッチ１９６および第２の下側スイッチ２０４がＯＦＦである場合には、第１のハイサイドバッファ１９０および第２のハイサイドバッファ１９４への電力は、対応する第１のサイドのチャージコンデンサ２２０および第２のサイドのチャージコンデンサ２２２を通じて供給される。あるいは、第１の下側スイッチ１９６および第２の下側スイッチ２０４、ならびに第１の上側スイッチ１９８および第２の上側スイッチ２０６は、対応するチャージコンデンサ２２０、２２２上に再度チャージするために、ＯＮされる。
【００１７】
第１のドライバ１８０および第２のドライバ１８２へのコンバータバス電圧Ｖｓは、電力線抵抗２２４を介して、端子３４を介して、対応する第１の電力ピン２３０および第２の電力ピン２３２に供給される。抵抗２２４は、対応する第１の電解蓄積コンデンサ２３４および第２の電解蓄積コンデンサ２３６と直列に接続されている。抵抗２２４は、初期電力をドライバ１８０および１８２に供給する。コンデンサ２３４および２３６は、抵抗２２４およびＤＣバスを介して、端子３４を介してチャージする。第１の電力ピン２３０での電圧が、ドライバ１８０および１８２の不足電圧ロックアウト電圧を超えた場合、第２のドライバ１８２の発振器は動作を開始する。発振器タイミング抵抗２５０が、第２のドライバ１８２の発振器タイミング抵抗ピン２５２に接続されている。発振器タイミングコンデンサ２５４が、第２のドライバ１８２の発振器タイミングコンデンサピン２５６に接続されている。発振器タイミング抵抗２５０およびコンデンサ２５４は協働して、第２のドライバ１８２の発振周波数を測定する。抵抗２５８が、コンデンサ２５９と第２のドライバ１８２の発振器出力との間に接続されている。コンデンサ２５９および抵抗２５８により、第１のドライバ１８０のローサイドバッファ１８８およびハイサイドバッファ１９０が同時に導電しないようにするために、わずかな遅延がもたらされ、したがって、第１の下側スイッチ１９６および第１の上側スイッチ１９８が同時にＯＮしないようになる。これにより、ＤＣバスは、第１の下側スイッチ１９６および第１の上側スイッチ１９８によって短絡することがなくなる。第２のドライバ１８２の発振回路の抵抗２５０およびコンデンサ２５４は、ランプ６２が、バックステージのスイッチング周波数に比べて実質的により低速の周波数である約１３０Ｈｚなどで動作する周波数を設定する。第１のスナバコンデンサ２６０および第２のスナバコンデンサ２６２は、インバータ４４がゼロ電圧スイッチングで動作することが可能になるように、対応する第１の下側スイッチ１９６および第２の下側スイッチ２０４に並列に接続されている。
【００１８】
第１のインダクタ２６４が、第２のインダクタ２６５と互いに結合されている。第１のインダクタ２６４は、第１の上側スイッチ１９８および第１の出力ランプ端子５８に接続されている。第２のインダクタ２６５は、第１の上側スイッチ１９８、および連続的に接続されている出力回路抵抗２６６と、素子２７２と、コンデンサ２７４とを介して第２の上側スイッチ２０６に接続されている。第２の上側スイッチ２０６は、第２の出力ランプ端子６０に直列に接続されている。出力回路抵抗２６８および連続的に接続されている出力回路ダイオード２７０が、第１のインダクタ２６４および第２のインダクタ２６５に並列に接続されている。コンデンサ２７６が、ランプ出力５８、６０に並列に接続されている。出力回路５６の素子は協働して、ランプ６２を点火し、通常のランプ動作中の初期ウォームアップ電流と所定の交流電圧とを供給する。インダクタ２６４はまた、先のバックステージから生成された高周波数リップル電流を減衰させる。
【００１９】
