(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイサイドトランジスタドライバは、電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する。【解決手段】ハイサイドトランジスタ回路は、変換器モジュール５２、入力信号モジュール５４、受信器モジュール５６、及びハイサイドトランジスタ５８を含む。入力信号モジュール５４は、ドライバ信号８２を受信器モジュール５６へ出力する。受信器モジュール５６は、ハイサイドトランジスタ５８を駆動するために適したハイ又はロー信号に変換する。変換器モジュール５２は、ハイサイドトランジスタ５８を駆動するために必要とされるエネルギーを供給し、入力信号モジュール５４は、ハイサイドトランジスタ５８のオン、オフ状態を決定する。ハイサイドトランジスタ５８は、高電圧ノード８４から６００ボルトの高電圧を受信する。ハイサイドトランジスタ５８がオンであるとき、出力ノード６２は、高電圧ノード８４から高電圧を受信する。【選択図】図３
2007097153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力入力信号を生成する送信器モジュールと、
前記電力入力信号を受信し、前記電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する変換器モジュールと、
前記出力信号及び前記電力入力信号を受信し、前記出力信号及び前記電力入力信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる受信器モジュールと、
を備えるハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項２】
前記変換器モジュールが前記電力入力信号を受信する変圧器を含む、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項３】
前記変換器モジュールが、前記変圧器に繋がり前記出力信号を生成する整流器を含む、請求項２に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項４】
前記電力入力信号が前記トランジスタの所望の状態を示す埋め込み信号を含む、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項５】
前記受信器モジュールが、前記埋め込み信号を検出し、前記埋め込み信号に基づいて前記トランジスタを遷移させる、請求項４に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項６】
前記電力入力信号が、第１の周波数と、前記第１の周波数より低い第２の周波数とを有し、前記第２の周波数が前記埋め込み信号を示す、請求項４に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項７】
第２の受信器モジュールを更に備え、
前記受信器モジュールが前記ハイサイドトランジスタドライバの高電圧側に設けられており、前記第２の受信器モジュールが前記ハイサイドトランジスタドライバの低電圧側に設けられている、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項８】
前記受信器モジュールが状態信号を生成し、前記第２の受信器モジュールが前記状態信号を受信する、請求項７に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項９】
前記状態信号が、短絡状態、過熱状態、及び前記変換器モジュールに繋がる変圧器の極性のうちの少なくとも一つを示す、請求項８に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１０】
発振信号を生成する発振器と、
前記発振信号に応答して前記電力入力信号を生成するデジタル状態マシーンと、
を更に備える、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１１】
デジタル補間器を更に備える、請求項１０に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１２】
蛍光灯用のバラストであって、
請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバを備え、
該バラストは、前記トランジスタの状態に基づいて電流及び／又は電圧を蛍光灯に供給する、バラスト。
【請求項１３】
前記送信器モジュールを含むバラスト論理モジュールを更に備える、請求項１２に記載のバラスト。
