專利名稱：負(fù)載控制裝置及照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變電路(INVERTER CIRCUIT)的負(fù)載控制裝置及具備這種裝置 的照明裝置，而其逆變電路中設(shè)有驅(qū)動負(fù)載的開關(guān)元件。
背景技術(shù)：
過去，這種負(fù)載控制裝置由下列幾個部分組成將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源的逆 變器、借此逆變器工作及驅(qū)動的放電管、分別檢測此放電管的電流及電壓值的檢測裝置、對 檢測這些值的放電管的模擬電流及電壓值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器、根據(jù)靠A/D轉(zhuǎn)換器 檢測的數(shù)字量來演算逆變器控制用標(biāo)準(zhǔn)值的演算器、以及設(shè)有控制器的放電管照明裝置， 而此控制器根據(jù)演算器演算的標(biāo)準(zhǔn)值控制逆變器(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 專開評10-41079號公報(第3-4頁，圖1)

發(fā)明內(nèi)容
但是，比如8位A/D變換器一般具有IMHz 2MHz左右的采樣頻率，可分解為 0. 5μ s 1. 0μ s左右，因此在上述放電管照明裝置中，不能對開關(guān)元件的電流值或電壓值 進(jìn)行充分的采樣。因而，雖然根據(jù)各采樣值的平均值控制逆變器的動作，但在這種控制中很難精確 控制逆變器。另外，可以考慮利用采樣頻率大大高于轉(zhuǎn)換周期的A/D轉(zhuǎn)換器來提高分解能力， 或者利用多個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行多比率(Multi rate)控制，但這樣會產(chǎn)生耗電量增加或費(fèi)用 昂貴等不實(shí)用的問題。本發(fā)明以解決上述背景技術(shù)問題為出發(fā)點(diǎn)，目的在于提供一種既實(shí)用又能精確控 制負(fù)載的負(fù)載控制裝置，以及具備這種裝置的照明裝置。一種負(fù)載控制裝置，其特征在于包括如下幾個部分設(shè)有驅(qū)動負(fù)載的開關(guān)元件的 逆變器電路，以及根據(jù)規(guī)定的采樣頻率將流過處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的模擬電流值轉(zhuǎn)換 成對應(yīng)于此電流值的數(shù)字量的第一轉(zhuǎn)換手段；在借第一轉(zhuǎn)換手段在規(guī)定時序內(nèi)轉(zhuǎn)換的數(shù)字 量與下一個時序的數(shù)字量差額低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量的狀態(tài)下，根據(jù)此差額的變 化率預(yù)測流過開關(guān)元件的電流峰值時序的預(yù)測手段；通過大于第一轉(zhuǎn)換手段采樣頻率的時 鐘頻率驅(qū)動，并在靠預(yù)測手段預(yù)測的時序內(nèi)，關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，開啟處 于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件的控制手段；將負(fù)載輸出的電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的第二轉(zhuǎn)換手段；通 過靠第二轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字量檢測負(fù)載輸出的電量峰值，并根據(jù)此檢測結(jié)果補(bǔ)償預(yù)測手 段預(yù)測時序的補(bǔ)償手段。為了解決上述問題，逆變器電路采用半橋或全橋等逆變器電路。例如，第一轉(zhuǎn)換手段采用具有50MHz左右振蕩頻率的壓控振蕩器，或者8位Flash A/D轉(zhuǎn)換器等。例如，預(yù)測手段采用數(shù)字信號處理器(DSP，Digital Signal Processor)等。
