專利名稱：放電燈點亮電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈點亮電路。
技術(shù)背景為了使車輛的前照燈等中所使用的金屬卣化物燈(metal halide lamp )等 放電燈點亮，需要用于穩(wěn)定地提供電力的點亮電路(鎮(zhèn)流器(ballast))。例如， 專利文獻1所公開的放電燈點亮電贈備有包含串聯(lián)諧振電路的直流-交流變換 電路，從該直流-交流變換電路向放電燈提供交流電力。并且，供應(yīng)電力的大 小通過使串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率變化來控制。另外，放電燈點亮電路還進行放電燈的點亮控制。即，放電燈點亮電路 在放電燈的點亮前，控制無負載時輸出電壓(OCV: Open Circuit Voltage ), 并且在對放電燈施加高壓脈沖從而使放電燈點亮之后，降低瞬態(tài)接通功率， 同時使其轉(zhuǎn)移到正常點亮狀態(tài)。這里，圖16是概念性表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力(或者 OCV)之間的大小關(guān)系的曲線圖。在圖16中，曲線圖Ga表示點亮前的驅(qū)動 .頻率和OCV之間的關(guān)系，曲線圖Gb表示點亮后的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力之間 的關(guān)系。如圖16所示，對放電燈的供應(yīng)電力(或者OCV)的大小，在驅(qū)動 頻率與串聯(lián)諧振頻率(點亮前fa,點亮后fb)相等時為最大值，隨著驅(qū)動頻率變得大于(或者變得小于)串聯(lián)諧振頻率而減少。在驅(qū)動頻率小于串聯(lián) 諧振頻率的區(qū)域，開關(guān)損耗變大，功率效率下降，所以在驅(qū)動頻率大于串聯(lián) 諧振頻率的區(qū)域，其大小被控制。在放電燈的點亮控制中，點亮前的動作點設(shè)置在與大于串聯(lián)諧振頻率fa 的驅(qū)動頻率fc對應(yīng)的點Pa，點亮后的動作點設(shè)置在大于串聯(lián)諧振頻率fb的 區(qū)域X內(nèi)。在現(xiàn)有的放電燈點亮電路中，例如如下這樣進行從點Pa到區(qū)域X 的轉(zhuǎn)移。即，在動作點Pa，使放電燈點亮后，將點亮前的驅(qū)動頻率fc維持某 一定的時間。此時，驅(qū)動頻率以及供應(yīng)電力的相關(guān)向曲線圖Gb變化，動作 點轉(zhuǎn)移到點Pc。此后，使驅(qū)動頻率強制性地變化規(guī)定的變化量厶f=(-fd-fc),
使動作點轉(zhuǎn)移到區(qū)域X內(nèi)的點Pb。專利文獻1日本特開2005-63821 但是，在考慮了電源電壓的變動或動作溫度的不均、電子部件的電性特 性的誤差等的基礎(chǔ)上設(shè)定頻率變化量Af極其困難。放電燈點亮電路所使用的 電子元件的特性有差別，并且點亮前以及點亮后的諧振頻率的差(fb-fa)對 于放電燈點亮電路的每個個體不同。因此，為了預(yù)先設(shè)定Af，需要進行具有 容限的部件設(shè)計，或者對每個個體調(diào)整Af。但是，在部件設(shè)計上若使其具有 容限，就會成為苛刻技術(shù)要求(over spec)而不理想。另外，即便是對每個 個體調(diào)整Af，由于老化而電路的特性變化時，如果仍然保持初始的Af，點亮 特性就有可能惡化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題而完成，提供一種在放電燈的點亮控制中，能使部 件設(shè)計的容限具有余裕，并且能良好地維持點亮特性的放電燈點亮電路。為了解決上述課題，本發(fā)明的放電燈點亮電路是一種將用于使放電燈點 亮的交流電力提供給該放電燈的放電燈點亮電路，其特征在于，備有電力 供應(yīng)單元，具有包括多個開關(guān)元件、電感線圈以及變壓器當中至少一個、 以及電容器的串聯(lián)諧振電路，以及驅(qū)動多個開關(guān)元件的驅(qū)動單元，其將直流 電源變換后，將交流電力提供給放電燈；控制單元，生成用于控制驅(qū)動單元 的驅(qū)動頻率的控制信號；以及起動單元，對放電燈施加高壓脈沖促使點亮， 控制單元包括第1電路單元，生成固定的控制信號；第2電路單元，生成 控制信號，以使串聯(lián)諧振電路的電壓和電流的相位差接近于零；以及第3電 路單元，生成控制信號，以使交流電力的大小按照規(guī)定的時間函數(shù)接近于固 定值，在施加高壓脈沖的第1時刻以后，來自第1電路單元的控制信號被選 擇，在基于來自第3電路單元的控制信號的驅(qū)動頻率超過基于來自第2電路 單元的控制信號的驅(qū)動頻率的第3時刻以后，來自第3電路單元的控制信號 被選擇，從第1時刻和第3時刻之間的第2時刻起到第3時刻為止，來自第 2電路單元的控制信號被選擇。本申請發(fā)明者們考慮了在點亮控制中，施加高壓脈沖從而使放電燈點亮 以后，要對放電燈提供足夠的電力，并使放電持續(xù)。并且，徹底研究了提供 供應(yīng)電力的最大值的串聯(lián)諧振頻率，不是在放電燈點亮之后立刻瞬間轉(zhuǎn)移到 圖16的頻率fb,而是從低的頻率側(cè)連續(xù)地轉(zhuǎn)移到fb(即，點亮后的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力之間的相關(guān)曲線圖Gb從低頻率側(cè)連續(xù)地移動)的情況。在上述的放電燈點亮電路中，第2電路單元生成控制信號，以使串聯(lián)諧 振電路的電壓和電流的相位差接近于零，所以如果使用該控制信號，則能夠 使驅(qū)動單元的驅(qū)動頻率跟蹤該串聯(lián)諧振電路的串聯(lián)諧振頻率。所以，根據(jù)上 述放電燈點亮電路，從第2時刻到第3時刻為止的期間能夠?qū)⒚繒r每刻變化 的接近最大電力值的大小的電力持續(xù)提供給放電燈。另外，在上述的放電燈點亮電路中，在被施加高壓脈沖的第1時刻以后 到第2時刻為止，來自第1電路單元的控制信號被選擇。這樣，到第2電路 單元的動作能夠進行為止，利用來自第1電路單無的控制信號使驅(qū)動頻率保 持固定值，從而能夠適當?shù)厥狗烹姛舻碾娀≡鰪姟Ａ硗?，基于來自?電路 單元的控制信號的驅(qū)動頻率在超過基于來自第2電路單元的控制信號的驅(qū)動 頻率的定時(第3時刻)以后，來自第3電路單元的控制信號被選擇。由此， 能夠從點亮控制的模式適當?shù)剞D(zhuǎn)移到按照規(guī)定的時間函數(shù)使交流電力的大小 接近于固定值的電力控制的模式。