TWI429335B - 放電裝置及特定用途積體電路裝置 - Google Patents

放電裝置及特定用途積體電路裝置 Download PDF

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TWI429335B
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Hisanori Hoshikawa
Kyoichiro Araki
Isao Yamamoto
Youichi Tamegai
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Rohm Co Ltd
Panasonic Photo & Lighting Co
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Description

放電裝置及特定用途積體電路裝置
本發明有關於例如被使用作為閃控裝置等之放電裝置。
近年來,數位靜像攝影機等之照相機之小型化急速地進行,和塔載有小型照相機之行動電話裝置亦急速地普及,所以利用此等照相攝影時作為補助光源之閃控裝置之需要亦增加,而且要求非常小型者。
此閃控裝置是一種放電裝置,下面對此種先前技術之放電裝置進行說明。
(先前技術1)
此種先前技術之放電裝置之閃控裝置見於(日本專利特開平7-85988號公報),以驅動他激式閃控充電電路之1次側之電池電壓、充電中之電池電壓、2次側主電容器之充電初期和充電中之充電電壓作為輸入值,使適當之驅動脈衝寬和工作比,至少階段式或連續式地變換,進行主電容器之充電。
另外,見於(日本專利特開2004-6083號公報)般,利用微電腦檢測動作時之前之電池之狀態,構建成以在電池沒有過電流流動之方式,微電腦依照該電池之狀態控制驅動脈衝寬。
(先前技術2)
另外,在閃控裝置之一先前技術例(例如,參照日本專 利特開平5-316729號公報)中,在他激式之DC/DC轉換器中,驅動方式是使主電容器之充電電壓和來自三角波產生器之低頻率之三角波電壓在轉換器進行比較輸出,將此輸出信號變換成為PWM信號,在起動時之充電電壓非常低之情況時,以不會發生過電流之方式,在正常時驅動頻率降低,驅動成對於控制週期,使ON期間之脈衝寬相對地變狹。
另外,在另一先前技術例(例如,參照日本專利特開平11-84484號公報)中,在利用微電腦進行PWM控制之他激式之DC/DC轉換器中,當主電容器之充電電壓非常低之情況,以不會產生過電流之方式,不變更控制週期,驅動成ON期間之脈衝寬度對正常時相對地變狹。
另外,在另一先前技術例(例如,參照日本專利特開平11-87083號公報)中,控制以他激回饋方式使主電容器充電用變壓器進行振盪時之突入電流,用來縮短主電容器之充電時間,當利用檢測主電容器之充電電壓用之充電電壓檢測電路,檢測到之檢測值為相對較高之值時,在CPU之控制下,從閃控脈波信號產生電路輸出之振盪變壓器驅動用之閃控脈波信號之脈衝寬相對地變寬,或是以使控制脈波信號之脈波週期相對縮短之方式,控制輸出脈波之產生。
但是,在上述先前技術1(特開平7-85988號公報)之構 造中,因為只利用對電池施加負載時之電池電壓之檢測結果,用來決定驅動脈衝寬和工作比,所以假如不適當地設定PWM(Pulse Width Modulation)驅動脈波時,在電池會有過電流流動。
另外,在上述先前技術1(特開2004-6083號公報)之構造中,因應電池之消耗狀態和由於溫度等之電池內部電阻之變化,不會發生過電流,可以實現利用適當之驅動脈波之驅動,但是不能正確反映充電中之他激式閃控充電電路之2次側之狀態,所以在目前是希望有更適當之運轉方法。
因此考慮之方法是以他激式閃控充電電路之2次側之主電容器之充電初期和充電中之充電電壓作為輸入值,利用微電腦決定驅動脈衝寬和工作比,藉以進行PWM驅動,但是閃控裝置之電路設計時,為著滿足各種之攝影機所要求之閃控性能,在產生需要變更驅動頻率或振盪變壓器之電感量之情況,需要使該微電腦之程式依照情況變更,或是使微電腦之內部具有與主電容器電壓對應之適當之PWM驅動之脈衝寬之相關列表等,造成麻煩之控制。
本發明之目的是提供可以正確反映閃控裝置之充電中之他激式閃控充電電路之2次側之狀態,可以實現適當之PWM驅動之放電裝置。
另外,本發明之目的是提供即使在驅動頻率或振盪變壓器之電感量需要設計變更之情況時,只以簡單之設計變更就可以因應之放電裝置。
另外,依照上述之先前技術2之方式,在利用微電腦進行PWM驅動之情況時,或是利用作為三角波之比較電路進行PWM驅動之情況時,在驅動頻率變高之情況,於主電容器完全短路之狀態,對於驅動頻率、變壓器之電感量之變動和電源電壓之變化,不能獲得不發生由於電流增加和因而產生之發熱之充分保障。
亦即,在高頻率之情況,由於驅動頻率、變壓器之電感量和電源電壓等之參數之變動,二次側之能量放出殘留之磁飽和,會有因為過電流產生突入電流之可能性,為著避免此種問題,當將脈衝寬期間設定成非常短時,會有充電動作之起動變為不良之問題。
本發明用來解決該先前技術2之問題,其目的是提供放電裝置,可以使構造非常小型化,和不僅於低頻率,亦遍及高頻率之任意之控制頻率驅動脈衝寬控制之情況時,在主電容器為短路等之過負載狀態,利用其充電電壓非常低時之充電動作,可以防止過電流之發生,可以抑制發熱,可以保護電路元件使其不會因為發熱而破壞。
本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成當充電時,在主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝 寬,階梯式地擴大成為最大脈衝寬;在主電容器為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動。
另外,本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成當充電時,在主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階梯式地擴大成為最大脈衝寬;在主電容器成為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;和在該主電容器小於指定之低電壓之情況時,在使他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬階段式地擴大成為最大脈衝寬之PWM軟起動驅動中,檢測該主電容器之達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈衝寬實行PWM驅動。
另外,本發明之放電裝置,其特徵在於該脈衝寬控制電路之構成包含有:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間經過進行上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出充電開始起隨著時間經過以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓之上升到設定電壓進行檢測,用來取消軟起動動作;和邏輯電路,其作用是在主電容器成為滿充電之前,根據該比較 器之輸出,對主電容器充電,當檢測到滿充電時使充電結束。