例如，控制手段采用數(shù)字信號處理器等，可以與預(yù)測手段做成一體，也可以與預(yù)測 手段相互分開制作。例如，第二轉(zhuǎn)換手段采用多個A/D轉(zhuǎn)換器或壓控振蕩器等，并采用多比率方式控 制這些裝置，就可以將負(fù)載輸出的電量轉(zhuǎn)換為大于所有采樣頻率的采樣頻率數(shù)字量。例如，補(bǔ)償手段采用數(shù)字信號處理器等，可以與預(yù)測手段做成一體，也可以與預(yù)測 手段相互分開制作。同時，靠第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換為規(guī)定時序(Timing)的數(shù)字量與下一個時序數(shù)字量 的差額(時間差)低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量的狀態(tài)下，根據(jù)此差額變化率預(yù)測靠預(yù) 測手段流過開關(guān)元件的電流峰值的時序，利用大于第一轉(zhuǎn)換手段采樣頻率的時鐘頻率驅(qū)動 的控制手段，在靠預(yù)測手段預(yù)測的關(guān)閉時序內(nèi)，關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，開啟 處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件。另一方面，借第二轉(zhuǎn)換手段將負(fù)載輸出的電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并 根據(jù)此數(shù)字量檢測出負(fù)載輸出的電量峰值后，根據(jù)此檢測結(jié)果使可變設(shè)置手段補(bǔ)償預(yù)測手 段預(yù)測的時序。因此，無需將第一轉(zhuǎn)換手段的采樣頻率增大到需要的值以上，即使流過開關(guān) 元件的電流峰值位于第一轉(zhuǎn)換手段采樣周期內(nèi)，也能根據(jù)開關(guān)元件的電流值精確設(shè)置關(guān)閉 時序，所以在提高實(shí)用性的同時，能夠精確控制負(fù)載。在權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制裝置中，權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置的預(yù)測手 段為根據(jù)第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字量絕對值，預(yù)測流過開關(guān)元件的電流達(dá)到峰值的時序， 而其控制手段為在借上述預(yù)測手段預(yù)測的時序內(nèi)，關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時， 開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件。另外，根據(jù)第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字量絕對值，預(yù)測流過開關(guān)元件的電流達(dá)到峰 值的時序，在此預(yù)測時序內(nèi)，通過控制手段關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，關(guān)閉處于 開啟狀態(tài)的開關(guān)元件。因此，只需根據(jù)通過流過開關(guān)元件電流值轉(zhuǎn)換的數(shù)字量差額變化率 和數(shù)字量絕對值，就能夠隨開關(guān)元件電流峰值關(guān)閉開關(guān)元件，所以能更精確地控制負(fù)載。在權(quán)利要求1或2的負(fù)載控制裝置中，權(quán)利要求3所述的負(fù)載控制裝置的控制手 段為如果作為預(yù)測手段的差額變化率增加時，關(guān)閉開關(guān)元件。另外，作為預(yù)測手段的差額變化率增加時，控制手段將關(guān)閉開關(guān)元件，以防止因電 路異常發(fā)生的過電流等現(xiàn)象。權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于包括在權(quán)利要求1至3的任何一個負(fù)載 控制裝置，以及安裝靠此負(fù)載控制裝置工作的負(fù)載——放電管的設(shè)備本體。同時，包括權(quán)利要求1至3的任何一個負(fù)載控制裝置，以發(fā)揮各自的作用。本發(fā)明的有益效果是，根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)載控制裝置靠第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換為規(guī) 定時序的數(shù)字量與下一個時序數(shù)字量的差額低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量的狀態(tài)下，根 據(jù)此差額變化率并靠預(yù)測手段發(fā)生大于第一轉(zhuǎn)換手段采樣頻率的時鐘頻率，預(yù)測第一轉(zhuǎn)換 手段采樣時序期間開關(guān)元件的關(guān)閉時序，在此預(yù)測的關(guān)閉時序內(nèi)，通過控制手段關(guān)閉處于 開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件。