【請求項１４】
前記変換器モジュールがＤＣ／ＤＣ変換器を実装し、前記送信器モジュールが前記ＤＣ／ＤＣ変換器を前記埋め込み信号と同期させる、請求項４に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１５】
前記電力入力信号が位相符号化成分及び電力供給成分を含む、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１６】
前記ハイサイドトランジスタドライバの遅延に対応する遅延をローサイドトランジスタに加える遅延マッチングモジュールを更に備える、請求項１に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１７】
前記送信器モジュールが、前記第２の受信器モジュールが前記状態信号を受信するよう動作可能であるときを示す時間割当信号を生成する、請求項８に記載のハイサイドトランジスタドライバ。
【請求項１８】
パルスを含むドライバ入力信号を受信し、前記ドライバ入力信号に応答してドライバ信号を生成する変圧器を含む入力モジュールと、
電力入力信号を受信し、前記電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する変圧器を含む変換器モジュールと、
前記出力信号及び前記ドライバ信号を受信し、前記出力信号及び前記ドライバ信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる受信モジュールと、
を備えるハイサイドトランジスタドライバ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は２００５年９月２７日に出願された米国仮出願第６０／７２０，８８６号の利益を主張する。上記出願の開示内容は、その全体を参照として本明細書に組み込まれる。
【分野】
【０００２】
[0002]本開示は、ハイサイドトランジスタドライバ、特に、高電圧ハイサイドトランジスタドライバに関する。
【背景】
【０００３】
[0003]ハイサイドトランジスタドライバは、正電源に接続され、浮いた状態をとる（すなわち、グラウンド基準ではない）ハイサイドトランジスタを駆動するために使用される。トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）であってもよく、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。ハイサイドトランジスタは、高電圧レベルシフタのようなレベルシフト装置からの電圧遷移を必要とする。ハイサイドトランジスタのような浮遊するトランジスタは、急速にオンオフすることが難しい。
【０００４】
[0004]ここで図１を参照すると、例示的なトランジスタドライバ回路１０が示されている。トランジスタドライバ回路１０は、ハイサイドトランジスタ１２及びローサイドトランジスタ１４を含む。ハイサイドトランジスタドライバ１６は、ハイサイドトランジスタ１２のゲート１８に接続され、ハイサイドトランジスタ１２を選択的にオンオフする。ローサイドトランジスタドライバ２０は、ローサイドトランジスタ１４のゲート２２に接続され、ローサイドトランジスタ１４を選択的にオンオフする。ハイサイドトランジスタドライバ１６及びローサイドトランジスタドライバ２０は、トランジスタドライバモジュール２４に集積されることがある。例えば、ドライバ１６及び２０は、入力信号２８及び３０に従って、出力ノード２６への電流及び／又は電圧を変化させるためにトランジスタ１２及び１４をオンオフする。
【０００５】
[0005]次に図２を参照すると、ハイサイドトランジスタ１２及びハイサイドトランジスタドライバ１６の例示的な構成がより詳細に示されている。入力信号２８は、高電圧レベルシフタ４０及びインバータ４２を介して、ハイサイドトランジスタドライバ１６へ入力される。例えば、高電圧レベルシフタ４０は高電圧トランジスタを含み得る。単一の高電圧トランジスタだけが示されているが、高電圧レベルシフタ４０を実装するために付加的な高電圧トランジスタが必要とされることがある。通常は、同じダイ上の複数台に高電圧トランジスタとその他の低電圧トランジスタ（図示せず）を集積化することは、困難である。
【０００６】
[0006]さらに、ある種のアプリケーション（例えば、蛍光灯バラストドライバ）では、６００ボルトを超える電圧ストレスが高電圧トランジスタに印加される。ハイサイドトランジスタドライバ１６の回路は、同様の電圧レベルだけグラウンドより上で浮いた状態になり得ることが必要である。その結果として、厚い酸化膜のＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）プロセスのような特定の半導体プロセスが使用される。しかし、高電圧トランジスタの大きな接合容量のため、結果として得られる回路は、通常、非常に低速である。例えば、図２に記載されるようにハイサイドトランジスタドライバ１６を実装するあるバラストドライバは、最速では５０ｋＨｚで動作する。
