(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成するよう構成されたインバータ電圧マイクロコントローラであって、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルはランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成される、インバータ電圧マイクロコントローラ；及び、
前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整するよう構成される負荷電流マイクロコントローラであって、前記負荷電流マイクロコントローラは、デジタル・コマンド信号を条件付で設定するように更に構成され、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプの負荷電流設定ポイントを上回り、且つ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を下回る場合、前記インバータ電圧出力の低下を要求する、負荷電流マイクロコントローラ、を含み、
前記インバータ電圧マイクロコントローラはさらに、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタル・コマンド信号に基づいて、数値的に量子化された減少分で前記デューティ・サイクルを減少させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させるように構成される、
装置。
【請求項２】
前記負荷電流マイクロコントローラはさらに、前記デューティ・サイクルを調整すべきかどうかを判定するため、前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定するよう構成された請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記負荷電流マイクロコントローラは、デュアル・スロープ型積分によって前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定するよう構成された請求項２に記載の装置。
【請求項４】
デューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成するよう構成されたインバータ電圧マイクロコントローラであって、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルはランプアレイの或るランプのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成される、インバータ電圧マイクロコントローラと；
前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの前記ランプを通る負荷電流を調整するよう構成された負荷電流マイクロコントローラであって、前記負荷電流マイクロコントローラは、デジタル・コマンド信号を条件付で設定するように更に構成され、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を上回り、且つ、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを下回る場合、前記インバータ電圧出力の増加を要求する、負荷電流マイクロコントローラ、を含み、
前記インバータ電圧マイクロコントローラはさらに、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタル・コマンド信号に基づいて、数値的に量子化された増分で前記デューティ・サイクルを増加させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させるように構成される、
装置。
【請求項５】
デューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成するよう構成されたインバータ電圧マイクロコントローラであって、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルはランプアレイの或るランプのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成される、インバータ電圧マイクロコントローラと；
前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの前記ランプを通る負荷電流を調整するよう構成された負荷電流マイクロコントローラであって、前記インバータ電圧マイクロコントローラは、前記負荷電流マイクロコントローラからのデジタル・コマンド信号に基づいて、数値的に量子化された増分で前記デューティ・サイクルを増加させる、又は、数値的に量子化された減少分で前記デューティ・サイクルを減少させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させるよう更に構成される、負荷電流マイクロコントローラと、を含む、
装置。
【請求項６】
インバータ電圧マイクロコントローラと負荷電流マイクロコントローラとを含む装置のための方法であって、該方法は：
前記インバータ電圧マイクロコントローラはデューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成し、ランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成され；
前記負荷電流マイクロコントローラは前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整し；
前記負荷電流マイクロコントローラは、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを上回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を下回ることを決定し；
前記負荷電流マイクロコントローラは、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための前記負荷電流設定ポイントを上回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが前記閾値を下回るという前記決定に基づいて、前記インバータ電圧出力の減少を要求するデジタルコマンド信号を条件付きで設定し；
前記インバータ電圧マイクロコントローラは、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタルコマンド信号に基づいて、数値的に量子化された減少分で前記デューティ・サイクルを減少させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させることを含む、
方法。
【請求項７】
インバータ電圧マイクロコントローラと負荷電流マイクロコントローラとを含む装置のための方法であって、該方法は：
前記インバータ電圧マイクロコントローラはデューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成し、ランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成され；
前記負荷電流マイクロコントローラは前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整し；
前記負荷電流マイクロコントローラは、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを下回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を上回ることを決定し；