另一方面，借第二轉(zhuǎn)換手段將 負(fù)載輸出的電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并根據(jù)此數(shù)字量檢測出負(fù)載輸出的電量峰值后，根據(jù)此檢 測結(jié)果和借助可變設(shè)置手段補(bǔ)償預(yù)測手段時序的預(yù)測量。因此，無需將第一轉(zhuǎn)換手段的采 樣頻率增大到所需要的值以上，就能根據(jù)開關(guān)元件的電流值精確設(shè)置關(guān)閉的時間，因此在 提高實(shí)用性的同時，能夠精確控制負(fù)載。
根據(jù)權(quán)利要求2的負(fù)載控制裝置，其特征在于在權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制裝置 的基礎(chǔ)上增加效果，根據(jù)借第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字量絕對值，預(yù)測流過開關(guān)元件的電流 達(dá)到峰值的時序，在此預(yù)測的時序內(nèi)通過控制手段關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時， 開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件。因此，只需根據(jù)通過流過開關(guān)元件的電流值轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 差額變化率和數(shù)字量絕對值，就能夠隨開關(guān)元件電流峰值關(guān)閉開關(guān)元件，所以能更精確地 控制負(fù)載。權(quán)利要求3所述的負(fù)載控制裝置，其特征在于增加權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載控 制裝置的效果，如果作為預(yù)測手段的差額變化率增加時，通過控制手段關(guān)閉開關(guān)元件，以防 止因電路異常發(fā)生的過電流等現(xiàn)象。權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于包括在權(quán)利要求1至3的任何一個負(fù)載 控制裝置，以發(fā)揮各自的作用。


圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施例的負(fù)載控制裝置部分方塊圖。圖2是同一負(fù)載控制裝置的電路圖。圖3是表示包括同一負(fù)載控制裝置照明裝置外形的斜視圖。圖4是表示同一負(fù)載控制裝置的負(fù)載及各開關(guān)元件電量的曲線圖。圖5是表示同一負(fù)載控制裝置的第一轉(zhuǎn)換手段動作的示意圖。圖6是分別表示同一負(fù)載控制裝置的開關(guān)元件電流峰值及負(fù)載電量峰值檢測算 法的示意圖。圖7是放大表示圖6所示的負(fù)載控制裝置開關(guān)元件電流峰值檢測算法的示意圖。附圖符號說明11照明裝置12設(shè)備本體16作為負(fù)載控制裝置的放電管照明裝置22逆變器電路32作為第一轉(zhuǎn)換手段的第一轉(zhuǎn)換器35具有預(yù)測手段及補(bǔ)償手段功能的關(guān)閉時的預(yù)測電路37a作為第二轉(zhuǎn)換手段的A/D轉(zhuǎn)換器38作為控制手段的開關(guān)選擇電路FL作為負(fù)載放電管的熒光燈Ql, Q2作為開關(guān)元件的場效應(yīng)晶體管
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。圖1是負(fù)載控制裝置的部分方塊圖，圖2是負(fù)載控制裝置的電路圖，圖3是表示負(fù) 載控制裝置的照明裝置外形的斜視圖，圖4是表示負(fù)載控制裝置的負(fù)載及各開關(guān)元件電量 的曲線圖，圖5是表示負(fù)載控制裝置的第一轉(zhuǎn)換手段動作的示意圖，圖6是分別表示負(fù)載控 制裝置的開關(guān)元件電流峰值及負(fù)載電量峰值檢測算法的示意圖，圖7是放大表示負(fù)載控制