【概要】
【０００７】
[0007]ハイサイドトランジスタドライバは、電力入力信号を生成する送信器モジュールを備える。変換器モジュールが、電力入力信号を受信して、電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する。受信器モジュールが、出力信号及び電力入力信号を受信し、出力信号及び電力入力信号に基づいて、トランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる。
【０００８】
[0008]本発明の他の特徴によれば、変換器モジュールは、電力入力信号を受信する変圧器を含む。変換器モジュールは、変圧器に繋がり出力信号を生成する整流器を含む。電力入力信号は、トランジスタの所望の状態を示す埋め込み信号を含む。受信器モジュールは、埋め込み信号を検出し、埋め込み信号に基づいてトランジスタを遷移させる。電力入力信号は、第１の周波数と、第１の周波数より低い第２の周波数とを有し、第２の周波数は埋め込み信号を指定する。
【０００９】
[0009]本発明の他の特徴によれば、ハイサイドトランジスタドライバは第２の受信器モジュールを備え、受信器モジュールはハイサイドトランジスタドライバの高電圧側に設けられ、第２の受信器モジュールはハイサイドトランジスタドライバの低電圧側に設けられる。受信器モジュールは状態信号を生成し、第２の受信器モジュールは状態信号を受信する。状態信号は、短絡状態、過熱状態、及び変換器モジュールに繋がる変圧器の極性のうちの少なくとも一つを示す。
【００１０】
[0010]本発明の他の特徴によれば、発振器が発振信号を生成する。デジタル状態マシーンが発振信号に応答して電力入力信号を生成する。ハイサイドトランジスタドライバはデジタル補間器を更に備える。
【００１１】
[0011]本発明の他の特徴によれば、蛍光灯用のバラストが、ハイサイドトランジスタドライバを備える。バラストは、トランジスタの状態に基づいて電流及び／又は電圧を蛍光灯に供給する。バラスト論理モジュールは、送信器モジュールを含む。変換器モジュールはＤＣ／ＤＣ変換器を実装し、送信器モジュールはＤＣ／ＤＣ変換器を埋め込み信号と同期させる。電力入力信号は位相符号化成分及び電力供給成分を含む。
【００１２】
[0012]本発明の他の特徴によれば、ハイサイドトランジスタドライバは変圧器を含む変換器モジュールを備え、当該変圧器は、電力入力信号を受信して、電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する。入力モジュールは変圧器を含み、当該変圧器は、ドライバ入力信号を受信し、当該ドライバ入力信号に応答してドライバ信号を生成する。ドライバ入力信号はパルスを含む。受信器モジュールは、出力信号及びドライバ信号を受信し、出力信号及びドライバ信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる。遅延マッチングモジュールはローサイドトランジスタに遅延を加え、当該遅延はハイサイドトランジスタドライバの遅延に対応する。送信器モジュールは時間割当信号を生成し、当該時間割当信号は第２の受信器モジュールが状態信号を受信するよう動作可能であるときを指定する。
【００１３】
[0013]ハイサイドトランジスタドライバは、電力入力信号を生成する送信手段と、電力入力信号を受信して、電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する変換手段と、出力信号及び電力入力信号を受信して、出力信号及び電力入力信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる受信手段と、を備える。
【００１４】
[00014]本発明の他の特徴によれば、変換手段は電力入力信号を受信する変圧器を含む。変換手段は、変圧器に繋がり出力信号を生成する整流器を含む。電力入力信号は、トランジスタの所望の状態を示す埋め込み信号を含む。受信手段は、埋め込み信号を検出し、埋め込み信号に基づいてトランジスタを遷移させる。電力入力信号は、第１の周波数と、第１の周波数より低い第２の周波数とを有し、第２の周波数は埋め込み信号を指定する。
【００１５】