前記負荷電流マイクロコントローラは、前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための前記負荷電流設定ポイントを下回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが前記閾値を上回るという前記決定に基づいて、前記インバータ電圧出力の増加を要求するデジタルコマンド信号を条件付きで設定し；
前記インバータ電圧マイクロコントローラは、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタルコマンド信号に基づいて、数値的に量子化された増分で前記デューティ・サイクルを増加させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させることを含む、
方法。
【請求項８】
インバータ電圧マイクロコントローラと負荷電流マイクロコントローラとを含む装置のための方法であって、該方法は：
前記インバータ電圧マイクロコントローラはデューティ・サイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成し、ランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成され；
前記負荷電流マイクロコントローラは前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整し；そして
前記インバータ電圧マイクロコントローラは、前記負荷電流マイクロコントローラからのデジタルコマンド信号に基づいて、数値的に量子化された増分で前記デューティ・サイクルを増加させ、又は、数値的に量子化された減少分で前記デューティ・サイクルを減少させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させることを含む、
方法。
【請求項９】
前記負荷電流マイクロコントローラは前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定し、前記デューティ・サイクルを調節すべきかどうかを判定することを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記ランプを通る前記負荷電流の前記測定には、デュアル・スロープ型積分により前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含む製品であって、インバータ電圧マイクロコントローラによって実行されると、前記インバータ電圧マイクロコントローラに動作を実行させ、該動作は：
デューティサイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成し、ランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成し；
負荷電流マイクロコントローラによって実行されると、保存された命令を更に含む前記コンピュータ可読媒体は前記負荷電流マイクロコントローラに動作を実行させ、該動作は：
前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整し；
前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを上回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を下回ることを決定し；そして、
前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを上回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を下回ることの前記決定に基づいて、前記インバータ電圧出力の減少を要求するデジタルコマンド信号を条件付きで設定すること、を含み；
前記動作はさらに：
前記インバータ電圧マイクロコントローラが、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタルコマンド信号に基づいて、数値的に量子化された減少分で前記デューティ・サイクルを増加させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させることを含む、
製品。
【請求項１２】
前記動作は：
前記負荷電流マイクロコントローラが前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定し、前記デューティ・サイクルを調節すべきかどうかを決定することをさらに含む、請求項１１記載の製品。
【請求項１３】
前記ランプを通る前記負荷電流の前記測定には、デュアル・スロープ型積分によって前記ランプアレイの前記ランプを通る前記負荷電流を測定することを含む、請求項１２記載の製品。
【請求項１４】
命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含む製品であって、インバータ電圧マイクロコントローラによって実行されると、前記インバータ電圧マイクロコントローラに動作を実行させ、該動作は：
デューティサイクルを有するデジタル・スイッチ制御信号を生成し、ランプアレイのためのインバータ電圧出力を制御するよう構成し；
負荷電流マイクロコントローラによって実行されると、保存された命令を更に含む前記コンピュータ可読媒体は前記負荷電流マイクロコントローラに動作を実行させ、該動作は：
前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルを調節し、前記ランプアレイの或るランプを通る負荷電流を調整し；
前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを下回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を上回ることを決定し；そして、
前記ランプを通る前記負荷電流が前記ランプのための負荷電流設定ポイントを下回り、かつ、前記デジタル・スイッチ制御信号の前記デューティ・サイクルが閾値を上回ることの前記決定に基づいて、前記インバータ電圧出力の増加を要求するデジタルコマンド信号を条件付きで設定すること、を含み；
前記動作はさらに：
前記インバータ電圧マイクロコントローラが、前記負荷電流マイクロコントローラからの前記デジタルコマンド信号に基づいて、数値的に量子化された増分で前記デューティ・サイクルを減少させることによって前記インバータ電圧出力を増加又は減少させることを含む、
製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光灯アレイの制御に向けられる。より具体的には、これに制限されるものではないが、本発明は、蛍光灯アレイにおける電圧及び電流を制御するための方法及びファームウェアに向けられる。
本出願は、全ての目的のためにその全体が引用により明白に組み入れられる「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＦＩＲＭＷＡＲＥ  ＦＯＲ  ＣオンＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＡＮＤ  ＣＵＲＲＥＮＴ  ＩＮ  Ａ  ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮＴ  ＬＡＭＰ  ＡＲＲＡＹ」という名称の、２００７年３月５日に出願された米国仮出願第６０／８９３，０１６号に基づく優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