5裝置開關(guān)元件電流峰值檢測算法的示意圖。如圖3所示，照明裝置11上設(shè)有設(shè)備本體12，在設(shè)備本體12下面形成了一個反射 面13，在此反射面長度方向的兩端設(shè)有燈頭(14、14)，在燈頭(14、14)之間以電氣、機(jī)械方 式安裝有作為負(fù)載的放電管，即管形熒光燈FL。另外，此設(shè)備本體12內(nèi)設(shè)有(采用)圖1 所示的負(fù)載控制裝置放電管照明裝置16。如圖2所示，在對圖中未表示的常用交流電源進(jìn)行整流平滑處理的直流電源21 上，連接作為放電管照明電路的逆變器電路22，在逆變器電路22上串聯(lián)作為開關(guān)元件的 場效應(yīng)晶體管(FET) (QU Q2)以構(gòu)成半橋型電路，而此電路上流著逆變器電流iout0(圖 4(b))。這些場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)的門上連接著作為控制電路的數(shù)字控制部分——數(shù)字 控制電路23。場效應(yīng)晶體管Ql與場效應(yīng)晶體管Q2的連接點(diǎn)上引入用于切斷(Cut)直流的電容 Cl及電感L的串聯(lián)電路，并連接到熒光燈FL的一端，而熒光燈FL未圖示的另一端連接在直 流電源21的陰極上。上面的熒光燈FL并聯(lián)啟動用電容C2。如圖1所示，數(shù)字控制電路23分別與用來選擇流過場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)的電流 值iQl、iQ2(圖4(c)及圖4(d))的選擇電路31、作為第一轉(zhuǎn)換手段的第一轉(zhuǎn)換器32、零交 叉檢測電路33及同步信號發(fā)生電路34相連，第一轉(zhuǎn)換器32上連接分別具有預(yù)測手段和補(bǔ) 償手段的關(guān)閉時的預(yù)測電路35(以下簡稱“預(yù)測電路35”)，在此預(yù)測電路35上連接作為整 流電路36的第二轉(zhuǎn)換器37，而選擇電路31上連接預(yù)測電路35和作為預(yù)測手段的開關(guān)選擇 電路38。附加說明的是，下面可能在什么時候，將兩個電流值iQl、iQ2都只稱為電流值i。選擇電路31檢測和選擇流過場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)的電流部分，并將其電流值輸 出到第一轉(zhuǎn)換器32。附加說明的是，選擇電路31可以強(qiáng)制選擇場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)中 任何一個結(jié)構(gòu)。例如，第一轉(zhuǎn)換器32是由作為A/D轉(zhuǎn)換器的流控振蕩器(ICO) 41和作為測量手段 的計(jì)數(shù)器依次相連接而組成。當(dāng)輸入通過選擇電路31選擇的電流值i時，流控振蕩器41根據(jù)第一轉(zhuǎn)換器32采 樣周期的規(guī)定采樣頻率(例如50MHz頻率)，對電流值i進(jìn)行采樣(圖5 (a)及圖5 (b))，輸 出對應(yīng)于電流值i的頻率時鐘信號f，以作為對應(yīng)于電流值i的數(shù)字量。例如，當(dāng)電流值大 時，流控振蕩器41輸出頻率較大的時鐘信號f。附加說明的是，可采用將電流值i轉(zhuǎn)換成電 壓值的電流電壓轉(zhuǎn)換手段代替電力控制振蕩器41，以及根據(jù)規(guī)定的采樣頻率對靠此電流電 壓轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的電壓值進(jìn)行采樣，以輸出時鐘信號f的壓控振蕩器(VCO)。計(jì)數(shù)器42在規(guī)定時間內(nèi)計(jì)量由流控振蕩器41輸出的時鐘信號f。例如場效應(yīng)晶 體管(Q1、Q2)的轉(zhuǎn)換周期為10 μ s (轉(zhuǎn)換頻率100kHz)、流控振蕩器41的采樣頻率為50MHz 的情況下，如果同步信號發(fā)生電路34的采樣周期時寬Tsampl分別為0. 1 μ s (采樣頻率 10MHz)、0. 2 μ s (采樣頻率 5MHz)、0. 5 μ s (采樣頻率 2MHz)、1. 0 μ s (采樣頻率 IMHz)，則此 計(jì)數(shù)器42計(jì)量的時鐘信號f的計(jì)量數(shù)可以分別取5個、10個、25個、50個左右。同時，計(jì)數(shù) 器42向預(yù)測電路35輸出對每個時寬Tsampl取η個平均值的計(jì)量數(shù)Νη。零交叉檢測電路33檢測電流值i的零交叉點(diǎn)(在邊緣確實(shí)變換的點(diǎn))，在同一時 間段內(nèi)向信號發(fā)生電路34輸出此檢測時序，并通過以此輸出值在同一時間段內(nèi)由信號發(fā)生電路34產(chǎn)生的每一時寬Tsampl的同一時間段信號，向流控振蕩器41復(fù)位與計(jì)數(shù)器42 的各自啟動時序，使在電流值i的零交叉點(diǎn)能夠在同一時間段內(nèi)保持第一轉(zhuǎn)換器32的采樣 周期。