JP5749063B2 - スイッチング電源用の調光制御 - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に、電源に関係すると共に、より具体的には、調光器回路（dimmer circuit）によって利用される電源に関係する。
電子機器は、動作するのに電力を使用する。スイッチングモード電源（switched mode power supply）は、一般的に、高い効率、小さいサイズ、及び少ない重量のために、今日の電子機器の多くに電力を供給するのに使用される。従来の壁ソケットは、高電圧交流を供給する。スイッチング電源において、高電圧交流（ＡＣ）入力は、エネルギー伝達要素（energy transfer element）を通して十分に安定化された（regulated：調整された）直流（ＤＣ）出力を供給するように変換される。スイッチングモード電源において、動作中、スイッチは、デューティサイクル（一般的に、全体のスイッチング期間に対するスイッチのオン時間の比率）を変えること、スイッチング周波数（switching frequency：開閉周波数）を変えること、またはスイッチの単位時間当たりのパルスの数を変えることによって所望の出力を提供するために利用される。
照明アプリケーションのための調光の一種において、トライアック調光器回路は、一般的に、白熱電球に供給される電圧及び電流の量を制限するために、ＡＣ入力電圧の一部分を除去する。角度で測定されたＡＣ入力電圧の周期（period）の割合の観点から、欠落した電圧の位置を指定することが多くの場合に便利であるため、これは、位相調光（phase dimming）として知られている。概して、ＡＣ入力電圧は、正弦関数の波形であると共に、ＡＣ入力電圧の周期は、全ライン周期（full line cycle：フルライン周期）と言われる。従って、ＡＣ入力電圧の周期の半分は、半ライン周期（half line cycle：ハーフライン周期）と言われる。全体の周期は、３６０度の角度を有しており、そして半ライン周期は１８０度の角度を有している。一般的に、位相角は、調光器回路が（ゼロ度の基準から）各半ライン周期の内のどのくらいの角度を除去するかを示す測定値である。従って、トライアック調光器回路による半ライン周期におけるＡＣ入力電圧の半分の除去は、９０度の位相角に対応する。別の例において、半ライン周期におけるＡＣ入力電圧の４分の１の除去は、４５度の位相角に対応し得る。
位相角による調光は変更されたＡＣ入力電圧を直接受け取る白熱電球とうまく機能するが、一般的にそれは発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプに関しては問題を生じさせる。ＬＥＤランプは、ＡＣ電源ライン（ＡＣ電源電力線）から安定化された（regulated：調整された）電流及び電圧を提供するための安定化電源（regulated power supply）を必要とする。従来の安定化電源制御装置は、一般的に、トライアック調光器回路によるＡＣ入力電圧の一部分の除去に、望ましい形で反応しない。従来の電源は、一般的に、ＡＣ入力電圧のひずみを無視すると共に、低入力電圧によってそれらが完全に停止するまで、一定の安定化された出力を供給するように設計されている。従って、位相調光の結果として、従来の電源は、ＬＥＤランプの明滅（flicker）、大きい位相角におけるＬＥＤランプの点滅、及びＬＥＤランプの色変化のような受容しがたい結果を生み出しそうである。
従って、従来の電源制御装置は、トライアック調光器による調光のように、入力における位相調光に応答して電源の出力において調光を実行するように設計され得る。従来の電源制御装置によって使用される調光制御の一種は、閉ループ調光と呼ばれる。閉ループ調光制御に関して、従来の電源制御装置は、電源の出力を安定化する（regulate：調整する）ために、１つ以上の出力量を積極的に検知し得る。更に、位相調光用に設計されている従来の電源制御装置は、要求される調光量を判定するために、調光器電圧出力（すなわち、トライアック調光回路がＡＣ入力電圧の一部分を除去した後のＡＣ入力電圧）を直接検知することによって、トライアック調光器に応答し得る。しかしながら、（ＡＣ入力電圧の大部分を除去するトライアック調光器回路に対応する）大きい位相角において、トライアック調光器出力は、より対称的でなくなる。すなわち、トライアック調光器が一定の位相角を供給するように設定されるとしても、全ての半ライン周期における結果として生じる位相角に変動が残り、トライアック調光器出力は対称的ではなくなる。大きい位相角におけるトライアックの非対称性は、ＬＥＤランプの明滅のような受容しがたい結果を生み出す傾向がある。電源制御装置が、全ての半ライン周期において、電源の変動する出力電力に対応するので、閉ループ調光制御は、一般的に、明滅することのような受容しがたい結果を悪化させる。
従来の電源制御装置によって使用される別の種類の調光制御は、調光器電圧出力を検知しないが、しかし、その代わりに、電源を低入力電圧において安定化することができないことを利用する。上述のように、電源は、低入力電圧によってそれらが完全に停止するまで、一定の安定化された出力を提供する。しかしながら、電源の停止は、瞬間的ではない。その代りに、電源は、低入力電圧において、出力を安定化することができなくなり、そしてそれによって、出力が低下するようになる。トライアック調光器回路は、電源の出力が低下し始めるように、十分にＡＣ入力電圧を除去する。従って、多くの場合、調光は大きい位相角で発生する。調光が大きい位相角で発生する場合に、調光の範囲が小さいので、調光の移行は迅速に発生する。更に、電源の負荷に応じて、調光は異なる位相角で発生し得る。
本発明は、電源用の制御装置であって、前記制御装置が、入力検知信号を受信するように連結されると共に、前記入力検知信号に応答して、前記電源の入力電圧の位相角を表す位相角信号を生成する位相角測定ブロックと、前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するように連結されると共に、前記位相角が位相しきい値以下である場合に閉ループ調光制御で前記スイッチを制御し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に開ループ調光制御で前記スイッチを制御する駆動論理ブロックとを備えることを特徴とする制御装置を提供する。
本発明の一実施例による制御装置を利用する調光器回路を備える一例のスイッチング電源を例証する機能ブロック図である。 本発明の一実施例による図１のスイッチング電源の一例の整流された入力電圧波形を例証する図である。 本発明の一実施例による図２Ａの一例の整流された入力電圧の一部分及び対応するゼロ交差信号（zero-crossing signal）を例証する図である。 本発明の一実施例によるスイッチング電源の別の例の整流された入力電圧波形を例証する図である。 本発明の一実施例による図３Ａの一例の整流された入力電圧の一部分及び対応するゼロ交差信号（zero-crossing signal）を例証する図である。 本発明の一実施例による制御装置の機能ブロック図である。 図４の制御装置の位相角測定ブロック及び駆動論理ブロックの機能ブロック図である。 図４の駆動論理ブロックの一実施例を例証する機能ブロック図である。 図４の駆動論理ブロックの別の実施例を例証する機能ブロック図である。 図５のカウンタの計数値の例を例証する表である。 本発明の一実施例による位相角が増加する場合の駆動信号の動作条件と位相角との間の関係を例証するグラフである。 本発明の一実施例による最初から位相角が位相しきい値より大きくて位相角が減少する場合の駆動信号の動作条件と位相角との間の関係を例証するグラフである。
本発明のいくらかの実施例の、前述及び他の側面、特徴、及び利点は、図面と共に提示された以下のそれについての更に詳細な説明から、更に明白になるであろう。
一致する参照符号は、図面のいくらかの表示の至る所における一致する構成要素を示す。当業者は、図面における構成要素が、簡単化及び明瞭化を目的として例証されると共に、それらは、比例するように必ず描かれる必要はないと認識することになる。例えば、図面におけるいくらかの構成要素の寸法は、本発明の様々な実施例の理解を向上させるのを助けるために、他の構成要素と比較して誇張されているかもしれない。更に、商業上実行可能な実施例において有益であるかもしくは必要である、一般的な、しかし良く理解された構成要素は、本発明のこれらの様々な実施例の視点が不明瞭にならないように、多くの場合描写されない。
閉ループ調光制御から開ループ調光制御に移行する制御装置及び電源の実施例が、ここで説明される。以下の説明において、多数の特定の詳細が実施例の完全な理解を行うために示される。しかしながら、当業者は、ここで説明された技術が、特定の詳細の１つ以上がなくても、もしくは、他の方法、構成要素、材料等によって、実践され得る、ということを認識することになる。他の場合において、周知の構造、材料、及び、動作は、特定の特徴を不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されないと共に説明されない。
「１つの実施例」、「一実施例」、「１つの例」、または「一例」に対するこの明細書の至る所における参照は、実施例または例に関連して示された特別な特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの本発明の実施例に含まれることを意味する。従って、この明細書の至る所の様々な場所ににおけるフレーズ「１つの実施例」、「一実施例」、「１つの例」、または「一例」の出現は、同じ実施例及び例を全て必ずしも参照しているとは限らない。更に、特別な特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施例または例におけるあらゆる適当な組み合わせ及び／または副次的な組み合わせに兼備され得る。更に、これと共に提供された図面が当業者に対する説明目的のためのものであるということ、そしてそれらの図面が一定の比率で必ずしも描かれるとは限らないということが認識される。
発光ダイオード（ＬＥＤ）のための位相調光アプリケーションを含む位相調光アプリケーションに関して、位相調光器回路は、ＬＥＤに供給される電圧及び電流の量を制限するために、一般的に、全ての半ライン周期におけるＡＣ入力電圧の一部分を除去する。一般的に、上述のように、位相角は、調光器回路が各半ライン周期の内のどのくらいの角度を除去するかを示す測定値である。例えば、ＡＣ入力電圧の半ライン周期は、全体で１８０度の角度を有している。従って、調光器回路による半ライン周期におけるＡＣ入力電圧の半分の除去は、９０度の位相角に対応する。別の例において、半ライン周期におけるＡＣ入力電圧の４分の１の除去は、４５度の位相角に対応し得る。トライアック調光器回路は、位相調光器回路の１つの例である。大きい位相角で、トライアック調光器出力は、より対称的でなくなる。すなわち、トライアック調光器が一定の位相角を供給するように設定されるとしても、実際には、全ての半ライン周期における結果として生じる位相角に変動が存在し、トライアック調光器出力は対称的ではなくなる。
本発明の実施例に関して、電源制御装置は、位相角が位相しきい値に到達する場合に、閉ループ調光制御から開ループ調光制御に移行する。上述のように、閉ループ調光制御は、大きい位相角において、ＬＥＤランプが明滅することのような好ましくない結果を悪化させる。一方、電源制御装置がトライアック調光器に応答しないならば、大きい位相角に到達するまで、調光は発生しない。本発明の実施例に関して、電源制御装置は、ＬＥＤランプに対する好ましくない結果を減少させるために、閉ループ調光制御から開ループ調光制御に移行する。閉ループ調光制御に関して、電源制御装置は、電源の出力を安定化するために、電源出力を積極的に検知し得る。すなわち、閉ループ調光制御において、１つ以上の駆動信号の動作条件は、電源出力に応答する。開ループ調光制御において、電源制御装置は、電源の出力を安定化するために、電源出力を検知しないと共に、１つ以上の出力量に応答してスイッチの開閉（switching：スイッチング）を制御しない。すなわち、開ループ調光制御において、１つ以上の駆動信号の動作条件は、電源出力に応答しない。一実施例において、制御装置によって検知された位相角が位相しきい値より大きい場合に、電源制御装置は、フィードバック信号と無関係に、１つ以上の駆動信号の動作条件を維持する。１つ以上の駆動信号の動作条件を維持することによって、１つ以上の駆動信号の動作条件が電源出力に応答しないので、制御装置は、閉ループ調光制御から開ループ調光制御に移行する。
