(57)【要約】ランプ出力デジタル制御ループが設けられた電子安定器において、順次のエラー信号の正負符号及びこれら信号の絶対値に応じて利得を制御する。このデジタル制御ループは、ランプが消費する電力の値の広い範囲に亙って安定で比較的迅速に動作する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐　電圧電源に接続するための入力端子と、
‐　電圧電源により生ぜしめられる電源電圧から、ランプを流れる電流を発生させる第１回路部分Ｉと、
‐　動作パラメータを所望値に制御するデジタル制御ループであって、
動作パラメータの実際値を、予め決定した周波数ｆでサンプリングするサンプル回路部分と、
最新の値がＵｎ である制御信号を発生する制御回路部分であり、この制御信号の最新の値の１つ前の値をＵｎ−１ とし、動作パラメータの実際値から動作パラメータの所望値を引いた値を表わすエラー信号の最新の値をＥｎ とし、比例定数をＫとした場合に、Ｋ・Ｅｎ でＵｎ−１ を増大させる積分回路が設けられた制御回路部分と
を具える当該デジタル制御ループと、
‐　比例定数Ｋの値を制御する第２回路部分ＩＩであって、
エラー信号の最新の値Ｅｎ とエラー信号の最新の値の１つ前の値Ｅｎー１ とを記憶するメモリと、
エラー信号の値Ｅｎ 及びＥｎー１ の各々の正負符号を決定する比較器と、
これらの値Ｅｎ 及びＥｎー１ が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｋを増大させる回路部分ＩＩＩ と、
これらの値Ｅｎ 及びＥｎー１ が互いに異なる正負符号を有する場合に、比例定数Ｋを減少させる回路部分ＩＶと
を具える当該第２回路部分ＩＩと
が設けられたランプ給電回路。
【請求項２】
請求項１に記載のランプ給電回路において、前記制御回路部分には更に、Ｐを比例定数とした場合に、Ｐ・（Ｅｎ −Ｅｎー１ ）で最新の値の１つ前の値Ｕｎ−１ を増大させる比例回路部分が設けられているランプ給電回路。
【請求項３】
請求項２に記載のランプ給電回路において、前記回路部分ＩＩＩ には更に、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｐを増大させる手段が設けられ、前記回路部分ＩＶには更に、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに異なる正負符号を有する場合に、比例定数Ｐを減少させる手段が設けられているランプ給電回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のランプ給電回路において、前記回路部分ＩＩＩ には、Ｅｎー１ 及びＥｎ の絶対値から選択するのが好ましいエラー信号の絶対値がプリセット値Ｔ１よりも大きい場合に、この回路部分ＩＩＩ を起動する起動回路部分が設けられているランプ給電回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のランプ給電回路において、前記回路部分ＩＶには、Ｅｎー１ 及びＥｎ の絶対値から選択するのが好ましいエラー信号の絶対値がプリセット値Ｔ２よりも大きい場合に、この回路部分ＩＶを起動する起動回路部分が設けられているランプ給電回路。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のランプ給電回路において、前記回路部分ＩＩＩ は、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｋ及びＰの１つ以上に１よりも大きい予め決定した値Ｃ１を乗じる手段を具えており、前記回路部分ＩＶは、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに等しくない正負符号を有する場合に、比例定数Ｋ及びＰの１つ以上に１よりも小さい予め決定した値Ｃ２を乗じる手段を具えているランプ給電回路。
【請求項７】
請求項６に記載のランプ給電回路において、
１−Ｃ２＞Ｃ１−１
が満足されているランプ給電回路。
【請求項８】
請求項１に記載のランプ給電回路において、前記第２回路部分ＩＩにはマイクロプロセッサが設けられているランプ給電回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、