蛍光灯のアレイは、一般的に、例えばコンピュータ及びテレビジョン受信機における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のためのバックライト内に組み込まれる。蛍光灯の電圧及び電流は、蛍光灯に当たり、又はこれをイオン化し、蛍光灯アレイからの所望の光出力を維持するように調整される。蛍光灯アレイにおける電圧及び電流を調整するために、従来技術においては、幾つかの装置が用いられてきた。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態においては、電気負荷電流における電圧及び電流を制御する方法が、
インバータ電圧の関数として、インバータ電圧マイクロコントローラ内のファームウェアによって、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算し、
電気負荷における負荷電流を生成するようにデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを調整することによって、インバータ電圧を制御する、
ステップを含む。
【０００４】
別の実施形態においては、電気負荷電流における電圧及び電流を制御する方法が、
電気負荷における負荷電流の関数として、負荷電流マイクロコントローラ内のファームウェアによって、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算し、
インバータ電圧が電気負荷に印加されたとき、デジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを調整することによって負荷電流を制御する、
ステップを含む。
【０００５】
上記及び他の態様、特徴及び利点は、図面の幾つかの図を通して同様の参照番号が同様の要素を示す、制限としてではなく一例として示される以下の図面と併せて、説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】蛍光灯アレイにおける電圧及び電流を制御するためのマイクロコントローラ回路のブロック図を示す。
【図２】図１のインバータ電圧マイクロコントローラの回路図を示す。
【図３】図２のインバータ電圧マイクロコントローラについてのインバータ・ファームウェア・エンジン（ＩＦＥ）の機能図を示す。
【図４】図３のＩＦＥについてのフローチャートを示す。
【図５】図３のＩＦＥデジタル減衰機能のタイミング図を示す。
【図６】図３のＩＦＥについてのインバータ変圧器における短絡を検出するための回路を示す。
【図７】図３のＩＦＥとＰＣとの間でパラメータを通信するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を示す。
【図８】図１の負荷電流マイクロコントローラ１１６の回路図を示す。
【図９】図８の負荷電流マイクロコントローラのためのＡＳＩＣファームウェア・エンジン（ＡＦＥ）の機能図を示す。
【図１０】図９のＡＦＥによって電流を制御する方法のフローチャートを示す。
【図１１】図１０のＡＦＥによって負荷電流を測定するためのデュアル・スロープ型積分のタイミング図を示す。
【図１２】図１０のＡＦＥによって行なわれた振幅シフト変調された負荷電流調整のタイミング図を示す。
【図１３】図１の負荷電流コントローラについての、デジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを計算するための閉ループ・デジタル・サーボの概略図を示す。
【図１４】図９のＡＦＥとＰＣとの間でパラメータを通信するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面内の要素は、簡単かつ明確にするために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。例えば、図面内の要素の幾つかの寸法、サイズ処理、及び／又は相対的な配置は、示される実施形態の顕著な特徴を明確にするために、他の要素に対して誇張される場合がある。また、商業的に実行可能な実施形態において有用又は必要であり得る一般的であり、示される実施形態の図をあまり妨害しないように、多くの場合、汎用的な要素は示されていない。
【０００８】
以下の説明は、制限の意味ではなく、寧ろ、示される実施形態に組み込まれる一般的な原理を、特定の例によって説明するために挙げられている。例えば、特定の動作又はステップは、行われる特定の順序で説明する又は示すことができる。しかしながら、当業者であれば、特定の順序は、単に一例として与えられていること、及び、特定の順序は、実質的に同じ結果を達成するために別の順序で説明されたステップを行なうことを排除するものではないことを理解するであろう。また、説明に用いられた用語及び表現は、ここで他の意味が具体的に述べられた場合を除いて、探究及び研究の対応するそれぞれの領域においてそのような用語及び表現に与えられた通常の意味をもつ。「ファームウェア」という用語は、「コンピュータにより実施される方法によって実行されるときに命令を明白に実現するコンピュータ可読記憶媒体」という句と交換可能に用いられ、これと同じ意味である。
【０００９】
これまで、蛍光灯アレイを制御するのに用いられるタイミング周波数及び電圧レベルを生成するために、回路において、ＲＣオシレータのような別個のアナログ・コンポーネントが用いられてきた。しかしながら、各々の蛍光灯の光出力を狭い許容範囲内に維持することについて、蛍光灯に関する性能要件がより厳しくなっているため、様々な動作温度、製造のばらつき、及び経年劣化に起因するアナログ・コンポーネントの動作の不安定性が問題になる。また、蛍光灯アレイ・コントローラのより小さいサイズ及び低減したコストの要件は、別個のアナログ・コンポーネントの使用をますます非現実的なものにしてしまう。好ましい代替案は、完全ではないとしてもアナログ・コンポーネントの使用を回避し、かつ、蛍光灯アレイ・コントローラ内のコンポーネントの総数を最小にするように、アナログ・コントローラによって行なわれる機能を、マイクロコンピュータ上に実装されるファームウェア内に組み入れることである。コンポーネント数の低減は、製造コスト及び蛍光灯アレイ・コントローラのサイズを有利に低減させる。「マイクロコントローラ」という用語は、アナログ・コンポーネントと置き換えるために、ファームウェア及び集積回路を用いて達成される、コンパクトな寸法の蛍光灯アレイ・コントローラを記述する。
【００１０】
図１は、蛍光灯アレイにおける電圧及び電流を制御するためのマイクロコントローラ回路１００のブロック図を示す。インバータ電圧マイクロコントローラ１０２、パルス幅変調（ＰＷＭ）ブリッジ・ドライバ１０４、インバータ・ブリッジ１０６及び１０８、インバータ変圧器１１０及び１１２、蛍光灯アレイ１１４、負荷電流マイクロコントローラ１１６、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０、スイッチング信号１２２及び１２４、同期信号１２６、デジタル・コマンド信号１２８、輝度制御信号（ＩＰＷＭ）１３０、並びに変圧器電流信号１３２及び１３４が、図１に示される。
【００１１】