根據(jù)上述的放電燈點亮電路，在放電燈點亮以后，跟蹤提供供應(yīng)電力的 最大值的串聯(lián)諧振頻率的變化來控制驅(qū)動頻率，所以不需要預(yù)先設(shè)定圖16所 示的Af,而能夠不依賴于電源電壓的變動或動作溫度的不均、電子部件的電 性特性的誤差等控制驅(qū)動頻率，并抑制部件設(shè)計的容限，且能夠良好地維持 點亮性。另外，在放電燈的點亮控制中，該點亮性(點亮成功率)很重要。因為 點亮性高時，不需要反復(fù)多次進行點亮控制，而能夠提早點亮開始。特別地， 在車輛用的前照燈等使用放電燈的情況下，優(yōu)選點亮開始盡量快。根據(jù)上述 的放電燈點亮電路，施加高壓脈沖使放電燈點亮以后，能夠?qū)Ψ烹姛籼峁┳?夠的電力，并使放電持續(xù)，所以更能提高點亮性。另外，放電燈點亮電路的特征在于，第2時刻為與變成能夠檢測所述串 聯(lián)諧振電路的電流的相位的時刻相同，或者為該時刻之后。例如，在通過檢 測放電燈流過的電流(燈電流)來檢測串聯(lián)諧振電路的電流的相位的情況等， 到放電燈開始流過電流(即，在放電燈的電極間開始形成電弧)為止，不能 檢測到串聯(lián)諧振電路的電流的相位。因此，到能夠檢測串聯(lián)諧振電路的相位 的時刻(即，第2時刻)為止，利用第1電路單元將驅(qū)動頻率保持為固定值，
同時使電弧增強，在電弧增強某程度而能夠檢測燈電流之后，利用第2電路 單元使驅(qū)動頻率跟蹤串聯(lián)諧振頻率即可。由此，能夠使上述的放電燈點亮電 路適當?shù)貏幼鳌?br> 另外，放電燈點亮電路其特征也可以為，第2電路單元包括相位差檢測 單元，該相位差^r測單元被輸入基于所述串聯(lián)諧振電路的電壓的第1信號、 以及基于串聯(lián)諧振電路的電流的第2信號，在第2信號的相位相對于第1信 號超前或者延遲時，相位差檢測單元生成具有與該相位差對應(yīng)的脈沖寬度的 相位差信號，控制單元基于相位差信號使驅(qū)動頻率變化。由此，能夠適當?shù)?構(gòu)成上述的第2電路單元。
根據(jù)本發(fā)明的放電燈點亮電路，能夠使部件設(shè)計容限具有余裕，并能夠 良好地維持點亮性。


圖1是表示本發(fā)明的放電燈點亮電路的一實施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖2是概念性地表示晶體管的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力的大小的關(guān)系的曲線圖。圖3是表示V-F變換單元的變換特性的概略的圖。 圖4是表示一例控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖5是表示規(guī)定的時間函數(shù)的典型例子的曲線圖。圖6 (a)是例示了晶體管的導(dǎo)通/截止狀態(tài)的隨時間變化的曲線圖，(b) 是例示了信號VS2的波形的隨時間變化的曲線圖，(c)是例示了串聯(lián)諧振電 路的電壓的波形的隨時間變化的曲線圖，(d)是例示了在串聯(lián)諧振電路的電 感性區(qū)域的電流波形的隨時間變化的曲線圖，(e)是例示了串聯(lián)諧振電路的 諧振狀態(tài)下的電流波形的隨時間變化的曲線圖，(f)是例示了串聯(lián)諧振電路 的電容性區(qū)域的電流波形的隨時間變化的曲線圖，并且，圖6表示了它們的 相位關(guān)系。圖7 (a)是表示驅(qū)動頻率的變化的曲線圖，(b)是表示起動用電容器電 壓的變化的曲線圖，(c)是表示燈電壓VL的變化的曲線圖，(d)表示控制 單元的控制模式的轉(zhuǎn)換。圖8(a)是表示脈沖施加信號的推移的曲線圖，(b)是表示控制信號Scl 的推移的曲線圖，(c)是表示供應(yīng)電力的推移的曲線圖，(d)表示控制單元
的控制模式的轉(zhuǎn)換。圖9是表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力(或者OCV)的大小之 間的關(guān)系的曲線圖與控制單元的控制模式的對應(yīng)關(guān)系的圖。圖10是表示一例頻率跟蹤控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。圖11是表示放大單元以及相位差檢測單元的具體的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖12是相位差檢測單元的各信號的時序圖。圖14是數(shù)字濾波單元以及低通濾波單元的各信號的時序圖。 圖15是表示一例采樣保持單元11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖16是概念性地表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力(或者OCV ) 的大小之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實施方式
以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的放電燈點亮電路的實施方式。另夕卜， 在附圖的說明中，對同一要素賦予相同的符號，并省略重復(fù)的說明。圖1是表示本發(fā)明的放電燈點亮電路的一實施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖 1所示的放電燈點亮電路1是將用于使放電燈L點亮的交流電力提供給放電 燈L的電路，將來自直流電源B的直流電壓VB變換成交流電壓后提供給放 電燈L。放電燈點亮電路l主要用于車輛用的、特別是前照燈等燈具。另夕卜， 作為放電燈L，例如最好使用無水銀的金屬卣化物燈，但是也可以是具有其 它結(jié)構(gòu)的放電燈。放電燈點亮電路l包括電力供應(yīng)單元2，從直流電源B接受電源供給 后將交流電力提供給放電燈L;控制單元10，基于放電燈L的電極間電壓(以 下記為燈電壓)以及電極間電流(以下記為燈電流)來控制對放電燈L的才是 供電力的大??；以及V-F變換單元24，將從控制單元10所輸出的模擬信號、 即控制信號Scl進行電壓-頻率變換(V-F變換)，從而生成控制信號Sc2。電力供應(yīng)單元2將基于來自控制單元10的控制信號Scl (在本實施方式 中為來自V-F變換單元24的控制信號Sc2)的大小的電力提供給放電燈L。 電力供應(yīng)單元2經(jīng)由用于點亮操作的開關(guān)20連接到直流電源B (電池等)， 從直流電源B 4妻收直流電壓VB，進行交流變換以及升壓。本實施方式的電 力供應(yīng)單元2包括在點亮開始時對放電燈L施加高壓脈沖從而促使點亮的 起動單元3;作為開關(guān)元件的兩個晶體管5a以及5b;以及作為驅(qū)動晶體管5a 以及5b的驅(qū)動單元的橋路驅(qū)動器(bridge driver) 6。