‐　電圧電源に接続するための入力端子と、
‐　電圧電源により生ぜしめられる電源電圧から、ランプを流れる電流を発生させる第１回路部分Ｉと、
‐　動作パラメータを所望値に制御するデジタル制御ループであって、
動作パラメータの実際値を、予め決定した周波数ｆでサンプリングするサンプル回路部分と、
最新の値がＵｎ である制御信号を発生する制御回路部分であり、この制御信号の最新の値の１つ前の値をＵｎ−１ とし、動作パラメータの実際値から動作パラメータの所望値を引いた値を表わすエラー信号の最新の値をＥｎ とし、比例定数をＫとした場合に、Ｋ・Ｅｎ でＵｎ−１ を増大させる積分回路が設けられた制御回路部分と
を具える当該デジタル制御ループと
が設けられたランプ給電回路に関するものである。
【０００２】
上述したようなデジタル制御ループは積分式制御ループと称されている。デジタル制御ループにより制御される動作パラメータは例えば、ランプ電流又はランプが消費する電力とすることができる。制御ループはいかなる周囲温度においても安定になるとともに、ランプ給電回路がランプ出力調整機能をユーザに与える場合にランプが消費するいかなる電力に対しても安定になるようにするのが望ましい。ランプが消費する電力が低い場合に、制御ループが安定となるようにするには、しばしば比例定数Ｋの値を小さく選択する必要がある。しかし、比例定数Ｋの値をこのように小さくすると、制御ループの応答性が低くなり、その結果、動作パラメータの所望値の変化に対応して動作パラメータの実際値を変化させるまでに比較的長い時間を要するという欠点がある。
【０００３】
本発明の目的は、周囲温度や、ランプが消費する電力の値のようなパラメータの値が広く変化する場合に、制御ループが安定で同時に比較的迅速に動作するようにしたランプ給電回路を提供せんとするにある。
【０００４】
この目的を達成するために、本発明によれば、頭書に記載した種類のランプ給電回路に、
‐　比例定数Ｋの値を制御する第２回路部分ＩＩであって、
エラー信号の最新の値Ｅｎ とエラー信号の最新の値の１つ前の値Ｅｎー１ とを記憶するメモリと、
エラー信号の値Ｅｎ 及びＥｎー１ の各々の正負符号を決定する比較器と、
これらの値Ｅｎ 及びＥｎー１ が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｋを増大させる回路部分ＩＩＩ と、
これらの値Ｅｎ 及びＥｎー１ が互いに異なる正負符号を有する場合に、比例定数Ｋを減少させる回路部分ＩＶと
を具える当該第２回路部分ＩＩ
を設ける。
【０００５】
エラー信号の順次の２つの値が互いに異なる正負符号を有する場合には、このことは、制御ループの不安定な動作を意味するものである。この場合、回路部分ＩＶが比例定数Ｋを減少させる。エラー信号の順次の２つの値が互いに同じ正負符号を有する場合には、このことは、制御ループが比較的ゆっくり動作していることを示す。この場合、回路部分ＩＩＩ が比例定数Ｋを増大させる。
【０００６】
回路部分ＩＩＩ 及び回路部分ＩＶの動作は、比例定数Ｋを、制御ループが安定で同時に比較的迅速に動作するような値に調整する。
【０００７】
本発明は、積分式のデジタル制御ループ、換言すれば、制御信号の最新の値の１つ前の値Ｕｎ−１ を項Ｋ・Ｅｎ で増大させ、Ｕｎ ＝Ｕｎー１ ＋Ｋ・Ｅｎ が満足されるようにする制御ループを有するランプ給電回路において、良好な結果を得ることができる。制御回路部分が、制御信号の最新の値の１つ前の値Ｕｎー１ を項Ｋ・Ｅｎ のみでなく他の１つ以上の項でも増大させるようにした本発明によるランプ給電回路の例においても、良好な結果が得られることを確かめた。比例／積分式の制御ループ、すなわち、制御信号の最新の値の１つ前の値Ｕｎー１ を、Ｐを比例定数とした項Ｐ・（Ｅｎ −Ｅｎー１ ）で増大させる比例回路部分を更に制御回路部分に設けた制御ループを、本発明によるランプ給電回路に設けた例の場合、特により良好な結果が得られた。このような制御ループの場合、
Ｕｎ ＝Ｕｎー１ ＋Ｋ・Ｅｎ ＋Ｐ・（Ｅｎ −Ｅｎー１ ）