另外,本發明之特定用途積體電路裝置,用來構成上述記載之放電裝置,其特徵在於該脈衝寬控制電路之構成包含有:三角波電壓產生電路,用來產生單一頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間經過進行上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出充電開始起隨著時間經過以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓之上升到設定電壓進行檢測,用來取消軟起動動作;和邏輯電路,其作用是在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,當檢測到滿充電時使充電結束。
另外,本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成為:在充電時當主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階段式地擴大成為最大脈衝寬,當主電容器為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;和利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,以指定時間比率對該主電容器 交替地進行充電動作和充電停止動作,利用間歇驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成為:在充電時當主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階段式地擴大成為最大脈衝寬,當主電容器為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;和當該主電容器小於指定之低電壓之情況時,在使他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬階段式地擴大成為最大脈衝寬之PWM軟起動驅動中,檢測該主電容器之達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈波實行PWM驅動;和利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,以指定時間比率對該主電容器交替地進行充電動作和充電停止動作,利用間歇驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之放電裝置,其特徵在於脈衝寬控制電路構建成具有:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間之經過上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出從充電開始起隨著 時間之經過,以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓上升到設定電壓起檢測,藉以取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;和手段,利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,以指定時間比率對該主電容器交替地進行充電動作和充電停止動作,利用間歇驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之特定用途積體電路裝置,用來構成上述記載之放電裝置,其特徵在於使上述脈衝寬控制電路構建成具有:三角波產生電路,用來產生單一頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間之經過進行上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出從充電開始起隨著時間之經過,以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓上升到設定電壓起檢測,藉以取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;和手段,利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,以指定時間比率對該主電容器交替地進行充電動作和 充電停止動作,利用間歇驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成為:在充電時於主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階段式地擴大成為最大脈衝寬,在主電容器為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;和利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,等待該他激式DC/DC轉換器之二次側電流之放出完成,轉移到該一次側之通電動作,利用重複驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成為:在充電時於主電容器小於指定之低電壓之情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階段式地擴大成為最大脈衝寬,在主電容器為指定之低電壓以上之情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;和在該主電容器小於指定之低電壓之情況時,在使他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬階段式擴大 成為最大脈衝寬之PWM軟起動驅動中,檢測該主電容器之達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈波實行PWM驅動;和利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,等待該他激式DC/DC轉換器之二次側電流之放出完成,轉移到該一次側之通電動作,利用重複驅動實行該脈衝寬控制。
另外,本發明之放電裝置,其特徵在於該脈衝寬控制電路構建成具有:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間之經過上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出從充電開始起隨著時間之經過,以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓上升到設定電壓起檢測,藉以取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;輸出手段,利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,輸出表示該過負載狀態之過負載信號;和二次線圈電流檢測電路,當接受到該過負載信號之情況時,檢測該他激式DC/DC轉換器之二次側電流,等待其放出完成,轉移到該一次側之通電動作,利用重複驅動進行該脈衝寬控制。