最初に図１を参照すると、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２、調光器回路１０４、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６、整流器１０８、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０、一次巻線１１４及び二次巻線１１６を有するエネルギー伝達要素Ｔ１ １１２、スイッチＳＰ１１８、入力帰線（input return）１２０、クランプ回路１２２、平滑化コンデンサＣＦ１２４、整流器Ｄ１ １２６、出力コンデンサＣ１ １２８、出力量ＵＯ、出力電圧ＶＯ、出力電流ＩＯ、フィードバック回路１３２、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、制御装置１３６、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、電圧検知入力信号１４２、及びスイッチ電流ＩＤ１４４を含む、一例のスイッチング電源１００の機能ブロック図が例証される。更に図１に例証されているのは、スイッチング電源１００の出力に連結される負荷１３０である。図１において例証される例のスイッチング電源１００は、一般的に、本発明の教示から利益を得ることができるスイッチング電源の接続形態の１つの例であるフライバックレギュレータとして構成される。しかしながら、スイッチング電源レギュレータの他の既知の接続形態及び構成が、同様に、本発明の教示から利益を得ることができるということが認識される。
スイッチング電源１００は、安定化されていない入力電圧から負荷１３０に対して出力電力を供給する。一実施例において、入力電圧は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２である。別の実施例において、入力電圧は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０のような、整流されたＡＣ入力電圧である。示されたように、調光器回路１０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を受け取り、そして、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６を生成する。一実施例において、調光器回路１０４は、トライアック位相調光器のような、位相調光回路（phase dimming circuit）であり得る。調光器回路１０４は、更に整流器１０８に連結すると共に、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６は、整流器１０８によって受け取られる。整流器１０８出力は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０を出力する。一実施例において、整流器１０８は、ブリッジ整流器であり得る。整流器１０８は、更にエネルギー伝達要素Ｔ１ １１２に連結する。本発明のいくらかの実施例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２は、連結された誘導子（inductor：インダクタ）であり得る。他の実施例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２は、変圧器であり得る。図１の例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２は、２つの巻き線、一次巻線１１４及び二次巻線１１６を有する。しかしながら、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２は、２つを超える巻き線を有することができるということが認識されるべきである。一次巻線１１４は、更にスイッチＳＰ１１８に連結され、そしてスイッチＳＰ１１８は、更に入力帰線（input return）１２０に連結される。一実施例において、スイッチＳＰ１１８は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のようなトランジスタであり得る。別の例において、制御装置１３６は、モノシリック集積回路として実装され得るか、もしくは別個の電気部品によって、または別個の電気部品及び集積された電気部品の組み合わせによって実装され得る。制御装置１３６及びスイッチＳＰ１１８は、ハイブリッド集積回路かモノシリック集積回路のいずれかとして製造される集積回路１４６の一部分を形成するであろう。
更に、クランプ回路１２２が、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２の一次巻線１１４を横断して連結されるように、図１の実施例において例証される。平滑化コンデンサＣＦ１２４は、整流器１０８及び入力帰線１２０に連結し得る。すなわち、平滑化コンデンサＣＦ１２４は、一次巻線１１４及びスイッチＳＰ１１８を横断して連結し得る。エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２の二次巻線１１６は、整流器Ｄ１ １２６に連結される。図１の例において、整流器Ｄ１ １２６は、ダイオードとして例示される。しかしながら、いくらかの実施例において、整流器Ｄ１ １２６は、同期整流器として使用されるトランジスタであり得る。出力コンデンサＣ１ １２８と、負荷１３０の両方は、整流器Ｄ１ １２６に連結されるように、図１において示される。出力は、負荷１３０に提供されると共に、安定化された出力電圧ＶＯ、安定化された出力電流ＩＯ、またはその２つの組み合わせのいずれかとして提供され得る。一実施例において、負荷１３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイであり得る。
スイッチングモード電源１００は、出力量ＵＯとして例示される出力を安定化するための回路構成を更に備える。一般的に、出力量ＵＯは、出力電圧ＶＯ、出力電流ＩＯ、または２つの組み合わせのいずれかである。フィードバック回路１３２は、スイッチングモード電源１００の出力から出力量ＵＯを検知するように連結されると共に、フィードバック信号ＵＦＢ１３４を生成する。他の実施例において、フィードバック信号ＵＦＢ１３４は、出力量ＵＯを表す、変圧器の入力側における１つ以上の量の検知から抽出され得る。フィードバック回路１３２は、更に、制御装置１３６がフィードバック信号ＵＦＢ１３４を受け取るように、制御装置１３６に連結される。制御装置１３６は、更に、電流検知入力信号１４０を受け取る。電流検知入力信号１４０は、スイッチＳＰ１１８におけるスイッチ電流ＩＤ１４４を表す。更に、スイッチＳＰ１１８は、制御装置１３６から駆動信号１３８を受け取る。制御装置１３６は、更に、電圧検知入力信号１４２を受け取り得る。図１の例において、電圧検知入力信号１４２は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０を表す。しかしながら、他の実施例において、電圧検知入力信号１４２は、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６を表し得る。
動作中、図１のスイッチング電源１００は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２のような安定化されていない入力電圧から、負荷１３０に対して出力電力を提供する。調光器回路１０４は、スイッチング電源１００の負荷１３０がＬＥＤアレイである場合に、電源に供給される電力量を制限するために利用され得る。その結果、ＬＥＤアレイの負荷に供給される電流が制限されると共に、ＬＥＤアレイは薄暗くなる。調光器回路１０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２がゼロの電圧を横切るときに、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離す。一定時間後に、調光器回路１０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を電源１００に再接続する。すなわち、調光器回路１０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の位相を遮断する（interrupt）ことができる。必要とされる調光の量に応じて、調光器回路１０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２が電源から切り離される時間量を制御する。一般的に、更に多くの調光が必要とされる（更に薄暗くする）ことは、その間に調光器回路１０４がＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離す、より長い時間間隔に対応する。更に論じられることになるように、位相角が、その間に調光器回路１０４がＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離す時間間隔を測定することによって判定され得る。判定された位相角を使用して、制御装置１３６は、閉ループ調光制御と開ループ調光制御の間を移行し得る。
調光器回路１０４は、整流器１０８によって受け取られる調光器出力電圧ＶＤＯ１０６を生成する。整流器１０８は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０を生成する。平滑化コンデンサＣＦ１２４は、スイッチＳＰ１１８から高周波電流をろ過する。他のアプリケーションに関して、平滑化コンデンサＣＦ１２４は、実質的にＤＣ電圧がエネルギー伝達要素Ｔ１ １１２に印加されるように、十分に大きくすることができる。しかしながら、力率補正（ＰＦＣ：power factor correction）を有する電源用に、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２に印加された電圧が実質的に整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０に追随することを可能にするために、小さな平滑化コンデンサＣＦ１２４が利用され得る。従って、平滑化コンデンサＣＦ１２４の値は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の各半ライン周期の間に平滑化コンデンサＣＦ１２４上の電圧が実質的にゼロに到達するように選択され得る。あるいは、すなわち平滑化コンデンサＣＦ１２４上の電圧は、実質的に調光器出力電圧ＶＤＯ１０６の正の大きさに追随する。従って、制御装置１３６は、平滑化コンデンサＣＦ１２４上の電圧（または、言い換えると整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０）を検知することによって、調光器回路１０４がＡＣ入力電圧を電源１００から切り離したときを検出し得る。別の実施例おいて、制御装置１３６は、スイッチ電流ＩＤ１４４を検知することによって、調光器回路１０４がＡＣ入力電圧を電源１００から切り離したときを検出し得る。
スイッチング電源１００は、一次巻線１１４と二次巻線１１６との間で電圧を伝達するために、エネルギー伝達要素Ｔ１ １１２を利用する。クランプ回路１２２は、スイッチＳＰ１１８上の最高電圧を制限するために、一次巻線１１４に連結される。スイッチＳＰ１１８は、駆動信号１３８に応答して開閉される。一般的に、閉じられているスイッチは、電流を伝導することができると共に、オンであると考えられ、一方、開かれているスイッチは、電流を伝導することができないと共に、オフであると考えられるということが理解されている。動作中、スイッチＳＰ１１８の開閉（スイッチング）は、整流器Ｄ１ １２６における脈動電流（pulsating current）を生成する。整流器Ｄ１ １２６における電流は、負荷１３０における実質的に一定の出力電圧ＶＯ、出力電流ＩＯ、または２つの組み合わせを生成するために、出力コンデンサＣ１ １２８によってろ過される。
