(57)【要約】      （修正有）【課題】スパイク又はノイズイベントを検出することが可能なドライバ回路を提供する。【解決手段】パルス幅変調信号１８を用いるスイッチモード電力変換器ＳＭＰＣ１４は主電源入力部１２からの電力を変換し、出力１６を供給する。このパルス幅変調信号１８は、パルス幅コントローラ２０によって生成される。パルス幅変調信号のパルス幅のモニタリングは比較回路２２によってＰＷＭ信号をパルスごとに比較する。隣接するパルスの幅が或る特定の基準を満たす場合には、サージイベントを表わすトリガ信号が生成される。これらのサージイベントが、カウンタ２４によってカウントされ、サージイベントが何回検出されたのか、又はサージ保護素子が交換前に更に何回のサージに耐えることができるのかを示す出力信号２５をユーザに対するインターフェースの形態で供給する。【選択図】図１
2019195264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源入力部と、
パルス幅変調信号を用いての前記主電源入力部からの入力のスイッチングによって、前記入力を変換し、出力を供給するためのスイッチモード電力変換器であって、前記パルス幅変調信号のパルス幅及び／又はデューティサイクルを制御するためのパルス幅コントローラを有するスイッチモード電力変換器と、
前記パルス幅変調信号の前記パルス幅及び／又はデューティサイクルをモニタし、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルからスパイク又はノイズイベントを検出するためのモニタとを有するドライバ回路であって、前記モニタが、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルにおける経時変化から前記スパイク又はノイズイベントを検出するためのものであり、
第２パルス幅から前記第２パルス幅より狭い第１パルス幅への前記パルス幅における変化であって、前記第１パルス幅が、第１しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、前記第２パルス幅に戻る前記パルス幅における変化を検出することによって、及び／又は
第２デューティサイクルから前記第２デューティサイクルより小さい第１デューティサイクルへの前記デューティサイクルにおける変化であって、前記第１デューティサイクルが、第１しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、第２デューティサイクルに戻る前記デューティサイクルにおける変化を検出することによって、スパイク又はノイズイベントを検出するためのモニタ回路を有するドライバ回路。
【請求項２】
前記モニタが、前記第２パルス幅から前記第１パルス幅への前記パルス幅における変化であって、前記第１パルス幅が、第２しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、前記第２パルス幅に戻る前記パルス幅における変化を検出することによって、及び／又は第２デューティサイクルから第１デューティサイクルへの前記デューティサイクルにおける変化であって、前記第１デューティサイクルが、第２しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、第２デューティサイクルに戻る前記デューティサイクルにおける変化を検出することによって、サージイベントを検出するためのものであり、前記第２しきい値範囲が、前記スパイク又はノイズイベントを決定するための前記第１しきい値範囲より長い請求項１に記載のドライバ回路。
【請求項３】
前記第２しきい値範囲が、25乃至100μsの範囲内にある請求項２に記載のドライバ回路。
【請求項４】
前記モニタが、第２範囲内の前記第２デューティサイクルから第１範囲内の前記第１デューティサイクルへの前記デューティサイクルにおける変化を検出することによって、サージイベントを検出するよう適応される請求項２に記載のドライバ回路。
【請求項５】
前記第１範囲が、0.1乃至0.2であり、前記第２範囲が、0.3乃至0.6である請求項４に記載のドライバ回路。
【請求項６】
前記モニタが、前記第１パルス幅及び／又は前記第１デューティサイクルが検出されるたびに検出パルスを供給する論理回路を有し、前記検出パルスの経時的なシーケンスのモニタリングに基づいて、スパイク又はノイズイベントが検出される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のドライバ回路。
【請求項７】
前記論理回路が、