図１および３を引き続き参照し、図４をさらに参照すると、短絡保護回路５２は、コンバータバス電圧Ｖｓを検出し、約２０Ｖなど低電圧状態が検出された場合には、インバータ４４を停止するために、バックコンバータ２０およびインバータ４４の間に接続されている。第１のドライバ１８２のみを簡略化のため図示しているが、短絡保護回路５２は、同様の形で、第１のドライバ１８２および第２のドライバ１８４を制御すると考えられる。ランプ６２が点火直後に低温である場合、ランプ６２は、低インピーダンスによって特徴付けられる。この状態において、ランプ６２は実際には短絡状態であり、例えばランプ端子５８、６０間の電圧は約２０Ｖである可能性がある。典型的には、インバータ４４は、ランプ６２が点火する前に動作を開始し、例えばインバータの出力端子は、点火の前に開いている。ランプが点火した場合、ランプのインピーダンスは、その定常値の約５％に急速に下がる。概して、短絡保護回路をアクティブにすることは、低出力電圧モード中は、望ましくない。気体温度が全アークモードにおいて上昇するとき、ランプ電圧は、それが定常電圧に達するまで上昇する。例えば、故障バラストのインストールプロセスの結果として、インバータ４４の出力が短絡した場合、第１の下側スイッチ１９６、第１の上側スイッチ１９８、第２の下側スイッチ２０４、および第２の上側スイッチ２０６は過熱し、またバックコンバータ２０の第１のスイッチ６６に熱的に応力を加える場合がある。短絡保護回路５２は、例えば、２０Ｖ未満である電圧などの不足電圧を検出し、インバータ４４を停止し、したがって、スイッチ６６、１９６、１９８、２０４、２０６に過熱を招く短絡の影響が取り除かれる。インバータは、ドライバ１８０および１８２の供給電圧ピン２３０、２３２を短絡させることによって停止される。
【００２０】
より具体的には、短絡保護回路５２は、第１のラッチトランジスタ２８２および第２のラッチトランジスタ２８４を含んだラッチ２８０を含む。ラッチ２８０は、電力線抵抗２２４を介してラッチ２８０に供給されるコンバータバス電圧Ｖｓを感知する。
【００２１】
通常のランプ動作中、第１のドライバ１８０および第２のドライバ１８２は、下側スイッチ１９６、２０４、および上側スイッチ１９８、２０６を駆動する。コンバータバス電圧Ｖｓが、１５Ｖまたは２０Ｖなど、所定の閾値より下がった場合、電流が第１のラッチトランジスタ２８２のベース２８６から集められる。第２のトランジスタ２８４のコレクタ２８７が、第１のトランジスタ２８２のベース２８６に接続されている。第２のトランジスタ２８４のベース２８８が、第１のトランジスタ２８２のコレクタ２８９に接続されている。電流が第１のトランジスタベース２８６から集められた場合、電流はまた、第２のトランジスタベース２８８からも集められる。ラッチ２８０はトリガされる。例を挙げると、第１のラッチトランジスタ２８２および第２のラッチトランジスタ２８４は、再生プロセスを介してＯＮされる。
【００２２】
導電状態である場合、第１のラッチトランジスタ２８２および第２のラッチトランジスタ２８４は、第１の蓄積コンデンサ２３４および第２の蓄積コンデンサ２３６のエネルギーを放電し、それにより、第１のドライバ１８０および第２のドライバ１８２の不足電圧ロックアウト回路が係合するようになり、したがって、インバータ４４が遮断される。蓄積コンデンサ２３４、２３６が約１Ｖまたは２Ｖまでほとんど完全に放電された場合、ラッチ２８０は開く。インバータが遮断されているので、この時のコンバータバス電圧Ｖｓは高電圧であり、蓄積コンデンサ２３４、２３６は電力線抵抗２２４を介してチャージしている。蓄積コンデンサ２３４、２３６が、第１のドライバ１８０および第２のドライバ１８２がアクティブになるときに、約８Ｖから９Ｖの電圧をチャージした場合、ドライバ１８２、１８４はＯＮされて、スイッチ１９６、１９８、２０４、２０６を動作させることを開始し、それにより、コンバータバス電圧Ｖｓは、出力短絡または低インピーダンスに放電することになり、それによりコンバータバス電圧Ｖｓは、１５Ｖまたは２０Ｖより下がることになる。ラッチプロセスにより、インバータ４４を遮断すること、およびスイッチ６６、１９６、１９８、２０４、２０６を保護することが繰り返される。このプロセスのデューティサイクルは、電力線抵抗２２４を介して、蓄積コンデンサ２３４、２３６をチャージするのにどのくらい時間がかかるかによって、基本的に測定される。一実施形態では、短絡保護回路５２は、非常に短いデューティサイクルを有する。この種の回路では、この条件下のインバータのＯＮ時間は、プロセスの周期と比較して非常に短い。短絡が取り除かれると、インバータは再起動する。ランプ電力の点火、ウォームアップおよび定常制御のプロセスは、再開する。
【００２３】