図１において、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２は、例えば、チップ上に配置されたファームウェアからの命令を実行することができる集積回路マイクロコンピュータとして実装することができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）ブリッジ・ドライバ１０４は、例えば、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２からデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０を受け取り、インバータ・ブリッジ１０６のためにスイッチング信号を生成するデジタル回路として実装することができる。ＰＷＭインバータ・ブリッジ・ドライバ１０４は、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２のデジタル出力ポートに直接接続され、好ましくはアナログ・タイミング・コンポーネントを含まない。インバータ・ブリッジ１０６は、共通のデジタル・スイッチング・コンポーネントを用いて、例えば、Ｈ−ブリッジ又はフル・ブリッジとして実装することができる。インバータ変圧器１１０及び１１２はそれぞれ、例えば、コントローラ回路１００のコンポーネントを取り付けるために用いられる回路基板の高さを低減するように並列接続された一対の変圧器として実装することができる。蛍光灯１１４は、例えば、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）及び外部電極蛍光灯（ＥＥＦＬ）を含む、インバータによって駆動される何れかのタイプの発光デバイスとして実装することができる。
【００１２】
一実施形態において、負荷電流マイクロコントローラ１１６は、ＤＭＯＳ  ＦＥＴスイッチを含む。スイッチの各々は、平均負荷電流を調整するように、蛍光灯１１４の１つと直列接続される。負荷電流、温度、及び蛍光灯１１４の光出力を測定するために、負荷電流マイクロコントローラ１１６内にセンサ回路を含ませることができる。
【００１３】
作働において、所望の光出力を与えるために、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２は、蛍光灯アレイ１１４に当たり、かつ、蛍光灯１１４の各々を通る十分な負荷電流を維持するように、インバータ変圧器１１０及び１１２からのインバータ電圧出力を設定する。負荷電流マイクロコントローラ１１６は、蛍光灯１１０の各々を通る変圧器１０６からの平均電流を調整し、蛍光灯１１４の各々についての所望の設定点を維持する。デジタル・コマンド信号１２８は、例えば、インバータ変換器１１０及び１１２からのインバータ電圧出力の各々を増加、低減、維持、又は遮断させるよう、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２に命令するデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々についての２−ビット・デジタル信号として実装することができる。
【００１４】
図２は、図１のインバータ電圧マイクロコントローラ１０２の回路図２００を示す。マイクロプロセッサ２０２、パルス幅変調回路２０４、アナログ・デジタル変換器２０６、ＲＳ−２３２インターフェース２０８、外部割込み回路２１０、及び汎用Ｉ／Ｏ回路２１２が、図２に示される。
【００１５】
図２においては、マイクロプロセッサ２０２が、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ファームウェアを格納するためのＦＬＡＳＨメモリ、タイマー、及び内部クロック信号生成装置を含む。マイクロプロセッサ２０２内のファームウェアは、ここではインバータ・ファームウェア・エンジン（ＩＦＥ）とも呼ばれる。パルス幅変調回路２０４は、図１のデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０から、それぞれインバータ・ブリッジ１０６及び１０８のためのスイッチング信号１２２及び１２４を生成するデジタル回路である。アナログ・デジタルＡ／Ｄ変換器２０６は、例えば、１０−ビットＡ／Ｄ変換器として実装することができる。ＲＳ−２３２インターフェース２０８は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）又は外部ディスプレイ・コントローラと通信するために用いることができる。外部割込み回路２１０及び汎用Ｉ／Ｏ回路２１２は、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２と負荷電流マイクロコントローラ１１６との間でコマンドを通信するために用いられる。例えば、マイクロプロセッサ２０２は、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  ＭＣＵモデルＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８のような市販の製品とすることができる。
【００１６】
一実施形態においては、蛍光灯アレイについての電圧及び電流を制御する方法は、
電気負荷における電圧及び電流を制御する方法は、
インバータ電圧の関数として、インバータ電圧マイクロコントローラ内のファームウェアによって、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算し、
電気負荷における負荷電流を生成するようにデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを調整することによって、インバータ電圧を制御する、
ステップを含む。
【００１７】
図３は、図２のインバータ電圧マイクロコントローラ１０２のためのインバータ・ファームウェア・エンジン（ＩＦＥ）の機能図３００を示す。アプリケーション層３０２、ドライバ層３０４、インバータ制御機能部３０６、デジタル調光（ｄｉｍｍｉｎｇ）機能部３０８、ランプ故障検出機能部３１０、変換器短絡（ｓｈｏｒｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ）検出機能部３１２、外部装置通信機能部３１４、デジタル・コマンド機能部３１６、過電圧（（ｏｖｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ）／不足電圧（ｓｈｏｒｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）検出機能部３１８、イネーブル／ディスエーブル機能部３２０、アナログ・デジタル機能部３２２、パルス幅変調機能部３２４、汎用Ｉ／Ｏ機能部３２６、外部割込み機能部３２８、及びシリアル通信機能部３３０が、図３に示される。
【００１８】
図３において、インバータ制御機能部３０６、デジタル調光機能部３０８、ランプ故障検出機能部３１０、変換器短絡検出機能部３１２、外部装置通信機能部３１４、デジタル・コマンド機能部３１６、過電圧／不足電圧検出機能部３１８、及びイネーブル／ディスエーブル機能部３２０は、アプリケーション層３０２内に含まれる。アナログ・デジタル機能部３２２、パルス幅変調機能部３２４、汎用Ｉ／Ｏ機能部３２６、外部割込み機能部３２８、及びシリアル通信機能部３３０は、ドライバ層３０４内に含まれる。これらの機能部の各々は、下記に詳細に説明される。
【００１９】
図４は、図３のＩＦＥを用いて電圧を制御する方法についてのフローチャート４００を示す。
【００２０】
ステップ４０２は、フローチャート４００の入口点である。
【００２１】