基準パルス信号を生成するための信号生成器であって、前記基準パルス信号のパルスが、前記パルス幅変調信号のリーディングエッジがあるたびに生成され、前記第２パルス幅より狭く、前記第１パルス幅より広いパルス幅、及び／又は前記第２デューティサイクルより小さく、前記第１デューティサイクルより大きいデューティサイクルを有する信号生成器と、
前記基準パルス信号及び前記パルス幅変調信号のＡＮＤ結果を出力するためのＡＮＤゲートと、
前記ＡＮＤ結果及び前記基準パルス信号のＸＯＲ結果を出力するためのＸＯＲゲートとを有し、前記ＸＯＲ結果におけるパルスの経時的なシーケンスが、前記検出パルスの経時的なシーケンスであり、
前記モニタ回路が、前記ＸＯＲ結果におけるパルスの経時的なシーケンスをモニタするためのパルスカウンタを有する請求項６に記載のドライバ回路。
【請求項８】
サージ保護素子と、検出された前記サージイベントの累積数を通知するインターフェースとを更に有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載のドライバ回路。
【請求項９】
前記サージ保護素子が、前記主電源入力部に設けられ、金属酸化物バリスタを有する請求項８に記載のドライバ回路。
【請求項１０】
前記パルス幅コントローラが、
前記出力に結合されるフィードバック入力部と、
基準を受信するための基準入力部と、
前記パルス幅変調信号の前記パルス幅及び／又はデューティサイクルを決定するために、前記基準と、前記フィードバック入力部における前記出力を比較するための比較器とを有する請求項１に記載のドライバ回路。
【請求項１１】
ＬＥＤドライバ回路である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のドライバ回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載のドライバ回路と、供給される前記出力によって給電されるＬＥＤ装置とを有する照明回路。
【請求項１３】
出力電力を供給する方法であって、
パルス幅変調信号を用いての主電源入力のスイッチングによって、前記主電源入力を変換し、出力を供給するステップと、
前記パルス幅変調信号のパルス幅及び／又はデューティサイクルをモニタし、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルにおける経時変化からスパイク又はノイズイベントを検出することによって、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルから前記スパイク又はノイズイベントを検出するステップであって、
第２パルス幅から前記第２パルス幅より狭い第１パルス幅への前記パルス幅における変化であって、前記第１パルス幅が、第１しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、前記第２パルス幅に戻る前記パルス幅における変化を検出することによって、及び／又は
第２デューティサイクルから前記第２デューティサイクルより小さい第１デューティサイクルへの前記デューティサイクルにおける変化であって、前記第１デューティサイクルが、第１しきい値範囲内にある期間の間、維持され、次いで、第２デューティサイクルに戻る前記デューティサイクルにおける変化を検出することによって、スパイク又はノイズイベントを検出するステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライバ回路におけるサージ保護装置の使用に関し、とりわけ、サージ保護装置の寿命をモニタすることを可能にするサージイベントのカウントに関する。
【背景技術】
【０００２】
サージイベント中に電子回路をダメージから保護するためにサージ保護装置を用いることはよく知られている。
【０００３】
雷及び他の電力乱流(power turbulence)に起因するサージ電流は、半導体部品を内蔵するＬＥＤドライバ及び電気通信装置などの電子装置にとって危険性が高い。
【０００４】
サージ保護装置は、ＡＣ入力における電流急増を抑制するために用いられる。サージ保護装置の或る一般的な例は、金属酸化物バリスタであり、これは、低いコスト及び優れた性能を持つ。サージイベントがＡＣ電力線に伝わるとき、バリスタは、サージ電流をバイパスし、サージ電圧をクランプするよう低インピーダンス経路を供給するよう機能する。
【０００５】
しかしながら、金属酸化物バリスタの寿命は、限られており、金属酸化物バリスタがサージイベントをバイパスするために用いられた回数、及び金属酸化物バリスタがバイパスした電流に関連する。前記装置が故障した場合、通常、それは、ヒューズを破壊させ、ＡＣ入力は切断される。