作為晶體管5a、 5b，例 如如圖1所示最好使用N溝道MOSFET，但是也可以是其它的FET或雙極晶 體管。在本實施方式中，晶體管5a的漏極端子連接到直流電源B的正極側(cè)端 子，晶體管5a的源極端子連接到晶體管5b的漏極端子，晶體管5a的柵極端 子連接到橋路驅(qū)動器6。另外，晶體管5b的源極端子連接到接地電位線GND (即，直流電源B的負極側(cè)端子)，晶體管5b的柵極端子連接到橋路驅(qū)動器 6。橋路驅(qū)動器6通過將相互反相的驅(qū)動信號Sdrvl、 Sdrv2提供給晶體管5a、 5b的柵極端子，從而使晶體管5a、 5b交替地導(dǎo)通。本實施方式的電力供應(yīng)單元2還包括變壓器7、電容器8以及電感線圈9。 變壓器7設(shè)置成用于將高壓脈沖施加給放電燈L并傳輸電力，同時對該電力 升壓。另外，變壓器7、電容器8以及電感線圈9構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。即， 變壓器的初級線圈7a、電感線圈9以及電容器8相互串聯(lián)連接。并且，該串 聯(lián)電路的一端連接到晶體管5a的源極端子以及晶體管5b的漏極端子，另一 端連接到接地電位線GND。在該結(jié)構(gòu)中，通過由變壓器7的初級線圈7a的 的漏(leakage)電感以及電感線圈9的電感構(gòu)成的合成電抗和電容器8的電 容，決定諧振頻率。另外，也可以僅通過初級線圈7a以及電容器8構(gòu)成串聯(lián) 諧振電路，并省略電感線圈9。此外，也可以將初級線圈7a的電感設(shè)定得與 電感線圈9相比極小，諧振頻率由電感線圈9和電容器8的電容來大致決定。在電力供應(yīng)單元2中，利用由電容器8以及感應(yīng)性元件(電感分量或電 感線圈)產(chǎn)生的串聯(lián)諧振現(xiàn)象，將晶體管5a、 5b的驅(qū)動頻率規(guī)定為該串聯(lián)諧 振頻率以上的值，從而使該晶體管5a、 5b交替地導(dǎo)通/截止，并使變壓器7 的初級線圈7a產(chǎn)生交流電力。該交流電力被升壓、傳遞到變壓器7的次級線 圈7b,并提供給連接到次級線圈7b的放電燈L。另外，驅(qū)動晶體管5a、 5b 的橋路驅(qū)動器6相反地驅(qū)動各個晶體管5a、 5b,使得晶體管5a、 5b不同時成 為連接狀態(tài)。該串聯(lián)諧振電路的點亮前的串聯(lián)諧振頻率fa以及點亮后的串聯(lián)諧振頻率 fb分別用以下的式子(1)、 (2)表示。其中，式子中的C為電容器8的電容， Lr為電感線圈9的電感，Lpl為點亮前的初級線圈7a的電感，Lp2為點亮后 的次級線圈7b的電感。式子1
<formula>formula see original document page 9</formula>( 1 )<formula>formula see original document page 9</formula>2)由于通常Lpl>Lp2,所以點亮前的串聯(lián)諧振頻率fa比點亮后的串聯(lián)諧振頻率 fb小。另外，該串聯(lián)諧振電路的阻抗根據(jù)橋路驅(qū)動器6產(chǎn)生的晶體管5a、 5b的 驅(qū)動頻率而變化。所以，能夠通過使該驅(qū)動頻率變化來控制提供給放電燈L 的交流電力的大小。這里，圖2是概念性地表示晶體管5a、 5b的驅(qū)動頻率和 供應(yīng)電力的大小的關(guān)系的曲線圖。如圖2所示，提供給放電燈L的電力的大 小在驅(qū)動頻率與串聯(lián)諧振頻率fon相等時為最大值Pmax，并隨著驅(qū)動頻率變 得大于(或者小于)串聯(lián)諧振頻率而減小。但是，在驅(qū)動頻率比串聯(lián)諧振頻 率fon小時，開關(guān)損耗變大，功率效率降低。所以，在橋路驅(qū)動器6的驅(qū)動 頻率比串聯(lián)諧振頻率fon大的區(qū)域(圖中的區(qū)域A),其大小受控制。另外， 將比串聯(lián)諧振頻率fon小的頻率區(qū)域稱為電容性區(qū)域，將比串聯(lián)諧振頻率fon 大的頻率區(qū)域稱為電感性區(qū)域。在本實施方式中，橋路驅(qū)動器6的驅(qū)動頻率 根據(jù)來自連接到橋路驅(qū)動器6的V-F變換單元24的控制信號Sc2 (包括調(diào)頻 后的脈沖串)的脈沖頻率凈皮控制。起動單元3為用于對放電燈L施加起動用的高壓脈沖的電路，從起動單 元3對變壓器7施加觸發(fā)電壓以及電流時，高壓脈沖與在變壓器7的次級線 圈7b所生成的交流電壓重疊。起動單元3包括脈沖施加信號發(fā)生電路31， 生成表示高壓脈沖被施加的定時的脈沖施加信號Sstart;起動用電容器(電容 元件)32,蓄積用于生成高壓脈沖的電力；以及防護裝置(spark gap)或放 電器(gas arrester)等自降伏型開關(guān)元件33。脈沖施加信號發(fā)生電路31的一 端連"t妄到變壓器7的輔助線圈7c的一端，提供對起動單元3的輸入電壓。脈 沖施加信號發(fā)生電路31的另一端連接到起動用電容器32的一端。輔助線圈 7c以及起動用電容器32各自的另 一端都連接到接地電位線GND。另外，關(guān) 于對起動單元3的輸入電壓，例如既可以從變壓器7的次級線圈7b獲得，或 者也可以設(shè)置與電感線圈9 一起構(gòu)成變壓器的輔助線圖而從該輔助線圈獲/曰付。9
自降伏型開關(guān)元件33的一端與起動用電容器32的一端相連接，自降伏 型開關(guān)元件33的另一端連接到初級線圈7a的中間。在起動單元3，啟動用電 容器32的兩端電壓Vcd達到自降伏型開關(guān)元件33的放電開始電壓時，自降 伏型開關(guān)元件33瞬間成為導(dǎo)通狀態(tài)，從而觸發(fā)電壓以及電流被輸出。另外， 脈沖施加信號發(fā)生電路31在起動用電容器32的兩端電壓Vcd由于放電而降 低的瞬間生成脈沖施加信號Sstart，并且，將該脈沖施加信號Sstart提供給后 述的控制單元10?？刂茊卧?0基于放電燈L的燈電壓VL以及燈電流IL,控制橋路驅(qū)動器 6的驅(qū)動頻率(即對放電燈L的供應(yīng)電力的大小)?？刂茊卧?0包括輸入端 10a 10e、輸出端10f。輸入端10a為了輸入用于表示》欠電燈L的燈電壓VL 的振幅的信號(以下稱為相當于燈電壓的信號)VS1,經(jīng)由峰值保持電路21 連接到次級線圈7b的中間抽頭。相當于燈電壓的信號VS1設(shè)定成燈電壓VL 的峰值的例如0.35倍。輸入端10b經(jīng)由峰值保持電路22以及緩沖器23連接 到用于檢測放電燈L的燈電流IL而設(shè)置的電阻元件4的一端。電阻元件4的 一端還經(jīng)由放電燈點亮電路1的輸出端子連接到放電燈L的一個電極，電阻 元件4的另一端連接到接地電位線GND。并且，從緩沖器23輸出表示燈電 流IL的振幅的信號(以下稱為相當于燈電流的信號)IS1。