フィードバック回路１３２は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４を制御装置１３６に提供するために、電源１００の出力量ＵＯを検知する。フィードバック信号ＵＦＢ１３４は、電圧信号または電流信号であり得ると共に、出力量ＵＯに関する情報を制御装置１３６に提供する。更に、制御装置１３６は、スイッチＳＰ１１８におけるスイッチ電流ＩＤ１４４を中継する電流検知入力信号１４０を受け取る。スイッチ電流ＩＤ１４４は、例えば別個の抵抗器を横断する電圧、または、トランジスタが導通しているときにトランジスタを横断する電圧のように、様々な方法で検知され得る。更に、制御装置１３６は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値を中継する電圧検知入力信号１４２を受け取ることができる。整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、様々な方法で、例えば抵抗分割器を通して検知され得る。
制御装置１３６は、電流検知入力信号１４０により提供されるスイッチ電流ＩＤ１４４、または電圧検知入力信号１４２により提供される整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０、またはその２つの組み合わせを利用することによって、位相角を判定し得る。例えば、制御装置１３６は、調光器回路１０４が電源１００からＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離す時間の長さを測定する。すなわち、制御装置１３６は、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６及び整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロの電圧に実質的に等しい時間の長さを測定する。位相角を測定するために、制御装置１３６は、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６及び整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロの電圧に実質的に等しい時間の長さを、半ライン周期の時間の長さによって除算する。制御装置１３６は、その場合に、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間を移行するときを判定するために、測定された位相角を利用し得る。
制御装置１３６は、制御装置１３６が閉ループ調光制御で動作している場合に出力量ＵＯを目標値に実質的に安定化するために、様々なシステム入力に応答してスイッチＳＰ１１８を操作するための駆動信号１３８を出力する。一実施例において、駆動信号１３８は、閉じられたスイッチに対応する論理ハイ（logic high）の部分と、開かれたスイッチに対応する論理ロー（logic low）の部分とを有する方形パルス波形であり得る。別の実施例において、駆動信号は、実質的に固定長の論理ハイ（またはオン）パルスから構成されると共に、発振器周期の数当たりのオンパルスの数を変えることによって調整（regulate）される。
駆動信号１３８は、スイッチオン時間（switch on-time）ｔＯＮ（一般的に駆動信号１３８の論理ハイの値に対応する）、スイッチオフ時間（switch off-time）ｔＯＦＦ（一般的に駆動信号１３８の論理ローの値に対応する）、スイッチング周波数ｆｓ、またはデューティサイクルのような様々な駆動信号の動作条件を有し得る。閉ループ調光制御の間、制御装置１３６は、１つ以上の駆動信号の動作条件を判定するために、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答する。しかしながら、制御装置１３６によって判定された位相角が位相しきい値を超える場合に、制御装置１３６は、開ループ調光制御に移行すると共に、１つ以上の駆動信号の動作条件を判定するために、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答しない。すなわち、一度位相角が位相しきい値（低い値からより高い値まで増加する位相角に対応する）を超えれば、制御装置１３６は、１つ以上の駆動信号の動作条件の値を、位相角が位相しきい値に到達したときに制御装置１３６により判定されたそれらのそれぞれの値に維持する。制御装置１３６が駆動信号の動作条件の値を維持するので、制御装置１３６が閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間で移行する場合に、出力電力の不連続性が存在しない。１つの例において、制御装置１３６によって判定された駆動信号の動作条件は、位相しきい値が実質的に１４５度である場合のスイッチオン時間ｔＯＮ及びスイッチング周波数ｆｓであり得る。
しかしながら、もし位相角が最初から位相しきい値より大きいならば、制御装置１３６は、開ループ調光制御で始まると共に、１つ以上の駆動信号の動作条件に関して、所定値を使用する。もし位相角が位相しきい値より少ない値に減少するならば、制御装置１３６は、閉ループ調光制御に移行すると共に、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答し始める。従って、制御装置１３６が閉ループ調光制御に移行する場合に、出力電力は、所定の駆動信号の動作条件により判定された値から、フィードバック信号ＵＦＢ１３４によってその時判定された値に移行し得る。
次に図２Ａを参照すると、半ライン周期ＴＨＬ２０２、しきい値電圧ＶＴＨ２０４、ピーク電圧ＶＰ２０６、及び一部分２１０を含む、スイッチング電源１００の整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の一例の波形の図が例証される。図２Ｂは、一部分２１０、及び対応するゼロ交差信号２１２を例証する。制御装置は、位相角を測定するためにゼロ交差信号２１２を利用すると共に、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間で移行するときを判定する。
一般的に、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２は、全ライン周期と言われるＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の周期を有する正弦関数の波形である。数学的には、ＶＡＣ＝ＶＰｓｉｎ（２πｆＬｔ）と表すことができる。ここで、ＶＰ２０６は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２のピーク電圧であると共に、ｆＬは、ライン入力電圧の周波数である。または、すなわちｆＬは、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の周波数である。全ライン周期がライン周波数ｆＬの逆数であるか、または、数学的には、全ライン周期＝１／ｆＬということが認識されるべきである。更に、半ライン周期ＴＨＬ２０２は、ライン周波数の２倍の逆数、または、数学的には、ＴＨＬ＝１／２ｆＬである。示される例の整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、整流器１０８及び調光器回路１０４の結果として生じる出力である。図２Ａの例に関して、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の各半周期ＴＨＬ２０２の始まりは、調光器回路１０４がＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を電源から切り離すときに対応するゼロの電圧に実質的に等しい。調光器回路１０４がＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を電源に再接続するとき、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、実質的にＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の正の大きさに追随する。または、数学的には、ＶＲＥＣＴ＝｜ＶＤＯ｜である。
１つの例において、しきい値電圧ＶＴＨ２０４は、ゼロに実質的に等しい。別の例において、しきい値電圧ＶＴＨ２０４は、実質的に整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０のピーク電圧ＶＰ２０６の４分の１である。しきい値電圧ＶＴＨ２０４の値が更にゼロの電圧に近くなるほど、ゼロ交差信号２１２は、より正確に、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロに実質的に等しいことを示すということが認識されるべきである。しかしながら、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値がゼロの電圧に近くなるほど、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値を検知することが制御装置１３６にとってより難しくなり得る。特に、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロの電圧であるか、またはゼロの電圧に近い場合に、制御装置１３６は、電流検知入力信号１４０により提供されるスイッチ電流ＩＤ１４４を通して整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値を検知することに、いくらかの問題を有し得る。更に、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、平滑化コンデンサＣＦ１２４の選択された値も手伝って、ゼロに到達しない可能性がある。従って、制御装置１３６は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロの電圧であるか、またはゼロの電圧に近い場合に、ゼロ電圧の状態の検知を可能にするために、非ゼロのしきい値電圧ＶＴＨ２０４を利用することができる。
図２Ｂは、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の一部分２１０と、対応するゼロ交差信号２１２を例証する。本発明の実施例は、位相角及びその後に電源１００の閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の移行を判定するために、ゼロ交差信号２１２を利用する。整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より小さい場合に、ゼロ交差信号２１２は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より小さいことを示す状態にある。ゼロ交差信号２１２は、論理ハイ（logic high）の部分と論理ロー（logic low）の部分を有する方形パルス波形であり得る。図２Ｂで例証された例に関して、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より小さい場合に、ゼロ交差信号２１２の値は、論理ハイである。整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より大きい場合に、ゼロ交差信号２１２の値は、論理ローである。上述のように、一度調光器回路１０４がＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を電源１００に再接続するならば、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の正の大きさに追随する。従って、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がゼロの電圧に近い場合を判定することは、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２がゼロの電圧を横切る場合、従って用語“ゼロ交差”を検出することに対応する。