【０００６】
現在、サージ保護装置に起因する信頼性の問題を改善する2つの方法がある。１つは、サージイベントカウンタを利用するものである。これは、顧客にサージイベントの回数を供給する。この情報を用いて、残りの寿命が推定され得る。別の方法は、高電流定格サージ保護装置を使用するものである。
【０００７】
これらのソリューションは、効果的ではあるが、コストがかかる。それらは、付加的な設置スペースも必要とする。例えば、サージ保護カウンタは、典型的には、サージ信号を拾い上げるために変流器を用いる。このソリューションは、ＬＥＤドライバなどの小さいパワーユニットには適していない。高電流定格装置を選択する場合、依然として、サージイベントの回数が保護装置に寿命を決定し、より高性能の構成要素のためにより多くのスペースが必要とされる。
【０００８】
US2011/0096445A1は、サージ電流保護回路を供給している。サージ電流保護回路は、ピーク電流検出器と、電流検出装置とを有する。ピーク電流検出器は、ＨＳ（ハイサイド）スイッチのノードにおけるデューティサイクルの変化をモニタすることによって、いつサージ電流が生じたのかを検出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低コストで、構成要素／設置面積がより少ないサージカウント機能を有することは有利であるだろう。この問題により良く対処するため、提案発明が請求項によって規定されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の或る態様に例によれば、
主電源入力部と、
パルス幅変調信号を用いるスイッチングによって前記主電源入力部から得られる出力を供給するためのスイッチモード電力変換器であって、前記パルス幅変調信号のパルス幅及び／又はデューティサイクルを制御するためのパルス幅コントローラを有するスイッチモード電力変換器と、
前記パルス幅変調信号の前記パルス幅及び／又はデューティサイクルをモニタし、前記パルス幅からサージイベントを検出するためのモニタとを有するドライバ回路が提供される。
【００１１】
本発明の前記例は、サージイベントは、前記変換器によってその入力電力として扱われており、従って、前記変換器は、前記入力電力の振幅に従ってそのスイッチング挙動を適応させるだろうという原理を利用している。前記変換器の前記スイッチングは、前記サージイベントを含む前記入力電力の大きさを反映する。前記サージは、通常の電力供給とは異なるユニークな振幅／期間の波形を持つことから、前記変換器の前記スイッチングが、異なり、従って、前記サージを示す。
【００１２】
このドライバ回路は、（前記主電源入力部において）サージイベントが何回生じたのかをモニタすることができる。このようにして、前記サージ保護装置の使用量がモニタされることができ、故に、このようなサージ保護装置の寿命がモニタされることができる。このモニタリングは、複雑な付加的な回路を必要としない。なぜなら、前記モニタリングは、単に、前記スイッチモード電力変換器の既存の前記パルス幅コントローラによって生成される既存の前記パルス幅制御信号の分析を用いて、実施され得るからである。従って、本発明の前記例は、ＬＥＤドライバにおいて用いられるようなスイッチモード電源ユニットのための新しいサージカウント方法を提供する。ＬＥＤドライバにおいて前記ＰＷＭ信号をモニタすることによって、変流器を必要とせずに、前記サージイベントが検出され得る。従って、前記サージカウンタのコストは低く、前記ドライバにおいては付加的なパーツはほとんど必要ない。
【００１３】
前記ドライバ回路は、前記主電源入力部と前記スイッチモード電力変換器との間に整流器を有してもよい。この実施例は、ＡＣ主電源においてそのアプリケーションを供給する。
【００１４】
本発明の実施例においては、前記モニタは、
第１範囲内にあるパルス幅及び／又はデューティサイクルを持つ狭いパルスと、
前記パルス幅及び／又はデューティサイクルにおける経時変化とのいずれかから前記サージイベントを検出するためのものであり得る。
【００１５】
「狭いパルス幅」は、220/110VのＡＣ正弦波のような通常の入力電力の状況下の前記ＰＷＭ信号の通常のパルス幅と比べて短い持続期間／幅を持つパルス、又は220/110VのＡＣ正弦波のような通常の入力電力の状況下の前記ＰＷＭ信号の通常のデューティサイクルと比べて小さいデューティサイクルを意味する。
【００１６】