が満足される。このような例では、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｐを増大させる手段を更に回路部分ＩＩＩ に設け、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに異なる正負符号を有する場合に、比例定数Ｐを減少させる手段を更に回路部分ＩＶに設けるのが有利であることを確かめた。
【０００８】
前記回路部分ＩＩＩ に、エラー信号の絶対値、例えばＥｎ の絶対値又はＥｎー１ の絶対値がプリセット値よりも大きい場合に、この回路部分ＩＩＩ を起動する起動回路部分を設けた本発明によるランプ給電回路によれば、デジタル制御ループを更に安定化しうることを確かめた。
【０００９】
同様に、前記回路部分ＩＶに、エラー信号の絶対値、例えばＥｎ の絶対値又はＥｎー１ の絶対値がプリセット値よりも大きい場合に、この回路部分ＩＶを起動する起動回路部分を設けた本発明によるランプ給電回路によれば、デジタル制御ループを更に安定化しうる。
【００１０】
本発明によるランプ給電回路の回路部分ＩＩＩ には、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに同じ正負符号を有する場合に、比例定数Ｋ及びＰの１つ以上に１よりも大きい予め決定した値Ｃ１を乗じる手段を設け、前記回路部分ＩＶには、Ｅｎ 及びＥｎー１ の値が互いに等しくない正負符号を有する場合に、比例定数Ｋ及びＰの１つ以上に１よりも小さい予め決定した値Ｃ２を乗じる手段を設けることにより、回路部分ＩＩＩ を簡単に構成しうる。
【００１１】
制御ループのいかなる不安定性も迅速に回避する必要があるとともに、制御ループのゆっくりした動作がそれほど重大な問題とならない為、予め決定した値Ｃ１及びＣ２は、１−Ｃ２＞Ｃ１−１が満足されるように選択する。これにより、制御ループに不安定性がある場合に、回路部分ＩＶが比例定数を比較的迅速に小さくするとともに、応答がゆっくりしている場合に、回路部分ＩＩＩ が比例定数Ｋを比較的ゆっくり大きくするようになる。予め決定した値Ｃ１及びＣ２をこのように選択することは、制御ループの安定性に寄与することを確かめた。
【００１２】
回路部分ＩＩにはマイクロプロセッサを設けるのが有利であることを確かめた。その理由は、回路部分ＩＩの機能の大部分を、マイクロプロセッサにより比較的簡単に、従って廉価に達成しうる為である。
【００１３】
本発明の実施例を以下に図面につき詳細に説明する。
ランプが接続された本発明によるランプ給電回路の一実施例を示す図１において、Ｋ１ 及びＫ２ はこのランプ給電回路を電圧電源に接続するための入力端子である。図１に示す実施例は、低周波交流電圧を生じる電圧電源に接続するのに適している。これらＫ１ 及びＫ２ は、コイルＬ２と、キャパシタＣ３と、コイルＬ２´との直列回路により相互接続されている。これらコイルＬ２及びＬ２´とキャパシタＣ２とが相俟って、電圧電源における妨害波を抑圧する入力フィルタを構成する。コイルＬ２とキャパシタＣ３との共通接続点は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４より成るダイオードブリッジ回路の第１入力端に接続されている。コイルＬ２´とキャパシタＣ３との共通接続点は前記ダイオードブリッジ回路の第２入力端に接続されている。ダイオードブリッジ回路の第１出力端Ｎ３はキャパシタＣ４によりこのダイオードブリッジ回路の第２出力端Ｎ５に接続されている。この第２出力端Ｎ５は接地もされている。キャパシタＣ４は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の直列回路により分路されている。回路部分ＤＣは、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２をそれぞれ導通及び非導通に、且つ順次にその逆にする制御信号を発生する制御回路である。この目的のために、この回路部分ＤＣの第１出力端がスイッチング素子Ｑ１の制御電極に接続され、この回路部分ＤＣの第２出力端がスイッチング素子Ｑ２の制御電極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、コイルＬ１と、キャパシタＣ２と、ランプ端子Ｋ３ と、ランプＬＡと、ランプ端子Ｋ４ と、センサＳＥ との直列回路により分路されている。