換句話來說，第一轉(zhuǎn)換器32的采樣周期與逆變器電路22的轉(zhuǎn)換周期保持同一時間 段。附加說明的是，如果第一轉(zhuǎn)換器32的采樣周期與逆變器電路22的轉(zhuǎn)換周期不保持同 一時間段，則可以不設(shè)置零交叉檢測電路33換句話來說，第一轉(zhuǎn)換器32的采樣周期與逆變 器電路22的轉(zhuǎn)換周期保持同一時間段。附加說明的是，如果第一轉(zhuǎn)換器32的采樣周期與 逆變器電路22的轉(zhuǎn)換周期不保持同一時間段，則可以不設(shè)置零交叉檢測電路33。在借第一轉(zhuǎn)換器32在規(guī)定時序內(nèi)轉(zhuǎn)換的數(shù)字量——計(jì)數(shù)值Nn與下一個時序的計(jì) 數(shù)值Nn的差額ND = Nn-Nn-I低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量NDREF的狀態(tài)下，預(yù)測電路
35 根據(jù)此差額 ND 的變化率，即 NDD，n = ND，n_ND，n_l，NDD，n_l = ND，n_l_ND，n_2，......，
NDD, n-v = ND, n-v-ND, n_v_l的變化率，可以預(yù)測場效應(yīng)晶體管Ql、Q2的電流值iQl或 iQ2中任一個成為峰值的時序(圖6(a)及圖6(b))。同時，此預(yù)測電路35能根據(jù)各個時寬 Tsampl,k(k = 1,2,……，n-l，n，……)的數(shù)字量絕對值，即各計(jì)數(shù)值Nk(k = 1,2,……， n-l，n，，……)的復(fù)數(shù)，預(yù)測電流值iQl或iQ2中任一個成為峰值的時序。整流電路36對熒光燈FL的電量，例如作為輸出電流的熒光燈交流電流iout(圖 4 (a))進(jìn)行全波整流后，輸出到第二轉(zhuǎn)換器37。而熒光燈FL的電流可舉輸出電壓或電力等。第二轉(zhuǎn)換器37在內(nèi)部設(shè)有多個作為第二轉(zhuǎn)換手段的A/D轉(zhuǎn)換器37a，并對這些A/ D轉(zhuǎn)換器37a進(jìn)行多比率控制，即相互拉開一定的相位進(jìn)行動作，以對整流電路36輸出的 熒光燈FL電流iout進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，使其成為數(shù)字量(圖6 (c))。因此，第二轉(zhuǎn)換器37用 大于每個A/D轉(zhuǎn)換器37a采樣頻率的采樣頻率，即小于每個A/D轉(zhuǎn)換器37a采樣時的時寬 Tsamp2進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。同時，此第二轉(zhuǎn)換器37通過預(yù)測電路35接受采樣時序的指令。另外，如果能夠與模擬標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較或進(jìn)行溫度補(bǔ)償，第二轉(zhuǎn)換器37可以用各 A/D轉(zhuǎn)換器37a代替，而且如第二變換器32 —樣，可以構(gòu)成多個壓控振蕩器和計(jì)數(shù)器，或者 采樣單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換器37a。開關(guān)選擇電路38分別與場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)的各個門相連接，在靠預(yù)測電路35 預(yù)測的時序內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制。此開關(guān)選擇電路38 —般以IOOkHz左右的轉(zhuǎn)換頻率(10 μ s 左右的轉(zhuǎn)換周期)對場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。下面說明上述一個實(shí)施例的動作情況靠數(shù)字控制電路23轉(zhuǎn)換控制場效應(yīng)晶體管(Ql，Q2)，從逆變器電路22輸出的高 頻電壓通過切斷直流用電容Cl、電感L及啟動用電容C2的諧振轉(zhuǎn)換成諧振電壓，而此諧振 電壓在預(yù)熱熒光燈FL燈絲的同時施加在燈絲上，來點(diǎn)亮熒光燈FL。