或る例においては、前記モニタ回路は、極めて短い持続期間の間の（即ち、本質的に瞬間的な）第１範囲内の狭いパルス幅への前記パルス幅の減少又は低いデューティサイクルへの前記デューティサイクルの減少に基づいてスパイク又はノイズイベントを検出するためのものである。この範囲は、ゼロから最大値までであってもよく、故に、各々がとりわけ高い電圧に対応するとりわけ短いＰＷＭパルス又は低いデューティサイクルが全て検出される。瞬間的な（極めて短い）持続期間は、例えば、一般に数十μsという短い持続期間より短い数μs（1乃至10μs）であると解釈され得る。様々な持続期間が電力サージと電力スパイク／ノイズとを識別するために用いられ得る。従って、如何なる狭いパルスの検出も、スパイク又はノイズイベント及びサージイベントを含む前記入力部における何らかの形態の外乱を示す。とりわけ短い持続期間の狭いＰＷＭパルス幅及び／又はデューティサイクルの検出は、スパイク又はノイズイベントを示すのに対して、短い持続期間の狭いＰＷＭパルス幅及び／又はデューティサイクルの検出は、サージイベントを示す。
【００１７】
従って、前記回路は、ノイズ及びスパイクだけでなく、より長いサージイベントもモニタすることが可能であり得る。
【００１８】
前記サージと、スパイク、ノイズ又は長期間の過電力などの他の電力異常状態との識別におけるよりロバストで、正確なソリューションを有することは有利であるだろう。別の例においては、前記モニタは、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルにおける経時変化から前記サージイベントを検出するためのものであり、（前記狭いパルスの場合と比べてより長いパルス幅又はより大きいデューティサイクルを持つ）広いパルスからの、狭いパルス幅への前記パルス幅の減少、又は低いデューティサイクルへの前記デューティサイクルの減少であって、（上記のような前記短い持続期間とみなされ得る）或る範囲内にある期間の間、前記狭いパルスの特徴を備えたままであり、次いで、前記広いパルスに戻る減少に基づいてサージイベントを検出するためのモニタ回路を有する。これは、狭いパルスの連続であって、特定の持続期間の間続く連続を検出するために用いられる。
【００１９】
これらの条件のセットは、落雷などのサージイベントによって引き起こされるパルス幅及び／又はデューティサイクルにおける変化を表わすよう選ばれ得る。前記主電源入力部において高い電圧が存在し、故に、前記スイッチモード電力変換器の変換比率が、同じＤＣ出力を供給するために減らされることから、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルは減少するが、この高い電圧は、長期間の過電力の持続期間と比べて限られた短い持続期間を持ち、スパイク／ノイズの持続期間よりは依然として相対的に長い持続期間を持つ。幅及び／又はデューティサイクルが減少したパルスの特徴的な全体的な持続期間も検出され得る。
【００２０】
前記期間の範囲又は前記短い持続期間は、25乃至100μsの範囲内、より好ましくは、50乃至80μsの範囲内にあり得る。
【００２１】
これらの範囲は、雷などの検出されるべきサージイベントのタイプの典型的な持続期間である。これが、屋外機器においてサージ保護が必要となる主な原因である。
【００２２】
前記モニタは、第２範囲内のパルスデューティサイクルを持つ広いパルス幅から第１範囲内のパルスデューティサイクルを持つ前記狭いパルス幅への前記パルス幅の減少に基づいてサージイベントを検出するよう適応され得る。
【００２３】
狭いパルス幅及びデューティサイクルのこの組み合わせは、前記スイッチモード電力変換器の、（通常のＡＣ正弦波の予想される全てのばらつきを含む）通常の主電源入力信号と所望の調整されたＤＣ出力との間の変換時の通常動作中には生じないように、選択され得る。例えば、前記第１範囲は、前記スイッチモード電力変換器の、前記通常の主電源入力信号を前記調整されたＤＣ出力に変換するときの通常動作のためのデューティサイクル範囲の半分以下の値に基づき得る。
【００２４】
例えば、前記第１範囲のデューティサイクル範囲は、0.1乃至0.2であってもよく、これは、前記ＰＷＭ信号の0.1乃至0.2というデューティサイクルは、前記サージ／スパイク電圧であるとみなされる高い電圧を示すことを意味し、前記第２デューティサイクル範囲は、0.3乃至0.4であってもよく、これは、前記ＰＷＭ信号の0.3乃至0.4というデューティサイクルは、通常、前記ＡＣ主電源入力電力の通常の範囲内にある入力電圧の場合の適切なデューティサイクルであることを意味する。
【００２５】