另外,本發明之特定用途積體電路裝置,用來構成上述記載之放電裝置,其特徵在於該脈衝寬控制電路構建成具有:三角波電壓產生電路,用來產生單一頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間之經過上升之軟起動電壓;比較器,使該三角波和該軟起動電壓進行比較,用來輸出從充電開始起隨著時間之經過,以單一頻率使通電期間逐漸變長之工作比之信號;軟起動電壓取消電路,從主電容器之端子電壓上升到設定電壓起檢測,藉以取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;輸出手段,利用該充電在該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,對該他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,輸出表示該過負載狀態之過負載信號;和二次線圈電流檢測電路,當接受到該過負載信號之情況時,檢測該他激式DC/DC轉換器之二次側電流,等待其放出完成,轉移到該一次側之通電動作,利用重複驅動進行該脈衝寬控制。
依照上述方式之本發明之放電裝置時,因為實行PWM軟起動驅動,使他激式DC/DC轉換器之一次側之通電脈衝寬,階段式地擴大成為最大脈衝寬,所以即使在高頻率驅動(數百千赫程度之重複頻率)之情況時,亦可以防止過電流之發生,另外,因為不會發生如同低頻率驅動之情況時之電源漣波,所以可以不需要設置除去此漣波所必要之電 感零件,可以實現高性能化和小型化。
另外,依照本發明之特定用途積體電路裝置時,可以迅速地因應驅動頻率和振盪變壓器之電感量之變更。另外,經由設置外部連接端子,用來連接三角波電壓產生電路和軟起動電壓產生電路中之至少一者之電路之時間常數決定元件,可以只更換連接到外部之零件,就可以使用在驅動頻率或振盪變壓器之電感量不同之多種機種之放電裝置。
另外依照本發明時,使用主電容器和他激式DC/DC轉換器,以指定之一定時間進行充電驅動,當主電容器之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓之情況時,判斷轉換器輸出為過負載狀態,停止指定之一定時間之充電動作,只要變換輸出之過負載狀態為繼續時,就可以重複此充電動作為充電停止動作之循環。
另外,用以判定轉換器輸出是否為過負載狀態之充電動作時間,經由將過負載檢測電壓之值設定在很低之值,可以設定在極短之時間,而且其後之充電停止動作之時間(充電停止期間),對充電動作時間成為很長,因為以此方式設定充電動作和充電停止動作之各個指定時間之比率,所以對轉換器輸出之過負載時之浪費之消耗電力可以極力地減少,和假如解除過負載狀態時可以立即地迅速進行對主電容器之充電動作之起動。
利用以上之方式,可以使構造非常小型化,和不只是以低頻率,在以高頻率驅動之情況時,即使主電容器成為 短路等之過負載狀態之情況,亦不會由於過電流而產生發熱,可以保護電路元件。
另外依照本發明時,利用主電容器和他激式DC/DC轉換器,以指定之一定時間進行充電驅動,當主電容器之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓之情況時,判斷轉換器輸出為過負載狀態,依照表示此過負載狀態之過負載信號,等待二次側電流之放出完成,轉移到一次側之通電動作,進行重複驅動,當與此重複驅動中之ON時間比較時,OFF時間變成非常長,所以過負載狀態時之消耗電力變成非常小,對於轉換器輸出,過負載時之浪費消耗電力極力地減少,和此重複驅動只有在轉換器輸出持續為過負載狀態時才繼續,假如解除過負載狀態時,可以立即地進行迅速轉移到對主電容器之通常之充電動作。
另外,判定轉換器輸出是否為過負載狀態之充電動作時間,經由過負載檢測電壓之值設定在很低之值,用來設定在極短之時間,所以對轉換器輸出,過負載時之浪費電力極力地減少,假如解除過負載狀態時,可以立即地進行迅速轉移到對主電容器之通常之充電動作。
利用上述之方式,可以使構造非常小型化,不只以低頻率,在以高頻率之任意之控制頻率驅動脈衝寬控制之情況時,即使主電容器為短路等之過負載狀態,其充電電壓為非常低之情況,進行充電動作亦可以防止過電流之發生,可以抑制發熱,可以保護電路元件使其不會因為發熱而 破壞。
下面參照圖式,以閃控裝置為例用來具體地說明表示本發明之實施例之放電裝置。
(實施例1)
下面說明本發明之實施例1之放電裝置。
第1圖是電路方塊圖,用來表示本實施例1之放電裝置之一種之閃控裝置之構造。此閃控裝置連接與振盪變壓器T1之一次側繞組P串聯連接之場效電晶體Q1,利用控制積體電路裝置1用來進行此電晶體Q1之開關等。在振盪變壓器T1之二次側繞組S,經由二極體D1形成與主電容器2並聯連接。另外氙氣管3和絕緣閘型雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q2之串聯電路形成與主電容器2並聯連接。R1是電阻,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之電流,R3、R4是電阻,用來檢測充電主電容器2之電壓,符號4是高壓觸發電路,用來產生激勵氙氣管3之高電壓脈波。
控制閃控裝置之充電.發光之作為脈衝寬控制電路之控制積體電路裝置1被設計成為特定用途積體電路裝置(Application Specific Integrated Circuit),用來使下列構件等構建積體電路:最大工作比設定電壓產生電路5;三角波電壓產生電路6;軟起動電壓產生電路7;比較器8;一次線圈過電流檢測電路9,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之過電流;滿充電檢測電路10,用來檢測 充電之完成;軟起動電壓取消電路11,利用電阻R3、R4之分壓電壓之上升到設定電壓,用來檢測主電容器2之端子電壓之充電至指定之電壓值,使軟起動電壓急激上升,取消軟起動動作;AND閘12;和驅動電路13,用來驅動場效電晶體Q1。
另外,電阻R2成為時間常數決定元件,用來設定三角波電壓產生電路6之三角波之頻率,電容器14成為時間常數決定元件,用來設定軟起動電壓產生電路7所產生之軟起動電壓之上升曲線,電阻R2和電容器14被設在控制積體電路裝置1之外部,三角波電壓產生電路6、軟起動電壓產生電路7經由外部連接端子19、20連接。
第2圖與第3圖表示電源ON後之初期充電狀態,具體上第2圖顯示從主電容器2之端子電壓為0伏特之狀態到低電壓值之充電中之時序圖,第3圖表示中電壓值之時序圖。第4圖表示至高電壓值之充電中之時序圖。另外,在第4(d)圖顯示振盪變壓器T1之二次側繞組S之電流,至閘信號18之下一個上升為"H"位準之時序為止之流動,但是實際上是在比閘信號18之下一個上升為"H"位準之時序,早於主電容器2之端子電壓對應之時間之時期,就不流動。
以定電流對電容器14充電之軟起動電壓產生電路7,當投入電源時,輸出隨著第2(a)圖所示之時間之經過直線式增加之軟起動電壓15。
比較器8使三角波電壓產生電路6所產生之固定頻率(在此處為600kHz)之三角波電壓16和該軟起動電壓15進 行比較,輸出邏輯位準"H"、"L"之位準判定信號17。具體上,在初期充電狀態,因為主電容器2之充電未完成,所以滿充電檢測電路10之輸出維持在邏輯位準"H"狀態,另外當在振盪變壓器T1之一次側繞組P沒有過電流流動時,一次線圈過電流檢測電路9之輸出維持在邏輯位準"H"狀態,AND閘12只依照比較器8之位準判定信號17進行開關,經由驅動電路13對電晶體Q1之閘極,在第2(b)圖所示三角波電壓16低於軟起動電壓15之期間,施加邏輯位準"H"之閘信號18。