しかしながら、調光器回路１０４が電源からＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離すので、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の次の部分はゼロに実質的に等しい。従って、ゼロ交差信号２１２は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より小さいことを示す状態（すなわちその例において論理ハイ）にある。位相角は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２から、調光器回路が各半ライン周期ＴＨＬ２０２の内のどのくらいの角度を除去するかを示す測定値である。従って、ゼロ交差信号２１２が、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ２０４より小さいことを示す状態（すなわちその例において論理ハイ）にある時間の長さを測定することによって、制御装置１３６は、位相角を測定することができる。図２Ｂに関して、ゼロ交差信号が論理ハイの値である時間の長さは、ＴＺ２１８によって表示され、ここではゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８と呼ばれる。本発明の実施例によれば、位相角（角度で表される）は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８を半ライン周期ＴＨＬ２０２により除算し、そして１８０を乗算することによって計算され得るか、あるいは、数学的には、以下のように表される。
Figure 0005749063
制御装置１３６は、更に、調光器回路がＡＣ入力電圧の一部分を除去した後で、ＡＣ入力電圧の平均値から、位相角を間接的に判定し得る。調光器回路出力のより小さな平均値が、より大きな位相角に対応するであろう。従って、制御装置１３６は、位相角及び閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の電源１００の移行を間接的に判定するために、この関係を利用し得る。しかしながら、調光器回路出力の平均値によって測定された位相角の正確度は、ＡＣ入力電圧の変動に依存しているであろう。ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８の長さを算出すると共に、それを半ライン周期ＴＨＬ２０２と比較することによって、制御装置１３６は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の波形と無関係に、そしてＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２における変動と無関係に、調光器回路１０４の位相角を計算し得る。
調光器回路１０４が、更に、要求される調光の量に関する情報を調光器回路１０４に提供する入力（図示せず）を備えるということが認識されるべきである。調光器回路１０４がより長くＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を電源から切り離すほど、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、より長くゼロの電圧に実質的に等しくなる。その結果、ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８の長さは、調光器回路１０４によって提供される調光の量に対応すると共に、位相角に対応する。
更に論じられるであろうように、制御装置１３６は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８の長さを判定するためにカウンタを使用する。カウンタは、図２Ｂにおいて開始時刻ｔＳＴＡＲＴ２１４で示されるように、ゼロ交差信号２１２が論理ハイの値に振動する場合に計数（カウント）を開始する。カウンタは、図２Ｂにおいて終了時刻ｔＳＴＯＰ２１６で示されるように、ゼロ交差信号２１２が論理ローの値に振動する場合に計数を終了する。カウンタから出力される終了時刻ｔＳＴＯＰ２１６における計数値（カウント値）は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８の長さの測定値の１つの例である。１つの例において、カウンタは、半ライン周期ＴＨＬ２０２の長さの間計数を続け得ると共に、制御装置は、位相角を判定し得る。別の例において、制御装置１３６は、半ライン周期ＴＨＬ２０２に関して、固定の計数値を利用する。例えば、制御装置１３６は、半ライン周期ＴＨＬ２０２に関して、３２０カウントの総計数値を決定し得る。半ライン周期ＴＨＬ２０２に関する総計数値が決定される場合に、位相角の各可能な角度は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ２１８の特定の計数値に決定されるであろう。半ライン周期ＴＨＬ２０２当たりの総計数値は、計数値当たりの百分率誤差が受け入れられる許容レベルの中にあるように選択され得る。半ライン周期ＴＨＬ２０２当たりの総計数値が大きくなるほど、計数値当たりの百分率誤差が小さくなるか、あるいは、数学的には、以下のように表される。
Figure 0005749063
ここで、Ｍは、半ライン周期ＴＨＬ２０２に関する総計数値である。もし半ライン周期ＴＨＬ２０２に関する総計数値が１００に等しいならば、計数値当たりの百分率誤差は、１％であろう。もし半ライン周期ＴＨＬ２０２に関する総計数値が３２０カウントに等しいならば、計数値当たりの百分率誤差は、０．３１％であろう。更に論じられるように、図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂは、どのように制御装置１３６が位相角を判定すると共に、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の移行を容易にするために判定された位相角を使用するかを例証する。
次に図３Ａを参照すると、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の別の一例の波形が、半ライン周期ＴＨＬ３０２、しきい値電圧ＶＴＨ３０４、ピーク電圧ＶＰ３０６、及び一部分３１１を含めて例証される。図３Ｂは、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の一部分３１１、及び対応するゼロ交差信号３１２を例証する。半ライン周期ＴＨＬ３０２、しきい値電圧ＶＴＨ３０４、及びピーク電圧ＶＰ３０６は、図２Ａ及び図２Ｂにおいて示された半ライン周期ＴＨＬ２０２、しきい値電圧ＶＴＨ２０４、及びピーク電圧ＶＰ２０６の更なる例であり得る。
整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の一例の波形は、図２Ａにおいて示される整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０と類似している。図２Ａの例において、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０は、全ての半ライン周期ＴＨＬ２０２の始まりにおいてＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離すトライアック調光器のような調光器回路１０４の結果である。しかしながら、図３Ａ及び図３Ｂで例証される整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０は、全ての半ライン周期ＴＨＬ３０２の終りにおいてＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離す調光器回路１０４の結果である。その結果、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０は、半ライン周期ＴＨＬ３０２の終りにおいて、ゼロの電圧に実質的に等しい。半ライン周期ＴＨＬ３０２の始まりにおいて、調光器回路１０４が電源１００からＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離すまで、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０は、実質的にＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２の正の大きさに追随する。整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の値は、その場合に、次の半ライン周期の始まりまで、実質的にゼロの電圧に低下する。
図３Ｂは、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の一部分３１１、及びゼロ交差信号３１２を例証する。本発明の実施例は、位相角及びその後に電源１００に関する調光の量を判定するためにゼロ交差信号３１２を利用する。整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０がしきい値電圧ＶＴＨ３０４より小さい場合に、ゼロ交差信号３１２は、ゼロ交差状態が存在することを示す。図３Ｂの例に関して、整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０がしきい値電圧ＶＴＨ３０４より小さい場合に、ゼロ交差信号３１２は、論理ハイの値である。整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０がしきい値電圧ＶＴＨ３０４より大きい場合に、ゼロ交差信号３１２は、論理ローの値である。
上述のように、ゼロ交差信号３１２が、ゼロ交差状態が存在することを示す論理ハイの値である時間の長さは、ゼロ交差パルス幅ＴＺ３１８と呼ばれる。ゼロ交差パルス幅ＴＺ３１８の長さは、調光器回路１０４によって示された位相角を測定するために利用され得る。位相角は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ３１８を半ライン周期ＴＨＬ３０２と比較することによって計算され得るか、あるいは、数学的には、以下のように表される。
Figure 0005749063
制御装置１３６は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ３１８の長さを判定するためにカウンタを使用し得る。カウンタは、図３Ｂにおいて開始時刻ｔＳＴＡＲＴ３１４で示されるように、ゼロ交差信号３１２が論理ハイの値に振動する場合に計数を開始する。カウンタは、図３Ｂにおいて終了時刻ｔＳＴＯＰ３１６で示されるように、ゼロ交差信号３１２が論理ローの値に振動する場合に計数を終了する。カウンタから出力される終了時刻ｔＳＴＯＰ３１６における計数値は、ゼロ交差パルス幅ＴＺ３１８の測定値の１つの例である。更に論じられるように、図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂは、どのように制御装置１３６が位相角を判定すると共に、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の移行を容易にするために判定された位相角を使用するかを例証する。
次に図４を参照すると、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、電圧検知入力信号１４２、位相角測定ブロック４０２、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、及び駆動論理ブロック４０４を含む、制御装置１３６の機能ブロック図が例証される。
フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、及び電圧検知入力信号１４２は、上述のように連結されて機能する。制御装置１３６は、更に、電流検知入力信号１４０に連結されると共に、電流検知入力信号１４０を受け取る位相角測定ブロック４０２を備える。位相角測定ブロック４０２は、更に、電圧検知入力信号１４２を受け取り得る。電流検知入力信号１４０及び／または電圧検知入力信号１４２は、入力検知信号と呼ばれ得る。入力検知信号は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０に関する情報を位相角測定ブロック４０２に提供する。駆動論理ブロック４０４は、位相角測定ブロック４０２が提供する位相角信号４０６及び調光制御信号４０８に連結されると共に、位相角信号４０６及び調光制御信号４０８を受け取る。更に、駆動論理ブロック４０４は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４及び電流検知入力信号１４０を受け取る。駆動論理ブロック４０４は、１つ以上の駆動信号の動作条件を判定するために、様々な受信された信号を利用すると共に、スイッチＳＰ１１８の開閉を制御するための駆動信号１３８を出力する。
上述のように、電圧検知入力信号１４２は、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０を表す。しかしながら、電圧検知入力信号１４２は、同様に、調光器出力電圧ＶＤＯ１０６を表し得る。更に、電流検知入力信号１４０は、スイッチ電流ＩＤ１４４を表す。動作中、位相角測定ブロック４０２は、電流検知入力信号１４０により提供されるスイッチ電流ＩＤ１４４、または電圧検知入力信号１４２により提供される整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０、またはその２つの組み合わせを利用することによって、位相角を判定し得る。更に以下で言及されるように、位相角測定ブロック４０２は、電流検知入力信号１４０により提供されるスイッチ電流ＩＤ１４４から、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値を判定し得る。位相角測定ブロック４０２は、位相角信号４０６として、判定された位相角を、駆動論理ブロック４０４に対して出力する。更に、位相角測定ブロック４０２は、調光制御信号４０８を、駆動論理ブロック４０４に対して出力する。調光制御信号４０８は、駆動論理ブロック４０４に対して、判定された位相角が位相しきい値より大きい場合、あるいは判定された位相角が位相しきい値より小さい場合を示すことができる。すなわち、調光制御信号４０８は、駆動論理ブロック４０４が開ループ調光制御で動作するべき場合、または駆動論理ブロック４０４が閉ループ調光制御で動作するべき場合を示すことができる。
動作中、駆動論理ブロック４０４は、１つ以上の駆動信号の動作条件を判定するために、受信された位相角信号４０６、調光制御信号４０８、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、及び／または電流検知入力信号１４０を利用すると共に、駆動信号１３８を出力する。例えば、駆動論理ブロック４０４は、要求される調光の量を判定するために、位相角信号４０６を利用し得る。すなわち、位相角信号４０６は、電源１００の出力量ＵＯの所望の値を判定するために利用され得る。調光制御信号４０８が、駆動論理ブロック４０４が閉ループ調光制御で動作するべきであると示す場合（すなわち、判定された位相角が位相しきい値より小さい場合）に、駆動論理ブロック４０４は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答すると共に、出力量ＵＯが（位相角信号４０６によって部分的に判定される）目標値に安定化される（regulated：調整される）ように、１つ以上の駆動信号の動作条件を判定する。調光制御信号４０８が、駆動論理ブロック４０４が開ループ調光制御で動作するべきであると示す場合（すなわち、判定された位相角が位相しきい値より大きい場合）に、駆動論理ブロック４０４は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答しない。更に、駆動論理ブロック４０４は、１つ以上の駆動信号の動作条件の値を、位相しきい値におけるそれらの条件の値に維持する。しかしながら、もし位相角が最初から位相しきい値より大きいならば、駆動論理ブロック４０４は、開ループ調光制御で動作を開始すると共に、１つ以上の駆動信号の動作条件に関して、所定値を使用する。もし位相角が位相しきい値より少ない値に減少するならば、駆動論理ブロック４０４は、閉ループ調光制御に移行すると共に、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答する。駆動論理ブロック４０４は、更に、任意に、電流検知入力信号１４０を受け取り得る。１つの例において、電流検知入力信号１４０は、スイッチ電流ＩＤ１４４が最大電流限界値に到達し、スイッチＳＰ１１８がターンオフされるべきときを示し得る。駆動論理ブロック４０４は、その場合に、スイッチＳＰ１１８をターンオフするための駆動信号１３８を出力し得る。
次に図５を参照すると、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、電圧検知入力信号１４２、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、ゼロ交差検出器５０２、発振器５０４、システムクロック信号５０６、カウンタ５０８、位相角から基準への変換器５１０、増幅器５１２、ゼロ交差信号５１４、駆動信号生成器５１６、ゼロ交差基準５１８、基準電圧５２０、及びＮＡＮＤゲート５２２（すなわち論理ゲート）を含む、制御装置１３６の位相角測定ブロック４０２及び駆動論理ブロック４０４の機能ブロック図が例証される。ゼロ交差信号５１４は、図２Ｂ及び図３Ｂで例証されたゼロ交差信号の１つの例である。図５は、どのように制御装置１３６が位相角を測定し、調光制御信号４０８を生成するかについての一実施例を例証する。更に、図５は、電源１００の出力における調光を容易にするために、基準電圧５１８を変更するのにどのように位相角が利用されるかについての１つの例を例証する。
フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、電圧検知入力信号１４２、位相角測定ブロック４０２、及び駆動論理ブロック４０４は、上述のように連結されると共に機能する。制御装置１３６は、更に、電流検知入力信号１４０及びゼロ交差基準５１８に連結されると共に、電流検知入力信号１４０及びゼロ交差基準５１８を受け取るゼロ交差検出器５０２を備える。ゼロ交差検出器５０２は、更に、電圧検知入力信号１４２を受け取り得る。ゼロ交差基準５１８は、（しきい値電圧ＶＴＨ２０４及びＶＴＨ３０４として論じられたような）しきい値電圧ＶＴＨを表すと共に、ゼロ交差検出器５０２は、ゼロ交差信号５１４を出力する。上述のように、ゼロ交差信号５１４は、ゼロ交差状態が存在するときを示すか、あるいは、言い換えれば、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨを下回るときを示す。ゼロ交差信号５１４は、論理ハイの部分及び論理ローの部分の長さが変化する方形パルス波形である。ゼロ交差信号５１４の連続する上昇エッジの間の長さは、半ライン周期ＴＨＬに実質的に等しい。更に、論理ハイの部分の時間の長さは、ゼロ交差パルス幅ＴＺに実質的に等しい。１つの例において、ゼロ交差検出器５０２は、電圧検知入力信号１４２から整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０に関する情報を受け取ると共に、ゼロ交差検出器５０２は、電圧検知入力信号１４２及びゼロ交差基準５１８を利用して、ゼロ交差信号５１４を生成する。別の例において、ゼロ交差検出器５０２は、電流検知入力信号１４０により提供されるスイッチ電流ＩＤ１４４から整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０に関する情報を受け取ると共に、ゼロ交差検出器５０２は、電流検知入力信号１４０及びゼロ交差基準５１８を利用して、ゼロ交差信号５１４を生成する。更なる例において、ゼロ交差検出器５０２は、電圧検知入力信号１４２と電流検知入力信号１４０の両方から電圧ＶＲＥＣＴ１１０に関する情報を受け取ると共に、電圧検知入力信号１４２と電流検知入力信号１４０、そしてゼロ交差基準５１８を利用して、ゼロ交差信号５１４を生成する。
スイッチＳＰ１１８がオンである場合のスイッチＳＰ１１８の電圧と電流との間の関係は、以下のように表され得る。
Figure 0005749063
ここで、ＬＰは、一次巻線１１４のインダクタンスである。不連続伝導モード（discontinuous conduction mode：ＤＣＭ）において動作する電源に関して、あらゆるスイッチング周期（開閉周期）の間のこの関係は、更に以下のように表され得る。
Figure 0005749063
ＩＰＥＡＫは、スイッチ電流ＩＤ１４４のピーク値であり、そしてｔＯＮは、スイッチＳＰ１１８のオン時間である。しかしながら、オン時間ｔＯＮが半ライン周期ＴＨＬと比較して小さいので、１つのスイッチング周期において、ＶＡＣの値は定数であると考えられ得る。図１において示された例に関しては、以下の関係がある。
Figure 0005749063
従って、交差検出器５０２は、スイッチ電流ＩＤ１４４から整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の値を判定し得る。制御装置１３６は、ＤＣＭにおいてスイッチＳＰ１１８がオンである場合のスイッチＳＰ１１８の電圧と電流との間の関係を利用して、しきい値電圧ＶＴＨ（２０４及び３０４）に対応するように、ゼロ交差電流しきい値ＩＺＣ及びゼロ交差時間しきい値ｔＺＣを決定し得るか、あるいは、数学的には、以下のように表される。
Figure 0005749063
交差検出器５０２は、スイッチ電流ＩＤ１４４のピーク値がゼロ交差電流しきい値ＩＺＣより小さいときを判定することによって、整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０がしきい値電圧ＶＴＨ（２０４及び３０４）より小さいことを判定し得る。一実施例に関して、ゼロ交差電流しきい値ＩＺＣは、ゼロ交差基準５１８の１つの例である。
交差検出器５０２は、カウンタ５０８に連結すると共に、カウンタ５０８は、ゼロ交差信号５１４を受け取る。更に、カウンタ５０８は、発振器５０４に連結すると共に、発振器５０４からシステムクロック信号５０６を受け取る。１つの例において、発振器５０４は、ライン（line：電力線）に同期化された発振器（line-synchronized oscillator）である。１つの例において、システムクロック信号５０６は、論理ハイの部分及び論理ローの部分の長さが変化する方形パルス波形である。連続する上昇エッジの間の長さは、発振器周期ＴＯＳＣに実質的に等しい。発振器周波数ｆＯＳＣは、半ライン周波数ｆＨＬの倍数になるように選ばれ得るか、または数学的には、ｆＯＳＣ＝ＭｆＨＬ、Ｍ＞１である。ここで、Ｍは、正の整数である。すなわち、半ライン周期ＴＨＬ（ＴＨＬ＝１／ｆＨＬ）は、発振器周期ＴＯＳＣ（ＴＯＳＣ＝１／ｆＯＳＣ）の倍数であるか、あるいは、数学的には、以下のように表される。
Figure 0005749063
上述のように、Ｍの値は、更に、半ライン周期ＴＨＬ当たり総計数値のことを指す。１つの例において、Ｍの値は３２０である。発振器５０４は、更に、交差検出器５０２に連結すると共に、ゼロ交差信号５１４を受け取る。更に論じられるように、発振器５０４は、半ライン周期ＴＨＬ、または言い換えると半ライン周波数ｆＨＬを判定するために、ゼロ交差信号５１４を利用し得る。発振器５０４がラインに同期化された発振器である場合に、発振器５０４は、Ｍの値が実質的に一定であるように、発振器周波数ｆＯＳＣを調節し得る。
カウンタ５０８は、発振器５０４から受信されたシステムクロック信号５０６に応答して値を増加させる２進カウンタである。または、言い換えるとカウンタ５０８は、発振器５０４の全ての周期において値を増加させる（インクリメントする）２進カウンタである。カウンタ５０８は、ゼロ交差信号５１４の上昇エッジにおいて計数を開始する（図２Ｂ及び図３Ｂに関して、それぞれ開始時刻ｔＳＴＡＲＴ２１４及び開始時刻ｔＳＴＡＲＴ３１４として示される）と共に、カウンタ５０８は、ゼロ交差パルス幅ＴＺの長さの間、計数を続ける。１つの例において、カウンタ５０８は、その場合に、ゼロ交差信号の次の下降エッジにおいて計数を終了する（図２Ｂ及び図３Ｂに関して、それぞれ終了時刻ｔＳＴＯＰ２１６及び終了時刻ｔＳＴＯＰ３１６として示される）。カウンタ５０８の内部の計数値は、その場合に、位相角から基準への変換器５１０に対して、ビットＢ１からＢＮとして出力される。ビットＢ１からＢＮは、位相計数値と呼ばれ得る。更に、ビットＢ１からＢＮは、同様に、位相角信号４０６と呼ばれ得る。１つの例において、Ｂ１は最下位ビット（ＬＳＢ）であり、そしてＢＮは、最上位ビット（ＭＳＢ）である。１つの例において、カウンタ５０８は、ゼロ交差信号５１４の下降エッジにおいて、リセットしてゼロに戻る。