[0015]本発明の他の特徴によれば、ハイサイドトランジスタドライバは状態信号を受信する第２の受信手段を備え、受信手段はハイサイドトランジスタドライバの高電圧側に設けられ、第２の受信手段はハイサイドトランジスタドライバの低電圧側に設けられる。受信手段は状態信号を生成する。状態信号は、短絡状態、過熱状態、及び変換手段に繋がる変圧器の極性のうちの少なくとも一つを示す。
【００１６】
[0016]本発明の他の特徴によれば、ハイサイドトランジスタドライバは、発振信号を生成する発振手段と、発振信号に応答して電力入力信号を生成するデジタル状態マシーン手段と、を更に備える。ハイサイドトランジスタドライバは出力周波数分解能を増加させるデジタル補間手段を更に備える。
【００１７】
[0017]本発明の他の特徴によれば、蛍光灯用バラストはハイサイドトランジスタドライバを備える。バラストはトランジスタの状態に基づいて電流及び／又は電圧を蛍光灯に供給する。変換器モジュールはＤＣ／ＤＣ変換器を実施し、送信手段はＤＣ／ＤＣ変換器を埋め込み信号と同期させる。電力入力信号は位相符号化成分及び電力供給成分を含む。
【００１８】
[0018]本発明の他の特徴によれば、ハイサイドトランジスタドライバは、電力入力信号を受信して電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成する変圧器を含む変換手段と、パルスを含むドライバ入力信号を受信し、ドライバ入力信号に応答してドライバ信号を生成する変圧器を含む入力手段と、出力信号及びドライバ信号を受信し、出力信号及びドライバ信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させる受信手段と、を備える。ハイサイドトランジスタドライバは、ハイサイドトランジスタドライバの遅延に対応する遅延をローサイドトランジスタに加える遅延マッチング手段を更に備える。送信手段は、第２の受信手段が状態信号を受信するよう動作可能であるときを指定する時間割当信号を生成する。
【００１９】
[0019]回路におけるハイサイドトランジスタを駆動する方法は、電力入力信号を生成するステップと、第１のモジュールで、電力入力信号を受信して、電力入力信号より高い電圧を有する出力信号を生成するステップと、第２のモジュールで出力信号及び電力入力信号を受信して、出力信号及び電力入力信号に基づいてトランジスタをオン状態とオフ状態との間で遷移させるステップと、を備える。
【００２０】
[0020]本発明の他の特徴によれば、第１のモジュールで電力入力信号を受信するステップは、変圧器で電力入力信号を受信するステップを含む。電力入力信号は第１のモジュールで整流される。電力入力信号は、トランジスタの所望の状態を指定する埋め込み信号を含む。埋め込み信号が検出され、トランジスタは埋め込み信号に基づいて遷移させられる。電力入力信号は、第１の周波数と、第１の周波数より低い第２の周波数とを有し、第２の周波数は埋め込み信号を指定する。
【００２１】
[0021]本発明の他の特徴によれば、状態信号が第２のモジュールで生成される。状態信号は第３のモジュールで受信される。第２のモジュールは回路の高電圧側に設けられ、第３のモジュールは回路の低電圧側に設けられる。状態信号は、短絡状態、過熱状態、及び第１のモジュールに繋がる変圧器の極性のうちの少なくとも一つを表す。
【００２２】
[0022]本発明の他の特徴によれば、発振信号が生成される。電力入力信号は発振信号に応答してデジタル状態マシーンで生成される。電流及び／又は電圧がトランジスタの状態に基づいて蛍光灯に供給される。第１のモジュールはＤＣ／ＤＣ変換器を含み、ＤＣ／ＤＣ変換器は埋め込み信号と同期させられる。この方法は、ハイサイドトランジスタの遅延に対応する遅延をローサイドトランジスタに加えるステップを更に備える。この方法は、第３のモジュールが状態信号を受信するよう動作可能であるときを指定する時間割当信号を生成するステップを更に備える。
【００２３】
[0023]本開示内容のさらなる適用範囲は、以下に記載された詳細な説明から明らかになる。詳細な説明と特定の実施例は、開示内容の好ましい実施形態を示すが、単に例示の目的を意図するものであり、開示内容の範囲を制限することを目的としていないことが理解されるべきである。
【００２４】
[0024]本開示内容は、詳細な説明と添付図面とによって、更に十分に理解される。
【詳細な説明】
【００２５】