輸入端10c與電阻元件4的一端相連接。為了檢測串聯(lián)諧振電路的電流 的相位，輸入端10c被輸入用于表示燈電流IL的信號IS2。通常，串聯(lián)諧振 電路的電流(即變壓器7的初級線圈7a的電流)比燈電流(即次級線圈7b 的電流)大。所以，如果在串聯(lián)諧振電路上配置用于檢測電流的電阻，則功 率損耗會變大?；谶@樣的理由，本實施方式的控制單元IO使用表示與串聯(lián) 諧振電路的電流同相位的燈電流IL的信號IS2，檢測串聯(lián)諧振電路的電流的 相位。輸入端10d連接到起動單元3。該輸入端10d被輸入脈沖施加信號Sstart。 起動單元3在例如起動用電容器32的兩端電壓達到規(guī)定電壓并且自降伏型開 關(guān)元件33導(dǎo)通的定時，將脈沖施加信號Sstart輸出到控制單元10。并且，輸 入端10e經(jīng)由波形成形電路25連接到電力供應(yīng)單元2的串聯(lián)諧振電路上的布 線。為了檢測串聯(lián)諧振電路的電壓的相位，串聯(lián)諧振電路的輸出電壓Vout通 過波形成形電路25形成矩形波(信號VS2)并被輸入到輸入端10e。另外， 如圖虛線所示，輸入端10e例如也可以連接到橋路驅(qū)動器6和晶體管5b (或
者5a)的柵極端子的連接點。此時，輸入端10e被輸入驅(qū)動信號Sdrv2( Sdrvl )。 輸入端10e只要是能夠檢測串聯(lián)諧振電路的電壓的相位的部位，連接到放電 燈點亮電路1的部位的地方都可以。V-F變換單元24從控制單元10的輸出端10f輸入作為模擬信號的控制信 號Scl,并將該控制信號Scl進行V-F變換后生成控制信號Sc2。圖3表示本 實施方式的V-F變換單元24的變換特性的概略。V-F變換單元24其構(gòu)成為， 輸入電壓(即控制信號Scl的電壓)越低，控制信號Sc2的脈沖頻率越高。接著說明本實施方式的控制單元10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4是表示一例控制單 元10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖4所示，控制單元10包括生成控制信號 Sl的采樣保持單元ll、生成控制信號S2的頻率跟蹤控制單元12、生成控制 信號S3的電力控制單元13、以及選擇這些控制信號S1 S3的任意一個輸出 的選擇單元14。選擇單元14選擇控制信號S1 S3當中最低的電壓的信號， 并將其作為控制信號Scl輸出到V-F變換單元24 (參照圖1 )。如上述那樣， 在V-F變換單元24，控制信號Scl的電壓越低，控制信號Sc2的脈沖頻率越 高(即串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率變高)，所以，選擇單元14選擇控制信號S1 S3 當中使串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率最高的一個。采樣保持單元11為本實施方式中的第1電路單元，生成固定電壓的控制 信號S1。本實施方式的采樣保持單元11包括輸入端lla、 llb、以及輸出端 llc。輸入端lla被輸入來自電力控制單元13的輸出信號(控制信號S3 )。輸 入端lib經(jīng)由控制單元10的輸入端lOcH皮輸入脈沖施加信號Sstart。采樣保 持單元11將脈沖施加信號Sstart作為觸發(fā)來保持控制信號S3的電壓值，并 且將該保持電壓值作為控制信號Sl從輸出端llc輸出到選擇單元14。頻率跟蹤控制單元12為本實施方式中的第2電路單元，生成使電力供應(yīng) 單元2的串聯(lián)諧振電路的電壓和電流的相位差接近零的控制信號S2。頻率跟 蹤控制單元12包括輸入端12a、 12b以及輸出端12c。輸入端12a經(jīng)由控制單 元10的輸入端10c被輸入信號IS2。輸入端12b中經(jīng)由控制單元10的輸入端 10e被輸入信號VS2。頻率跟蹤控制單元12生成控制信號S2，以使基于信號 IS2檢測的串聯(lián)諧振電路的電流的相位和基于信號VS2檢測的串聯(lián)諧振電路 的電壓的相位之間的相位差接近零，并且將該控制信號S2輸出到選擇單元 14。電力控制單元13為本實施方式中的第3電路單元。電力控制單元13在 放電燈L的點亮前，生成控制信號S3，使得要提供給放電燈L的OCV的大 小接近規(guī)定值。并且，電力控制單元13生成控制信號S3,使得在放電燈L 點亮后，要提供給放電燈L的電力的大小按照規(guī)定的時間函數(shù)接近固定值。圖5是表示上述的規(guī)定的時間函數(shù)的典型例子的曲線圖。在圖5中，縱 軸表示供應(yīng)電力的大小，橫軸表示經(jīng)過時間。電力控制單元13在放電燈L點 亮后，生成控制信號S3，使得按照例如圖5所示的規(guī)定的時間函數(shù)，供應(yīng)電 力的大小首先變成初始值(例如75W)，并且在某一時刻to以后，供應(yīng)電力 的大小從初始值緩慢接近固定值(例如35W )。如圖4所示，本實施方式的電力控制單元13包括電力運算單元131、誤 差放大器132。電力運算單元131包括經(jīng)由控制單元10的輸入端10a輸入 相當于燈電壓的信號VS1的輸入端131a、經(jīng)由控制單元10的輸入端10b輸 入相當于燈電流的信號IS1的輸入端131b。并且，電力運算單元131在放電 燈L的點亮前，生成輸出電壓Vl,使得表示OCV的大小的相當于燈電壓的 信號VS1接近規(guī)定值，并且，在放電燈L的點亮后，基于相當于燈電壓的信 號VS1以及相當于燈電流的信號ISl,生成輸出電壓Vl,使得供應(yīng)電力的大 小根據(jù)規(guī)定的時間函數(shù)(參照圖5)接近固定值。輸出電壓VI從電力運算單 元131的輸出端131c經(jīng)由電阻133輸入到誤差放大器132的反相輸入端子。 另外，誤差放大器132的同相輸入端子連接到生成規(guī)定的基準電壓V2的電 壓源134。來自誤差放大器132的輸出電壓作為控制信號S3提供給采樣保持 單元11以及選擇單元14。選擇單元14包括二極管143~145。二極管143-145構(gòu)成二極管OR電路。 即，二極管143的陰極與采樣保持單元11的輸出端llc相連接，二極管144 的陰極與頻率跟蹤控制單元12的輸出端12c相連接，二極管145的陰極與電 力控制單元13的輸出端(誤差放大器132的輸出端)相連接。另外，二極管 143 145的陽極相互短路，經(jīng)由電阻142與電源電位線Vcc相連接，同時經(jīng) 由控制單元10的輸出端10f與V-F變換單元24相連接。所以，控制信號S1 S3 的電壓當中最低的電壓成為連接點141的電壓，該電壓作為控制信號Scl輸 出。這里，進一步詳細地說明頻率跟蹤控制單元12的功能。圖6 (a)是例 示了晶體管5a、 5b的導(dǎo)通/截止狀態(tài)的隨時間變化的曲線圖，(b)是例示了 信號VS2的波形的隨時間變化的曲線圖，(c)是例示了串聯(lián)諧振電路的電壓