別の例において、カウンタ５０８は、ゼロ交差信号５１４の上昇エッジにおいて計数を開始すると共に、カウンタ５０８は、ゼロ交差パルス幅ＴＺの長さの間、計数を続ける。次の下降エッジにおいて、カウンタ５０８は、内部の計数値を、位相角から基準への変換器５１０に対して、ビットＢ１からＢＮ（位相角信号４０６）として送信する。しかしながら、カウンタ５０８は、ゼロ交差信号５１４の次の上昇エッジまで、その内部の計数値をリセットしない。一実施例において、カウンタ５０８は、非同期カウンタまたは同期カウンタを形成するように配置された複数のフリップフロップである。位相角信号４０６としてカウンタ５０８から出力された位相計数値（Ｂ１からＢＮ）は、位相角を表す。具体的には、全ての半ライン周期ＴＨＬの総計数値Ｍが固定される場合に、カウンタ５０８から出力された位相計数値（Ｂ１からＢＮ）は、位相角を表す。あるいは、言い換えれば、
Figure 0005749063
 であると共に、Ｍが実質的に一定である場合に、カウンタ５０８から出力された位相計数値（Ｂ１からＢＮ）は、位相角を表す。総計数値Ｍが３２０に等しいとき、９０度の位相角は、カウンタ５０８が１６０の位相計数値に計数することに対応するであろう。別の例において、調光器回路１０４が半ライン周期ＴＨＬの４分の１の間ＡＣ入力電圧ＶＡＣ１０２を切り離すことに対応する４５度の位相角は、カウンタ５０８が８０の位相計数値に計数することに対応するであろう。
図７は、カウンタ５０８の一例の計数値を例証する表７００である。上述のように、ゼロ交差信号５１４が論理ハイの値である場合に、カウンタ５０８は、システムクロック信号５０６の全ての周期において値を増加させる。０の内部計数値に関して、ビットＢ１、Ｂ２、及びＢ３は、論理ローの値である。１の内部計数値に関して、ビットＢ２及びＢ３が論理ローの値に留まる一方、ビットＢ１は、論理ハイの値になる。７の内部計数値に関して、ビットＢ１、Ｂ２、及びＢ３は、論理ハイの値である。表７００は、３ビットカウンタを例証するが、しかしながら、あらゆるビット数がカウンタの出力４０６に含まれ得るということが認識されるべきである。
図５に戻って参照すると、位相角から基準への変換器５１０は、カウンタ５０８に連結すると共に、位相角信号４０６（Ｂ１からＢＮ）を受け取る。位相角から基準への変換器５１０は、受け取られた位相角信号４０６（Ｂ１からＢＮ）を、基準電圧ＶＲＥＦ５２０に変換する。一例において、オフセット位相計数値（Ｂ１からＢＮ）が高くなるほど、基準電圧ＶＲＥＦ５２０は低くなる。位相角から基準への変換器５１０に含まれるＤ／Ａ変換器（図示せず）は、位相角信号４０６（Ｂ１からＢＮ）を、基準電圧ＶＲＥＦ５２０に変換するために利用され得る。
位相角から基準への変換器５１０は、更に、増幅器５１２とも呼ばれるフィードバック基準回路に連結され、従って、増幅器５１２は、基準電圧ＶＲＥＦ５２０を受け取る。増幅器５１２は、更に、フィードバック信号ＵＦＢ１３４を受け取る。フィードバック信号ＵＦＢ１３４は、電源１００の出力量ＵＯに関する情報を駆動論理ブロック４０４に提供する。図５において示されたように、フィードバック信号ＵＦＢ１３４は、増幅器５１２の非反転入力において受け取られる一方、基準電圧ＶＲＥＦ５２０は、増幅器５１２の反転入力において受け取られる。増幅器５１２（すなわちフィードバック基準回路）の出力は、更に、駆動信号生成器５１６に連結される。駆動信号生成器５１６は、更に、電流検知入力信号１４０及び調光制御信号４０８に連結されると共に、電流検知入力信号１４０及び調光制御信号４０８を受け取る。上述のように、電流検知入力信号１４０は、スイッチ電流ＩＤ１４４を表す。
調光制御信号４０８は、駆動信号生成器５１６が開ループ調光制御で動作するべき場合、または駆動信号生成器５１６が閉ループ調光制御で動作するべき場合を示すことができる。すなわち、調光制御信号４０８は、位相角が位相しきい値より大きい場合、または位相角が位相しきい値より小さい場合を示す。上述のように、全ての半ライン周期ＴＨＬの総計数値Ｍが固定される場合に、カウンタ５０８から出力された位相角信号４０６（Ｂ１からＢＮ）は、位相角を表す。従って、位相角信号４０６（Ｂ１からＢＮ）は、位相角が位相しきい値より大きいか、または位相角が位相しきい値より小さいか、を判定するために利用され得る。図７の表７００に戻って参照すると、もし位相しきい値が値４に設定されたならば、最上位ビットＭＳＢ（表７００のＢ３）が論理ハイの値（すなわち値１）である場合に、制御装置１３６は、位相角が値４以上であったことを判定し得る。更に、もし位相しきい値が値６に設定されたならば、ＭＳＢ（Ｂ３）及び最上位ビットの次の上位ビット（最上位ビットから２番目のビット：Ｂ２）が両方とも論理ハイの値である場合に、制御装置１３６は、位相角が値６以上であったことを判定し得る。従って、カウンタ５０８のビット数及び位相しきい値に応じて、調光制御信号４０８は、最上位ビットＭＳＢ、最上位ビットの次の上位ビット等の値によって判定され得る。図５において示される制御装置１３６に関して、調光制御信号４０８は、ＢＮ及びＢＮ−１が両方とも論理ハイの値である場合に、位相角が位相しきい値以上であることを示す。図５において示されたように、ＢＮ及びＢＮ−１は、ＮＡＮＤゲート５２２の入力に連結される。ＮＡＮＤゲート５２２の出力は、調光制御信号４０８である。ＢＮ及びＢＮ−１の両方が位相しきい値より大きい測定された位相角に対応する論理ハイである場合に、調光制御信号４０８は、制御装置１３６が開ループ調光制御を利用しているべきであることを示す、論理ローの値である。ＢＮまたはＢＮ−１の値のいずれもが論理ハイではない場合に、調光制御信号４０８は、制御装置１３６が閉ループ調光制御を利用しているべきであることを示す、論理ハイの値である。
増幅器５１２の出力と調光制御信号４０８、そして電流検知入力信号１４０を利用して、駆動信号生成器５１６は、スイッチＳＰ１１８を操作する駆動信号１３８を出力する。閉ループ調光制御において、駆動信号生成器５１６は、出力量ＵＯを目標値に安定化させるために、駆動信号１３８の動作条件を判定するのに（フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答する）増幅器５１２の出力を利用する。開ループ調光制御において、駆動信号生成器５１６は、駆動信号１３８の動作条件を判定するのに増幅器５１２の出力を利用しない。更に、駆動信号生成器５１６は、位相しきい値において判定される駆動信号１３８の動作条件の値を維持する。
次に、図６Ａを参照すると、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、位相角から基準への変換器５１０、増幅器５１２、基準電圧５２０、ＮＡＮＤゲート５２２、積分器６０２、調光制御スイッチ６０４、ホールドコンデンサ６０６、及び状態機械６０８を含む、駆動論理ブロック４０４及び駆動信号生成器５１６の機能ブロック図が例証される。図６Ａは、駆動信号生成器５１６によって実行された閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の移行を例証する。
フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、位相角から基準への変換器５１０、増幅器５１２、基準電圧ＶＲＥＦ５２０、及びＮＡＮＤゲート５２２は、上述のように連結されて機能する。駆動信号生成器５１６は、更に、増幅器５１２の出力に連結されると共に、増幅器５１２の出力を受け取る積分器６０２を備える。積分器６０２は、調光制御スイッチ６０４に連結する。調光制御スイッチ６０４は、更に、ホールドコンデンサ６０６及び状態機械６０８に連結される。状態機械６０８は、スイッチＳＰ１１８の開閉を制御する駆動信号１３８を出力する。１つの例において、状態機械６０８は、出力を生成すると共に未来のスイッチング周期をスケジュール（schedule）するために、本発明の教示に従って、積分器６０２が提供する過去及び現在の入力に応答して有効または無効にされる、例えば論理ゲート、フリップフロップ、ラッチ、カウンタ等の普通のデジタル回路（図示せず）を備える。
動作中、調光制御スイッチ６０４が閉じられる場合に、積分器６０２の出力は、状態機械６０８に転送される。調光制御信号４０８は、調光制御スイッチ６０４の開閉（opening and closing）を制御する。調光制御信号４０８が閉ループ調光制御を示す場合に、調光制御スイッチ６０４は、閉じられる。調光制御信号４０８が開ループ調光制御を示す場合に、調光制御スイッチ６０４は、開かれる。閉ループ動作において、状態機械６０８は、積分器６０２が更新される時点において積分器６０２から出力される値に基づいて、制御装置１３６がスイッチＳＰ１１８を制御する動作条件を設定する。一実施例において、積分器は、全ての半ライン周期ＴＨＬにおいて更新される。積分器６０２は、増幅器５１２の出力を受け取る。積分器６０２は、電源１００が正確な量の電力を供給しているかどうかを部分的に判定するために、半ライン周期ＴＨＬの間中フィードバック信号ＵＦＢ１３４を積分する。１つの例において、積分器６０２としてカウンタが利用される。増幅器５１２の出力が、フィードバック信号ＵＦＢ１３４が基準電圧ＶＲＥＦ５２０より大きいことに対応する論理ハイである場合に、積分器６０２は、１つだけカウントダウンする。増幅器５１２の出力が、基準電圧ＶＲＥＦ５２０がフィードバック信号ＵＦＢ１３４より大きいことに対応する論理ローである場合に、積分器６０２は、１つだけカウントアップする。半ライン周期ＴＨＬの終りに、積分器６０２の最終結果は、状態機械６０８によって受け取られる。一実施例において、積分器６０２の正の計数値は、十分な電力が出力に供給されていないことに対応し、一方、積分器６０２の負の計数値は、十分過ぎる電力が出力に供給されていることに対応する。状態機械６０８は、積分器６０２が更新される場合に積分器６０２から出力される値に基づいて、駆動信号１３８の動作条件を設定する。更に、積分器６０２から出力される値は、ホールドコンデンサ６０６において維持される。
開ループ調光制御において、調光制御スイッチ６０４は、開いている。状態機械６０８は、駆動信号１３８の動作条件を設定するために、ホールドコンデンサ６０６に保存された値を利用する。従って、調光制御スイッチ６０４が再度閉じるまで、状態機械６０８は、状態を変更しない。すなわち、状態機械６０８は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答しない。しかしながら、電源１００が開ループ調光制御で動作しているように、もし位相角が最初から位相しきい値より大きいならば、ホールドコンデンサ６０６に保存される積分器６０２から出力された値は存在しない。従って、状態機械６０８は、所定の状態に基づいて、駆動信号１３８の動作条件を設定する。位相角が低い値からより高い値に増加する場合、調光制御スイッチ６０４が閉じられているときは、状態機械は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４を追跡し、調光制御スイッチ６０４が開かれているときは、駆動信号１３８の動作条件を維持する。
次に、図６Ｂを参照すると、フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、位相角から基準への変換器５１０、増幅器５１２、基準電圧５２０、ＮＡＮＤゲート５２２、積分器６０２、状態機械６１０、ＡＮＤゲート６１２、及び更新クロック信号６１４を含む、駆動論理ブロック４０４及び駆動信号生成器５１６の別の機能ブロック図が例証される。図６Ｂは、更に、駆動信号生成器５１６によって実行された閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間の移行を例証する。