[0036]以下の説明は、本質的に単なる例示であり、開示内容、そのアプリケーション、又は、その使用を限定することは決して意図されていない。明瞭にするために、同じ参照番号が、類似した要素を特定するために図面において使用される。本明細書で使用されるように、モジュール、回路、及び／又は、装置との用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と、電子回路と、一つ以上のソフトウェア又はファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共用、専用、又は、グループ）及びメモリと、組み合わせ論理回路と、及び／又は、記載された機能を提供するその他の適当なコンポーネントと、を示す。本明細書で使用されるように、Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも一つという句は、非排他的論理和を使用する、論理的な（Ａ又はＢ又はＣ）を意味するように解釈されるべきである。方法中のステップは、本開示内容の原理を変更することなく異なる順序で実行してもよいことが理解されるべきである。
【００２６】
[0037]本発明のハイサイドトランジスタドライバは、図２に記載されているように、変圧器を含み、高電圧レベルシフタで使用される（１つ／複数の）高電圧トランジスタを排除する。変圧器は、高周波電力供給を実現し、ある種の実施では、埋め込み信号伝送（シグナリング）を実現する。
【００２７】
[0038]ここで図３を参照すると、ハイサイドトランジスタ回路５０は、変換器モジュール５２、入力信号モジュール５４、受信器モジュール５６、及びハイサイドトランジスタ５８を含む。変換器モジュール５４は、電力入力ノード６０及び６２で電力入力信号を受信する。例えば、電力入力信号は、６４で示されるように矩形波信号であるが、その他の入力信号を使用してもよい。変換器モジュール５４は、変圧器６６及び整流器６８を含む。変換器モジュール５４は電力入力信号をＤＣ出力信号７０に変換し、当該ＤＣ出力信号７０は受信器モジュール５６に出力される。変換器モジュール５２は、ローサイド（すなわち、電力入力信号６４）からハイサイド（すなわち、ＤＣ出力信号７０）へ電力を供給する高周波プッシュプルＤＣ／ＤＣ変換器を実装する。例えば、変圧器６６は、製造コスト及びスペースに関する要求を低減するために、十分に小さくてもよい。したがって、変圧器６６は、更に高周波動作を必要とすることがある。変圧器６６は、電力入力信号６４からＤＣ出力信号を分離する。
【００２８】
[0039]入力信号モジュール５４は、変圧器７２を含み、入力ノード７６及び７８でドライバ入力信号７４を受信する。ドライバ入力信号７４は、（８０に示されるような）入力パルス、又は、変圧器７２のコアを飽和させることを回避する傾向のあるその他の入力信号を含む。入力信号モジュール５４は、ドライバ信号８２を受信器モジュール５６へ出力する。受信器モジュール５６は、ドライバ信号８２を受信して処理し、入力パルス８０を、ハイサイドトランジスタ５８を駆動するために適したハイ信号又はロー信号に変換する。変換器モジュール５２は、ハイサイドトランジスタ５８を駆動するために必要とされるエネルギーを供給し、入力信号モジュール５４は、ハイサイドトランジスタ５８のオン状態又はオフ状態を決定する。ハイサイドトランジスタ５８は、高電圧ノード８４から６００ボルトといった高電圧を受信する。ハイサイドトランジスタ５８がオンであるとき、出力ノード６２は、ハイサイドトランジスタ５８を介して高電圧ノード８４から高電圧を受信する。
【００２９】
[0040]次に図４Ａを参照すると、埋め込み信号伝送を含むハイサイドトランジスタ回路１００が示されている。ハイサイドトランジスタ回路１００は、変換器モジュール１０２及び送信器モジュール１０４を含む。変換器モジュール１０２は、変圧器１０６及び整流器１０８を含む。変換器モジュール１０２は、電力入力信号１１０をＤＣ出力信号１１２へ変換する。パターン認識受信器モジュール１１４といった復号装置は、ＤＣ出力信号１１２を受信する。パターン認識受信器モジュール１１４は、ＤＣ出力信号１１２からのエネルギーを使用して、ハイサイドトランジスタ５８を駆動する。
【００３０】
[0041]次に図４Ｂ及び４Ｃを参照すると、変換器モジュール１０２は代替的な回路構成を含んでいる。例えば、変換器モジュール１０２は、図４Ｂに示されるようにＨ型ブリッジドライバ配置を実装してもよい。変換器モジュール１０２は、図４Ｃに示されるようにセンタータップ型プッシュプルドライバを実装してもよい。
【００３１】
[0042]次に図４Ａ及び５を参照すると、送信器モジュール１０４は電力入力信号１１０を出力する。電力入力信号１１０は、１２０で示されるように方形波であってもよい。電力入力信号１１０は、ハイサイドトランジスタ５８のオンオフ状態を決定する埋め込み信号１２２を更に含む。例えば、埋め込み信号１２２は、電力入力信号１１０の正常なパターンを妨害する外乱パターン（すなわち、更に長い周期／更に低い周波数を有するハイパルス及び／又はローパルス）であってもよい。
【００３２】