(輸出電壓Vout)的波形的隨時間變化的曲線圖，(d)是例示了在串聯(lián)諧振電路的電感性區(qū)域的電流波形的隨時間變化的曲線圖，(e)是例示了串聯(lián)諧 振電路的諧振狀態(tài)下的電流波形的隨時間變化的曲線圖，(f)是例示了串聯(lián) 諧振電路的電容性區(qū)域的電流波形的隨時間變化的曲線圖，并且，圖6表示 了它們的相位關(guān)系。如這些圖所示，在電感性區(qū)域，串聯(lián)諧振電路的電流的 相位遲于電壓的相位，在諧振狀態(tài)，電流的相位與電壓的相位一致，在電容 性區(qū)域，電流的相位超前于電壓的相位。頻率跟蹤控制單元12能夠如下判斷串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)是否為電 容性區(qū)域(即，電流波形的相位是否超前于串聯(lián)諧振電路的電壓波形)。即， 在圖6中，在信號VS2上升到H (高)電平的瞬間，串聯(lián)諧振電路的電流大 于0,并且在信號VS2為H (高)電平時，串聯(lián)諧振電路的電流小于0的情 況下，電流波形的相位相對于電壓波形的相位超前，能判斷為電容性區(qū)域。 或者，在信號VS2下降到L (低)電平的瞬間，串聯(lián)諧振電路的電流小于0， 并且，在信號VS2為L (低)電平時，串聯(lián)諧振電路的電流大于0的情況下， 電流波形的相位相對于電壓波形也超前，能判斷為電容性區(qū)域。頻率跟蹤控制單元12在判斷出串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)為電容性區(qū)域 的情況下，使控制信號S2的電壓值下降，并提高串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率， 從而使串聯(lián)諧振電路的電壓以及電流的相位差接近于零。相反，在判斷出串 聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)不為電容性區(qū)域的情況下，提高控制信號S2的電壓 值，并使串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率降低，從而使串聯(lián)諧振電路的電壓以及電 流的相位差接近于零。這樣，頻率跟蹤控制單元12生成控制信號S2，以使 串聯(lián)諧振電路的電壓以及電流的相位差接近于零，從而使串聯(lián)諧振電路的驅(qū) 動頻率跟蹤串聯(lián)諧振頻率fon。另外，后面會論述頻率跟蹤控制單元12的結(jié) 構(gòu)以及動作的細節(jié)。接著，參照圖7~圖9說明放電燈點亮電路1的動作。圖7(a)是表示驅(qū) 動頻率的變化的曲線圖，(b)是表示起動用電容器電壓的變化的曲線圖，(c) 是表示燈電壓VL的變化的曲線圖。另外，圖8(a)是表示脈沖施加信號Start 的推移的曲線圖，(b)是表示控制信號Scl的推移的曲線圖，(c)是表示供 應(yīng)電力的推移的曲線圖。另外，圖7 (d)以及圖8 (d)表示控制單元10的 控制模式的轉(zhuǎn)換。圖9是表示串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力(或者 OCV)的大小之間的關(guān)系的曲線圖與控制單元10的控制4莫式的對應(yīng)關(guān)系的圖。首先，在對放電燈點亮電路l接通電源時(時刻tl),如圖7(a)所示， 驅(qū)動頻率上升到最大值。此時，在控制單元10中來自電力控制單元13的控 制信號S3被選擇為控制信號Scl，并被輸出。驅(qū)動頻率由控制信號Scl控制， 在時刻t2收斂于規(guī)定值fl (OCV控制模式)。并且，在點亮前的串聯(lián)諧振電 路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力的關(guān)系為圖9所示的曲線圖Gl,根據(jù)與驅(qū)動頻率fl 對應(yīng)的動作點P1的規(guī)定的OCV被施加到放電燈L。另外，在此期間，開始 對起動單元3的起動用電容器的充電。接著，起動用電容器32的兩端電壓達到規(guī)定值，并且自降伏型開關(guān)元件 32導(dǎo)通時(圖7 (b)的時刻t3)，如圖7 (c)所示,通過起動單元3對放電 燈L施加高壓脈沖P。該時刻t3為本實施方式中的第1時刻。此時，放電燈 L的電極間由于放電而激活，所以燈電壓VL降低到25V左右。此時，從起 動單元3對控制單元IO輸出脈沖施加信號Sstart(圖8(a))。在控制單元10， 接受脈沖施加信號Sstart后，采樣保持單元11保持來自電力控制單元13的 控制信號S3，并將該值作為控制信號Sl (固定值)輸出。此時，如圖8 (b)所示，從控制單元IO的電力控制單元13輸出的控制 信號S3變大，但是，在選擇單元14選擇控制信號Sl作為從控制單元10輸 出的控制信號Scl，所以在時刻t3以后，控制信號Scl被保持為固定值。由 此，如圖7 (a)所示，驅(qū)動頻率被維持為固定值fl (頻率恒定控制模式)。 另一方面，圖9所示的串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力之間的關(guān)系轉(zhuǎn)移 到曲線圖G2。所以，動作點從P1轉(zhuǎn)移到P2。接著，放電燈L的電弧增強，燈電流IL不斷地變大，信號IS2變得能夠 檢測(即，能夠檢測串聯(lián)諧振電路的電流的相位)時(圖8 (b)的時刻t4)， 控制單元10的頻率跟蹤控制單元12開始輸出控制信號S2。該時刻t4為本實 施方式中的第2時刻。此時，如圖9所示，串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fonl變 得比頻率fl高，頻率跟蹤控制單元12為了使驅(qū)動頻率跟蹤該諧振頻率fonl, 輸出低電壓的控制信號S2。所以，在時刻t4以后，在選擇單元14選擇控制 信號S2 (頻率跟蹤模式)。在放電燈L點亮后，串聯(lián)諧振電路的諧振頻率如圖9所示，從低的頻率 fonl連續(xù)地轉(zhuǎn)移到高的頻率fon2。換而言之，點亮后的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力 之間的相關(guān)曲線圖G2從低頻率側(cè)連續(xù)地移動到高頻率側(cè)的曲線圖G3。在頻 率跟蹤模式，從控制單元IO輸出的控制信號Scl由頻率跟蹤控制單元12生 成，以使串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率跟蹤諧振頻率。