(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置を制御する電源制御回路であって、
コントローラ及びマスター通信インターフェイスを有するマスター集積回路と、
インターフェイス回路及びスレーブ通信インターフェイスを有する少なくとも１つのスレーブ集積回路と
を具え、
前記インターフェイス回路が、当該電源制御回路の構成要素又は回路段からの少なくとも１つの信号を受けて、この受けた信号に応じて前記構成要素又は回路段を制御しうるようになっており、
前記スレーブ集積回路は、当該電源制御回路の１つ以上の異なる構成要素又は回路段のインターフェイス及び制御を行なうように、前記マスター集積回路により前記通信インターフェイスを介してプログラミングされうるようになっている当該電源制御回路において、
少なくとも２つの同一のスレーブ集積回路を有し、該スレーブ集積回路の夫々が動作中に異なる構成要素又は回路段を制御することを特徴とする電源制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記マスター通信インターフェイス及び前記スレーブ通信インターフェイスが２方向デジタルインターフェイスであることを特徴とする電源制御回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記インターフェイス回路がアナログ／デジタルコンバータと、デジタル信号プロセッサと、パルス幅変調信号発生器とを有していることを特徴とする電源制御回路。
【請求項４】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記マスター集積回路が更に外部通信インターフェイスを有していることを特徴とする電源制御回路。
【請求項５】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記マスター通信インターフェイス及び前記スレーブ通信インターフェイスがワイヤレスインターフェイスであることを特徴とする電源制御回路。
【請求項６】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記スレーブ集積回路が、予め決定した１つ以上のモードに応じてプログラミングされうるようになっており、このモードは、インターフェイスすべき構成要素又は回路段の仕様に応じて予め決定されるようになっていることを特徴とする電源制御回路。
【請求項７】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記スレーブ集積回路は特定用途向け集積回路であることを特徴とする電源制御回路。
【請求項８】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記マスター集積回路が更に、モニタ回路を有していることを特徴とする電源制御回路。
【請求項９】
請求項１に記載の電源制御回路において、前記マスター集積回路が更に、ワイヤレス受信機を有していることを特徴とする電源制御回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源制御回路において、前記ワイヤレス受信機が赤外線受信機を有していることを特徴とする電源制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般に制御システムの分野に関するものである。本発明は、特にソフトウェアプログラマブル電源コントローラをマスター／スレーブモジュラー手法で実行することに関するものである。
【０００２】
照明ユニットに対する電源（例えば、安定器）制御を実行するのに、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を使用することは、当該分野で既知である。ＡＳＩＣは、単一の集積化素子（ＩＣ）上の種々の個別の構成要素の機能を実行しうる。このことは、電源の全体の寸法を減少させうる為に有利なことである。又、大量生産分野の場合、ＡＳＩＣの価格は、同じ機能を実行するのに要する個別の構成要素の価格に比べて著しく低くなる。これにより、電源ユニットの全体の価格及び物理的寸法を減少させる。
【０００３】