[0043]パターン認識受信器モジュール１１４は、（電力入力信号１１０によって）埋め込み信号１２２を受信し、それに応じてハイサイドトランジスタ５８のオンオフ状態を制御する。パターン認識受信器モジュール１１４は、電力入力信号１１０のパターンの変化を検出する回路を含む。例えば、埋め込み信号１２２が、パターン認識受信器モジュール１１４をトリガーして、ハイサイドトランジスタ５８をオフからオンへ又はオンからオフへ遷移させてもよい。
【００３３】
[0044]埋め込み信号１２２は、１２４で示されるように、ロー状態で始まり、ハイ状態へ遷移する方形波であってもよい。或いは、埋め込み信号１２２は、１２６に示されるように、ハイ状態で始まり、ロー状態へ遷移する方形波であってもよい。いずれの場合にも、埋め込み信号１２２は、変圧器１０６の飽和を回避するためＤＣ値を含まない。換言すると、埋め込み信号１２２は、パルスが等しい振幅を有する限り、変換器モジュール１０２に悪影響を与えず、当該埋め込み信号１２２は変圧器１０６を飽和させない。埋め込み信号１２２の周期がスレッショルドより小さければ（すなわち、変換器モジュール１０２のクロック周期の３〜４倍より低いならば）、変圧器１０６のコアは、飽和しない。
【００３４】
[0045]図４及び５に示されるような埋め込み信号１２２は、二つの信号外乱パターンだけを例示しているが、その他の信号外乱パターンが考えられる。例えば、送信器モジュール１０４は、パワーオンシーケンシング信号を電力入力信号１１０に埋め込んでもよい。一つの実装では、パワーオンシーケンシング信号は、パターン認識受信器モジュール１１４及び／又はハイサイドのその他のコンポーネントに通常動作を開始するよう指示する。別の実装では、送信器モジュール１０４は、ハイサイドトランジスタ５８にシャットダウンするよう命令するシャットダウン信号を電力入力信号１１０に埋め込む。
【００３５】
[0046]次に図６を参照すると、ハイサイドトランジスタ回路１００は、リバース信号伝送（即ち、双方向通信）を実装し、変換器モジュール１０２及び／又は送信器モジュール１０４のトライステート化を含む。例えば、ハイサイドトランジスタ回路１００は、回路のローサイドに設けられた受信器モジュール１３０と、伝送モジュール１３２と、を含む。受信器モジュール１３０は、伝送モジュール１３２及び送信器モジュール１０４に繋がる。伝送モジュール１３２はパターン認識受信器モジュールに繋がる。
【００３６】
[0047]パターン認識受信器モジュール１１４は、ハイサイドトランジスタ回路１００のハイサイドの種々の状態を検出する回路（図示せず）を含む。例えば、パターン認識受信器モジュール１１４は、短絡状態及び過熱状態を含むが、これらに限定されない状態を検出してもよい。さらに、パターン認識受信器モジュールは、変圧器１０６の巻線の極性を自動的に検出する。或いは、巻線の極性は、極性検出サーチ中にハイサイド電流の変化を検知することによって検出されてもよい。
【００３７】
[0048]変換器モジュール１０２は、双方向通信を可能にするため（すなわち、伝送モジュール１３２がデータを伝送することを可能にするために）、一時的に無効状態にされ得る（例えば、トライステート化される）。逆に、伝送モジュール１３２は、通常動作中にトライステート化される。伝送モジュール１３２は、検出された状態を表す状態情報を受信器モジュール１３０へ伝送する。伝送モジュール１３２は、キャパシタ１３４に蓄積されたエネルギーを使用して、動作し、状態情報を伝送する。別の実装では、受信器モジュール１３０は送信器モジュール１０４と一体化されていてもよく、及び／又は、伝送モジュール１３２はパターン認識受信器モジュール１１４と一体化されていてもよい。
【００３８】
[0049]送信器モジュール１０４は、時間割当信号を生成して、伝送モジュール１３２に通知する。例えば、送信器モジュール１０４は、伝送モジュール１３２用の時間割当スロットを決定して、伝送する。伝送モジュール１３２は、時間割当信号を受信し、時間割当スロット（例えば、時間割当信号の後に続く３ミリ秒のタイムスロット）において通信情報を伝送する。
【００３９】
[0050]次に図７を参照すると、蛍光灯用バラスト２００が本発明を実装する。バラスト２００は、変圧器１０６、全波又は半波整流器１０８、電解コンデンサ２０２、バラスト論理モジュール２０４、及びパターン認識受信器モジュール１１４を含む。例えば、電解コンデンサ２０２は、電圧をフィルタ又は平滑化するために使用される。バラスト論理モジュール２０４は、送信器モジュール１０４を含む。整流器１０８及びパターン認識受信器モジュール１１４は、集積回路（ＩＣ）２０６によって実装される。例えば、パターン認識受信器モジュール１１４は、整流器１０８の入力ピンを共用する。
【００４０】