ステップ４０４において、ＩＦＥは、例えば、ＦＬＡＳＨメモリに格納されている較正データベースからデフォルト値を取り出すことによって、或いは、負荷電流などのパラメータからデューティ・サイクルの多項式関数を計算することによって、インバータ電圧の関数として、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算する。デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々についてのデューティ・サイクルの値は、ＩＦＥにおける数値として表される百分率であるので、一般的に製造のばらつき及び温度条件に依存している、電圧又は電流のようなデューティ・サイクルのアナログ表現とは対照的に、デューティ・サイクルは、数値的に量子化される。ファームウェアにおける数値としてデューティ・サイクルを数値的に量子化することによって、アナログ回路の不安定性の問題が有利に回避され、液晶ディスプレイのためのバックライトのような要求の厳しい用途のために、変換器１１０及び１１２からのインバータ電圧出力を正確及び精密に制御することができる。ＩＦＥは、例えば、デューティ・サイクル百分率に対応するある数のシステム・クロック・サイクルについてデジタル・スイッチ制御信号１１８又は１２０をオンにゲート制御し（ＰＷＭ  オン時間）、付加的な数のシステム・クロック・サイクルについてデジタル・スイッチ制御信号１１８又は１２０をオフにゲート制御する（ＰＷＭ  オフ時間）ことによって、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々を生成する。クロック・サイクルの総数は、デジタル・スイッチ制御信号１１８又は１２０の期間を定める。デューティ・サイクルを増減は、対応して変換器１１０及び１１２からのインバータ電極出力の増減をもたらす。デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々のデューティ・サイクルは：
デューティ・サイクル＝スイッチオン時間／（スイッチオン時間＋スイッチオフ時間）  （１）
として表すことができる。
【００２２】
ステップ４０６において、ＩＦＥは、ステップ４０４において計算されたデューティ・サイクルから、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々を生成する。デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々は、対応するインバータ・ブリッジ１０６又は１０８についてスイッチング信号を生成するＰＷＭブリッジ・ドライバ１０４に受信される。動作中のデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０に対するデューティ・サイクルの調整は、インバータ電圧出力が、蛍光灯アレイ１１４を所望の負荷電流設定点まで駆動するのに十分であることを保証する。
【００２３】
例えば、変圧器の短絡、負荷開回路、負荷短絡、インバータ・ディスエーブル信号、又はインバータ・ブリッジの過電圧／不足電圧信号に応答したインバータの遮断の際、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０のデューティ・サイクルはゼロであり、すなわち、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０が、ロー（ｌｏｗ）状態又はオフ状態に駆動されるので、インバータ・ブリッジ１０６及び１０８のスイッチにおいて電流は流れない。デジタル調光デューティ・サイクルのオフ状態の際、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０も、ロー状態で駆動される。
【００２４】
ステップ４０８において、以下のように、ＩＦＥは、負荷電流マイクロコントローラ１１６からのデジタル・コマンド信号１２８に応答して、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々のデューティ・サイクルを調整する。
【００２５】
第１の状態において、ＩＦＥは、その現在値に対応するインバータ電圧の値を維持する。蛍光灯アレイの平均負荷電流が設定点値に達したとき、この状態が設定される。
【００２６】
第２の状態において、ＩＦＥは、例えば、１パーセントなどの数値的に量子化された増分だけ、対応するデジタル・スイッチ制御信号１１８又は１２０のデューティ・サイクルを増加させることによって、対応するインバータ電圧を増加させる。数値的に量子化された増分は、典型的には、アナログ回路における連続的に調整されるデューティ・サイクルである、温度及びコンポーネント値によるタイミングのばらつきを有利に回避する。その結果、より精密かつ正確にインバータ電圧を制御することができる。
【００２７】
第３の状態において、ＩＦＥは、例えば、１パーセントなどの数値的に量子化された増分だけ、対応するデジタル・スイッチ制御信号１１８又は１２０のデューティ・サイクルを減少させることによって、対応するインバータ電圧を減少させる。
【００２８】
第４の状態において、ＩＦＥは、例えば、負荷短絡又は負荷開回路に応答して、インバータを遮断する。ＩＦＥは、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の両方のデューティ・サイクルをゼロに設定する、すなわち、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０は、ロー状態又はオフ状態に駆動されるので、インバータ・ブリッジ１０６及び１０８のスイッチにおいて電流は流れない。デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０は、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２の電源が入り切りされるまで、ロー状態で駆動される。
【００２９】
ステップ４１０は、フローチャート４００の出口点である。
【００３０】
ＩＦＥについて上述された図４の方法は、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び周知のコンピュータ・プログラミング技術に従ってコンピュータ上でロードし実行するための他のコンピュータ可読媒体において具体化することができる。
【００３１】
図５は、図３のＩＦＥデジタル調光機能部３０８のタイミング図５００を示す。同期信号５０２及びデジタル・スイッチ制御信号５０４が、図５に示される。
【００３２】
ＩＦＥは、図２のＡ／Ｄ変換器２０６からデジタル化された輝度制御信号（ＩＰＷＭ）１３０を受け取り、輝度制御信号（ＩＰＷＭ）１３０のＤＣ電圧から調光デューティ・サイクルを生成する。ＩＦＥは、調光デューティ・サイクルによってデジタル・スイッチ制御信号５０４を変調させて、約１６０Ｈｚから２００Ｈｚまでの周波数でインバータ電圧のスイッチを入り切りし、ランプのちらつきを回避する。ＩＦＥはまた、調光デューティ・サイクルと等しいデューティ・サイクルを有するパルス幅変調された同期信号５０２を負荷電流マイクロコントローラ１１６に伝送する。負荷電流マイクロコントローラ１１６は、同期信号５０２により、蛍光灯１１４の各々についてデジタル・スイッチ制御信号を変調する。
【００３３】
ＩＦＥはまた、例えば、図２のＡ／Ｄ変換器２０６からのインバータ・ブリッジ１０６及び１０８の各々のＤＣ供給電圧を、ＩＦＥ内の較正データベースに格納された過電圧及び不足電圧の閾値と比較し、過電圧／不足電圧条件を検出する。インバータ変圧器１１０及び１１２のどちらか一方からのインバータ電圧が過電圧閾値より大きいか又は不足電圧閾値より小さいとき、過電圧／不足電圧条件は真である。過電圧／不足電圧条件が真であるとき、ＩＦＥは、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０のデューティ・サイクルをメモリに格納し、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０のデューティ・サイクルをゼロに設定する、すなわち、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０は、ロー状態又はオフ状態に駆動されるので、インバータ・ブリッジ１０６及び１０８のスイッチにおいて電流は流れない。インバータ電圧が動作範囲に、好ましくは過電圧及び不足電圧の閾値の十分範囲内に戻ったことをＩＦＥが検出すると、ＩＦＥは、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０のデューティ・サイクルを、メモリに格納された値に回復し、インバータの動作が通常に戻る。