ＡＳＩＣは、代表的に、電源中の特定の構成要素又は回路段とのインターフェイスを達成するように設計されている。電源の回路段は、１つ以上のＩＣと個別の素子との双方又はいずれか一方を有しうる。図１に、例えば、ＨＩＤ（高輝度放電）ランプ（図示せず）に対する電源を示す。電源１０は３つの回路段、すなわち、力率補正用のブースト段１１と、ダウンコンバータ段１２と、フルブリッジ駆動段１３とを有する。これらの回路段の機能は当該技術分野において周知であり、その更なる詳細な説明は省略する。この通常の装置では、電源のこれらの異なる回路段を制御するのに３つの異なるＡＳＩＣ１４を必要とする。これらのＡＳＩＣの各々は異なっており、特定の回路段とのみインターフェイス／制御を行なうように設計されている。
【０００４】
同様に、欧州特許出願公開EPA0830982号明細書には、自動車の照明回路装置を制御するのに用いられるＡＳＩＣ及びマイクロコンピュータが開示されている。この照明回路装置は、種々のタイプの自動車に対し用いることができる。この欧州特許出願公開明細書の装置に用いられているＡＳＩＣは、ＡＳＩＣ１４と同様に、特定のハードウエアに適用するように特別に設計されている。このＡＳＩＣは、例えば、照明回路装置の他の回路段、すなわち、他のハードウエアを制御するのに用いることができない。
【０００５】
ＡＳＩＣは、適用分野に対する特注品とするか、或いは市販品とすることができる。特注品のＡＳＩＣは高価であり、開発するのに時間がかかる。市販品のＡＳＩＣに対する初期の開発費用は高くなるおそれがある為、これらは代表的に、市販される全てのユニットに開発費用を分散させうる大量生産分野にのみ用いられている。更に、特注品のＡＳＩＣは代表的に、あるメーカーにより製造される特別な種類の構成要素／回路段で動作するように設計される。これにより、ＡＳＩＣを、同じ種類の機能を実行する構成要素／回路段又は他のメーカーからの構成要素／回路段と一緒に用いるのを回避する。
【０００６】
市販品の構成要素の場合、これらを特定の分野に用いるのに、代表的に外部構成要素／ハードウエアを必要とする。外部構成要素（例えば、他のＩＣ及び個別の電気的構成要素）はＡＳＩＣを特定の回路段にインターフェイスさせるのに必要となる。しかし、これにより、電源の価格及び寸法の双方を増大させる。他の欠点は、市販品の構成要素を交換する場合、外部構成要素も設計し直す必要があるということである。
【０００７】
従って、当該技術分野では、ＡＳＩＣのあらゆる利点を利用するとともに、同じＡＳＩＣを、異なるシステム及び電源トポロジーと交換しうるように用いるようにする制御システムが必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、上述した通常の電源コントローラの制限を解決することにある。
本発明の他の目的は、交換可能な汎用構成要素を有するモジュラーシステムコントローラを提供せんとするにある。
【０００９】
本発明の１つの観点は、コントローラ及びマスター通信インターフェイスを有するマスター集積回路と、インターフェイス回路及びスレーブ通信インターフェイスを有する少なくとも１つのスレーブ集積回路とを具える回路に向けられるものである。インターフェイス回路は、制御回路の構成要素又は回路段から信号を受け、この受けた信号に応じて構成要素又は回路段を制御しうるものである。スレーブＩＣは、制御回路の１つ以上の異なる構成要素又は回路段のインターフェイス及び制御を行なうように、マスターＩＣにより通信インターフェイスを介してプログラミングされうるようにもなっている。
【００１０】
本発明の他の観点は、電力制御ユニットの１つ以上の回路段を制御する複数の汎用スレーブＩＣを有する制御システムにも向けられるものである。これらの複数の汎用スレーブＩＣには通信回路網を介してマスターＩＣを結合して、これらの複数の汎用スレーブＩＣの動作を監視するようにする。
【００１１】
本発明の一例は、システムの１つ以上の回路部分をモニタ及び制御する交換自在の手段と、この交換自在の手段の動作を制御する制御手段とを有するシステム制御装置に関するものである。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、図面を用いた以下の実施例に関する詳細な説明から理解しうるであろう。