[0051]送信器モジュール１０４は、図４及び６に示されるように、ハイサイドトランジスタ５８を駆動する入力電力信号１１０を生成する。バラスト論理モジュール２０４は、ローサイドトランジスタ２１０を駆動するローサイドトランジスタ入力信号２０８を生成する。バラスト論理モジュール２０４は、トランジスタ５８及び２１０をオンとオフに切り替えて、スタートアップ中及び／又は動作中に蛍光灯２１２への電流及び／又は電圧を変化させる。
【００４１】
[0052]蛍光灯２１２は密閉ガラス管２１４を含み、当該密閉ガラス管２１４は水銀のような第１の材料及びアルゴンのような第１の不活性ガスを収容する。第１の材料及び第１の不活性ガスの両者は、全体的に２１６で特定されている。管２１４は加圧されている。蛍光体粉末２１８が管２１４の内面に沿って塗られていてもよい。管２１４は、当該管２１４の両端に設けられた（全体的に電極２２０と称される）電極２２０Ａ及び２２０Ｂを含む。電力は、トランジスタ５８及び２１０のオン状態又はオフ状態に応じて電極２２０に供給される。
【００４２】
[0053]電力が電極２２０に供給されるときに、電子がガス２１６を経て、管２１４の一方の端から反対側の端へ移動する。流れる電子からのエネルギーは水銀の一部を液体から気体に変化させる。電子と帯電した原子が管２１４の中を移動するにつれて、一部がガス状の水銀原子と衝突する。衝突は原子を励起し、電子をより高い状態へ移す。電子がより低いエネルギーレベルへ戻るとき、電子は光子、すなわち、光を放出する。水銀原子内の電子は、紫外波長域の光子を放出する。蛍光体コーティング２１８は紫外光子を吸収し、これによって蛍光体コーティング２１８内の電子がより高いレベルへジャンプする。電子がより低いエネルギーレベルへ戻るとき、電子は、白色光に対応する波長を有する光子を放出する。
【００４３】
[0054]電流は、始動中に両方の電極２２０を介して出力される。電流フローは二つの電極２２０の間に蓄電量差を生じる。蛍光灯２１２がターンオンされるとき、両方の電極フィラメントは非常に急速に熱くなる。電子が放射され、これが管２１４内のガス２１６をイオン化する。ガスがイオン化されると、電極２２０間の電圧差は電気アークを作る。流れる荷電粒子は水銀原子を励起し、これが照明プロセスを始動させる。特定の領域を流れる電子及びイオンが増加するのに伴って、電子及びイオンはより多くの原子と衝突し、この衝突が電子を解放し、より多くの荷電粒子を作る。抵抗が減少し、電流が増加する。バラスト論理モジュール２０４は、始動中と始動後の両方で電力を調節する。典型的な蛍光灯、及びバラスト論理モジュール２０４を実装するバラストは、２００５年４月２２日に出願された米国特許出願第１１／１１２，８０８号に更に詳細に記載されており、その全体が参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００４４】
[0055]バラスト２００は、遅延マッチングモジュール２２２を含む。例えば、トランジスタ５８の動作は、入力電力信号１１０の処理中に遅延させられてもよい。例えば、送信器モジュール１０４の出力とトランジスタ５８の応答との間に遅延が存在してもよい。遅延マッチングモジュール２２２はトランジスタ２１０に遅延を加える。換言すると、遅延マッチングモジュール２２２は、トランジスタ２１０の応答をオフセットして、遅延を補償する。バラスト２００は、遅延を動的に調整するためのキャリブレーション回路を含む。例えば、バラスト論理回路２０４、送信器モジュール１０４、又は、バラスト２００のその他のコンポーネントは、遅延を決定し、それに応じて遅延マッチングモジュール２２２を調整する。
【００４５】
[0056]次に図８Ａを参照すると、本発明による典型的なバラスト論理モジュール２０４がより詳細に示されている。バラスト論理モジュール２０４は、高周波発振器３００及びデジタル状態マシーン３０２を含む。例えば、送信器モジュール１０４は、高周波発振器３００及びデジタル状態マシーン３０２を含む。デジタル状態マシーン３０２は電力入力信号１１０を生成する。換言すると、デジタル状態マシーン３０２は、発振器３００に応じた出力周波数で電力入力信号１１０を出力する。バラスト論理モジュールは、デジタル状態マシーン３０２のカウンタ値を変更することによって出力周波数を変更する。出力周波数分解能を増加させるため、バラスト論理モジュール２０４はデジタル補間器３０４を更に含んでいてもよい。このようにして、バラスト論理モジュール２０４はデジタル領域におけるより複雑な周波数スキャニングアルゴリズムを実装してもよい。さらに、バラスト論理モジュール２０４は、デジタル状態マシーン３０２のカウンタ値を最終的な平均目標発振器周波数の近辺でディザリングすることによって、スペクトル拡散テクノロジーを実装してもよい。バラスト論理モジュール２０４の代替的な実装は、図８Ｂに示されている。
【００４６】