【００３４】
図６は、図１のインバータ変圧器１１０及び１１２の一方における短絡を検出するための回路６００を示す。変圧器１１０及び１１２のどちらか一方の二次電流が所定の閾値を超えた場合、比較器の一方が、図２の外部割込み回路２１０の入力部において短絡信号を生成する。ＩＦＥが変換器の短絡信号を検出すると、ＩＦＥは、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の両方のデューティ・サイクルをゼロに設定するので、インバータ・ブリッジ１０６及び１０８のスイッチにおいて電流は流れない。デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０は、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２の電源が入り切りされるまで、ロー状態で駆動される。
【００３５】
ＩＦＥは、図２の汎用Ｉ／Ｏ回路２１２に接続されたイネーブル信号を監視し、インバータ電圧をオンにすべきか又はオフにすべきかを判断する。イネーブル信号が真であるとき、インバータ電圧は影響を受けない。イネーブル信号が偽であるとき、ＩＦＥは、イネーブル信号が真になるまで、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０を駆動する。イネーブル信号は、例えば、手作業による回路点検の際に、技術者への感電による事故を回避するために用いることができる。
【００３６】
図７は、図３のＩＦＥとＰＣとの間でパラメータを通信するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）７００を示す。ＩＦＥは、蛍光灯アレイ１１４を較正し試験するために、例えばパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のような外部装置を用いてＲＳ−２３２インターフェース２０８上で通信し、ＩＦＥとアプリケーション・プロセッサとの間でパラメータを送受信することができる。ＲＳ−２３２インターフェース２０８によってＩＦＥと外部装置との間で通信することができるパラメータの例は、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々のデューティ・サイクル、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０のデューティ・サイクル間の差異又はオフセット、デジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の周波数、調光デューティ・サイクル、サーボ・モード信号、ストライク電圧の時間間隔、及びストライク電圧の時間間隔中のデジタル・スイッチ制御信号１１８及び１２０の各々のデューティ・サイクルを含む。
【００３７】
ＩＦＥはまた、図２の汎用Ｉ／Ｏ回路２１２から負荷電流マイクロコントローラ１１６へのＩＮＩＴ信号を生成し、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２及び負荷電流マイクロコントローラ１１６内のデジタル論理を既知の状態にリセットすることもできる。
【００３８】
別の実施形態においては、電気負荷における電圧及び電流を制御する方法は、
電気負荷における負荷電流の関数として、負荷電流マイクロコントローラ内のファームウェアによって、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算し、
インバータ電圧が電気負荷に印加されたとき、デジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを調整することによって負荷電流を制御する、
ステップを含む。
【００３９】
図８は、図１の負荷電流マイクロコントローラ１１６の回路図８００を示す。マイクロプロセッサ８０２、リセット回路８０４、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）８０６、ＲＳ−２３２インターフェース８０８、外部割込み回路８１０、及び汎用Ｉ／Ｏ回路８１２が、図８に示される。
【００４０】
図８においては、マイクロプロセッサ８０２は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ファームウェアを格納するためのＦＬＡＳＨメモリ、タイマー、及び内部クロック信号生成装置を含む。マイクロプロセッサ８０２内のファームウェアは、ここではＡＳＩＣファームウェア・エンジン（ＡＦＥ）とも呼ばれる。リセット回路８０４は、システム・リセット信号を受け取り、負荷電流マイクロコントローラ１１６内のデジタル論理を初期化するデジタル回路である。ＳＰＩ回路８０６は、クロック信号、データ信号、及びストローブ信号を生成する。ＲＳ−２３２インターフェース８０８は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）又は外部ディスプレイ・コントローラと通信するために用いることができる。外部割込み回路８１０及び汎用Ｉ／Ｏ回路８１２は、インバータ電圧マイクロコントローラ１０２と負荷電流マイクロコントローラ１１６との間でコマンドを通信するために用いられる。例えば、マイクロプロセッサ８０２は、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  ＭＣＵモデルＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８のような市販の製品とすることができる。
【００４１】
図９は、図８の負荷電流マイクロコントローラ８００のためのＡＳＩＣファームウェア・エンジン（ＡＦＥ）の機能図９００を示す。アプリケーション層９０２、ドライバ層９０４、電流制御機能部９０６、デジタル調光機能部９０８、故障検出機能部９１０、外部装置通信機能部９１２、デジタル・コマンド機能部９１４、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）９１６、汎用Ｉ／Ｏ機能部９１８、外部割込み機能部９２０、及びシリアル通信機能部９２２が、図９に示される。
【００４２】
図９において、電流制御機能部９０６、デジタル調光機能部９０８、故障検出機能部９１０、外部装置通信機能部９１２、及びデジタル・コマンド機能部９１４は、アプリケーション層９０２内に含まれる。シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）９１６、汎用Ｉ／Ｏ機能部９１８、外部割込み機能部９２０、及びシリアル通信機能部９２２は、ドライバ層９０４内に含まれる。これらの機能部の各々は、下記に詳細に説明される。
【００４３】
図１０は、図９のＡＦＥを用いて電流を制御する方法のためのフローチャート１０００を示す。
【００４４】
ステップ１００２は、フローチャート１０００の入口点である。
【００４５】
ステップ１００４において、ＡＦＥは、例えばデュアル・スロープ型積分によって、アレイ内の各蛍光灯の平均負荷電流を測定する。
【００４６】
ステップ１００６において、ＡＦＥは、各々の負荷電流を負荷開回路の閾値と比較する。負荷開回路の閾値は、アレイ内で用いられる蛍光灯のタイプについての最小動作電流を下回る選択された電流値である。負荷電流のいずれも負荷開回路閾値を下回らない場合、方法は、ステップ１０１２から続く。他の場合には、方法は、ステップ１００８から続く。
【００４７】
ステップ１００８において、ＡＦＥは、回路の過渡電流又はグリッチを開回路と間違えるのを回避するために、タイマーを選択された所定の遅延と比較する。タイマーの値が遅延より少ない場合、方法はステップ１００６から続く。他の場合には、方法はステップ１０１０から続く。