本発明の１つの観点では、同じＩＣ又はＡＳＩＣを用いた種々の電源トポロジーにおいて種々の異なる制御機構を実行するのにマスター／スレーブ手法を用いる。本例では、本発明のモジュラー設計手法は、ソフトウェアプログラマブルユニットと、同じ汎用スレーブＩＣ又はＡＳＩＣの複数の（交換可能な）インスタンス（一員）とを採用する。このモジュラー手法は、ＨＩＤ又は蛍光ランプに対する安定器コントローラのような複雑な電源システムの設計を簡単化させる。異なる電源トポロジーを制御するのに同じＩＣ又はＡＳＩＣを用いることにより、前述したように時間を浪費するとともに高価とする新たな適用の特定のＩＣ（ＡＳＩＣ）を開発する必要性を回避する。又、電源コントローラを構成するのに汎用目的の市販のＩＣを用いると、かなり多数の外部素子を必要とするのと相違して、このモジュラー手法は僅かな外部素子しか必要としない。
【００１３】
特に、図２を参照するに、この図２には本発明による電源２０を示してある。この電源２０はＨＩＤランプ（図示せず）に与える電力を制御する。本発明はこの特定の分野に限定されず、電源コントローラを必要とする他の分野に対し実行しうることに注意すべきである。更に本発明は、無電力に関連する他の制御システム分野に対しも用いることができる。
【００１４】
電源１０を制御する３つの異なるＡＳＩＣを示している図１と相違して、図２はマスター／スレーブ手法を用いたＨＩＤランプ用電源２０を示す。マスターＩＣ３０は複数のスレーブＩＣ４０を制御するのに用いられる。このマスターＩＣ３０は市販品のマイクロコントローラ又はＡＳＩＣとすることができる。スレーブＩＣ４０は、電源２０の種々の回路段を制御するのに用いられる同一のスレーブＩＣのインスタンスである。マスターＩＣ３０及びスレーブＩＣ４０は、通信回路網２１（例えば、チップ間インターフェイス：Ｉ2 Ｃ）を介して互いに通信する。
【００１５】
図２に示すように、回路段にはブーストコンバータ段２２と、ダウンコンバータ段２３と、フルブリッジ駆動段２４とが含まれる。図２には整流器段２５も示してある。マスターＩＣ３０及びスレーブＩＣ４０は、電源２０の種々の回路段を制御するのに必要な全ての制御機能を実行する。好ましくは、１つのスレーブＩＣを用いて電源２０の各回路段を制御する。しかし、１つのスレーブＩＣ４０を用いて電源２０の１つ以上の構成要素／回路段を制御するようにすることができる。
【００１６】
前述したように、本発明は他の電源トポロジーに適用することができる。例えば、蛍光ランプ（図示せず）に対する２段電源５０を図３に示す。この電源５０は、ブーストコンバータ段５１と、ハーフブリッジ駆動段５２と、コントローラ段５３とを有する。図２に示すのと同じマスターＩＣ３０及びスレーブＩＣ４０を用いてこの電源トポロジーを実行する。
【００１７】
マスターＩＣ３０は、図４に示すように、マイクロコントローラ３１と、メモリ３２と、通信インターフェイス３３とを有するようにするのが好ましい。マスターＩＣ３０は、外部通信インターフェイス３４を有することもできる。メモリ３２は、マイクロコントローラ３１が実行する命令（例えば、コンピュータ読取り可能コード）を記憶する。メモリ３２は、実行可能な命令に加えて、他のデータも記憶しうる。或いはまた、マスターＩＣ３０を、マイクロコントローラ３１により実行される１つ以上の機能を実行する状態機械回路を以て構成することもできる。
【００１８】
通信インターフェイス３３及び３４の双方又はいずれか一方を、直列又は並列としうる２方向デジタルインターフェイスとするのが好ましい。通信インターフェイス３３及び３４の双方又はいずれか一方は、プリント回路（ＰＣ）板データ母線配置のようなハードワイヤード接続を有しうる。或いはまた、通信インターフェイス３３及び３４の双方又はいずれか一方は、赤外線又は無線のようなワイヤレスインターフェイスを有しうる。
【００１９】
マスターＩＣ３０は、命令を実行するか、或いは通信インターフェイス３３を介してスレーブＩＣ４０を制御する状態に進む。特に、マスターＩＣ３０は、通信インターフェイス３３を介して指令を送るとともにスレーブＩＣ４０からデータを受ける。更に、マスターＩＣ３０は、スレーブＩＣの動作を監視及び調整する。
【００２０】
マスターＩＣ３０により実行される制御機能は、
（１）スレーブＩＣ４０におけるしきい値パラメータの設定（例えば、過電圧しきい値）、