利用此種方式,在振盪變壓器T1之一次側繞組P,依照閘信號18之產生期間,有一次電流DI1流動。因此,電阻R1之端子電壓DV1如第2(c)圖所示,隨著通電期間之逐漸變長,使電壓值逐漸上升。在此處閘信號18之通電之期間變短,電阻R1之端子電壓DV1低於當有過電流在一次線圈流動時依照該電阻R1之端子電壓設定之一次線圈過電流設定電壓值,所以一次線圈過電流檢測電路9之輸出維持在邏輯位準"H"狀態。
電晶體Q1被PWM脈波驅動,用來使振盪變壓器T1之二次側繞組S之主電容器2之充電電路,有第2(d)圖所示之充電電流流動。利用此種方式,主電容器2逐漸地被充電,以第2(e)圖所示之緩和曲線使端子電壓上升。
軟起動電壓取消電路11在檢測到來自電阻R3、R4之分壓電壓DMCV之主電容器2之端子電壓上升到預先設定之中電壓值(主電容器2之端子電壓100伏特)之前,如第2 圖和第3圖之前半部分所示,閘信號18之通電期間,利用以比較器8使三角波電壓16和軟起動電壓15進行比較所獲得之位準判定信號17決定,實行PWM軟起動,即使在600kHz高頻率驅動,亦可避免過電流之發生。
另外,在電源ON後之初期充電狀態,為了要使過電流不流動,雖亦可考慮利用數十kHz之低頻率驅動使他激式DC/DC轉換器運轉,但是在此種情況,會在電源線發生漣波。特別是在行動電話裝置組入有照相機之具有照相機之行動電話裝置之閃控裝置之情況,確認當在電源線發生有低頻率漣波時,會有通話中斷、聽取聲音困難之問題,在低頻率驅動之情況時為著維持通話品質,需要有在電源線***大電感器,減小對電話機側之線雜訊之對策,成為電路之小型化之障礙,但是在本實施形態之方式,利用高頻率驅動使他激式DC/DC轉換器運轉,用來消除電源線之漣波之發生,在低頻率驅動之情況,不需要設置組入所需之大電感器,就可以維持通話品質。另外,即使為高頻率驅動,經由實行PWM軟起動,可以確實地防止過電流之發生。
軟起動電壓取消電路11在時序T1檢測到來自電阻R3、R4之分壓電壓DMCV之主電容器2之端子電壓上升到預先設定之中電壓值(主電容器2之端子電壓100伏特)時,如第3(a)圖所示,因強制變換成為以最大工作比設定電壓產生電路5之設定電壓和該三角波電壓16決定之最大工作比(ON時間0.75、OFF時間0.25)之閘信號18驅動之狀態,所以當與在主電容器2之充電完成之前,以電容器14所 決定之斜度繼續軟起動之情況比較時,可以實現效率良好之充電。
另外,在此處之被預先設定之中電壓值(主電容器2之端子電壓100伏特)是即使變換成為最大工作比之閘信號18之驅動,亦不會發生過電流之電壓值,在滿充電時之主電容器2之端子電壓為300伏特程度之情況,成為在100伏特之附近。在第6圖中,橫軸表示主電容器2之端子電壓,縱軸表示二次側放電時間係數,即使振盪變壓器T1之通電期間變長,主電容器2之端子電壓之上升之斜度,在該中電壓值之100伏特附近急激轉成平緩。
在第3圖中,在時序T之後,強制變換成為以最大工作比設定電壓產生電路5之設定電壓和該三角波電壓16決定之最大工作比之閘信號18驅動之狀態,其實現亦可以經由進行充電動作,使電阻R1之端子電壓DV1達到一次線圈過電流檢測電路9之設定電壓22,擴大至尖峰電流所決定之脈衝寬度。
在此處如第3圖和第4圖所示,在強制變換成為以最大工作比設定電壓產生電路5之設定電壓21和該三角波電壓16決定之最大工作比之閘信號18進行驅動之狀態之後,在利用一次線圈過電流檢測電路9檢測到有尖峰電流之情況,AND閘12成為OFF,可以確實地防止過電流之發生。
然後,當充電電壓上升,利用滿充電檢測電路10檢測到充電完成時,AND閘12成為OFF,停止充電。
在充電成為滿充電狀態,攝影需要閃控時,從端子FSW輸出"H"位準之信號,使電晶體Q2成為ON,從高壓觸發電路4輸出數kV之高電壓脈波,用來激勵氙氣管3使其發光。
從端子FSW輸出之脈衝寬度依照攝影條件而變化。例如在被攝體距離很近之情況時,或被攝體反射率很高之情況時,脈衝寬變小,進行小光量之發光動作。相反地,在被攝體距離很遠之情況時,或被攝體反射率很低之情況時,脈衝寬度變大,進行大光量之發生動作。依照發光動作時之光量變化主電容器2之殘留電壓之值。
另外,在主電容器2之端子電壓達到中電壓值之100伏特之時點,有效地變換成為最大工作比,可以使發光後之再充電成為顯著。
具體上,如第5圖所示,在主電容器2之殘留電壓小於被設定在該軟起動電壓取消電路11之中電壓值(主電容器2之端子電壓100伏特)之情況時,控制積體電路裝置1在使電容器14急速放電後,以定電流對電容器14進行充電,輸出對時間成為直線式增加之電壓,藉以產生軟起動電壓,與第2圖之情況同樣地,使脈衝寬縮小,逐漸擴大,可以抑制由於磁飽和造成之突入電流,可以有效地進行充電,主電容器2之殘留電壓如第5圖所示,在成為60伏特之情況等,當與第2圖所示之電源ON實行充電之情況比較時,因為可以在較早時期(第5圖之時序TQ)達到主電容器2之端子電壓100伏特,所以在直接根據電容器14依 照軟起動電壓15使脈衝寬度縮小,逐漸擴大繼續充電之情況時,會使效率降低。在本實施例中,因為檢測主電容器2之端子電壓之到達中電壓值之100伏特,變換成最大工作比,然後對主電容器2進行充電,可以以短時間使主電容器2成為滿充電。
依照此種方式,利用高頻率驅動防止過電流同時可以有效地對主電容器2充電,和使三角波電壓產生電路6所產生之三角波電壓16和軟起動電壓產生電路7所產生之軟起動電壓15進行比較,用來控制PWM軟起動,所以在需要變更驅動頻率或振盪變壓器T1之電感量等之情況,只要變更被設在控制積體電路裝置1之外部之電阻R2,電容器14就可以適當地因應。另外,在不利用與三角波電壓產生電路6所產生三角波電壓16和軟起動電壓產生電路7所產生之軟起動電壓15之比較,而欲以微電腦實現同樣之PWM軟起動之情況,於需要變更驅動頻率或振盪變壓器之電感量時,在微電腦之內部需要具有與主電容器電壓對應之適當之PWM驅動之脈衝寬度之相關對照表等,成為需要麻煩之作業,但是依照上述實施例之具體之構造時,可以迅速地因應驅動頻率和振盪變壓器之電感量之變更。另外,因為只變更被設在控制積體電路裝置1之外部之電阻R2、電容器14就可以因應,所以不需要就驅動頻率或振盪變壓器之電感量不同之每一機種,製作控制積體電路裝置,可以使控制積體電路裝置使用在多種之機種。
另外,在上述實施例中,在控制積體電路裝置1設有 一次線圈過電流檢測電路9,但是亦可以將其省略。
另外,在上述之各個實施例中是將電阻R2和電容器14兩者設在控制積體電路裝置1之外部,但是亦可以構建成將電阻R2和電容器14中之一者設在控制積體電路裝置1之外部。
(實施例2)
下面說明本發明之實施例2之放電裝置。
第7圖是電路方塊圖,用來表示本實施例2之放電裝置之一種之閃控裝置之構造。此閃控裝置如第7圖所示,連接與振盪變壓器T1之一次側繞組P串聯之場效電晶體Q1,利用控制積體電路裝置1進行此電晶體Q1之開關等。在振盪變壓器T1之二次側繞組S經由二極體D1並聯連接主電容器2。另外,氙氣管3和絕緣閘型雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q2之串聯電路,形成與主電容器2並聯連接。R1是電阻,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之電流,R3、R4是電阻,用來檢測充電在主電容器2之電壓,符號4是高壓觸發電路,用來產生高電壓脈波藉以激勵氙氣管3。
