(57)【要約】 【課題】  ツェナーダイオードを用いることなく、かつ多くの回路及び素子を半導体集積回路に内蔵することが可能なコンデンサ充電回路の提供。【解決手段】  このコンデンサ充電回路２は、１次コイル１１と２次コイル１２と３次コイル１３とを有するフライバックトランス１０と、１次コイル１１に流れる電流Ｉａをオン・オフするスイッチング素子１４と、スイッチング素子１４のオン・オフ動作により生じる２次コイルの電流Ｉｂにより充電されるコンデンサ１７と、スイッチング素子１４のオン・オフ動作を制御する充電制御回路２２と、を備え、スイッチング素子１４のオフ時に接地電位を基準として３次コイル１３の一端に電圧を生じさせ、その電圧を所定電圧と比較し所定電圧よりも大きければ、スイッチング素子１４のオン・オフ動作を停止させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイル及び２次コイルを有するフライバックトランスと、１次コイルに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、スイッチング素子のオン・オフ動作により生じる２次コイルの電流により充電されるコンデンサと、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する充電制御回路と、を備えるコンデンサ充電回路であって、
前記フライバックトランスに他端が接地電位に接続された３次コイルを設け、
前記充電制御回路は、スイッチング素子のオフ時に接地電位を基準として３次コイルの一端に生じる電圧を所定電圧と比較し、３次コイルの一端に生じる電圧が所定電圧よりも大きいとき、スイッチング素子のオン・オフ動作を一定時間停止させるよう制御することを特徴とするコンデンサ充電回路。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサ充電回路において、
３次コイルの一端に生じる電圧は、所定電圧と比較するときローパスフィルタを介するようにしたことを特徴とするコンデンサ充電回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたコンデンサ充電回路と、
コンデンサ充電回路の充電された前記コンデンサの電荷を放電することにより発光するストロボ発光管と、
を備えてなることを特徴とするストロボ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライバックトランスによりコンデンサを充電するコンデンサ充電回路及びそれによりストロボ発光管を発光させるストロボ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のストロボ装置として、例えば特許文献１及び２に開示されたものなどが知られている。図３に従来のストロボ装置の一例を示す。このストロボ装置１０１は、コンデンサ充電回路１０２と、ストロボ発光管３と、を備える。コンデンサ充電回路１０２は、他端が入力電源ＶＣＣに接続された１次コイル１１１及び一端から２次コイル電流を出力する２次コイル１１２を有するフライバックトランス１１０と、１次コイル１１１に流れる１次コイル電流Ｉａをオン・オフするために１次コイル１１１の一端に接続されたＮ型ＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１１４と、１次コイル電流Ｉａを測定するために一端がスイッチング素子１１４のソースに接続され他端が接地された抵抗１１５と、スイッチング素子１１４のオン・オフ動作によって生じる２次コイル１１２に流れる２次コイル電流Ｉｂが整流ダイオード１１６を介して充電されるコンデンサ１１７と、コンデンサ１１７と並列に設けられたコンデンサ１１７の充電電圧を測定するためのツェナーダイオード１１８と抵抗１１９の直列体と、２次コイル電流Ｉｂを測定するためにカソードが２次コイル１１２の他端に接続されアノードが接地されたダイオード１２０と、ダイオード１２０のカソードを接地電位にバイアスする高抵抗値の抵抗１２１と、入力端Ａに抵抗１１５の一端の電圧、入力端Ｂにダイオード１２０のカソードの電圧、入力端Ｃにツェナーダイオード１１８と抵抗１１９の接続点の電圧をそれぞれ入力し、これらに基づいてスイッチング素子１１４のオン・オフ信号を生成して出力端Ｄより出力する充電制御回路１２２と、を備える。