（２）スレーブＩＣ４０の動作モードの設定（例えば、ブーストコンバータが連続モードであるか、不連続モードであるか）、
（３）スレーブＩＣ４０により実行される動作の種類の設定、
（４）スレーブＩＣ４０におけるタイミングパラメータの設定（例えば、動作周波数）、
（５）スレーブＩＣ４０からの状態情報を要求して受ける
機能を有する。スレーブＩＣ４０は、マスターＩＣ３０からの動作／実行パラメータ又は状態情報を記憶するレジスタをも有しうる。
【００２１】
マスターＩＣ３０は、スレーブＩＣ４０に対し予め決定したモード又は設定のライブラリー、すなわちデータベースを有することができる。このライブラリーはメモリ３２内に記憶させるか、又は外部通信インターフェイス３４を介してダウンロード／更新することができる。モード又は設定は、
（１）Ｉ／Ｏポート（例えば、トグルスイッチ）を介するコード入力、又は
（２）メモリ３２内に記憶されたファームウェア、又は
（３）外部通信インターフェイス３４を介して得られた命令
により選択することができる。
【００２２】
外部通信インターフェイス３４は、ネットワーク／システムコントローラ又はアラーム／セキュリティシステムのような外部データ処理装置と通信するのにも用いられる。例えば、スレーブＩＣ４０からの状態情報に基づいて、マスターＩＣ３０がビルディングセキュリティシステムと通信して警報又は保守状態を報告するようにすることができる。この例の場合、ビルディングの電力故障が生じた場合に、マスターＩＣが依然として警報指示を発しうるようにするために、バッテリー電力のバックアップを有するマスターＩＣ３０を用いることができる。
【００２３】
他の例では、マスターＩＣ３０が、一般的な目的の（低速）Ａ／Ｄコンバータ３５（例えば、モニタ回路）を用いて、（例えば、動きセンサ及び光度センサの双方又はいずれか一方からの）低速アナログ信号をモニタするようにすることができる。この場合、これらの信号はデジタル化され、マスターＩＣ３０により処理される。この場合、制御命令は通信インターフェイス３３を介してスレーブＩＣ４０に送られる。
【００２４】
更に他の例では、マスターＩＣ３０が（図４に示す）ワイヤレス受信機３６を有する。このワイヤレス受信機３６は、例えば、赤外線（ＩＲ）検出器として機能させて、手持式又は壁装着式リモートコントロールユニットを用いることにより電源２０を制御しうるようにすることができる。ワイヤレス受信機３６は、遠隔センサ（例えば、動きセンサ及び光度センサの双方又はいずれか一方）をモニタするか、或いはこれと通信するのに用いることもできる。この場合、リモートコントロールユニット又はセンサからの受信信号に基づいた命令がスレーブＩＣ４０に伝達される。
【００２５】
スレーブＩＣ４０は、アナログ（又はデジタル）入力信号を検知して出力信号を発生させ、電源２０の回路段２２〜２４を制御するようにしうるプログラマブル計算エンジンである。この検知及び制御はインターフェイス回路により実行される。例えば、構成要素又は回路段からの信号がインターフェイス回路により受けられ、このインターフェイス回路からの出力信号が電源２０における電力スイッチ（例えば、ＦＥＴ）の状態を制御及び調整する。この場合、１つ以上のスレーブＩＣ４０を用いることができる。
【００２６】
図４に戻るに、スレーブＩＣ４０はＡ／Ｄコンバータ４１と、デジタル信号プロセッサ４２と、１つ以上のレジスタ４３と、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号発生器４４と、レベルシフタ４５と、通信インターフェイス４６とを有するのが好ましい。Ａ／Ｄコンバータ４１は、（例えば、アナログ入力信号を過サンプリングするために）電源２０の種々の回路段２２〜２４からのアナログ信号を受ける。デジタル信号プロセッサ４２は、スレーブＩＣ４０内でデジタル化信号を処理する。レジスタ４３は、通信インターフェイス４６を介して送信又は受信すべきデータを記憶するのに用いられる。ＰＷＭ信号発生器４４は、電源２０内の電力スイッチの状態を制御する高分解能のＰＷＭ信号発生器とするのが好ましい。レベルシフタ４５は電力スイッチの制御入力端を駆動する。
しかし、スレーブＩＣ４０はこのアーキテクチャに限定されるものではない。スレーブＩＣ４０には、上述した構成に代え又は上述した構成に加えて、レベルラッチ又はデジタル入力回路のような他の種類のモニタ回路を含めることができる。