【００４８】
ステップ１０１０において、ＡＦＥは、負荷開回路条件を示すように、デジタル・コマンド信号１２８を設定し、方法はステップ１０３４から続く。
【００４９】
ステップ１０１２において、ＡＦＥは、各々の負荷電流を負荷短絡の閾値と比較する。負荷短絡閾値は、アレイ内で用いられる蛍光灯のタイプについての最大動作電流を上回る選択された電流値である。負荷電流のいずれも負荷短絡閾値を上回らない場合、方法は、ステップ１０１８から続く。他の場合には、方法はステップ１０１４から続く。
【００５０】
ステップ１０１４において、ＡＦＥは、回路の過渡電流又はグリッチを短絡と間違えるのを回避するために、タイマーを選択された所定の遅延と比較する。タイマーの値が遅延より小さい場合、方法はステップ１０１２から続く。他の場合には、方法はステップ１０１６から続く。
【００５１】
ステップ１０１６において、ＡＦＥは、負荷短絡回路条件を示すように、デジタル・コマンド信号１２８を設定し、方法はステップ１０３４から続く。
【００５２】
ステップ１０１８において、各々の負荷電流を対応する負荷電流の設定点と比較する。負荷電流の設定点は、例えば、蛍光灯アレイの較正中に求めることができ、ＡＦＥ内の較正データベースに格納することができる。選択された負荷電流が負荷電流の設定点を上回る場合、方法はステップ１０２０から続く。選択された負荷電流が負荷電流の設定点を下回る場合、方法はステップ１０２６から続く。選択された負荷電流が負荷電流の設定点と等しい場合、方法はステップ１０３２から続く。
【００５３】
ステップ１０２０において、対応する蛍光灯についてのデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルがゼロ・パーセントより大きい場合、方法はステップ１０２２から続く。他の場合には、方法はステップ１０２４から続く。
【００５４】
ステップ１０２２において、ＡＦＥは、例えば１パーセントの数値的に量子化された増分だけ、対応する蛍光灯についてのデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを減少させ、方法はステップ１０３４から続く。
【００５５】
ステップ１０２４において、ＡＦＥは、インバータ電圧の低減を要求するように、デジタル・コマンド信号を設定し、方法はステップ１０３４から続く。
【００５６】
ステップ１０２６において、対応する蛍光灯についてのデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルが１００パーセントより小さい場合、方法はステップ１０２８から続く。他の場合には、方法はステップ１０３０から続く。
【００５７】
ステップ１０２８において、ＡＦＥは、数値的に量子化された増分だけ、対応する蛍光灯についてのデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを増加させ、方法はステップ１０３４から続く。
【００５８】
ステップ１０３０において、ＡＦＥは、インバータ電圧出力の増加を要求するように、デジタル・コマンド信号１２８を設定し、方法はステップ１０３４から続く。
【００５９】
ステップ１０３２において、ＡＦＥは、現在のインバータ電圧出力を維持するように、デジタル・コマンド信号１２８を設定する。
【００６０】
ステップ１０３４は、フローチャート１０００の出口点である。
【００６１】
図１１は、図１０のＡＦＥを用いて負荷電流を測定するためのデュアル・スロープ型積分のタイミング図１１００を示す。デュアル・スロープ型積分において、サンプル／ホールド・キャパシタは、所定の時間間隔ＴCの間、負荷電流で充電され、測定された時間間隔ＴDの間、周知の基準電流ＩREFで放電される。負荷電流ＩLは：
ＩL＝ＴD×π／２×ＩREF／ＴC  （２）
によって与えられ、
ここで、π／２は、ＤＣからｒｍｓへの変換係数である。
【００６２】
ＡＦＥは、マイクロプロセッサ８０２内のタイマーによって求められた時間間隔ＴCの間、ゼロ・ボルトから非ゼロ・ボルトＶCまでキャパシタを負荷電流で充電する。例えば、ＴＣは、２００Ｈｚにおける１調光サイクル、又は５ｍｓとすることができる。充電時間が終わると、充電電流のスイッチが切られ、キャパシタ電圧ＶCは、一定のままである。ＩＦＥはキャパシタを周知の基準電流ＩREFに切り替え、マイクロプロセッサ内のタイマーを開始する。キャパシタ電圧がゼロに達すると、比較器は、負荷電流コントローラ１１６のＡ２ＤＯＵＴ入力を駆動し、ＡＦＥへの割込みを引き起こし、これにより、マイクロプロセッサ８０２内のタイマーが停止される。次に、ＡＦＥは、タイマーの値ＴDを読み取り、式（２）から負荷電流を計算する。
【００６３】
図１２は、図１０のＡＦＥによって行なわれる振幅シフト変調された負荷電流の変動率（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）のタイミング図１２００を示す。デジタル・スイッチ制御信号１２０２及び振幅シフト変調された負荷電流１２０４が、図１２に示される。ＡＦＥは、パルス幅変調されたデジタル・スイッチ制御信号１２０２の数値的に量子化されたデューティ・サイクルを計算し、蛍光灯１１４の対応するものの負荷電流を調整するために、ＩＦＥについて上述したのと同じ方法で、デューティ・サイクルを調整する。デジタル・スイッチ制御信号１２０２は、蛍光灯の１つと直列接続され、負荷抵抗器と並列接続された、例えばＤＭＯＳ  ＦＥＴなどの高電圧スイッチを駆動する。デジタル・スイッチがオフ状態にあるとき、負荷抵抗器は、負荷電流を、より低域（ｌｏｗｅｒ  ｒａｎｇｅ）の振幅シフト変調された負荷電流１２０４に制限する。デジタル・スイッチがオン状態にあるとき、負荷抵抗器はバイパスされ、負荷電流は、ランプ・インピーダンスによって、高域（ｈｉｇｈ  ｒａｎｇｅ）の振幅シフト変調された負荷電流１２０４に制限される。平均負荷電流は、デジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルにより調整され、示される例においては５０パーセントである。負荷電流は、デューティ・サイクルが１００パーセントまで増大したときに最大に増え、デューティ・サイクルがゼロ・パーセントまで減少したときに最小に減る。各々の蛍光灯及び関連した回路についてのＤＭＯＳ  ＦＥＴスイッチは、図１の負荷電流コントローラのためのＡＳＩＣ内に経済的にパッケージングすることができる。例えば４ＭＨｚのシフト率で、デジタル・サンプルをシリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）９１６内にシフトさせることにより、デジタル・スイッチ制御信号１２０２を１０個の蛍光灯アレイのために、デジタル・スイッチ制御信号１２０２を同時に生成することができる。
【００６４】
開ループ動作において、ＡＦＥは、図１０のフローチャートに示されるような設定点値に達するように、同一の増分だけデジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルを調整する。代替的に、ＡＦＥは、閉ループ・デジタル・サーボを用いて、比例積分アルゴリズムを用いて、デジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルを計算することができる。
【００６５】
図１３は、図１の負荷電流コントローラについてのデジタル・スイッチ制御信号のデューティ・サイクルを計算するための閉ループ・デジタル・サーボの概略図１３００を示す。負荷電流設定点１３０２、負荷電流１３０４、加算機能部１３０６、比例積分サーボ１３０８、調整値１３１０、単位変換係数１３１２、及びデューティ・サイクル補正値１３１４が、図１３に示される。
【００６６】