在這里，數(shù)字控制電路23中，23中，如果電流值iQl和iQ2中，iQl在負(fù)荷(狀態(tài)) 下能夠正確把握時間零交叉檢測出33此零交叉檢測信號輸入到選擇電路31中，由選擇電 路31選擇電流值iQl，由第一轉(zhuǎn)換器32的流控振蕩器41將已選擇的電流值iQl轉(zhuǎn)換成對 應(yīng)于其絕對值的頻率時鐘信號f，而計(jì)數(shù)器42計(jì)量這個被轉(zhuǎn)換的時鐘信號f。此時，從零交叉檢測電路33輸出的零交叉檢測信號也輸入到同步信號發(fā)生電路 34中，對流控振蕩器41與計(jì)數(shù)器42的動作時序進(jìn)行復(fù)位，使流控振蕩器41 (第一轉(zhuǎn)換器 32)的采樣周期與逆變器電路22的轉(zhuǎn)換周期同步化。然后，當(dāng)通過計(jì)數(shù)器42將各個時寬Tsampl，η (η = 1，2，……)的計(jì)數(shù)值Nn輸入到預(yù)測電路35時，此預(yù)測電路35根據(jù)此計(jì)數(shù)值Nn演算其差額ND，η。當(dāng)差額ND，η低于 引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量NDREF，即ND，n ^ NDREF時，預(yù)測場效應(yīng)晶體管Ql的關(guān)閉時序 Tto, U。具體地說，預(yù)測電路35 演算差額 NDD，即 NDD, η = ND, n_ND，n_l，NDD, η_1 = ND,
n-l-ND, η-2, ......，NDD, η-ν-1 = ND, n-v-ND, η_ν_1，并根據(jù)這些變化率產(chǎn)生大于第一轉(zhuǎn)
換器32采樣頻率的時鐘頻率，以小于時寬Tsampl的時寬Tto，時寬Tsampl，n+k(k為大于 1的任意自然數(shù))，即預(yù)測位于k個采樣周期后的時寬Tsampl中的電流值iQl的峰值時序 (圖7)。在這里，差額NDD的變化率變小時，可認(rèn)為正在接近峰值；當(dāng)差額NDD的變化率低 于規(guī)定值時，可以認(rèn)為它是峰值。另外，k 一般設(shè)置為1或2，但如果引起反應(yīng)的最小物理量 NDREF不太可能設(shè)置分解，則可通過加大k來彌補(bǔ)設(shè)置分解。又例如，在流過場效應(yīng)晶體管Ql電流梯度不變化的區(qū)域內(nèi)預(yù)測上述時序Tto，u的 情況下，如果由于場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)的轉(zhuǎn)換頻率有大幅變化而不能正確預(yù)測時序Tto， u,預(yù)測電路35將根據(jù)多個計(jì)數(shù)值Nn的絕對值，預(yù)測電流值iQl成為峰值的時序。另外，電 流值i的目標(biāo)峰值通過燈管電流iout與其目標(biāo)值之差進(jìn)行設(shè)置。另外，通過預(yù)測電路35預(yù)測的時序Tto，U，預(yù)測電路35用時寬Tto的微小幅度PWM 信號控制開關(guān)選擇電路38，開關(guān)選擇電路38通過靠預(yù)測電路35預(yù)測的時序Tto，u關(guān)閉靠 選擇電路31選擇電流值i的場效應(yīng)晶體管(在本實(shí)施例中為場效應(yīng)晶體管Ql)，并用此時 序Tl或T2開啟場效應(yīng)晶體管Q2。另一方面，燈管電流iout被整流電路36整流后，對第二轉(zhuǎn)換器37的各個A/D轉(zhuǎn) 換器37a進(jìn)行多比率控制，比時序Tto，u延遲τ Dl時間后，轉(zhuǎn)換成規(guī)定時寬Tsamp2的數(shù)字量。在預(yù)測電路35中，根據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字量檢測出燈管電流iout的峰值，并根據(jù)其檢測 結(jié)果適當(dāng)補(bǔ)償引起反應(yīng)的最小物理量NDREF。此時，對于用來補(bǔ)償引起反應(yīng)的最小物理量NDREF的第二轉(zhuǎn)換器37數(shù)字量，如果 時寬Tsamp2較短時，利用靠各個A/D轉(zhuǎn)換器37a轉(zhuǎn)換的數(shù)字量平均值；如果時寬Tsamp2較 長時，利用靠各個A/D轉(zhuǎn)換器37a轉(zhuǎn)換的數(shù)字量最大值或最小值。因此，按補(bǔ)償?shù)臅r序，即比燈管電流iout峰值檢測時序晚τ D2時間的時序，場效 應(yīng)晶體管Q2像上述場效應(yīng)晶體管Ql的關(guān)閉控制一樣被關(guān)閉，而場效應(yīng)晶體管Ql被開啟。 換言之，補(bǔ)償比場效應(yīng)晶體管(Q1、Q2)晚半個周期的關(guān)閉時序(PWM信號輸出)。