フィードバック信号ＵＦＢ１３４、駆動信号１３８、電流検知入力信号１４０、位相角信号４０６、調光制御信号４０８、位相角から基準への変換器５１０、増幅器５１２、基準電圧ＶＲＥＦ５２０、及びＮＡＮＤゲート５２２は、上述のように連結されて機能する。駆動信号生成器５１６は、更に、増幅器５１２の出力に連結されると共に、増幅器５１２の出力を受け取る積分器６０２を備える。状態機械６１０は、更に、積分器６０２の出力に連結すると共に、積分器６０２の出力を受け取る。更に、状態機械６１０は、ＡＮＤゲート６１２の出力に連結する。ＡＮＤゲート６１２の出力は、状態機械６１０を更新する。ＡＮＤゲート６１２の入力は、調光制御信号４０８及び更新クロック信号６１４を受け取る。更新クロック信号６１４は、全ての半ライン周期ＴＨＬにおいて論理ハイの値に振動する方形パルス波形である。状態機械６１０は、スイッチＳＰ１１８の開閉を制御する駆動信号１３８を出力する。１つの例において、状態機械６１０は、出力を生成すると共に未来のスイッチング周期をスケジュール（schedule）するために、本発明の教示に従って、積分器６０２が提供する過去及び現在の入力に応答して有効または無効にされる、例えば論理ゲート、フリップフロップ、ラッチ、カウンタ等の普通のデジタル回路（図示せず）を備える。
動作中、制御装置１３６は、状態機械６１０が更新されるときを制御することによって、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間で移行し得る。積分器６０２は、増幅器５１２の出力を受け取る。積分器６０２は、電源１００が正確な量の電力を供給しているかどうかを部分的に判定するために、半ライン周期ＴＨＬの間中フィードバック信号ＵＦＢ１３４を積分する。状態機械６１０は、状態機械６１０が更新される場合に積分器６０２から出力される値に基づいて、制御装置１３６がスイッチＳＰ１１８を制御する動作条件を設定する。図６Ｂにおいて例証されるように、ＡＮＤゲート６１２の出力が論理ハイの値である場合に、状態機械６１０は更新される。従って、状態機械６１０は、更新クロック信号６１４が論理ハイの値に振動する場合に更新される（全ての半ライン周期ＴＨＬで更新される）と共に、調光制御信号４０８が論理ハイの値である（位相角が位相しきい値より小さいことを調光制御信号４０８が示すことに対応する）場合に更新される。すなわち、制御装置１３６が閉ループ調光制御で動作している場合に、状態機械６１０は、更新クロック信号６１４が論理ハイの値に振動するときに更新される。開ループ調光制御に関して、調光制御信号４０８は、論理ローの値であると共に、状態機械６１０が更新されることを抑止する論理ローの値に、ＡＮＤゲート６１２の出力を維持する。従って、駆動信号１３８の動作条件は、位相しきい値におけるそれらの値に維持される。すなわち、状態機械６１０が更新されることを抑止することによって、状態機械６１０は、フィードバック信号ＵＦＢ１３４に応答しない。
次に図８Ａを参照すると、グラフ８０２、８０４、及び８０６、そして位相しきい値８０８を含む、位相角が増加している場合の駆動信号の動作条件と位相角との間の関係が例証される。一例のグラフに関して、例証された駆動信号の動作条件は、デューティサイクルである。図８Ａは、単一の、駆動信号の動作条件を例証するが、しかしながら、あらゆる数の動作条件が、本発明の実施例を利用し得る。
グラフ８０２は、位相角が増加すると減少する駆動信号の動作条件の値を例証する。しかしながら、位相角が位相しきい値８０８に到達する場合に、制御装置１３６は、閉ループ調光制御から開ループ調光制御に移行する。従って、駆動信号の動作条件は、一定値に維持される。一実施例において、位相角が位相しきい値８０８に到達した場合に、駆動信号の動作条件は、その値で一定の状態に維持される。もし制御装置が開ループ調光制御に移行しなかったならば、グラフ８０２において示された点線は、駆動信号の動作条件の値を例証する。
グラフ８０４は、位相角が増加すると増加する駆動信号の動作条件の値を例証する。一度位相角が位相しきい値８０８に到達すれば、駆動信号の動作条件は、一定値に維持される。一実施例において、位相角が位相しきい値８０８に到達した場合に、駆動信号の動作条件は、その値で一定の状態に維持される。もし制御装置が開ループ調光制御に移行しなかったならば、グラフ８０４において示された点線は、駆動信号の動作条件の値を例証する。
グラフ８０６は、位相角が増加すると変化する駆動信号の動作条件の値を例証する。一度位相角が位相しきい値８０８に到達すれば、駆動信号の動作条件は、一定値に維持される。一実施例において、位相角が位相しきい値８０８に到達した場合に、駆動信号の動作条件は、その値で一定の状態に維持される。もし制御装置が開ループ調光制御に移行しなかったならば、グラフ８０６において示された点線は、駆動信号の動作条件の値を例証する。
しかしながら、駆動信号の動作条件の値は、位相角、電源の出力、及び入力電圧の値のようないくらかの要因によって判定され得るということが認識されるべきである。グラフ８０２、８０４、及び８０６は、駆動信号の動作条件を判定するための異なる方式を表す。しかしながら、本発明の実施例に従って、一度位相角が位相しきい値８０８に到達すれば、制御装置１３６は開ループ調光制御に移行すると共に、駆動信号の動作条件は一定値に維持される。グラフ８０２、８０４、及び８０６は、更に、位相角が低い値から高い値まで増加するとき、位相しきい値において駆動信号の動作条件の値の急変がないので、閉ループ調光制御と開ループ調光制御との間で出力電力がなめらかに移行することを例証する。
次に図８Ｂを参照すると、グラフ８０２、８０４、及び８０６、そして位相しきい値８０８と設定誤差８１０を含む、位相角が減少している場合の駆動信号の動作条件と位相角との間の関係が例証される。一例のグラフに関して、例証された駆動信号の動作条件は、デューティサイクルである。図８Ｂは、起動時に位相角が位相しきい値８０８より最初から大きい場合に、何が駆動信号の動作条件に発生するであろうかを例証する。
グラフ８０２において、電源の起動時に位相角が位相しきい値８０８より大きい場合に、駆動信号の動作条件は、実質的に一定値になる。一度位相角が位相しきい値８０８より下に減少すると、制御装置１３６は閉ループ調光制御に移行すると共に、駆動信号の動作条件は、位相角が減少すると増加するようになる。しかしながら、上述のように、位相角が位相しきい値８０８より最初から大きい場合に、駆動信号の動作条件は、所定の値に設定される。設定誤差８１０は、開ループ調光制御における駆動信号の動作条件の値と、一度閉ループ調光制御が再開した場合の駆動信号の動作条件の判定値（determined value）との間の誤差を例証する。位相角が増加している場合に、制御装置１３６が閉ループ調光制御で動作していたときから駆動信号の動作条件の値が維持されるので、設定誤差８１０は発生しない。グラフ８０４とグラフ８０６は、駆動信号の動作条件を判定するための他の方式を例証する。
ここで開示された発明が、特定の実施例、それの例及び応用を用いて示さる一方、それに対する多数の修正及び変更が、当業者によって、特許請求の範囲に示された本発明の範囲からはずれずに生成されるであろう。
１００ スイッチング電源
１０２ ＡＣ入力電圧ＶＡＣ
１０４ 調光器回路
１０６ 調光器出力電圧ＶＤＯ
１０８ 整流器
１１０ 整流された電圧ＶＲＥＣＴ
１１２ エネルギー伝達要素Ｔ１
１１４ 一次巻線
１１６ 二次巻線
１１８ スイッチＳＰ
１２０ 入力帰線（input return）
１２２ クランプ回路
１２４ 平滑化コンデンサＣＦ
１２６ 整流器Ｄ１
１２８ 出力コンデンサＣ１
１３０ 負荷
１３２ フィードバック回路
１３４ フィードバック信号ＵＦＢ
１３６ 制御装置
１３８ 駆動信号
１４０ 電流検知入力信号
１４２ 電圧検知入力信号
１４４ スイッチ電流ＩＤ
１４６ 集積回路
ＵＯ 出力量
ＶＯ 出力電圧
ＩＯ 出力電流
２０２ 半ライン周期ＴＨＬ
２０４ しきい値電圧ＶＴＨ
２０６ ピーク電圧ＶＰ
２１０ 整流された電圧ＶＲＥＣＴ１１０の一部分
２１２ ゼロ交差信号
２１４ 開始時刻ｔＳＴＡＲＴ
２１６ 終了時刻ｔＳＴＯＰ
２１８ ゼロ交差パルス幅ＴＺ
３０２ 半ライン周期ＴＨＬ
３０４ しきい値電圧ＶＴＨ
３０６ ピーク電圧ＶＰ
３１０ 整流された電圧ＶＲＥＣＴ
３１１ 整流された電圧ＶＲＥＣＴ３１０の一部分
３１２ ゼロ交差信号
３１４ 開始時刻ｔＳＴＡＲＴ
３１６ 終了時刻ｔＳＴＯＰ
３１８ ゼロ交差パルス幅ＴＺ
４０２ 位相角測定ブロック
４０４ 駆動論理ブロック
４０６ 位相角信号
４０８ 調光制御信号
４１８ 基準電圧
５０２ ゼロ交差検出器
５０４ 発振器
５０６ システムクロック信号
５０８ カウンタ
５１０ 位相角から基準への変換器
５１２ 増幅器
５１４ ゼロ交差信号
５１６ 駆動信号生成器
５１８ ゼロ交差基準
５２０ 基準電圧ＶＲＥＦ
５２２ ＮＡＮＤゲート
６０２ 積分器
６０４ 調光制御スイッチ
６０６ ホールドコンデンサ
６０８ 状態機械
６１０ 状態機械
６１２ ＡＮＤゲート
６１４ 更新クロック信号
８０２、８０４、８０６ グラフ
８０８ 位相しきい値
８１０ 設定誤差

Claims (22)

  1. 電源用の制御装置であって、前記制御装置が、
    入力検知信号を受信するように連結されると共に、前記入力検知信号に応答して、前記電源の入力電圧の位相角を表す位相角信号を生成する位相角測定ブロックと、
    前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するように連結されると共に、前記位相角が位相しきい値以下である場合に、閉ループ調光制御で前記スイッチを制御し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、開ループ調光制御で前記スイッチを制御する駆動論理ブロックとを備え、
    前記駆動論理ブロックが前記閉ループ調光制御で前記スイッチを制御する場合に、前記駆動論理ブロックが、前記電源の出力を表すフィードバック信号に応答して、前記スイッチの開閉を制御するための駆動信号の１つ以上の動作条件を設定することによって、前記駆動信号を出力し、
    前記位相角が前記位相しきい値に等しい場合に、前記駆動論理ブロックが、前記フィードバック信号に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件をある値に設定すると共に、
    前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記駆動論理ブロックが、前記動作条件を前記値に維持することを特徴とする制御装置。
  2. 前記１つ以上の動作条件が、スイッチング周波数、スイッチオン時間、スイッチオフ時間、及びデューティサイクルから成るグループの中から選択された１つ以上の条件を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記駆動論理ブロックが開ループ調光制御から閉ループ調光制御に移行する場合に、前記駆動論理ブロックが、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件を所定の値に設定すると共に、
    前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記駆動論理ブロックが、前記動作条件を前記所定の値に維持することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. 前記入力検知信号が、前記電源の前記入力電圧を表す電圧検知信号であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  5. 前記入力検知信号が、前記スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  6. 前記制御装置及び前記スイッチが、集積回路に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電源。
  7. 前記電源の前記入力電圧が、交流電圧の周期の一部分を除去するように構成される調光器回路の調光器出力電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電源。
  8. 前記調光器回路が、トライアック調光器回路であることを特徴とする請求項７に記載の電源。
  9. 前記電源の前記出力が、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイによって受信されるように連結されることになることを特徴とする請求項１に記載の電源。