この充電制御回路１２２は、ストロボ装置１０１の全体を制御するストロボ制御回路（図示せず）からスイッチング素子１１４のオン・オフ動作開始の指令信号により動作を開始する。また、ストロボ発光管３は、充電されたコンデンサ１１７の電荷が放電されることにより発光する。
【０００３】
このコンデンサ充電回路１０２では、スイッチング素子１１４がオンすると、１次コイル電流Ｉａが直線的に増加し、フライバックトランス１１０にエネルギが蓄積される。この１次コイル電流Ｉａは、抵抗１１５の一端の電圧（入力端Ａの電圧）から検出され、所定の電流値になるとスイッチング素子１１４は充電制御回路１２２によりオフする。スイッチング素子１１４がオフすると、２次コイル１１２に上記所定の電流値から始まって直線的に減少する２次コイル電流Ｉｂが流れ、整流ダイオード１１６を介してコンデンサ１１７が充電され、フライバックトランス１１０に蓄積されたエネルギが放出される。この２次コイル電流Ｉｂは、ダイオード１２０のカソードの電圧（入力端Ｂの電圧）から検出され、その電流値が０付近になるとスイッチング素子１１４は充電制御回路１２２によりオンする。そして、再び、１次コイル電流Ｉａが直線的に増加し、フライバックトランス１１０にエネルギが蓄積される。
【０００４】
このようにして、スイッチング素子１１４のオン・オフ動作を繰り返すことにより、コンデンサ１１７の充電電圧は上昇して行くが、コンデンサ１１７の充電電圧の上限はツェナーダイオード１１８の降伏電圧により決まる。すなわち、コンデンサ１１７の充電電圧がこの降伏電圧に至るまでは、ツェナーダイオード１１８には電流は流れず、抵抗１１９にも電流は流れないが、コンデンサ１１７の充電電圧が降伏電圧になると、ツェナーダイオード１１８に電流が流れてコンデンサ１１７の充電電圧を一定に保つ。そのとき、抵抗１１９にも電流が流れ、ツェナーダイオード１１８と抵抗１１９の接続点の電圧、すなわち充電制御回路１２２の入力端Ｃの電圧は上昇し、充電制御回路１２２は、コンデンサ１１７の充電電圧が十分と判断してスイッチング素子１１４のオン・オフ動作を停止する。こうして、コンデンサ１１７の充電電圧が所定の電圧値になると、無駄な消費電流を流さないように制御される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５２９８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コンデンサ充電回路１０２で用いられるツェナーダイオードは、その両端に高電圧がかかることなどから半導体集積回路に内蔵することができないので、単体の汎用品が用いられるのが一般的である。この汎用品は、サイズが大きいためプリント基板において大きな占有面積を占め、また、高価である。
【０００７】
本発明は、以上の事由に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ツェナーダイオードを用いることなく、かつ多くの回路及び素子を半導体集積回路に内蔵することが可能なコンデンサ充電回路を提供し、それにより小型化が可能なストロボ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に係るコンデンサ充電回路は、１次コイル及び２次コイルを有するフライバックトランスと、１次コイルに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、スイッチング素子のオン・オフ動作により生じる２次コイルの電流により充電されるコンデンサと