控制閃控裝置之充電.發光之作為脈衝寬控制電路之控制積體電路裝置1用來使下列之構件等構建積體電路:最大工作比設定電壓產生電路5;三角波電壓產生電路6;軟起動電壓產生電路7;比較器8;一次線圈過電流檢測電路9,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之過電流;滿充電檢測電路10,用來檢測充電之完成;軟起 動電壓取消電路11,利用電阻R3、R4之分壓電壓之上升到設定電壓,用來檢測主電容器2之端子電壓之充電至指定之電壓值,使軟起動電壓急激上升,取消軟起動動作;主電容器低電壓檢測電路30,在主電容器2等例如由於端子之短路等成為過負載狀態,不能充電之情況時,輸出保護電路用之控制信號;AND閘12;和驅動電路13,用來驅動場效電晶體Q1。
另外,電阻R2成為時間常數決定元件,用來設定三角波電壓產生電路6之三角波之頻率,電容器14成為時間常數決定元件,用來設定軟起動電壓產生電路7所產生之軟起動電壓之上升曲線,電阻R2和電容器14被設在控制積體電路裝置1之外部,三角波電壓產生電路6、軟起動電壓產生電路7經由外部連接端子19、20連接。
在以上述方式構成之本實施例2之放電裝置之閃控裝置中,對於通常之充電.發光動作,因為與實施例1相同,此處之說明則予省略。
下面說明在使氙氣管3發光之電源之DC/DC轉換器之輸出部,例如對於主電容器2等,由於某種原因發生短路等,在某一期間臨時成為過負載狀態之情況時之充電動作。
依照此種方式,在DC/DC轉換器之輸出部,於某一期間臨時成為過負載之情況,要實現因應之動作時,在第7圖中,設置主電容器低電壓檢測電路30。在此主電容器低電壓檢測電路30,根據主電容器2之充電電壓,檢測到轉 換器輸出為過負載狀態,所以如第8圖所示,預先設定對主電容器2之充電電壓成為比較基準電壓之指定過負載檢測電壓(B)31。另外,過負載檢測電壓(B)31亦可以以設定在主電容器低電壓檢測電路30之外部之方式,構成閃控裝置。
首先說明在主電容器低電壓檢測電路30、DC/DC轉換器之輸出部已成為過負載狀態時之電源投入之情況之充電動作。
第8圖是過負載狀態時之時序圖,用來表示輸出過負載狀態之電源投入時之動作。
閃控裝置利用電源投入,如第8圖所示,從驅動電路13輸出作為轉換器驅動信號之閘信號18,開始主電容器2之充電動作。然後,在主電容器低電壓檢測電路30,使充電動作繼續成為過負載判定期間之指定之一定時間(A),在主電容器2之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓(B)31之情況,判斷為轉換器輸出由於短路等成為過負載狀態,以指定之一定時間作為充電停止期間,停止充電動作,將控制信號輸出到AND閘。然後,在主電容器低電壓檢測電路30,再度開始充電動作,當使充電動作繼續成為過負載判定期間之指定之一定時間(A)之情況時,在主電容器2之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓(B)31之情況,判斷轉換器輸出尚未成為過負載狀態,再度以指定之一定時間作為充電停止期間,停止充電動作,以此方式對AND閘12輸出控制信號。依照此種方式只要轉換器輸出之過負載 狀態繼續,則在主電容器低電壓檢測電路30中,以重複此充電動作和充電停止動作之循環般地,對AND閘12輸出控制信號。
另一方面,例如,在上述之充電動作之停止中,假如解除轉換器輸出之過負載狀態時,在主電容器低電壓檢測電路30,在以指定之一定時間作為充電停止期間而停止充電動作之後,再度開始充電,在成為過負載判定期間之一定時間(A)繼續充電動作,在主電容器2之充電電壓超過指定之過負載檢測電壓(B)31之情況時,判斷轉換器輸出為正常過負載狀態,照著不動地,以繼續與通常時同樣之充電動作之方式,對AND閘12輸出控制信號。
下面說明在主電容器低電壓檢測電路30,於主電容器2完成充電之狀態時,DC/DC轉換器之輸出部成為過負載狀態之情況之充電動作。
第9圖是過負載狀態時之時序圖,用來表示充電完成狀態之輸出過負載時之動作。
閃控裝置如第9圖所示,在主電容器低電壓檢測電路30,主電容器2之充電電壓由於某種理由急激成為過負載檢測電壓(B)31以下,即使繼續充電動作,當此狀態繼續過負載判定期間之指定之一定時間(C)以上之情況,判斷為轉換器輸出由於短路成為過負載狀態,以指定之一定時間作為充電停止期間,停止充電動作之方式,對AND閘12輸出控制信號。然後,在主電容器低電壓檢測電路30,再度開始充電動作,當在成為過負載判定期間之指定之一定 時間(A)繼續充電動作之情況時,在主電容器2之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓(B)31之情況,判斷為轉換器輸出尚未成為過負載狀態,再度以指定之一定時間作為充電停止期間,停止充電動作,以此方式對AND閘12輸出控制信號。如此地只要轉換器輸出之過負載狀態仍在持續時,在主電容器低電壓檢測電路30,以重複此充電動作和充電停止動作之循環般地,對AND閘12輸出控制信號。上述之動作依照過負載狀態之判定進行間歇動作。
另一方面,例如,在上述充電動作之停止中,解除轉換器輸出之過負載狀態時,在主電容器低電壓檢測電路30,在以指定之一定時間作為充電停止期間、停止充電動作之後,再度開始充電動作,使充電動作繼續成為過負載判定期間之指定之一定時間(A),在主電容器2之充電電壓超過指定之過負載檢測電壓(B)31之情況時,判斷轉換器輸出為正常過負載狀態,就照原樣不動地,以繼續與通常時同樣之充電動作之方式,對AND閘12輸出控制信號。
另外,在主電容器低電壓檢測電路30中,判定DC/DC轉換器之輸出部是否為過負載狀態,經由將過負載檢測電壓(B)31之值設定成很低,用來將充電動作之時間(A或C:過負載判定期間)設定在極短之時間,和其後之充電停止動作之時間(充電停止期間)對充電動作時間成為很長,以此方式設定充電動作時間和充電停止動作之各個指定時間之比率。
上述之指定時間(A)與三角波電壓產生電路6之振盪頻 率成反比例地進行變化,亦即依照電阻R2之值進行變化,根據以電源電壓和電流、主電容器2之電容量、主電容器2之充電電壓、對主電容器2之充電效率之限度值模擬之結果,在過負載狀態為正常之情況時,主電容器2之電壓,與指定之過負載檢測電壓(B)31進行比較,用來設定達到可以判定為正常之電壓所必要之最小限度之時間。在此處如表1所示所測定條件,三角波電壓產生電路6之振盪頻率設定在600kHz,但是此頻率是主電容器2使用小電容量(大約50μF程度以下)之情況時(主要為行動電話用)之設定,當主電容器2使用更大電容量之情況時,經由使頻率降低,可以使用更長之時間作為指定時間(A)。
表1係該實施例2之過負載狀態時之利用過負載狀態判定之間歇動作時之變壓器發熱對策之確認實驗結果之說明。
<測定條件>
評估板:陶瓷品
驅動頻率:600kHz
電源電壓:4.2V
變壓器:一次電感量2.2μH(升壓比17.5)
一次側檢測電阻:0.1Ω
另外,上述之指定電壓(B)之設定考慮以下之條件。亦即,閃控發光後之主電容器電壓通常降低至大約40~50V 程度(氙氣管發光之終止電壓(可以繼續放電之最低電壓))。另外,使用在主電容器2之鋁電解電容器,在端子短路,完全放電之後,會有由於分極作用產生大約10V程度之再起電壓之情況。因此,在過負載狀態之情況之主電容器2之電壓,設定成高於主電容器2之短路狀態所發生之再起電壓,低於正常負載狀態之發光後電壓之電壓。亦即,設定在10V~40V之間之值。