  10. 電源用の制御装置であって、前記制御装置が、
    入力検知信号を受信するように連結されると共に、前記入力検知信号に応答して、前記電源の入力電圧の位相角が位相しきい値より大きいかどうかを表す調光制御信号を生成する位相角測定ブロックと、
    前記入力電圧の前記位相角が前記位相しきい値以下であることを前記調光制御信号が表す場合に、フィードバック信号に応答して、前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するように連結されると共に、更に、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記スイッチの前記開閉を制御するように連結される駆動論理ブロックとを備え、
    前記駆動論理ブロックが、
    前記フィードバック信号及び基準信号を受信するように連結されるフィードバック基準回路と、
    前記調光制御信号及び前記フィードバック基準回路の出力を受信するように連結されると共に、前記入力電圧の前記位相角が前記位相しきい値以下であることを前記調光制御信号が表す場合に、前記フィードバック基準回路の前記出力に応答して、前記スイッチの前記開閉を制御するための駆動信号を生成し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記駆動信号を生成し、前記位相角が前記位相しきい値に等しい場合に、前記駆動論理ブロックが、前記フィードバック信号に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件をある値に設定すると共に、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記駆動論理ブロックが、前記動作条件を前記値に維持する、駆動信号生成器とを備えることを特徴とする制御装置。
  11. 前記駆動論理ブロックが、スイッチング周波数、スイッチオン時間、スイッチオフ時間、及びデューティサイクルから成るグループの中から選択された前記駆動信号の１つ以上の動作条件を設定することを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  12. 前記入力検知信号が、前記電源の前記入力電圧を表す電圧検知信号であることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  13. 前記入力検知信号が、前記スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  14. 前記駆動信号生成器が、
    前記フィードバック基準回路の前記出力を受信するように連結されると共に、前記電源の前記出力を表すある値を生成するように連結される積分器と、
    前記駆動信号を生成すると共に、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件を設定するように連結される状態機械と、
    前記積分器と前記状態機械との間に連結されと共に、前記位相角が前記位相しきい値より大きいことを表す前記調光制御信号に応じて開かれ、前記位相角が前記位相しきい値より大きくないことを表す前記調光制御信号に応じて閉じられるように連結される調光制御スイッチとを備え、
    前記スイッチが閉じている場合に、前記状態機械が、前記積分器によって生成された前記値に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件を設定することを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  15. 前記駆動信号生成器が、
    前記積分器によって生成された前記値を保存するために前記スイッチと前記状態機械との間に連結されるホールドコンデンサを更に備え、
    前記スイッチが開いている場合に、前記状態機械が、前記ホールドコンデンサに保存された前記値に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件を設定することを特徴とする請求項１４に記載の制御装置。
  16. 前記駆動信号生成器が、
    前記フィードバック基準回路の前記出力を受信するように連結されると共に、前記電源の前記出力を表すある値を生成するように連結される積分器と、
    前記駆動信号を生成すると共に、前記位相角が前記位相しきい値より大きくないことを前記調光制御信号が表す場合に、前記積分器によって生成された前記値に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件を更新するように連結される状態機械とを備え、
    前記位相角が前記位相しきい値より大きいことを前記調光制御信号が表す場合に、前記状態機械が、前記１つ以上の動作条件を更新しないと共に、前記積分器によって生成された前記値に応答しないことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  17. 前記制御装置及び前記スイッチが、集積回路に含まれることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  18. 電源であって、前記電源が、
    エネルギー伝達要素に連結されるスイッチと、
    前記電源の出力を安定化するために前記スイッチの開閉を制御するように連結される制御装置とを備え、
    前記制御装置が、
    入力検知信号を受信するように連結されると共に、前記入力検知信号に応答して、前記電源の入力電圧の位相角を表す位相角信号を生成し、前記入力検知信号が、前記スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号である、位相角測定ブロックと、
    前記スイッチの前記開閉を制御するように連結されると共に、前記位相角が位相しきい値以下である場合に、閉ループ調光制御で前記スイッチを制御し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、開ループ調光制御で前記スイッチを制御する駆動論理ブロックとを備え、
    前記駆動論理ブロックが、前記スイッチの開閉を制御するための駆動信号を出力すると共に、前記駆動論理ブロックが前記閉ループ調光制御で前記スイッチを制御する場合に、前記駆動論理ブロックが、前記電源の前記出力を表すフィードバック信号に応答して前記駆動信号の１つ以上の動作条件を設定し、
    前記駆動論理ブロックが、
    前記フィードバック信号及び基準信号を受信するように連結されるフィードバック基準回路と、
    前記フィードバック基準回路の出力を受信するように連結されると共に、前記入力電圧の前記位相角が前記位相しきい値以下である場合に、前記フィードバック基準回路の前記出力に応答して前記駆動信号を生成し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記開ループ調光制御で前記駆動信号を生成する駆動信号生成器とを備えることを特徴とする電源。
  19. 電源であって、前記電源が、
    エネルギー伝達要素に連結されるスイッチと、
    前記電源の出力を安定化するために前記スイッチの開閉を制御するように連結される制御装置とを備え、
    前記制御装置が、
    入力検知信号を受信するように連結され、前記入力検知信号が、前記スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であると共に、前記入力検知信号に応答して、前記電源の入力電圧の位相角が位相しきい値より大きいかどうかを表す調光制御信号を生成する位相角測定ブロックと、
    前記入力電圧の前記位相角が前記位相しきい値以下であることを前記調光制御信号が表す場合に、前記電源の前記出力を表すフィードバック信号に応答して、前記スイッチの前記開閉を制御するように連結されると共に、更に、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記スイッチの前記開閉を制御するように連結される駆動論理ブロックとを備え、
    前記駆動論理ブロックが、
    前記フィードバック信号及び基準信号を受信するように連結されるフィードバック基準回路と、
    前記調光制御信号及び前記フィードバック基準回路の出力を受信するように連結されると共に、前記入力電圧の前記位相角が前記位相しきい値以下であることを前記調光制御信号が表す場合に、前記フィードバック基準回路の前記出力に応答して、前記スイッチの前記開閉を制御するための駆動信号を生成し、前記位相角が前記位相しきい値より大きい場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記駆動信号を生成する駆動信号生成器とを備えることを特徴とする電源。
  20. 電源の入力に連結される調光器回路を有する前記電源用の制御装置であって、前記制御装置が、
    入力検知信号を受信し、前記入力検知信号が、スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であり、前記入力検知信号に基づいて、前記調光器回路が前記電源の前記入力から交流入力電圧を切り離す時間量を判定するように連結される測定ブロックと、
    前記測定ブロックに連結されると共に、前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するための駆動信号を生成するように連結される駆動ブロックとを備え、
    前記駆動ブロックが、前記時間量がしきい値以下であることを表す前記測定ブロックの出力に応答して、前記電源の出力量を表すフィードバック信号に応じて前記駆動信号の１つ以上の動作条件を設定することを含む閉ループ調光制御を行うと共に、前記駆動ブロックが、前記時間量がしきい値より大きいことを表す前記測定ブロックの前記出力に応答して、前記駆動信号の前記１つ以上の動作条件をある値に維持することを含む開ループ調光制御を行うことを特徴とする制御装置。
  21. 電源の入力に連結される調光器回路を有する前記電源用の制御装置であって、前記制御装置が、
    入力検知信号を受信し、前記入力検知信号が、スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であり、前記入力検知信号に基づいて、前記調光器回路が前記電源の前記入力から交流入力電圧を切り離す時間量を判定するように連結される測定ブロックと、
    前記測定ブロックに連結されると共に、前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するように連結される駆動回路とを備え、
    前記駆動回路が、前記時間量がしきい値以下であることを前記測定ブロックの出力が表す場合に、前記電源の出力量を表すフィードバック信号に応答して、前記スイッチの開閉を制御すると共に、前記駆動回路が、前記時間量が前記しきい値より大きいことを前記測定ブロックの前記出力が表す場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記スイッチの開閉を制御することを特徴とする制御装置。
  22. 電源の入力に連結される調光器回路を有する前記電源用の制御装置であって、前記制御装置が、
    入力検知信号を受信し、前記入力検知信号が、スイッチを流れるスイッチ電流を表す電流検知信号であり、前記入力検知信号に応答して、前記調光器回路が前記電源の前記入力から交流入力電圧を切り離す時間量がしきい値より大きいかどうかを表す調光制御信号を生成するように連結される測定ブロックと、
    前記測定ブロックに連結されると共に、前記電源に含まれるスイッチの開閉を制御するように連結される駆動回路とを備え、
    前記駆動回路が、前記時間量が前記しきい値以下であることを前記調光制御信号が表す場合に、前記電源の出力量を表すフィードバック信号に応答して、前記スイッチの開閉を制御すると共に、前記駆動回路が、前記時間量が前記しきい値より大きいことを前記調光制御信号が表す場合に、前記フィードバック信号と無関係に、前記スイッチの開閉を制御することを特徴とする制御装置。
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