、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する充電制御回路と、を備えるコンデンサ充電回路であって、前記フライバックトランスに他端が接地電位に接続された３次コイルを設け、前記充電制御回路は、スイッチング素子のオフ時に接地電位を基準として３次コイルの一端に生じる電圧を所定電圧と比較し、３次コイルの一端に生じる電圧が所定電圧よりも大きいとき、スイッチング素子のオン・オフ動作を一定時間停止させるよう制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係るコンデンサ充電回路は、請求項１に記載のコンデンサ充電回路において、３次コイルの一端に生じる電圧は、所定電圧と比較するときローパスフィルタを介するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係るストロボ装置は、請求項１又は２に記載されたコンデンサ充電回路と、コンデンサ充電回路の充電された前記コンデンサの電荷を放電することにより発光するストロボ発光管と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のコンデンサ充電回路は、３次コイルを有するフライバックトランスを備え、接地電位を基準にして３次コイルの一端にコンデンサの充電電圧に比例した電圧を生じさせ、その電圧を検出することにより、ツェナーダイオードを用いることなく、スイッチング素子のオン・オフ動作を一定時間停止させることができ、しかも多くの回路及び素子を半導体集積回路に集積することも可能になる。また、それにより、このコンデンサ充電回路を備えたストロボ装置は小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態であるストロボ装置１を図１に示す。このストロボ装置１は、コンデンサ充電回路２と、ストロボ発光管３と、を備える。コンデンサ充電回路２は、他端が入力電源ＶＣＣに接続された１次コイル１１及び一端から２次コイル電流を出力する２次コイル１２に、更に他端が接地電位に接続された３次コイル１３を設けたフライバックトランス１０と、１次コイル１１に流れる１次コイル電流Ｉａをオン・オフするために１次コイル１１の一端（節点Ｅ）に接続されたＮ型ＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１４と、１次コイル電流Ｉａを測定するために一端がスイッチング素子１４のソースに接続され他端が接地された抵抗１５と、スイッチング素子１４のオン・オフ動作によって生じる２次コイル１２に流れる２次コイル電流Ｉｂが整流ダイオード１６を介して充電されるコンデンサ１７と、２次コイル電流Ｉｂを測定するためにカソードが２次コイル１２の他端に接続されアノードが接地されたダイオード２０と、ダイオード２０のカソードを接地電位にバイアスする高抵抗値の抵抗２１と、入力端Ａに抵抗１５の一端の電圧、入力端Ｂにダイオード２０のカソードの電圧、入力端Ｃに３次コイル１３の一端の電圧をそれぞれ入力し、これらに基づいてスイッチング素子１４のオン・オフ信号を生成して出力端Ｄより出力する充電制御回路２２と、を備える。また、充電制御回路２２は、ストロボ装置１の全体を制御するストロボ制御回路（図示せず）からスイッチング素子１４のオン・オフ動作開始の指令信号が入力端ＳＴＡＲＴに入力され、コンデンサ１７の充電電圧が所定値以上になるとそれを示す信号を出力端ＦＵＬＬからストロボ制御回路（図示せず）に出力する。また、ストロボ発光管３は、充電されたコンデンサ１７の電荷が放電されることにより発光する。
【００１３】