另外,上述之指定時間(C),在主電容器2之電壓從充電完成之正常狀態急激降低之情況時,例如負荷狀態成為過負載、或負載為正常狀態、閃控發光後等,對於主電容器2之急激之電壓降低,因為至少存在有明確之原因由於某種理由使過負載狀態進行變化,所以用以檢測負載狀態(過負載狀態)之過負載判定期間,即使比上述之指定時間(A)短很多亦不會有問題,但是要更正確地獲得負載狀態之檢測結果時,由於與上述之指定時間(A)之情況同樣之理由,亦可以設定在與上述之指定時間(A)同樣之時間。但是假如考慮到不要因為雜訊等造成錯誤判定時,至少需要1ms以上之時間。
另外,在上述之指定時間比率,充電停止期間之時間亦以是使電源ON,開始閃控裝置之驅動後,由於動作中之發熱不會使構成零件破損或破壞之溫度範圍之必要最小限度之時間。亦即,使此時間變長,可以期待發熱量減少藉以節省能量,但是在消除過負載狀態之後,至充電開始需要相當時間,所以需要考慮此種情況之動作效率之降 低。
如上所述,在本實施例中,例如,考慮表1所示之實驗之測定結果資料和測定條件,使第8圖之充電動作時之指定時間(A)成為大約250毫秒(ms),使第8圖和第9圖之過負載檢測電壓31之指定電壓(B)成為大約20伏特(V),使第9圖之充電動作時之指定時間(C)成為大約10毫秒(ms),和使上述之指定時間比率之充電動作和充電停止動作成為大約(1:8以上),以此方式設定各個指定值。
依照上述之方式,當對主電容器2成為短路等之過負載時,利用一次線圈過電流檢測電路9,可以限制對主電容器2之充電電流。
另外,利用主電容器低電壓檢測電路30,在充電動作開始時,當主電容器2之充電電壓,在經過指定之時間後,未達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為過負載狀態,以指定之時間比率對主電容器2交替地進行充電動作和充電停止動作,可以利用間歇驅動進行脈衝寬控制。
另外,利用主電容器低電壓檢測電路30,在充電完成時,當主電容器2之充電電壓成為指定之電壓以下,再度開始充電動作,主電容器2之充電電壓在經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為過負載狀態,對主電容器2以指定之時間比率交替地進行充電動作和充電停止動作,可以利用間歇驅動進行脈衝寬控制。
以上之結果是可以使構造非常小型化,不只是以低頻率,且在以高頻率驅動之情況時,即使主電容器2成為短 路等之過負載狀態之情況,亦不會由於過電流引起發熱,可以保護電路元件。
(實施例3)
下面說明本發明之實施例3之放電裝置。
第10圖是電路方塊圖,用來表示本實施例3之放電裝置之一種之閃控裝置之構造。此閃控裝置如第10圖所示,連接與振盪變壓器T1之一次側繞組P串聯之場效電晶體Q1,利用控制積體電路裝置1進行此電晶體Q1之開關等。在振盪變壓器T1之二次側繞組S,經由二極體D1形成與主電容器2並聯連接。另外氙氣管3和絕緣閘型雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q2之串聯電路形成與主電容器2並聯連接。R1是電阻,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之電流,R3、R4是電阻,用來檢測充電在主電容器2之電壓,符號4是高壓觸發電路,用來產生激勵氙氣管3之高電壓脈波。
控制閃控裝置之充電.發光之作為脈衝寬控制電路之控制積體電路裝置1,用來使下列構件等構建積體電路:最大工作比設定電壓產生電路5;三角波電壓產生電路6;軟起動電壓產生電路7;比較器8;一次線圈過電流檢測電路9,用來檢測在振盪變壓器T1之一次側繞組P流動之過電流;二次線圈電流檢測電路32,在主電容器2等例如成為端子之短路等之過負載狀態之情況時,為著保護電路,檢測在振盪變壓器T1之二次側繞組S流動之電流,等待其放出完成,重複對一次側繞組通電之動作,輸出控制信號用來進行脈衝寬控制;滿充電檢測電路10,用來檢測充電之完成;軟起動電壓取消電路11,利用電阻R3、R4之分壓電壓之上升到設定電壓,用來檢測主電容器2之端子電壓之充電到指定之電壓值,使軟起動電壓急激上升,取消軟起動動作;主電容器低電壓檢測電路30、主電容器2等例如端子之短路等從充電開始當充電電壓經過指定之時間後,未達到指定之電壓成為不能充電之情況時,對於他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,為著保護電路,對二次線圈電流檢測電路32之輸出表示過負載狀態之過負載信號;AND閘12;和驅動電路13,用來驅動場效電晶體Q1。
另外,用來設定三角波電壓產生電路6所產生之三角 波之頻率之時間常數決定元件之電阻R2,和用來設定軟起動電壓產生電路7所產生之軟起動電壓之上升曲線之時間常數決定元件之電容器14,被設在控制積體電路裝置1之外部,經由外部連接端子19、20與三角波電壓產生電路6、軟起動電壓產生電路7連接。
在上述方式構成之本實施例3之放電裝置之閃控裝置中,對於通常之充電.發光動作,因為與實施例1相同,所以此處之說明將省略。
下面說明在使氙氣管3發光之電源之DC/DC轉換器之輸出部,例如對於主電容器2等,由於何種之原因發生之短路等,在某一期間暫時地成為過負載狀態之情況時之充電動作。
依照此種方式,在DC/DC轉換器之輸出部,在某一期間暫時成為過負載之情況時,為著實現因應之動作,所以在第10圖中,設置主電容器低電壓檢測電路30和二次線圈電流檢測電路32。
此主電容器低電壓檢測電路30被構建成在主電容器2等例如端子之短路等,從充電開始經過指定之時間後,充電電壓不能達到指定之電壓之不能充電之情況時,對他激式DC/DC轉換器判定為過負載狀態,為著保護各個電路元件,對二次線圈電流檢測電路32輸出表示過負載狀態之過負載信號,在此主電容器低電壓檢測電路30,因為根據主電容器2之充電電壓檢測轉換器之輸出為過負載狀態,所以如第11圖所示,對於主電容器2之充電電壓,成 為比較基準電壓之指定之過負載檢測電壓(B)31被預先設定。另外,亦可以以過負載檢測電壓(B)31被設定在主電容器低電壓檢測電路30之外部之方式,構成閃控裝置。
另外,二次線圈電流檢測電路32被構建成在主電容器2等例如由於端子之短路等成為過負載狀態之情況,為著保護各個電路元件,當接受到來自主電容器低電壓檢測電路30之過負載信號之情況時,將在他激式DC/DC轉換器之振盪變壓器T1之二次側繞組S流動之電流DI2,變換成為電阻R5之端子電壓V2和進行檢測,等待其放出完成,重複對一次側繞組P通電之動作,對AND閘12輸出用以進行脈衝寬控制之控制信號。
首先說明在主電容器低電壓檢測電路30、DC/DC轉換器之輸出部已成為過負載狀態時之電源投入之情況之充電動作。
第11圖是過負載狀態時之時序圖,用來表示輸出過負載狀態之電源投入時之動作。閃控裝置利用電源投入,如第11圖所示,從驅動電路13輸出作為轉換器驅動信號之閘信號18,對主電容器2開始通常之充電動作。
然後,在主電容器低電壓檢測電路30,使通常之充電動作繼續作為過負載判定期間之指定之一定時間(A),在主電容器2之充電電壓未達到指定之過負載檢測電壓(B)31之情況時,判斷為轉換器輸出之過負載狀態由於短路等成為過負載狀態,對二次線圈電流檢測電路32輸出表示過負載狀態之過負載信號。