前記モニタ回路は、狭いパルス幅が検出されるたびに検出パルスを供給する論理回路を有してもよく、前記検出は、前記期間範囲にわたる検出パルスのシーケンスのモニタリングに基づく。
【００２６】
この実施例は、前記短いパルス幅及び／又はデューティサイクルを検出する方法についてのより詳細な実施例を供給する。従って、前記モニタリングは、単純な論理回路として実施され得る。しかしながら、それも、前記スイッチモード電力変換器の集積回路のコントローラ内で実施され得る。
【００２７】
前記モニタ回路は、前記検出パルスのシーケンスをモニタするためにパルスカウンタを有してもよく、前記論理回路は、
前記パルス幅変調信号のリーディングエッジがあるたびにパルス幅を持つ基準パルス信号を生成するための信号生成器であって、前記基準パルス信号の前記パルス幅又は前記デューティサイクルがしきい値に対応する信号生成器と、
前記基準パルス信号及び前記パルス幅変調信号のＡＮＤ結果を出力するためのＡＮＤゲートと、
前記ＡＮＤ結果及び前記基準信号のＸＯＲ結果を出力するためのＸＯＲゲートとを有し、前記ＸＯＲ結果は、前記ＸＯＲ結果におけるパルスのシーケンスをモニタするために前記パルスカウンタによってモニタされる。
【００２８】
前記パルスカウンタ論理回路は、検出パルスの特定のシーケンス、例えば、予め設定されている範囲内にある期間に対応する長さ（即ち、パルス数）を持つ1のシーケンスを検出するために用いられ得る。上記の機能は、前記スイッチモード電力変換器の前記ＰＷＭコントローラにおいて容易に実施されることができ、従って、コストは低く、追加の構成要素を付加することを必要としない。
【００２９】
前記ドライバ回路は、
サージ保護素子と、
検出された前記サージの累積数を通知するインターフェースとを更に有してもよい。
【００３０】
前記サージイベントの検出は、前記ユーザに前記サージ保護素子の寿命を表示するために用いられ得る。
【００３１】
前記サージ保護素子は、前記主電源入力部に設けられることができ、金属酸化物バリスタを含み得る。如何なる他のサージ保護素子も適用可能であることは理解されるべきである。
【００３２】
他の実施例においては、前記パルス幅コントローラは、
前記出力に結合されるフィードバック入力部と、
基準を受信するための基準入力部と、
前記基準と、前記フィードバック入力部における前記出力を比較し、それから前記パルス幅変調の前記パルス幅及び／又はデューティサイクルを決定するための比較器とを含み得る。
【００３３】
この実施例は、前記パルス幅コントローラの詳細な実施例を供給する。
【００３４】
本願は、照明アプリケーションにおける本発明の適用も供給する。より詳細には、前記ドライバ回路は、ＬＥＤドライバ回路を含み得る。
【００３５】
照明回路は、上で規定したようなドライバ回路と、供給される前記出力によって給電されるＬＥＤ装置とを含み得る。
【００３６】
本発明は、方法の態様において、出力電力を供給する方法であって、
パルス幅変調信号を用いての主電源入力のスイッチングによって、前記主電源入力を変換し、出力を供給するステップと、
前記主電源入力において生じるサージイベントに対するサージ保護を供給するステップと、
前記パルス幅変調信号のパルス幅及び／又はデューティサイクルをモニタし、前記パルス幅及び／又はデューティサイクルからサージイベントを検出するステップとを有する方法も提供する。
【００３７】
本発明のこれら及び他の態様を、下記の実施例に関して説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】ドライバ回路の例を単純化された形態で示す。
【図２】図１のドライバ回路がＬＥＤドライバにどのように適用され得るのかを示す。
【図３】サージイベントがスイッチモード電力変換器内で用いられるＰＷＭ信号にどのように影響を及ぼすのかを示す。
【図４】サージイベントを検出するために用いられる論理回路を示す。
【図５】図４の回路の動作を説明するタイミング回路である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明は、主電源入力部と、パルス幅変調信号を用いるスイッチングによって主電源入力部から得られる出力を供給するためのスイッチモード電力変換器とを有するドライバ回路を供給する。スイッチモード電力変換器は、パルス幅変調信号のパルス幅及び／又はデューティサイクルを制御するためのパルス幅コントローラを有する。パルス幅変調信号のパルス幅をモニタし、パルス幅及び／又はデューティサイクルからサージイベントを検出するためのモニタが用いられる。
【００４０】
図１は、本発明のドライバ回路１０の例を概略的な形態で示している。
【００４１】