前述した充電制御回路２２は、具体的には、反転入力端子に入力端Ａの電圧を、非反転入力端子に第１の基準電圧ＶＲＥＦ１をそれぞれ入力して比較し、ハイレベル又はローレベルを出力する第１の比較器３１と、反転入力端子に入力端Ｂの電圧にオフセット電圧ＶＯＳを足した電圧を、非反転入力端子に接地電位をそれぞれ入力して比較し、ハイレベル又はローレベルを出力する第２の比較器３２と、反転入力端子にローパスフィルタ３４を介した入力端Ｃの電圧を、非反転入力端子に第３の基準電圧ＶＲＥＦ３をそれぞれ入力して比較し、ハイレベル又はローレベルを出力する第３の比較器３３と、リセット端子Ｒに反転させた第１の比較器３１の出力信号を、クロック端子ＣＫに反転させた第２の比較器３２の出力信号を、データ端子Ｄａに入力電源ＶＣＣをそれぞれ入力し、出力端子Ｑからハイレベル又はローレベルを出力するＤ型フリップフロップ３５と、出力端子Ｑの出力信号と第３の比較器３３の出力信号と入力端ＳＴＡＲＴの指令信号を入力して出力端Ｄからハイレベル又はローレベルを出力するＡＮＤ回路３６と、から構成される。また、第３の比較器３３の出力信号は出力端ＦＵＬＬにも出力される。
【００１４】
次に、コンデンサ充電回路２の動作を図２を参照して説明する。スイッチング素子１４がオンすると、（ａ）に示すように、１次コイル電流Ｉａが直線的に増加し、フライバックトランス１０にエネルギが蓄積される。この１次コイル電流Ｉａは、抵抗１５の一端の電圧（入力端Ａの電圧）から検出される。すなわち、１次コイル電流Ｉａが所定の電流値になると、入力端Ａの電圧が第１の基準電圧ＶＲＥＦ１超えて第１の比較器３１はローレベルを出力する。従って、Ｄ型フリップフロップ３５はリセットされ、ＡＮＤ回路３６、すなわち、出力端Ｄはローレベルを出力してスイッチング素子１４をオフする。スイッチング素子１４がオフすると、（ｂ）に示すように、２次コイル１２に上記所定の電流値から始まって直線的に減少する２次コイル電流Ｉｂが流れ、整流ダイオード１６を介してコンデンサ１７が充電され、フライバックトランス１０に蓄積されたエネルギが放出される。この２次コイル電流Ｉｂは、ダイオード２０のカソードの電圧（入力端Ｂの電圧）から検出される。すなわち、２次コイル電流Ｉｂが０付近になると、入力端Ｂの電圧も０付近になり、オフセット電圧ＶＯＳにより第２の比較器３２の反転入力端子の電圧は接地電位よりも高くなって第２の比較器３２はローレベルを出力する。従って、Ｄ型フリップフロップ３５の出力端子Ｑはハイレベルになり、第３の比較器３３の出力がハイレベルならばＡＮＤ回路３６、すなわち、出力端Ｄはハイレベルを出力してスイッチング素子１４をオンする。そして、再び、１次コイル電流Ｉａが直線的に増加し、フライバックトランス１０にエネルギが蓄積される。
【００１５】
コンデンサ充電回路２は、このようにスイッチング素子１４のオン・オフ動作を繰り返してコンデンサ１７の一端（節点ＯＵＴ）の電圧、すなわち、充電電圧ＶＯＵＴを上昇させるが、以下に説明するように、コンデンサ１７の充電電圧ＶＯＵＴが所定の電圧値になるとスイッチング素子１４のオン・オフ動作を停止する。
【００１６】
スイッチング素子１４のオフ時、２次コイル１２に流れる２次コイル電流Ｉｂによりコンデンサ１７は充電されるが、３次コイル１３の一端、すなわち、充電制御回路２２の入力端Ｃには、（ｃ）に示すように、コンデンサ１７の充電電圧ＶＯＵＴに３次コイル１３の巻数Ｎ３の２次コイル１２の巻数Ｎ２に対する比率を掛けた値とほぼ等しくなる３次コイル電圧ＶＣが発生する。すなわち、その３次コイル電圧ＶＣは
ＶＣ＝ＶＯＵＴ×（Ｎ３／Ｎ２）
に近似したものとなる。この３次コイル電圧ＶＣを検出すれば、コンデンサ１７の充電電圧ＶＯＵＴを間接的に検出できることになる。なお、整流用ダイオード１６及びダイオード２０の電圧降下は小さいので無視している。
【００１７】
ここで着目すべきことは、第１に３次コイル電圧ＶＣは入力電源ＶＣＣに対する依存性がなく充電電圧ＶＯＵＴに比例すること、第２に３次コイル１３の巻数Ｎ３は任意に変えることができるので３次コイル電圧ＶＣを接地電位を基準に低い電圧値にすることが可能であることである。比較のため１次コイル１１の一端（節点Ｅ）の１次コイル電圧ＶＥを考えると、１次コイル電圧ＶＥは、（ｄ）に示すように、充電電圧ＶＯＵＴに１次コイル１１の巻数Ｎ１の２次コイル１２の巻数Ｎ２に対する比率を掛けた値と、入力電源ＶＣＣの電圧値と、を足した値とほぼ等しくなる。すなわち、その１次コイル電圧ＶＥは