二次線圈電流檢測電路32,在接受到來自主電容器低電壓檢測電路30之過負載信號之情況時,在過負載充電期間進行過負載狀態檢測時之充電動作,將在他激式DC/DC轉換器之振盪變壓器T1之二次側繞組S流動之電流DI2,變換成為電阻R5之端子電壓DV2和進行檢測,等待其放出完成,重複對一次側繞組P之通電動作,對AND閘12輸出用以進行脈衝寬控制之控制信號。
在利用該二次線圈電流檢測電路32之過負載狀態檢測時之充電動作中,在主電容器低電壓檢測電路30,經常以指定之一定週期使主電容器2之充電電壓和過負載檢測電壓(B)31進行比較,根據其比較結果檢測過負載狀態,假如為過負載狀態時,對二次線圈電流檢測電路32輸出過負載信號,成為繼續過負載狀態檢測時之充電動作。
依照此種方式,在從主電容器低電壓檢測電路30繼續輸出過負載信號之期間,二次線圈電流檢測電路32對AND閘12繼續輸出控制信號,用來進行過負載狀態檢測時之充電動作。
在此處於過負載時之充電期間中,在主電容器低電壓檢測電路30,根據主電容器2之充電電壓和過負載檢測電壓(B)31之比較結果,檢測負載狀態,過負載狀態已被解除,主電容器2之充電電壓成為過負載檢測電壓(B)31以上,成為正常負載狀態,這時對二次線圈電流檢測電路32,變換成為通常之充電動作,以繼續此充電動作之方式,停止過負載信號之輸出。
當停止來自主電容器低電壓檢測電路30之過負載信號之輸出時,二次線圈電流檢測電路32,對AND閘12輸出控制信號,用來繼續與通常時同時之充電動作。
依照上述之方式,與重複驅動中之ON時間比較,因為OFF時間變成非常長,所以過負載狀態時之消耗電力變成非常小。
其次說明在主電容器低電壓檢測電路30,當主電容器2為充電完成狀態時,DC/DC轉換器之輸出部成為過負載狀態之情況時之充電動作。
第12圖是過負載狀態時之時序圖,顯示充電結束狀態之輸出過負載時之動作。閃控裝置如第12圖所示,在主電容器低電壓檢測電路30,主電容器2之充電電壓由於某種理由急激地成為過負載檢測電壓(B)31以下,即使繼續通常之充電動作,在此狀態繼續過負載判定期間之指定之一定時間(C)以上之情況時,判斷為轉換器輸出由於短路等成為過負載狀態,對二次線圈電流檢測電路32輸出表示過負載狀態之過負載信號。
二次線圈電流檢測電路32在接受到自主電容器低電壓檢測電路30之過負載信號之情況時,進行過負載時之充電期間之過負載狀態檢測時之充電動作,將在他激式DC/DC轉換器之振盪變壓器T1之二次側繞組S流動之電流DI2,變換成為電阻R5之端子電壓DV2和進行檢測,等待其放出完成,重複一次側繞組P之通電動作,對AND閘12輸出控制信號,用來進行脈衝寬控制。
利用上述之二次線圈電流檢測電路32之過負載狀態 檢測時之充電動作中,在主電容器低電壓檢測電路30,經常以指定之一定週期使主電容器2之充電電壓和過負載檢測電壓(B)31進行比較,根據其比較結果檢測過負載狀態,假如為過負載狀態時,以繼續過負載狀態檢測時之充電動作之方式,對二次線圈電流檢測電路32輸出過負載信號。
依照此種方式,在從主電容器低電壓檢測電路30繼續輸出過負載信號之期間,二次線圈電流檢測電路32對AND閘12繼續輸出控制信號,用來進行過負載狀態檢測時之充電動作。
此處在過負載時之充電期間中,在主電容器低電壓檢測電路30,根據主電容器2之充電電壓和過負載檢測電壓(B)31之比較結果,檢測負載狀態,假如過負載狀態已被解除,主電容器2之充電電壓在過負載檢測電壓(B)31以上,成為正常負載狀態時,對二次線圈電流檢測電路32,變換成為通常之充電動作,以繼續此充電動作之方式,停止過負載信號之輸出。
依照此種方式,當停止從主電容器低電壓檢測電路30輸出過負載信號之輸出時,二次線圈電流檢測電路32對AND閘12輸出控制信號,用來繼續與通常時同樣之充電動作。
依照上述之方式,與重複驅動中之ON時間比較,因為OFF時間變成非常長,所以過負載狀態時之消耗電力變成非常小。
另外,在主電容器低電壓檢測電路30,判定DC/DC轉換器之輸出部是否為過負載狀態,充電動作之時間(A或C:過負載判定期間),經由將過負載檢測電壓(B)31之值設定在較低之值,可以設定在極短之時間。
上述之指定時間(A),形成與三角波電壓產生電路6之振盪頻率成反比例地進行變化,亦即依照電阻R2之值進行變化,根據以電源電壓和電流,主電容器2之電容量,主電容器2之充電電壓,和對主電容器2之充電效率之界限值模擬之結果,在負載狀態為正常之情況時,主電容器2之電壓與指定之過負載檢測電壓(B)31進行比較,已達到可以判定為正常之電壓,設定在所需要之最小限度之時間。在此處作為電路條件之三角波電壓產生電路6之振盪頻率設定在600千赫(kHz),但是在主電容器2使用小電容量(大約50微法拉第(μF)程度以下)之情況時(主要為行動電話用),設定此頻率,在主電容器2使用更大電容量之情況時,經由使頻率下降,成為使用更長之時間作為指定時間(A)。
另外,上述之指定時間(B)係考慮以下之條件而設定。亦即,閃控發光後之主電容器電壓通常降低至大約40~50伏特(V)程度(氙氣管發光之終止電壓(可以繼續放電之最低電壓))。另外,主電容器2所使用之鋁電解電容器在端子短路完全放電之後,會有利用分極作用產生大約10伏特(V)程度之再起電壓之情況。因此,過負載狀態之情況時之主電容器2之電壓被設定為高於主電容器2在短路狀態發 生之再起電壓,低於在正常負載狀態發光後之電壓。亦即,設定在10~40伏特(V)之間之值。
另外,作為上述之指定時間(C)者,當主電容器2之電壓從充電完成之狀態急激降低之情況時,例如負載狀態成為過負載,或在負載為正常之狀態閃控發光等,對於主電容器2之急激之電壓降低,因為至少有任何理由使負載狀態變化,存在有明確之原因,所以用來檢測負載狀態(過負載狀態)之過負載判定期間,即使成為比上述之指定時間(A)短很多之時間亦不會有問題,但是為著獲得更正確之負載狀態之檢測結果,由於與上述之指定時間(A)之情況同樣之理由,亦可以設定在與上述之指定時間(A)同樣之時間。但是,假如考慮到不要因為雜訊而錯誤判定時,需要至少1毫秒(ms)以上之時間。
由以上說明可以明白,在本實施例中,例如上述之電路條件者,評估板使用陶瓷品,驅動頻率為600千赫(kHz),電源電壓為4.2伏特(V),振盪變壓器T1之一次側繞組P之電感量為2.2微亨利(μH),對二次側繞組S之升壓比為17.5,一次側檢測電阻R1為0.1歐姆(Ω),在此種情況,第11圖之充電動作時之指定時間(A)成為大約250毫秒(ms),第11圖和第12圖之過負載檢測電壓31之指定電壓(B)為大約20伏特(V),第12圖之充電動作時之指定時間(C)成為大約10毫秒(ms),以此方式設定各個之指定值。
依照上述之方式,對於主電容器2之短路等之過負載時,利用一次線圈過電流檢測電路9,可以限制對主電容 器2之充電電流。
另外,利用主電容器低電壓檢測電路30,從充電動作開始起,當主電容器2之充電電壓在經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為過負載狀態,輸出表示此過負載狀態之過負載信號,利用接受到此過負載信號之二次線圈電流檢測電路32,驅動電路13等待二次側電流之放出完成,轉移到一次側之通電動作,進行重複驅動,在此重複驅動中,利用主電容器低電壓檢測電路30,在主電容器2之充電電壓達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為正常負載狀態,停止此過負載信號之輸出,利用二次線圈電流檢測電路32,以驅動電路13進行通常之充電動作驅動之方式,對AND閘12輸出控制信號,可以用來進行脈衝寬控制。