回路１０は、主電源供給部１２によって供給され、パルス幅変調信号１８を用いるスイッチングによって主電源入力部から得られる出力１６を供給するためのスイッチモード電力変換器ＳＭＰＣを含む。このパルス幅変調信号１８は、パルス幅変調信号のパルス幅を制御するためのパルス幅コントローラ２０によって生成される。
【００４２】
パルス幅変調信号のパルス幅のモニタリングのために、モニタが設けられる。このモニタリングは、下でより詳細に記載する、比較回路２２によって実施される比較機能を含み得る。比較回路２２は、ＰＷＭ信号をパルスごとに比較する。隣接するパルスの幅が或る特定の基準を満たす場合には、サージイベントを表わすトリガ信号が生成される。これらのサージイベントが、カウンタ２４によってカウントされ得る。カウンタ２４は、サージイベントが何回検出されたのか、又はサージ保護素子が交換前に更に何回のサージに耐えることができるのかを示す出力信号２５をユーザに対するインターフェースの形態で供給する。
【００４３】
図２は、ＬＥＤドライバ回路に適用された図１の回路を備えるより詳細な例を示ししている。
【００４４】
ＬＥＤドライバ回路は、ヒューズＦ１を通して、サージ保護を供給する金属酸化物バリスタ２６に供給される主電源入力１２を有する。信号は、次いで、フルブリッジ整流器３０によって整流される。整流された出力は、コンデンサＣ１によって平滑化され、次いで、スイッチモード電力変換器１４に供給される。
【００４５】
この例においては、メインスイッチングトランジスタ３２と、フリーホイールダイオードＤ１と、インダクタＬ１とを有するバックコンバータが示されている。スイッチモード電力変換は、トランジスタ３２のスイッチングによって、知られているようにして、とりわけ、ゲート信号のデューティサイクルに基づいて、制御される。
【００４６】
ゲート信号は、パルス幅コントローラ２０によって生成される。コントローラは、フィードバック増幅器３６に供給される基準入力「ref」及び出力部における電圧であるフィードバック信号３４を受信する。フィードバック増幅器は、出力信号と基準を比較し、誤差信号をパルス幅コントローラ２０に出力する。パルス幅コントローラ２０は、誤差が存在しない場合には、ＰＷＭ信号の現在のデューティサイクル／パルス幅を維持することができ、そうでない場合には、デューティサイクル／パルス幅を増大又は減少させることができる。
【００４７】
スイッチモード変換器は、U_out=Uc*dによって示される電圧シフトを供給するよう動作し、ここで、dは、ＰＷＭ信号のデューティサイクルであり、Ucは、整流器３０の後のＤＣ電圧である。
【００４８】
定電圧ドライバの場合は、出力電圧U_outが、一定であるよう制御される。従って、デューティサイクルdは、入力電圧Ucの逆数に比例して制御される。従って、Ucが増える場合には、デューティサイクルdは減るだろう。
【００４９】
例えば、U_outが100Vに設定されている場合、Ucが300Vである場合には、dは0.33に変えられるだろう。Ucが350Vまで増える場合には、デューティサイクルdは0.33から0.286へ減るだろう。
【００５０】
スイッチモード電力変換器においては、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは、入力電圧が変化するにつれてパルス幅コントローラ２０によって自動的に調節される。出力は、ＰＷＭ信号のデューティサイクルdを変えることによって、入力電圧に関係なく固定され得る。
【００５１】
通常の状態においては、ＡＣ入力は適切な範囲内で安定しており、ＤＣ出力は固定されていることから、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは、一定又は或る特定の範囲内である。ＰＷＭパルスのオン時間が、異常に小さい値（即ち、低いデューティサイクル）へ変化しているが、出力は、同じままである場合には、ＡＣ入力側において高電圧イベントが存在しているにちがいない。
【００５２】
実際のアプリケーションにおいて、このようなサージは、確かに、ＡＣ側において生じ得る。ＡＣ入力電圧をクランプするためにサージクランプ装置２６が用いられているが、それは、依然として、ＡＣ定格電圧を上回る高い残留電圧を持つ。理由は、サージ保護装置は、決して理想的な素子ではなく、サージ保護装置は、それ特有のV-I曲線に従う或る特定のインピーダンスを持つからである。サージイベントに起因する残留電圧は、ブリッジ整流器３０を通過し、下流のバルクコンデンサＣ１を充電する。
【００５３】