コイルＬ１と、キャパシタＣ２と、ランプ端子Ｋ３ と、ランプＬＡと、ランプ端子Ｋ４ と、センサＳＥ との直列回路は負荷分岐を構成している。ランプ端子Ｋ３ 及びＫ４ は、回路部分ＡＤ１のそれぞれの入力端に接続されている。この回路部分ＡＤ１は、第１アナログ‐デジタル変換器である。（オーム抵抗より成る）センサＳＥ のそれぞれの端部は回路部分ＡＤ２のそれぞれの入力端に接続されている。この回路部分ＡＤ２は第２アナログ‐デジタル変換器である。回路部分ＡＤ１の出力端は回路部分ＭＵＬＴの第１入力端に接続されている。回路部分ＡＤ２の出力端は回路部分ＭＵＬＴの第２入力端に接続されている。回路部分ＭＵＬＴは、この回路部分ＭＵＬＴの第１及び第２入力端に存在するデジタル信号の平均値を表わす信号を発生する回路部分である。この信号は同時に、ランプ電流の１サイクルに亙りランプにより消費される平均電力を表わし、ランプ給電回路の動作中に回路部分ＭＵＬＴの出力端に得られる。センサＳＥ と、回路部分ＡＤ１，ＡＤ２及びＭＵＬＴとが相俟って、所定の周波数ｆでランプが消費する平均電力の実際値をサンプリングするサンプル回路部分を構成する。ＲＥＦＧＥＮは、ランプが消費する平均電力の所望値を表わす信号を発生する回路部分である。回路部分ＭＵＬＴの出力端は、回路部分ＳＵＢＴの第１入力端に接続されている。回路部分ＲＥＦＧＥＮの出力端は、回路部分ＳＵＢＴの第２入力端に接続されている。この回路部分ＳＵＢＴは、ランプが消費する電力の実際値と、ランプが消費する電力の所望値との間の差を表わす値Ｅｎ を有するエラー信号を発生する回路部分である。値Ｅｎ を有するこのエラー信号は、ランプ給電回路の動作中、回路部分ＳＵＢＴの出力端に存在する。この回路部分ＳＵＢＴの出力端は回路部分ＵＧＥＮの入力端と、回路部分ＭＥＭの入力端とに接続されている。回路部分ＵＧＥＮは、値Ｕｎ を有する制御信号を発生する回路部分であり、この場合、
Ｕｎ ＝Ｕｎー１ ＋Ｋ・Ｅｎ
が成り立つ。ここに、Ｕｎー１ は、制御信号の最新の値Ｕｎ の１つ前の値であり、Ｋは比例定数である。本例では、ランプが消費する平均電力が、デジタル制御ループによって所望値に制御される動作パラメータである。回路部分ＭＥＭは、エラー信号の最新の値Ｅｎ と、その１つ前の値Ｅｎー１ とを記憶するメモリを構成する。ランプ給電回路の動作中にエラー信号の最新の値Ｅｎ が存在する回路部分ＭＥＭの第１出力端は、回路部分ＣＯＭＰの第１入力端と、回路部分ＩＩＩ の第１入力端と、回路部分ＩＶの第１入力端とに接続されている。ランプ給電回路の動作中エラー信号の最新の１つ前の値Ｅｎー１ が存在する回路部分ＭＥＭの第２出力端は、回路部分ＣＯＭＰの第２入力端と、回路部分ＩＶの第２入力端とに接続されている。回路部分ＣＯＭＰの出力端は、回路部分ＩＶの第３入力端と、回路部分ＩＩＩ の第２入力端とに接続されている。回路部分ＩＩＩ の出力端と回路部分ＩＶの出力端とは、回路部分ＵＧＥＮのそれぞれの入力端に接続されている。回路部分ＣＯＭＰは、エラー信号Ｅｎ 及びＥｎー１ の各々の正負符号を決定する比較器である。回路部分ＩＩＩ は、エラー信号Ｅｎ 及びＥｎー１ の正負符号が互いに等しく、エラー信号Ｅｎ の絶対値が予め決定した第１の値Ｔ１よりも大きい場合に、比例定数Ｋに１よりも大きい予め決定した第１の値Ｃ１を乗算する回路部分である。回路部分ＩＶは、エラー信号Ｅｎ 及びＥｎー１ の正負符号が互いに等しくなく、エラー信号Ｅｎ の絶対値又はエラー信号Ｅｎー１ の絶対値が予め決定した第２の値Ｔ１よりも大きい場合に、比例定数Ｋに１よりも小さい予め決定した第２の値Ｃ２を乗算する回路部分である。
【００１４】
コイルＬ２，Ｌ２´及びキャパシタＣ３より成るフィルタと、ダイオードブリッジ回路Ｄ１〜Ｄ４と、キャパシタＣ４と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、回路部分ＤＣと、コイルＬ１と、キャパシタＣ２と、ランプ端子Ｋ３ ，Ｋ４ とが相俟って、電圧電源から取出される電源電圧からランプ電流を発生させる第１回路部分Ｉを形成する。センサＳＥと、回路部分ＡＤ１，ＡＤ２，ＭＵＬＴ，ＲＥＦＧＥＮ，ＳＵＢＴ及びＵＧＥＮとが相俟って、ランプが消費する電力を所望値に制御するデジタル制御ループを形成する。回路部分ＭＥＭ、ＣＯＭＰ、ＩＩＩ 及びＩＶが相俟って、比例定数Ｋの値を制御する第２回路部分ＩＩを形成する。