[0057]図８Ａ及び８Ｂに記載されているように、バラスト論理モジュール２０４は、デジタル領域で動作して、電力入力信号１１０に外乱パターンを発生する。デジタル領域では、バラスト論理モジュール２０４は、ある種のイベントを予想して、外乱パターンを生成してもよい。例えば、バラスト論理モジュール２０４は、通常のパルスと下側周波数（すなわち、外乱）パルスとの境界に非常に狭いパルスを発生することを回避するために、僅かに早期に方形波外乱信号を生成する。バラスト論理モジュール２０４は、下側周波数パルスを正確に調整することができ、これによってパルスエッジが精密に配置される。換言すると、通常のパルスは外乱パルスの直後に再開することが可能である。さらに、変換器モジュール１０２のクロック信号はデジタル状態マシーン３０２から得られてもよい。このようにして、バラスト論理モジュール２０４は変換器モジュール１０２のパルスを外乱パルスと同期させることが可能である。
【００４７】
[0058]バラストモジュール２０４は、一つ以上の状態モジュール３１０を含んでいてもよい。例えば、状態モジュール３１０は、ランプ点灯再試行に基づいてランプ寿命を検出するアルゴリズムを実装してもよい。このように、バラスト論理モジュール２０４は過熱に起因する破損を回避することが可能である。さらに、状態モジュール３１０は始動電圧を走査することによって、過電圧ランプ検出を実装してもよい。
【００４８】
[0059]当業者は、以上の説明から、開示の広範な教示が多種多様の形式で実施され得ることを理解できる。したがって、本開示は特定の実施例を含むが、その他の変更が図面、明細書及び特許請求の範囲の検討により当業者に明らかになるので、開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来技術によるトランジスタドライブ回路の概略図である。
【図２】従来技術による高電圧レベルシフタを含むハイサイドトランジスタドライバの概略図である。
【図３】本発明によるハイサイドトランジスタドライバの機能ブロック図である。
【図４Ａ】本発明による埋め込み信号伝送を含むハイサイドトランジスタドライバの機能ブロック図である。
【図４Ｂ】本発明によるＨ型ブリッジドライバを含む変換器モジュールの回路図である。
【図４Ｃ】本発明によるセンタータップ型プッシュプルドライバを含む変換器モジュールの回路図である。
【図５】本発明による埋め込み信号伝送を含む電力入力信号を示す図である。
【図６】本発明によるリバース信号伝送を含むハイサイドトランジスタドライバの機能ブロック図である。
【図７】本発明によるハイサイドトランジスタドライバを含む蛍光灯バラストの機能ブロック図である。
【図８Ａ】本発明によるバラスト論理モジュールの機能ブロック図である。
【図８Ｂ】本発明によるバラスト論理モジュールの第２の実装の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
２６…出力ノード、５４…入力信号モジュール、５６…受信器モジュール、５８…ハイサイドトランジスタ、７２…変圧器、７４…ドライバ入力信号、７６，７８…入力ノード、８０…入力パルス、８２…ドライバ信号、８４…高電圧ノード、１００…ハイサイドトランジスタ回路、１０２…変換器モジュール、１０４…送信器モジュール、１０６…変圧器、１０８…整流器、１１０…電力入力信号、１１２…ＤＣ出力信号、１１４…パターン認識受信器モジュール、１２２…埋め込み信号、１２４，１２６…方形波、１３０…受信器モジュール、１３２…伝送モジュール１３４…キャパシタ、２００…バラスト、２０２…電解コンデンサ、２０４…バラスト論理モジュール、２０６…集積回路、２０８…ローサイドトランジスタ入力信号、２１０…ローサイドトランジスタ、２１２…蛍光灯、２１４…ガラス管、２１６…ガス、２１８…蛍光体粉末、２２０，２２０Ａ、２２０Ｂ…電極、２２２…遅延マッチングモジュール、３００…高周波発振器、３０２…デジタル状態マシーン、３０４…デジタル補間器、３１０…状態モジュール。
【図１】
2007097153.tif 000003
【図２】
2007097153.tif 000004
【図３】
2007097153.tif 000005
【図４Ａ】
2007097153.tif 000006
【図４Ｂ】
2007097153.tif 000007
【図４Ｃ】
2007097153.tif 000008
【図５】
2007097153.tif 000009
【図６】
2007097153.tif 000010
【図７】
2007097153.tif 000011
【図８Ａ】
2007097153.tif 000012
【図８Ｂ】
2007097153.tif 000013
【外国語明細書】
2007097153000001.pdf