このようにして、スイッチモード電力変換器に対する入力電圧Ucは、通常値より高い電圧へ増大される。電圧Ucが増えていることから、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは、変わらない出力電圧U_outを供給するためにＰＷＭコントローラ２０によって減らされるだろう。
【００５４】
この場合には、持続期間は、通常値をかなり下回る。例えば、電圧Ucが600Vまで異常に上昇し、出力電圧U_outが依然として100Vに維持されている場合には、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは、0.16まで低下するだろう。これは、ＡＣ入力の通常変動範囲の最低期待デューティサイクル、例えば、Uc=300Vに対応する0.33未満を下回る。
【００５５】
図３は、ＰＷＭ信号を示しており、サージイベント40に応じたデューティサイクルの減少を示している。デューティサイクルの減少は、サージイベントの間しか持続しない。例えば、雷に起因するサージイベントは、約60μsのような数十μsの持続期間を持つかもしれず、600Vを超える残留電圧振幅をもたらすかもしれない。
【００５６】
ＰＷＭ信号のスイッチング周波数は、典型的には、数百kHzのオーダーのものであることに留意されたい。典型的には、スイッチモード電力変換器は、デューティサイクル0.5（例えば、0.3と0.6との間）で、又はわずかにより下（例えば、0.3と0.4との間）で動作するよう設計される。
【００５７】
従って、サージイベントは、ＰＷＭ信号のデューティサイクルをモニタすることによって検出され得る。固定された周波数のＰＷＭ信号の場合は、これは、ＰＷＭ信号のオンフェーズのパルス幅をモニタすることに等しい。その場合、本物のサージと、ノイズ信号又は単なる通常の許容誤差内の入力電圧変化との区別を可能にする決定基準が確立される。
【００５８】
鍵となる指標には、以下のものがある。
【００５９】
（ｉ）デューティサイクル（及びそれ故、オン持続期間）が、通常値（例えば、0.33というデューティサイクル）から減少値（例えば、0.16というデューティサイクル）へ減っている。
【００６０】
（ｉｉ）狭いパルスを持つＰＷＭ周期が、或る特定の時間、例えば、50乃至80μs続いている。後で記述するように、狭いパルスが更により短い時間続く場合には、それは電圧ノイズ又はスパイクに関連することが推定される。
【００６１】
（ｉｉｉ）デューティサイクル（及びそれ故、オン持続期間）が、小さい値から通常値へ戻る。
【００６２】
これらの指標は、単独で用いられてもよく、又は組み合わせて用いられてもよい。従って、サージイベントは、
第１範囲内にあるパルス幅を持つ狭いパルス幅、又は
パルス幅の経時変化のいずれかに基づいて検出され得る。
【００６３】
或る特定の範囲内の狭いパルス幅の存在だけで、検出されるべきである特定の電圧サージイベントを表わし得る。これは、上記の指標（ｉ）に対応する。パルス幅の経時変化は、上記の指標（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を測定するために考慮に入れられ得る。
【００６４】
広いパルス幅から狭いパルス幅へのパルス幅減少に基づくスパイク又はノイズイベントに対しては、パルス幅が、第１しきい値より少ない期間の間、狭いパルス幅のままであり、且つ次いで、広いパルス幅に戻ったかどうかが、付加的に、決定され得る。
【００６５】
このようにして、狭いパルス幅は、狭いパルスのシーケンスが全体的な持続期間の極めて短いものである場合には、スパイク又はノイズイベントに関するとみなされる。
【００６６】
広いパルス幅から狭いパルス幅へのパルス幅減少に基づく検出イベントに対しては、パルス幅が、（非ゼロ下限を持つ）或る範囲内にある期間の間、狭いパルス幅のままであり、且つ次いで、広いパルス幅に戻ったかどうかが、付加的に、決定され得る。
【００６７】
このようにして、狭いパルス幅は、狭いパルスのシーケンスが特定の特徴的な期間、即ち、持続期間を持つ場合には、サージイベントに関するとみなされる。これは、より短い持続期間のノイズイベント、例えば、スイッチモード変換器のスイッチング周波数におけるノイズ又はスパイクイベントをサージとみなすことを防止するために用いられ得る。
【００６８】
サージを検出するために用いられる期間は、25乃至100μsの範囲内、より好ましくは、50乃至80μsの範囲内にあり得る。換言すれば、前記期間の下限は、25μsと50μsとの間のどこかであってもよく、前記期間の上限は、80μsと100μsとの間のどこかであってもよい。
【００６９】