此后，原封不動地對場效應(yīng)晶體管(Ql、Q2)反復(fù)交替進(jìn)行控制。如上所述，在第一轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)值Nn-I與下一個計(jì)數(shù)值Nn的差額ND，η 成為低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量NDREF的狀態(tài)下，根據(jù)差額ND的變化率預(yù)測通過預(yù)測 電路35流過場效應(yīng)晶體管(Q1，Q2)的電流值iQl，iQ2成為峰值的時序Tto，u，在此預(yù)測的 關(guān)閉時序Tto，u內(nèi)，由開關(guān)選擇電路38在關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的場效應(yīng)晶體管(在本實(shí)施例 為場效應(yīng)晶體管Ql)的同時，開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的場效應(yīng)晶體管(在本實(shí)施例為場效應(yīng)晶 體管Q2)。另一方面，在靠預(yù)測電路35預(yù)測的、處于關(guān)閉的時序Tto，u的附近，對多個A/D 轉(zhuǎn)換器37a進(jìn)行多比率控制，將燈管電流iout轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并用這些數(shù)字量檢測出燈光 電流iout的峰值，然后根據(jù)此檢測結(jié)果補(bǔ)償預(yù)測電路35的時序預(yù)測結(jié)果。具體地說，就是 補(bǔ)償引起反應(yīng)的最小物理量NDREF。因此，無需將第一轉(zhuǎn)換器32的采樣頻率增大到所需要
8的值以上，即使電流i的峰值位于第一轉(zhuǎn)換器32的采樣周期內(nèi)，也能根據(jù)電流值i精確設(shè) 置關(guān)閉時序Tto，u,因此在提高實(shí)用性的同時，能夠精確控制熒光燈FL。同時，根據(jù)靠第一轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換的計(jì)數(shù)值Nn的絕對值，由預(yù)測電路35預(yù)測電流 值i成為峰值的時序，在此預(yù)測時序內(nèi)，由開關(guān)選擇電路38在關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的場效應(yīng) 晶體管(在本實(shí)施例為場效應(yīng)晶體管Ql)的同時，開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的場效應(yīng)晶體管(在 本實(shí)施例為場效應(yīng)晶體管Q2)。因此，只需根據(jù)計(jì)數(shù)值Nn和差額ND的變化率及電流值i的 絕對值，就能夠隨電流i的峰值關(guān)閉場效應(yīng)晶體管(在這里為場效應(yīng)晶體管Ql)，所以能更 精確地控制負(fù)載。而且，因根據(jù)Tsampl成為峰值的幾個周期前計(jì)數(shù)值Nn的差額ND等的驗(yàn)算結(jié)果， 預(yù)測電流值i成為峰值的時序Tto，u并進(jìn)行計(jì)算，所以能夠保證計(jì)算時間。另外，根據(jù)接近放電管照明裝置16輸入端的場效應(yīng)晶體管(Ql，Q2)電流值iQl、 iQ2設(shè)定關(guān)閉時序，因此響應(yīng)度比較好。特別是，在照明裝置11中，如果響應(yīng)度較低，存在熒 光燈FL熄滅或閃爍的危險，因此提高響應(yīng)度就能確實(shí)防止這種熄滅或閃爍現(xiàn)象。如果一般情況下減少的預(yù)測電路35的差額ND變化率增加時，由開關(guān)選擇電路 (38)關(guān)閉場效應(yīng)晶體管Ql或場效應(yīng)晶體管Q2，因此能防止因場效應(yīng)晶體管(Ql、Q2)異常 等原因造成的過電流等現(xiàn)象。在上述實(shí)施例中，還可以控制場效應(yīng)晶體管(Ql，Q2)中的任一個，來控制每個周 期的燈管電流iout。此時，場效應(yīng)晶體管Q2更容易控制，因此應(yīng)該控制Q2。在放電管照明裝置11的過渡期，應(yīng)在每個周期進(jìn)行上述關(guān)閉時序的設(shè)置；而在穩(wěn) 定期內(nèi)，幾個周期進(jìn)行一次也可。而且，第一轉(zhuǎn)換器32具有與流控振蕩器41及計(jì)數(shù)器42相同的功能。例如，可以 采用8位Flash A/D轉(zhuǎn)換器。在此情況下，例如可以共用第二轉(zhuǎn)換器37的A/D轉(zhuǎn)換器37a 的任一側(cè)。另外，除燈管電流iout等輸出電流以外，例如負(fù)載的電量在輸出電壓或電力中也 可以進(jìn)行控制。而且，補(bǔ)償手段可以用引起反應(yīng)的最小物理量NDREF的補(bǔ)償代替，可以控制改變 時寬Tsampl，n+k的k值或同時使用這些因素。對除熒光燈FL以外的負(fù)載也可以使用上述負(fù)載控制裝置。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明適用于家庭用照明燈具等負(fù)載。