所以，如圖9所示，動作 點從與頻率fl對應(yīng)的P2轉(zhuǎn)移到與頻率fonl對應(yīng)的P3，之后，跟蹤轉(zhuǎn)移到高 頻率側(cè)的串聯(lián)諧振頻率，同時轉(zhuǎn)移到與頻率fon2對應(yīng)的P4。在此期間，電力控制單元13連續(xù)生成控制信號S3,以使對放電燈L的 供應(yīng)電力的大小隨著圖5所示的時間函數(shù)而變化。并且，在該控制信號S3變 得小于來自頻率跟蹤控制單元12的控制信號S2的時刻t5以后(即，基于控 制信號S3的驅(qū)動頻率超過了基于控制信號S2的驅(qū)動頻率以后)，在選擇單元 14選擇控制信號S3(電力控制模式)。該時刻t5為本實施方式中的第3時刻。 并且，此后，由電力控制單元13生成控制信號Scl，使得對放電燈L的供應(yīng) 電力的大小接近于固定值，如圖9所示，動作點在電感性區(qū)域內(nèi)的固定點P5 處穩(wěn)定。以下，說明本實施方式的頻率跟蹤控制單元12以及采樣保持單元11的 具體的結(jié)構(gòu)例及其動作。圖IO是表示一例頻率跟蹤控制單元12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖10所 示，本實施方式的頻率跟蹤控制單元12包括箝位單元121、放大單元122、 遲滯比較器120、相位差檢測單元123、數(shù)字濾波單元124、以及低通濾波單 元125。箝位單元121的輸入端121a經(jīng)由頻率跟蹤控制單元12的輸入端12a連 接到控制單元10的輸入端10c (參照圖4),輸入端121a被輸入信號IS2。箝 位單元121將對應(yīng)于燈電流IL的波形的正弦波狀的信號IS2箝位。另外，放 大單元122的輸入端122a連接到箝位單元121的輸出端121b,輸入端122a 被輸入來自箝位單元121的輸出信號S21 (箝位后的信號IS2 )。放大單元122 將信號S21放大后提供給遲滯比較器120。遲滯比較器120將放大了的信號 S21進行波形成形，生成矩形波狀的信號S21R。遲滯比較器120將該信號S21R 提供給相位差檢測單元123。另外，該信號S21R為本實施方式中的、基于串 聯(lián)諧振電路的電流的第2信號。相位差檢測單元123的一個輸入端123a連接到遲滯比較器120的輸出端， 輸入端123a被輸入信號S21R。另外，相位差檢測單元123的另一個輸入端 123b經(jīng)由頻率跟蹤控制單元12的輸入端12b被輸入信號VS2。另外，信號 VS2為本實施方式中的、基于串聯(lián)諧振電路的電壓的第l信號。相位差檢測
單元123生成表示信號S21R和信號VS2的相位差的信號(相位差信號)S23。數(shù)字濾波單元124的輸入端124a連接到相位差檢測單元123的輸出端 123c，數(shù)字濾波單元124基于來自相位差檢測單元123的信號S23，生成表 示串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)是否為電容性區(qū)域的信號S24。另外，低通濾波 單元125的輸入端125a連接到數(shù)字濾波單元124的輸出端124b，低通濾波單 元125基于來自數(shù)字濾波單元124的信號S24，生成控制信號S2。低通濾波 單元125的輸出端125b與頻率跟蹤控制單元12的輸出端12c相連接，控制 信號S2輸出到選擇單元14。另外，如圖IO所示，在選擇單元14,在二極管144的前級設(shè)置放大器 146,并且構(gòu)成接收緩沖器電路時，能夠進行更穩(wěn)定的動作。圖11是表示放大單元122以及相位差檢測單元123的具體的結(jié)構(gòu)例的電 路圖。放大單元122例如作為使用放大器122c的差動放大電路構(gòu)成。具體來 講，放大器122c的同相輸入端經(jīng)由電阻122d連接到輸入端122a，同時經(jīng)由 電阻122e連接到接地電位。放大器122c的反相輸入端經(jīng)由電阻122f連接到 接地電位，在反相輸入端和輸出端之間連接著反饋電阻122g。放大器122c 的輸出端與放大單元122的輸出端122b相連接。相位差檢測單元123包括D觸發(fā)器123d以及123h、與(AND)門123e 以及123i、非(NOT)門123f以及123j、或(OR)門123g。 D觸發(fā)器123d 的D端子被輸入將信號IS2進行波形成形為矩形波的信號S21R,時鐘(CK ) 端子被輸入信號VS2。并且，D觸發(fā)器123d的Q輸出(信號S25)被輸出到 后級的與門123e。與門123e除了被輸入來自D觸發(fā)器123d的信號S25之外，還被輸入信 號VS2、以及信號S21R被非門123f反相后的信號。并且，表示這些信號的 邏輯積的信號S26被輸出到后級的或門123g。來自非門123f的輸出信號(信號S21R的反相信號)被提供給D觸發(fā)器 123h的D端子，信號VS2被非門123j反相后輸入到時鐘(CK)端子。并且， D觸發(fā)器123h的Q輸出(信號S27)被輸出到后級的與門123i。與門123i除了被輸入來自D觸發(fā)器123h的信號S27之外，還被輸入來 自非門123j的輸出信號(信號VS2的反相信號)和信號S21R。并且，表示 這些信號的邏輯積的信號S28 4皮輸出到后級的或門123g?；蜷T123g輸出表示信號S26以及S28的邏輯和的信號。來自該或門123g
的輸出信號作為信號S23提供給數(shù)字濾波單元124 (參照圖10)。這里，圖12是相位差檢測單元123的各信號的時序圖。邊參照圖11以 及圖12,邊說明相位差檢測單元123的動作。首先，在信號VS2從L (低)電平上升到H (高)電平的時刻，信號S21R 的信號電平在D觸發(fā)器123d被鎖存，并作為Q輸出(信號S25)被輸出。 該信號S25為H(高)電平(即，在信號VS2上升到H (高)電平的瞬間， 燈電流IL大于0 )，并且，在信號VS2為H (高)電平時信號S21R為L (低) 電平的情況下(即，在信號VS2為H (高)電平時，燈電流IL小于0的情況 下)，來自與門123e的輸出信號S26變成H (高)電平。另外，在信號VS2從H (高):電平下降到L (低)電平的時刻，來自非 門123f的輸出信號(即，信號S21R的反相信號)電平在D觸發(fā)器123h被 鎖存，并作為Q輸出(信號S27)被輸出。該信號S27為H(高)電平(即， 在信號VS2下降到L (低)電平的瞬間，燈電流IL小于0)，并且，在信號 VS2為L(低)電平時信號S21R為H(高)電平的情況下(即，在信號VS2 為L(低)電平時，燈電流IL大于O的情況下)，來自與門123i的輸出信號 S28變成H (高)電平。并且，輸出這些信號S26以及S28的邏輯和作為來自相位差檢測單元123 的輸出信號(相位差信號)S23。