【００２７】
図４に示すＶＲＥＦはＡ／Ｄコンバータ４１に対する基準電圧、ＡＧＮＤはアナログ接地基準電圧、ＶＤＤはマスターＩＣ３０及びスレーブＩＣ４０を附勢する供給電圧、ＧＮＤは接地をそれぞれ表わす。
【００２８】
全てのスレーブＩＣ４０は、マスターＩＣ３０と通信するのに同一のインターフェイス（すなわち、通信インターフェイス４６）を用いている。スレーブＩＣ４０の通信インターフェイス４６は、マスターＩＣ３０の通信インターフェイス３３に対し用いた種類のものと整合させる必要があることに注意すべきである。マスターＩＣ３０は、一斉同報通信メッセージにより、又は各スレーブＩＣ４０を個々にアドレスすることにより全てのスレーブＩＣ４０と通信しうる。
【００２９】
一実施例では、通信インターフェイス４６を介してレジスタ４３の内容を設定することにより、スレーブＩＣ４０を（前述したように）予め決定したモードで動作するようにプログラミングすることができる。予め決定したモードには、電源２０の回路段２２〜２４の各々に対する設定が含まれる。これらのモードは、特定の回路段の仕様と、この特定の回路段からモニタすなわち受信すべき信号の種類との双方又はいずれか一方に基づいて予め決定される。予め決定されたこれらのモードは、必ずしも互いに排他的とするものではない。更に、特定のメーカーの構成要素のような異なる基準に基づいて、他の予め決定したモードを設定しうる。
【００３０】
ＤＳＰ４２によっても、マイクロコントローラに類似する機能を実行することができることに注意すべきである。従って、他の実施例では、スレーブＩＣ４０を、ＤＳＰ４２により実行されるソフトウェア又はファームウェア命令によりプログラミングしうるようにする。例えば、スレーブＩＣ４０が特定の回路段２２〜２４からデータを集め、スレーブＩＣ４０（又はマスターＩＣ３０）が、予め決定されたどのモードがこの回路段にとって最も適切であるかを解析及び決定しうるようにすることができる。
【００３１】
又、更に他の実施例では、マスターＩＣ３０により実行する処理／機能の殆ど又は全てが、例えばＤＳＰ４２を用いてスレーブＩＣ４０により直接実行されるようにしうる。予め決定されたモード又は設定は通信インターフェイス４６を介してスレーブＩＣ４０に入力される。これらのモード又は設定は、装置の製造又は現場での設置中に外部のデータ処理装置（例えば、図２に示す着脱自在のセットアップコンピュータ６０）から送ることができる。又、これらのモード又は設定は、各スレーブＩＣ４０に結合された１つ以上のスイッチ７０等により設定することもできる。コンピュータ６０及びスイッチ７０の双方又はいずれか一方は実質的に、各スレーブＩＣ４０の動作／モードを制御する制御手段である。
【００３２】
上述したように、種々の異なる電力管理分野に対しては、異なる個数の汎用スレーブＩＣ４０を用いる。各回路段又は電源に対し新たな又は異なるＡＳＩＣを設計する必要がない。例えば、ブーストコンバータ技術が改善された為に、電源２０のブーストコンバータ段２２を交換する必要がある場合、同じスレーブＩＣ４０を用いてこの改善されたブーストコンバータ段を制御することができる。更に、モジュール手法は、電気的な設計及び物理的な設計（プリント回路板）の双方に関して将来の複雑な制御システムの設計を容易にする。従って、種々の回路段を容易に組立てることができる。その理由は、何れの回路段を制御するのにも同じ汎用スレーブＩＣ４０を用いうる為である。
【００３３】
本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の精神を逸脱することなく種々の変更を加えうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のＡＳＩＣを用いた電源を示すブロック線図である。
【図２】  本発明の一観点による電源を示すブロック線図である。
【図３】  本発明の他の観点による電源を示すブロック線図である。
【図４】  本発明の好適例による電源コントローラを示すブロック線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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