權(quán)利要求
一種負(fù)載控制裝置，其特征在于包括如下幾個部分設(shè)有驅(qū)動負(fù)載的開關(guān)元件的逆變器電路，以及根據(jù)規(guī)定的采樣頻率將流過處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的模擬電流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于此電流值的數(shù)字量的第一轉(zhuǎn)換手段；在借第一轉(zhuǎn)換手段在規(guī)定時序內(nèi)轉(zhuǎn)換的數(shù)字量與下一個時序的數(shù)字量差額低于引起規(guī)定反應(yīng)的最小物理量的狀態(tài)下，根據(jù)此差額的變化率預(yù)測流過開關(guān)元件的電流峰值時序的預(yù)測手段；通過大于第一轉(zhuǎn)換手段采樣頻率的時鐘頻率驅(qū)動，并在靠預(yù)測手段預(yù)測的時序內(nèi)，關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān)元件的控制手段；將負(fù)載輸出的電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的第二轉(zhuǎn)換手段；通過靠第二轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字量檢測負(fù)載輸出的電量峰值，并根據(jù)此檢測結(jié)果補(bǔ)償預(yù)測手段預(yù)測時序的補(bǔ)償手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制裝置，其特征在于根據(jù)靠第一轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)換的數(shù)字 量絕對值，通過預(yù)測手段預(yù)測流過開關(guān)元件的電流成為峰值的時序，在靠此預(yù)測手段預(yù)測 的時序內(nèi)，通過控制手段關(guān)閉處于開啟狀態(tài)的開關(guān)元件的同時，開啟處于關(guān)閉狀態(tài)的開關(guān) 元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載控制裝置，其特征在于作為其預(yù)測手段的差額增加 時，通過控制手段關(guān)閉開關(guān)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的負(fù)載控制裝置，其特征在于所述照明裝置包 括設(shè)備負(fù)載控制裝置和設(shè)有靠此負(fù)載控制裝置工作的放電管的設(shè)備本體。
全文摘要
一種放電管照明裝置，該裝置可以在改善實(shí)用性的同時精確地控制負(fù)載。當(dāng)計(jì)量數(shù)(Nn)變成預(yù)定閾值或小于預(yù)定閾值時，預(yù)測電路(35)基于差額的變化率預(yù)測電流值iQ1變成峰值的時序。開關(guān)選擇電路(38)用高于第一轉(zhuǎn)換器單元(32)的采樣頻率的時鐘頻率來驅(qū)動，該開關(guān)選擇電路(38)在關(guān)閉時序關(guān)閉場效應(yīng)管(Q1)，并開啟場效應(yīng)管(Q2)。多個A/D轉(zhuǎn)換器(37a)受到多比率控制，從而基于燈電流(iOUT)的峰值來糾正預(yù)測電路(35)的閾值。即使為了第一轉(zhuǎn)換器單元(32)的采樣周期設(shè)置電流值(iQ1，iQ2)的峰值，可以在不用將采樣頻率提高到所需要的值以上的情況下根據(jù)電流值(iQ1，iQ2)來精確地設(shè)定關(guān)閉時序。所以，能夠改善實(shí)用性和精確地控制熒光燈的點(diǎn)亮。
文檔編號H05B41/282GK101933401SQ20088011320
公開日2010年12月29日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者黑川不二雄 申請人:國立大學(xué)法人長崎大學(xué)