即，在信號S21R的相位相對信號VS2超前 時，該輸出信號S23具有與信號S21R和信號VS2的相位差對應(yīng)的脈沖寬度。 在該輸出信號S23間斷地變成H (高)電平時，能判斷為串聯(lián)諧振電路的動 作狀態(tài)為電容性區(qū)域。另外，在信號S21R的相位相對于信號VS2延遲時(即， 為電感性區(qū)域時)，相位差檢測單元123也可以生成具有與信號S21R和信號 VS2的相位差對應(yīng)的脈沖寬度的信號S23。此時，在輸出信號S23持續(xù)地為L (低)電平時，能判斷為串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)為電容性區(qū)域。圖13是表示數(shù)字濾波單元124以及低通濾波單元125的具體的結(jié)構(gòu)例的 電路圖。數(shù)字濾波單元124包括D觸發(fā)器124c、與非(NAND)門124d、 非門124e、與門124f、以及計數(shù)器124g。 D觸發(fā)器124c的D端子以及預(yù)置 (PRE)端子中被輸入電源電壓Vcc,時鐘(CLK)端子經(jīng)由輸入端124a從 相位差檢測單元123輸入信號S23。 D觸發(fā)器124c的Q輸出作為信號S24輸 出到低通濾波單元125。與門124f被輸入D觸發(fā)器124c的Q輸出(信號S24)，同時經(jīng)由非門
124e被輸入信號S23。與門124f的輸出信號S30被輸入到計數(shù)器124g的清 零(CLR)端子。計數(shù)器124g的時鐘(CLK)端子被輸入信號VS2。計數(shù)器 124g的QA輸出以及Qc輸出都被輸入到與非門123d，與非門124d的輸出信 號S31被輸入到D觸發(fā)器124c的清零(CLR)端子。另外，被輸入到與非門 124d的計數(shù)器124g的輸出根據(jù)必要的計數(shù)時間，適當?shù)剡M行選擇即可。另外，低通濾波單元125包括PNP型晶體管125c、電阻125d 125f、 以及電容器125g。晶體管125c的基極端子被從輸入端125a經(jīng)由電阻125d 輸入信號S24。晶體管125c的發(fā)射極端子被輸入電源電壓Vcc,晶體管125c 的集電極端子經(jīng)由電阻125e被連接到輸出端125b。另外，輸出端125b經(jīng)由 相互并聯(lián)連接的電阻125f以及電容器125g連接到接地電位線。這里，圖14為數(shù)字濾波單元124以及低通濾波單元125中的各信號的時 序圖。邊參照圖13以及圖14，邊說明數(shù)字濾波單元124以及低通濾波單元 125的動作。首先，來自相位差檢測單元123的輸出信號S23從L (低)電平上升到 高(H )電平時，D觸發(fā)器124c的Q輸出(信號S24 )被鎖存在H (高)電 平。由此，晶體管125c變成非導(dǎo)通狀態(tài)，所以利用由電阻125f以及電容器 125g構(gòu)成的低通濾波電路，控制信號S2的電壓值緩慢降低。因此，從控制 單元10 (參照圖4)輸出的控制信號Scl的電壓值緩慢降低，所以串聯(lián)諧振 電路的驅(qū)動頻率緩慢上升。另外，在D觸發(fā)器124c的Q輸出(信號S24)變成H (高)電平時，與 門124f的輸出信號S30從L (低)電平上升到H (高).電平，根據(jù)信號S23 向L(低)電平的轉(zhuǎn)移，計數(shù)器124g的計數(shù)開始。信號S23轉(zhuǎn)移到L(低) 電平，在本實施方式，在計數(shù)到5處，與非門輸出信號S31從L (低)電平 上升到H(高)電平，所以，D觸發(fā)器124c被復(fù)位，到信號S23再次變成H (高)電平為止，D觸發(fā)器124c的Q輸出(信號S24)被保持成L (低)電 平。由此，晶體管125c變成導(dǎo)通狀態(tài)，所以，利用由電源電壓Vcc、電阻125e、 以及電容器125g構(gòu)成的低通濾波電路，控制信號S2的電壓值緩慢上升。所 以，從控制單元10 (參照圖4)輸出的控制信號Scl的電壓值緩慢上升，所 以串聯(lián)諧振電路的驅(qū)動頻率緩慢降低。如前所述，在來自相位差4企測單元123的輸出信號S23斷續(xù)地變成H(高) 電平的情況下，表示串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)為電容性區(qū)域。此時，控制信
號Scl的電壓值降低，驅(qū)動頻率上升，從而能夠使串聯(lián)諧振電路的電壓以及 電流的相位差接近于零(即，使串聯(lián)諧振電路的動作狀態(tài)接近于諧振狀態(tài))。相反，在信號S23L保持L (低)電平而穩(wěn)定的情況下，串聯(lián)諧振電路的動作 狀態(tài)為電感性區(qū)域。此時，控制信號Scl的電壓值上升，驅(qū)動頻率下降，從 而，能夠使串聯(lián)諧振電路的電壓以及電流的相位差接近于零(接近于諧振狀 態(tài))。圖15是表示一例采樣保持單元11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。采樣保持單元 11優(yōu)選由例如圖15所示的電路構(gòu)成。圖15所示的采樣保持單元11由緩沖電路111、開關(guān)112、電容器113、 以及緩沖電路114構(gòu)成。緩沖電路111的同相輸入端連接到采樣保持單元11 的輸入端lla，從電力控制單元13接受控制信號S3。緩沖電路111的輸出端 連接到該電路111的反相輸入端，同時連接到開關(guān)112的一端。另外，電容 器113的一端與開關(guān)112的另一端以及緩沖電路114的同相輸入端連接，電 容器113的另一端連接到接地電位線。緩沖電路114的輸出端連接到采樣保 持單元11的輸出端llc,緩沖電路114的輸出信號作為控制信號Sl輸出。開關(guān)112的導(dǎo)通/截止由從采樣保持單元11的輸入端llb輸入的脈沖施加 信號Sstart控制。即，將脈沖施加信號Sstart作為觸發(fā)，從而開關(guān)112閉合， 由此，電容器113保持與信號S3相一致的電荷。由此，從緩沖電路114的輸 出端連續(xù)輸出在被施加高壓脈沖的時刻(圖8 (a)所示的時刻t3 )的信號S3 的值。對以上說明的本實施方式的放電燈點亮電路1產(chǎn)生的效果進行說明。在 放電燈點亮電路l，如圖4所示，控制單元10包括采樣保持單元ll (第l 電路單元)，生成固定的控制信號Sl;頻率跟蹤控制單元12(第2電路單元)， 生成控制信號S2以使與串聯(lián)諧振電路的電壓同相位的信號VS2以及與串聯(lián) 諧振電路的電流同相位的信號IS2的相位差接近于零；以及電力控制單元13 (第3電路單元)，生成控制信號S3以使供應(yīng)電力的大小按照規(guī)定的時間函 數(shù)(參照圖5)接近于固定值。