【００１５】
図１に示す実施例の動作は以下の通りである。
低周波交流電圧を発生する電圧電源に入力端子Ｋ１ 及びＫ２ を接続すると、ほぼ一定値を有する直流電圧がキャパシタＣ４の両端間に存在する。回路部分ＤＣはスイッチング素子Ｑ１及びＱ２を周波数ｆｄ で交互に導通及び非導通に且つその逆にする。その結果、周波数ｆｄ を有するほぼ方形波の電圧がこれらスイッチング素子の共通接続点に存在し、同じく周波数ｆｄ を有する交流電流が負荷分岐を、すなわちランプＬＡを流れる。回路部分ＡＤ１の入力端間には、ランプＬＡの両端間の電圧を表わすアナログ信号が得られる。この信号がこの回路部分ＡＤ１によりあるサンプリング周波数ｆでサンプリングされ、ランプＬＡの両端間の電圧を表わすデジタル信号に変換される。センサＳＥ の両端間の電圧は、ランプＬＡを流れる電流を表わすアナログ信号である。この信号が回路部分ＡＤ２により同じくサンプリング周波数ｆでサンプリングされ、ランプ電流を表わすデジタル信号に変換される。回路部分ＭＵＬＴが、これら２つのデジタル信号の積であって、ランプ電圧の１サイクルに亙り平均化された値を表わす信号を発生する。回路部分ＲＥＦＧＥＮは、ランプ出力（電力）の所望平均値を表わす信号を発生する。回路部分ＳＵＢＴは、回路部分ＭＵＬＴ及び回路部分ＲＥＦＧＥＮにより発生される信号間の差を表わす値Ｅｎ を有するエラー信号を発生する。このエラー信号は、プリセットされたサンプリング周波数の周期で、その周期毎に新たな値をとる。回路部分ＵＧＥＮがこのエラー信号から制御信号を取出す。この制御信号の最新の値Ｕｎ がＵｎー１ ＋Ｋ・Ｅｎ に等しく、制御回路ＤＣの入力端に与えられる。制御回路ＤＣは、制御信号の周波数及びデューティサイクルの双方又はいずれか一方を制御信号の最新の値Ｕｎ に応じて調整する。これにより、ランプが消費する電力が所望値に制御されるようになる。
【００１６】
メモリＭＥＭは、最新の値のエラー信号Ｅｎ 及び最新の１つ前の値のエラー信号Ｅｎー１ を記憶し、これらの値をその出力端を介して回路部分ＣＯＭＰ、ＩＩＩ 及びＩＶに供給する。回路部分ＣＯＭＰは、最新の値とその１つ前の値とのエラー信号の正負符号が互いに等しいか或いは等しくないかを確認し、この比較の結果に応じてそれぞれその出力を高レベル或いは低レベルにする。これらの正負符号が互いに等しい場合には、回路部分ＩＩＩ が、最新の値のエラー信号Ｅｎ の絶対値を、予め決定した第１の値Ｔ１と比較する。最新の値のエラー信号Ｅｎ の絶対値が、予め決定した第１の値Ｔ１よりも大きい場合には、回路部分ＩＩＩ が、比例定数Ｋの値を、これに値Ｃ１を乗じることにより増大させる。最新の値とその１つ前の値とのエラー信号の正負符号が、互いに等しくない場合には、回路部分ＩＶが、最新の値とその１つ前の値とのエラー信号の絶対値を、予め決定した第２の値Ｔ２と比較する。これら絶対値の１つがＴ２よりも大きい場合には、回路部分ＩＶが、比例定数Ｋの値を、これに値Ｃ２を乗じることにより減少させる。従って、制御ループが安定となり、同時に、ランプが消費する電力又は周囲温度のような極めて広い範囲のパラメータに対し比較的迅速な応答を呈するようにする、比例定数Ｋに対する値が得られる。
【００１７】
図１に示す実施例の実際例では、デジタル制御ループ及び制御回路部分ＩＩを、トムソン・エス・ジー・エス社のＳＴ７シリーズ又はフィリップス社の型番８０Ｃ５５４のマイクロプロセッサにより構成した。
【００１８】
図２は、図１の実施例における第２回路部分ＩＩの動作を示す流れ図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ランプが接続された本発明によるランプ給電回路の実施例を示す線図である。
【図２】図１に示す実施例の一部の機能を示す流れ図である。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004513494.tif 000012
2004513494.tif 000013
2004513494.tif 000014
2004513494.tif 000015
【国際調査報告】
2004513494.tif 000016
2004513494.tif 000017