ＶＥ＝ＶＯＵＴ×（Ｎ１／Ｎ２）＋ＶＣＣ
に近似したものとなる。従って、１次コイル電圧ＶＥは入力電源ＶＣＣに依存するので、この１次コイル電圧ＶＥを抵抗等により分圧して検出しても、入力電源ＶＣＣが変動すると適正な充電電圧ＶＯＵＴの検出は困難なのである。また、この１次コイル電圧ＶＥを利用した充電電圧ＶＯＵＴの検出のために１次コイル１１の巻数Ｎ１を調整しなければならない場合もあり、その場合はフライバックトランス１０の本来の最適な昇圧特性をずらすことにもなる。
【００１８】
次に、充電制御回路２２は、この３次コイル電圧ＶＣを所定の第３の基準電圧ＶＲＥＦ３と第３の比較器３３により比較する。３次コイル電圧ＶＣが第３の基準電圧ＶＲＥＦ３に至ると第３の比較器３３はローレベルを出力することにより、コンデンサ１７の充電電圧ＶＯＵＴが所定値まで昇圧されたことを間接的に検出する。そして、ＡＮＤ回路３６、すなわち、出力端Ｄはローレベルを出力し、スイッチング素子１４をオフしてそのオン・オフ動作を停止すると共に、出力端ＦＵＬＬもローレベルを出力する。これによりストロボ装置１の全体を制御するストロボ制御回路（図示せず）は、スイッチング素子１４のオン・オフ動作開始の指令信号を停止、すなわち、入力端ＳＴＡＲＴをローレベルにし、一定時間（例えば５秒）をカウントした後にスイッチング素子１４のオン・オフ動作開始の指令信号を出力、すなわち、入力端ＳＴＡＲＴをハイレベルにしてスイッチング素子１４のオン・オフ動作を再び開始する。この一定時間は節点ＯＵＴのリーク電流の状態に応じて適宜設定する。
【００１９】
また、スイッチング素子１４がオフした直後には、各コイル（例えば１次コイル１１）の漏れインダクタンスと分布容量とによりスパイク電圧が生じて３次コイル電圧ＶＣにも伝達される。充電制御回路２２に設けられたローパスフィルタ３４は、このスパイク電圧を排除するためのものであり、第３の比較器３３がスパイク電圧により誤動作を起こすのを防止することができる。
【００２０】
以上のように、このコンデンサ充電回路２は、ツェナーダイオードを用いることなくコンデンサ１７の充電電圧ＶＯＵＴが所定の電圧値になると、一定時間スイッチング素子１４のオン・オフ動作を停止して、無駄な消費電流を流さないように制御される。そして、３次コイル電圧ＶＣを低い電圧値にすることが可能であるので、第３の比較器３３を含めた多くの回路及び素子を半導体集積回路に集積することも可能になる。また、それにより、このコンデンサ充電回路２を備えたストロボ装置１は小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るコンデンサ充電回路及びそれを備えたストロボ装置の回路図。
【図２】同上の各部の波形図。
【図３】背景技術のコンデンサ充電回路及びそれを備えたストロボ装置の回路図。
【符号の説明】
【００２２】
１  ストロボ装置
２  コンデンサ充電回路
３  ストロボ発光管
１０  フライバックトランス
１１  フライバックトランスの１次コイル
１２  フライバックトランスの２次コイル
１３  フライバックトランスの３次コイル
１４  スイッチング素子
１７  コンデンサ
２２  充電制御回路
３１  充電制御回路の第１の比較器
３２  充電制御回路の第２の比較器
３３  充電制御回路の第３の比較器
３４  充電制御回路のローパスフィルタ
３５  充電制御回路のＤ型フリップフロップ
３６  充電制御回路のＡＮＤ回路
Ｉａ  １次コイル１１に流れる電流
Ｉｂ  ２次コイル１２に流れる電流
ＶＯＵＴ  コンデンサ１７の充電電圧
ＶＣ      ３次コイルの一端に生じる電圧（３次コイル電圧）
【図１】
2005287180.tif 000003
【図２】
2005287180.tif 000004
【図３】
2005287180.tif 000005