サージイベントは、第２範囲内のパルスデューティサイクルを持つ広いパルス幅から、第１範囲内のパルスデューティサイクルを持つ狭いパルス幅へのパルス幅減少に基づき得る。従って、パルス幅測定に代わりに、デューティサイクル測定が用いられ得る。 
【００７０】
一定のスイッチング周波数の場合は、パルス幅の測定は、デューティサイクルの測定と等しい。スイッチング周波数が一定ではない場合には、これらは等しくないだろう。例えば、スイッチモード電力変換器は、一定のパルス幅を利用し、変換比率に適応するようスイッチング周波数を変えてもよい。本発明は、このようにして動作するスイッチモード電力変換器に等しく適用され得る。
【００７１】
第１範囲は、0.1乃至0.2であってもよく、第２範囲は、0.3乃至0.6、例えば、0.3乃至0.4であってもよい。第２範囲は、スイッチモード変換器の通常動作に対応するのに対して、第１範囲は、スイッチモード変換器の減少デューティサイクルに対応する。
【００７２】
サージイベントを検出するために、上記の３つの指標全てが満たされる必要があってもよい。例えば、条件（ｉ）及び（ｉｉｉ）しか満たされない場合には、極めて一時的であり、サージイベントほど有害ではない電圧スパイク又はノイズなどのノイズ信号が存在するかもしれない。
【００７３】
図４は、サージ検出を実施するために用いられ得る論理回路を示している。図５は、信号間の関係を示している。
【００７４】
回路は、検出パルスのシーケンスをモニタするためにパルスカウンタを有する。
【００７５】
信号生成器５０は、パルス幅変調信号のリーディングエッジがあるたびにパルスを持つ基準パルス信号を生成するために用いられ、基準パルス信号のパルス幅又はデューティサイクルはしきい値であり得る。
【００７６】
ＡＮＤゲート５２は、基準パルス信号とパルス幅変調信号とのＡＮＤ結果を出力する。
【００７７】
ＸＯＲゲート５４は、ＡＮＤ結果と基準信号とのＸＯＲ結果を出力する。ＸＯＲ結果は、前記ＸＯＲ結果におけるパルスのシーケンスをモニタするためにパルスカウンタによってモニタされる。
【００７８】
前記信号は、以下の通りである。
【００７９】
Ａは、パルス幅コントローラからのＰＷＭ信号である。
【００８０】
Ｂは、作成される、ＰＷＭ信号Ａと同期させられるが、固定されたデューティサイクルを持つ基準パルス信号である。デューティサイクルは、サージイベントが生じているときのＰＷＭデューティサイクルより長いが、サージイベントが生じていないとき通常値（例えば、0.33）より少ない最小レベル（例えば、0.16）より上で固定される。
【００８１】
Ｃは、ＡＮＤゲートによるトリミング後の出力である。幾つかの条件においては、ＰＷＭ信号Ａのデューティサイクルは、低い入力電圧の結果として、通常値より大きいだろう。これはサージイベントに起因しないことから、論理動作における潜在的リスクを取り除くよう、このより広いパルス信号がＡＮＤゲートによって形づくられるだろう（即ち、前記出力は、信号Ａにおけるパルスの幅までに制限される）。
【００８２】
Ｄは、ＸＯＲゲート後の最終出力である。
【００８３】
「000111…11000」のようなパルスシーケンスが検出され、ハイレベル「1」が、決定基準として予め設定されているような範囲内の多くの周期の間続いている場合には、サージイベントが生じたと結論され得る。
【００８４】
上記の例は、調整電圧を供給するドライバ回路を示しており、ＰＷＭコントローラは、所望の出力電圧を供給するよう制御されるパルス幅又はデューティサイクルを導き出す。同じアプローチが、スイッチモード電力変換器を制御することによって（ＬＥＤなどの）負荷に一定の電流を供給することを目的とする電流調整ドライバに適用され得る。
【００８５】
この場合には、フィードバック３４は、例えば、出力端子と直列の検出抵抗器の両端の電圧をフィードバック信号として供給することによって、電流検出に基づき得る。その場合、ドライバ回路は、一定の出力電流を供給するよう制御される。その場合、フィードバック増幅器に入力される基準信号は、例えば、調光制御を実施し得る。従って、本発明は、電流調整ドライバ回路又は電圧調整ドライバ回路に適用され得る。
【００８６】
本発明は、上記の例において示されているようなＬＥＤドライバに適用可能であるが、あらゆるドライバに広く適用可能である。
【００８７】
請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【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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