第２のトランジスタベース２８８およびアースの間に接続されている抵抗２９０が、ラッチ２８０をトリップするために電流のレベルを測定する。コンデンサ２９２、２９４が、ローパスフィルタとして働くことによって誤トリガの除去を助ける。抵抗２９６が、ラッチ２８０への電流を制限するために、蓄積コンデンサ２３４、２３６と直列に接続されている。一実施形態では、ダイオード２９８が、第１のラッチトランジスタ２８２のベースエミッタ接合部が故障しないようにするために、蓄積コンデンサ２３４、２３６と並列に接続されている。
【００２４】
図２を再度参照すると、波高因子抑制回路４６は、コンバータバスの電圧変化率を検出する。より具体的には、感知電圧Ｖｓがインバータの遷移期間中に上昇するとき、パルスはバックコンバータの正の端子３４と結合されているコンデンサ３００に加えられる。トランジスタ３０２のベースと結合されているコンデンサ３００は、トランジスタ３０２をＯＮする。トランジスタ３０２は、バックコンバータコントローラピン１１２において、抵抗３０４を介して、ほとんどゼロボルトに制御電圧信号Ｖｘをパルスし、したがって、電圧が実質的に上昇する前に、バックコンバータ２０に対する電圧設定点が空白になる。正に向かう過渡現象、すなわち、コンバータバス電圧Ｖｓの正に向かう遷移が、バックコンバータ２０の出力で起きなかった場合、トランジスタ３０２はＯＮしない。コンバータバス電圧Ｖｓは、擾乱されていない状態のままであり、したがって、正確な出力電流を達成するために、バックコンバータ２０に対する所要の設定点電圧を供給する。抵抗３０６、３０８は、コンデンサ３００およびトランジスタ３０２のベースの間に連続的に接続されている。ダイオード３１０が、抵抗３０６、およびトランジスタ３０２のエミッタと結合されている。トランジスタ３０２のコレクタが、エラー増幅器９０の電力出力３１２に接続されている。
【００２５】
この形で、インバータ４４の遷移期間中、バックコンバータコントローラピン１１２において制御電圧信号Ｖｘを空白にし、または変調することにより、バス電圧が上昇する前に、バックコンバータ２０の出力電流が空白になり、したがって、インバータの遷移が終了するまで、インバータ４４に供給される電流が抑制される。例を挙げると、より高い電圧変化率が、電圧が実質的に変化する前に、検出される。これにより、バックコンバータ出力電圧のオーバーシュートが大きく抑制され、したがって、実質的には、ランプ電流波高因子が約１．０から約１．５に抑制される。
【００２６】
リップル検出回路５０は、変換されたＤＣ電圧におけるＡＣ成分を測定する。上述のように、設定点増幅器１００は、供給された基準電圧信号ＶＲと共にある入力電圧信号Ｖｂを受け、バックコンバータ２０についての電圧設定点ＳＰを測定し、その結果、どのくらいの電力がＤＣバスから集められるのかを測定する。リップル検出回路５０は、コンデンサ４０２と直列に接続されている抵抗４００を含む。抵抗４０４が、抵抗４００およびコンデンサ４０２と並列に接続されている。抵抗１０２は、抵抗４００およびコンデンサ４０２と直列に接続されている。抵抗１０２、４００、４０４、コンデンサ４０２、および設定点増幅器１００は協働して、入力ＤＣ電圧ＶｂにおけるＡＣ成分を測定し、バックコンバータコントローラピン１１２において、制御電圧信号Ｖｘを介して、バックコンバータコントローラ６４を変調し、それにより、ＤＣ電圧のＡＣ成分を拒否するための変調の正確なレベルおよび位相が、バックコンバータコントローラ６４にもたらされる。この形で、ＡＣ成分は測定され、減衰される。
【００２７】
本願を、好ましい実施形態を参照して述べてきた。明らかには、前述の詳細な説明を読み、理解すると、修正形態および代替形態が当業者には思い当たるであろう。本願がこの種の修正形態および代替形態すべてを含むと解釈されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】バラストの概略図である。
【図２】バラストの詳細部分の概略図である。
【図３】バラストの他の詳細部分の概略図である。
【図４】バラストの他の詳細部分の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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