図１３において、負荷電流設定点１３０２は、図１の蛍光灯アレイ１１４の１つの所望の負荷電流に対応する。一実施形態において、負荷電流設定点値１３０２は、較正中に求められ、ＡＦＥ内の較正データベースに格納される。図１１を参照して上述されたように、負荷電流１３０４は、ＡＦＥによって測定することができる。
【００６７】
ＡＦＥは、加算機能部１３０６によって、負荷電流１３０４から負荷電流設定点１３０２を減算し、式：
ｅｒｒ＝設定＿点−負荷電流  （３）
に従ってエラー信号ｅｒｒを生成する。
【００６８】
加算機能部１３０６からの結果として得られるエラー信号ｅｒｒに、比例積分サーボ１３０８の処理が施され、式：
調整＿値＝（α*ｅｒｒ＋ｉｎｔ＿ｌａｓｔ）*ＫＧ  （４）
に従って、選択されたパラメータについての調整値１３１０を生成する。
ここで、調整＿値は積分されたエラー出力であり、αはフィードバック定数であり、ｉｎｔ＿ｌａｓｔは、ｅｒｒの現在値と前の値の累積和であり、ＫGはループ利得定数である。
【００６９】
一実施形態において、ループ利得ＫG＝１．９７５×１０-3及びα＝３９．５であり、開ループのばらつきの許容範囲を可能にするように０．９の減衰比を提供する。この例においては、サーボ・ループは、２秒の定期的な間隔で行なわれる。
【００７０】
エラー信号ｅｒｒは、前のエラー：
ｉｎｔ＿ｌａｓｔ＝ｉｎｔ＿ｌａｓｔ＋ｅｒｒ（５）
と合計される。
【００７１】
比例積分サーボ１３０８は、好ましくは、周知のプログラミング技術に従ってＡＦＥにおいて具体化され、調整値１３１０を生成するように、図８のマイクロプロセッサ８０２によって計算される。調整値１３１０は、単位変換係数１３１２で乗算され、図１２のデジタル・スイッチ制御信号１２０２の１つのために、負荷電流単位をデューティ・サイクル補正値に変換する。例えば、＋１０マイクロアンペアの調整値１３１０は、＋４マイクロ秒のデューティ・サイクル補正値１３１４に変換することができる。
【００７２】
代替的に、ＡＦＥは、較正データベースから多項式係数を取り出し、所望の負荷電流の関数として、デジタル・スイッチ制御信号１２０２の各々のデューティ・サイクルの値を計算することによって、開ループにおけるデジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルを計算することができる。例えば、デジタル・スイッチ制御信号１２０２の１つのデューティ・サイクルを計算するための負荷電流の多項式関数は、次の式：
ＤＣｉ（ＩL）＝ＤＣ０ｉ＋ＤＣ１ｉ*ＩL＋ＤＣ２ｉ*ＩL2＋ＤＣ３ｉ*ＩL3＋・・（６）
によって与えられる。
ここで、ＤＣｉは、ｉ番目の蛍光灯１１４についてのデジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルであり、ＩLは、所望の負荷電流であり、ＤＣ０ｉ、ＤＣ１ｉ、ＤＣ２ｉ、ＤＣ３ｉ、・・・は、蛍光灯アレイ１１４の各々についてのデジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルの較正中に、周知の技術に従って求められた多項式係数である。多項式係数は、ＡＦＥ内の較正データベースに格納することができる。
【００７３】
更に別の実施形態において、デジタル・スイッチ制御信号１２０２のデューティ・サイクルは、較正データベースから、ＡＦＥによって所定の定数として取り出すことができる。
【００７４】
図１４は、図９のＡＦＥとＰＣとの間でパラメータを通信するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）１４００を示す。ＡＦＥは、蛍光灯アレイ１１４を較正し、試験するために、例えばパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のような外部装置を用いて、ＲＳ−２３２インターフェース８０８上で通信し、ＡＦＥとアプリケーション・プログラムとの間でパラメータを送受信することができる。ＲＳ−２３２インターフェース８０８上でＩＦＥと外部装置との間で通信することができるパラメータの例は、デジタル・スイッチ制御信号１２０２の各々のデューティ・サイクル、サーボ・モード信号、負荷電流を計算するための基準電流、負荷電流を計算するための変換係数、負荷電流の設定点値、負荷電流を計算するための利得係数、及び負荷電流を計算するためのオフセット電流を含む。
【００７５】
上述したフローチャートは、特定の順序で行なわれる特定のステップを示すが、添付の特許請求の範囲の範囲内で、これらのステップを組み合わせ、細分し、又は順序付けることができる。特に示されない限り、ステップの順序及びグループ分けは、特許請求の範囲内にあり得る他の実施形態を制限するものではない。
【００７６】
ＩＦＥ及びＡＦＥについて上述したフローチャートは、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び周知のコンピュータ・プログラミング技術に従ってコンピュータ上でロードし実行するための他の有形のコンピュータ可読媒体において具体化することができる。
【００７７】
上述した実施形態は、一般に蛍光灯アレイを対象としているが、他の電気負荷について、添付の特許請求の範囲の範囲内で他の実施形態を実施することもできる。
【００７８】
上述した本発明の特定の実施形態及び用途は、例証のためのものにすぎず、以下の特許請求の範囲の範囲内でなし得る変更及び変形を除外するものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１００：マイクロコントローラ回路
１０２：インバータ電圧マイクロコントローラ
１０４：パルス幅変調（ＰＷＭ）ブリッジ・ドライバ
１０６、１０８：インバータ・ブリッジ
１１０、１１２：インバータ変圧器
１１４：蛍光灯アレイ
１１６：負荷電流マイクロコントローラ
１１８、１２０：デジタル・スイッチ制御信号
１２２、１２４：スイッチング信号
１２６：同期信号
１２８：デジタル・コマンド信号
１３０：輝度制御信号（ＩＰＷＭ）
１３２、１３４：変圧器電流信号
２００：回路図
２０２：マイクロプロセッサ
２０４：パルス幅変調回路
２０６：アナログ・デジタル変換器
２０８、８０８：ＲＳ−２３２インターフェース
２１０、８１０：外部割込み回路
２１２、８１２：汎用Ｉ／Ｏ回路
３０２、９０２：アプリケーション層
３０４、９０４：ドライバ層
３０６：インバータ制御機能部
３０８、９０８：デジタル調光機能部
３１０：ランプ故障検出機能部
３１２：変換器短絡検出機能部
３１４、９１２：外部装置通信機能部
３１６、９１４：デジタル・コマンド機能部
３１８：過電圧／不足電圧検出機能部
３２０：イネーブル／ディスエーブル機能部
３２２：アナログ・デジタル機能部
３２４：パルス幅変調機能部
３２６、９１８：汎用Ｉ／Ｏ機能部
３２８、９２０：外部割込み機能部
３３０、９２２：シリアル通信機能部
７００、１４００：グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）
８０２：マイクロプロセッサ
８０４：リセット回路
８０６、９１６：シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）
９０６：電流制御機能部
９１０：故障検出機能部
１２０２：デジタル・スイッチ制御信号
１２０４：振幅シフト変調された負荷電流
１３０２：負荷電流設定点
１３０４：負荷電流
１３０６：加算機能部
１３０８：比例積分サーボ
１３１０：調整値
１３１２：単位変換係数
１３１４：デューティ・サイクル補正値
【図１】
0005680691.tif 000002
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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