并且，如圖7以及圖8所示，在從起動單元3 施加高壓脈沖的第1時刻t3以后，來自采樣保持單元11的控制信號Sl被選 擇，在第3時刻t5以后，來自電力控制單元13的控制信號S3被選擇，從第 2時刻t4到時刻t5為止，來自頻率跟蹤控制單元12的控制信號S2被選擇， 并作為控制信號Scl從控制單元10輸出。 本申請發(fā)明者們考慮了在點亮控制中，從起動單元3施加高壓脈沖從而使放電燈L點亮以后，要對放電燈L提供足夠的電力，并使放電持續(xù)。并且， 徹底研究了提供供應(yīng)電力的最大值的串聯(lián)諧振頻率，如圖9所示從低的頻率 fonl連續(xù)地轉(zhuǎn)移到高的頻率fon2 (即，點亮后的驅(qū)動頻率和供應(yīng)電力之間的 相關(guān)曲線圖從低頻率側(cè)的曲線G2連續(xù)地向高頻率側(cè)的曲線G3移動)的情況。 在本實施方式的放電燈點亮電路1中，頻率跟蹤控制單元12生成控制信 號S2，使得串聯(lián)諧振電路的電壓和電流的相位差接近于零，所以利用該控制 信號S2，能夠使橋路驅(qū)動器6的驅(qū)動頻率跟蹤串聯(lián)諧振電路的串聯(lián)諧振頻率。 所以，在從時刻t4到時刻t5為止的期間(從圖9的動作點P3到P4為止的期 間)，能夠使每時每刻變化的接近于最大電力值的大小的電力提供給放電燈 L。另夕卜，在本實施方式的放電燈點亮電路1，從施加高壓脈沖的時刻t3到 時刻t4為止，選擇來自采樣保持單元11的控制信號Sl。到頻率跟蹤控制單 元12的動作能夠進行為止，利用來自采樣保持單元11的控制信號Sll，將 驅(qū)動頻率保持成固定值，從而使放電燈L的電弧適當?shù)卦鰪姟Ａ硗?，在時刻 t5以后，來自電力控制單元13的控制信號S3被選擇，從而能夠從點亮控制 狀態(tài)適當?shù)剞D(zhuǎn)移到按照規(guī)定的時間函數(shù)使交流電力的大小接近于固定值的電 力控制狀態(tài)。根據(jù)本實施方式的放電燈點亮電路1，跟蹤提供供應(yīng)電力的最大值的串 聯(lián)諧振頻率的變化，控制橋路驅(qū)動器6的驅(qū)動頻率，所以不需要預(yù)先設(shè)定圖 16所示的Af，而能夠不依賴于電源電壓的變動或動作溫度的不均、電子部件 的電性特性的誤差等控制驅(qū)動頻率，并使部件設(shè)計的容限具有余裕，且能夠 良好地維持點亮性。另外，在放電燈L的點亮控制中，如果該點亮性(點亮成功率)高，則 不需要多次反復(fù)進行點亮控制就能夠提早點亮開始。特別地，在放電燈使用 于車輛用的前照燈等的情況下，優(yōu)選點亮開始要盡量快。根據(jù)本實施方式的 放電燈點亮電路l，施加高壓脈沖使放電燈L點亮以后，能夠向放電燈L提 供足夠的電力，并且使放電持續(xù)，所以更能提高點亮性。另外，在本實施方式中，在時刻t4以后，頻率跟蹤控制單元12開始輸 出控制信號S2。該時刻t4優(yōu)選是在放電燈L的電弧增強并且燈電流IL不斷 地變大，從而變成能夠檢測信號IS2以后(即，與變成能夠檢測串聯(lián)諧振電
路的電流的相位的時刻相同、或者該時刻之后)。在如本實施方式這樣，使用 燈電流IL檢測串聯(lián)諧振電路的電流的相位的情況下，到放電燈L的電極間開 始形成電弧為止，不能檢測串聯(lián)諧振電路的電流的相位。因此，到能夠檢測燈電流IL的時刻t4為止，通過采樣保持單元11將驅(qū)動頻率保持成固定值， 同時使電弧增強，并在電弧進行某程度的增強從而達到燈電流IL能夠檢測之 后，通過頻率跟蹤控制單元12使驅(qū)動頻率跟蹤串聯(lián)諧振頻率即可。由此，能 夠使本實施方式的控制單元10最佳地動作。本發(fā)明的放電燈點亮電路并不限于上述的實施方式，此外還能夠進行各 種變形。例如，在上述實施方式，在控制單元10的選擇單元14采用二極管 OR電路，但是，只要是選擇使驅(qū)動頻率最高的控制信號的電路，就能夠使用 其它各種結(jié)構(gòu)的電路。
權(quán)利要求
1、一種放電燈點亮電路，將用于使放電燈點亮的交流電力提供給該放電燈，其特征在于，備有電力供應(yīng)單元，具有包括多個開關(guān)元件、電感線圈以及變壓器當中至少一個、以及電容器的串聯(lián)諧振電路，以及驅(qū)動所述多個開關(guān)元件的驅(qū)動單元，其將直流電源變換后，將所述交流電力提供給所述放電燈；控制單元，生成用于控制所述驅(qū)動單元的驅(qū)動頻率的控制信號；以及起動單元，對所述放電燈施加高壓脈沖促使點亮，所述控制單元包括第1電路單元，生成固定的所述控制信號；第2電路單元，生成所述控制信號，以使所述串聯(lián)諧振電路的電壓和電流的相位差接近于零；以及第3電路單元，生成所述控制信號，以使所述交流電力的大小按照規(guī)定的時間函數(shù)接近于固定值，在施加所述高壓脈沖的第1時刻以后，來自所述第1電路單元的所述控制信號被選擇，在基于來自所述第3電路單元的所述控制信號的驅(qū)動頻率超過基于來自所述第2電路單元的所述控制信號的驅(qū)動頻率的第3時刻以后，來自所述第3電路單元的所述控制信號被選擇，從所述第1時刻和所述第3時刻之間的第2時刻起到所述第3時刻為止，來自所述第2電路單元的所述控制信號被選擇。
2、 如權(quán)利要求1所述的放電燈點亮電路，其特征在于，所述第2時刻為與變成能夠檢測所述串聯(lián)諧振電路的電流的相位的時刻 相同，或者為該時刻之后。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的放電燈點亮電路，其特征在于，所述第2電路單元包括相位差檢測單元，該相位差檢測單元被輸入基于 所述串聯(lián)諧振電路的電壓的第1信號、以及基于所述串聯(lián)諧振電路的電流的 第2信號，在所述第2信號的相位相對于所述第1信號超前或者延遲時，所述相位 差檢測單元生成具有與該相位差對應(yīng)的脈沖寬度的相位差信號， 所述控制單元基于所述相位差信號改變所述驅(qū)動頻率。
全文摘要
提供一種放電燈點亮電路，其在放電燈的點亮控制中，能夠使部件設(shè)計的容限具有余裕，并能夠良好地維持點亮性。放電燈點亮電路(1)包括具有包括晶體管(5a、5b)的串聯(lián)諧振電路以及橋路驅(qū)動器(6)的電力供應(yīng)單元(2)，以及生成控制橋路驅(qū)動器(6)的驅(qū)動頻率的控制信號(Sc1)的控制單元(10)?？刂茊卧?10)包括采樣保持單元(11)，生成固定的控制信號(S1)；頻率跟蹤控制單元(12)，生成控制信號(S2)，以使串聯(lián)諧振電路的電壓和電流的相位差接近于零；以及電力控制單元(13)，生成控制信號(S3)，以使交流電力的大小接近于固定值。
文檔編號H05B41/36GK101132665SQ20071014681
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者市川知幸, 村松隆雄 申請人:株式會社小糸制作所