另外,利用主電容器低電壓檢測電路30,當充電完成時,主電容器2之充電電壓成為指定之電壓以下,再度開始充電動作,主電容器2之充電電壓在經過指定之時間後未達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為過負載狀態,輸出表示此過負載狀態之過負載信號,利用接受到此過負載信號之二次線圈電流檢測電路32,使驅動電路13等待二次側電流之放出完成,轉移到一次側之通電動作,進行重複驅動,在此重複驅動中,利用主電容器低電壓檢測電路30,在主電容器2之充電電壓達到指定之電壓之情況時,判定主電容器2為正常負載狀態,停止此過負載信號之輸出,利用二次線圈電流檢測電路32,以驅動電路13 進行通常之充電動作驅動之方式,對AND閘12輸出控制信號,可以用來進行脈衝寬控制。
以上之結果是可以使構造非常小型化,和不只以低頻率,亦以高頻率之任意之控制頻率驅動脈衝寬控制之情況時,即使主電容器2成為短路等之過負載狀態,使其充電電壓變成非常低,在此種情況之充電動作,可以防止過電流之發生,可以抑制發熱,可以保護電路元件使不會因發熱而破壞。
(產業上之利用可能性)
本發明之放電裝置可以使構造非常小型化,在不只以低頻率,亦以高頻率驅動之情況時,即使主電容器成為短路等之過負載狀態之情況,亦不會由於過電流而發熱,可以保護電路元件,可以適用在閃控裝置等和具有其功能之特定用途積體電路裝置等。
1‧‧‧控制積體電路
2‧‧‧主電容器
3‧‧‧氙氣管
4‧‧‧高壓觸發電路
5‧‧‧最大工作比設定電壓產生電路
6‧‧‧三角波電壓產生電路
7‧‧‧軟起動電壓產生電路
8‧‧‧比較器
9‧‧‧一次線圈過電流檢測電路
10‧‧‧滿充電檢測電路
11‧‧‧軟起動電壓取消電路
12‧‧‧AND閘
13‧‧‧驅動電路
14‧‧‧電容器
19,20‧‧‧外部連接端子
D1‧‧‧二極體
DI1‧‧‧一次電流
DV1‧‧‧端子電壓
FSW‧‧‧端子
P‧‧‧一次側繞組
Q1,Q2‧‧‧電晶體
R1,R2,R3‧‧‧電阻
S‧‧‧二次側繞組
T1‧‧‧振盪變壓器
第1圖是本發明之放電裝置之實施例1之構造圖。
第2圖是該實施例1之電源投入後之主要部分波形圖。
第3圖是該實施例1之中電壓值狀態之主要部分波形圖。
第4圖是該實施例1之高電壓值狀態之主要部分波形圖。
第5圖是該實施例1之攝影後之再充電狀態之主要部分波形圖。
第6圖是該實施例1之主電容器2之端子電壓和二次側放電時間係數之關係圖。
第7圖是本發明之放電裝置之實施例2之構造圖。
第8圖是該實施例2之過負載狀態時之主要部分波形圖和時序圖(1)。
第9圖是該實施例2之過負載狀態時之主要部分波形圖和時序圖(2)。
第10圖是本發明之放電裝置之實施例3之構造圖。
第11圖是該實施例3之過負載狀態時之主要部分波形圖和時序圖(1)。
第12圖是該實施例3之過負載狀態時之主要部分波形圖和時序圖(2)。
1‧‧‧控制積體電路
2‧‧‧主電容器
3‧‧‧氙氣管
4‧‧‧高壓觸發電路
5‧‧‧最大工作比設定電壓產生電路
6‧‧‧三角波電壓產生電路
7‧‧‧軟起動電壓產生電路
8‧‧‧比較器
9‧‧‧一次線圈過電流檢測電路
10‧‧‧滿充電檢測電路
11‧‧‧軟起動電壓取消電路
12‧‧‧AND閘
13‧‧‧驅動電路
14‧‧‧電容器
15‧‧‧軟起動電壓
16‧‧‧三角波電壓
17‧‧‧位準判定信號
18‧‧‧閘信號
19,20‧‧‧外部連接端子
21‧‧‧設定顯示
D1‧‧‧二極體
DI1‧‧‧一次電流
DMCV‧‧‧分壓電壓
DV1‧‧‧端子電壓
FSW‧‧‧端子
P‧‧‧一次側繞組
Q1,Q2‧‧‧電晶體
R1,R2,R3‧‧‧電阻
S‧‧‧二次側繞組
T1‧‧‧振盪變壓器

Claims (15)

  1. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成當充電時,在該主電容器小於指定之低電壓的情況,實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止;在該主電容器成為指定之低電壓以上的情況時,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;及在該主電容器小於指定之低電壓的情況時,在進行使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止的PWM軟起動驅動中,檢測該主電容器已達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈衝寬實行PWM驅動,該脈衝寬控制電路之構成包含有:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間經過而上升之軟起動電壓;最大工作比設定電壓產生電路,設定最大工作比電壓產生電路; 比較器,在充電開始時該主電容器的端子間電壓小於指定之低電壓的情況時,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充電開始的隨著時間經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號,在充電開始時該主電容器的端子間電壓成為指定之低電壓以上的情況時,輸出由該三角波和該最大工作比設定電壓產生電路的設定電壓所決定之最大工作比信號;軟起動電壓取消電路,在充電開始時該主電容器的端子間電壓小於指定之低電壓的情況時,檢測到該主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;及邏輯電路,其作用是在該主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對該主電容器充電,當檢測到滿充電時使充電結束。
  2. 如申請專利範圍第1項之放電裝置,其中在脈衝寬控制電路設有一次線圈過電流檢測電路,當檢測到在他激式DC/DC轉換器之一次側有過電流流動時,使該邏輯電路成為OFF。
  3. 一種特定用途積體電路裝置,係構成如申請專利範圍第1項之放電裝置,該特定用途積體電路裝置建構有:三角波電壓產生電路,用來產生單一頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間經過而上升之軟起動電壓; 最大工作比設定電壓產生電路,設定最大工作比電壓產生電路;比較器,在充電開始時該主電容器的端子間電壓小於指定之低電壓的情況時,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充電開始的隨著時間經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號,在充電開始時該主電容器的端子間電壓成為指定之低電壓以上的情況時,輸出由該三角波和該最大工作比設定電壓產生電路的設定電壓所決定之最大工作比信號;軟起動電壓取消電路,在充電開始時該主電容器的端子間電壓小於指定之低電壓的情況時,檢測到該主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;及邏輯電路,其作用是在該主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對該主電容器充電,當檢測到滿充電時使充電結束。
  4. 如申請專利範圍第3項之特定用途積體電路裝置,其中設有一次線圈過電流檢測電路,用來檢測過電流之發生,使該邏輯電路成為OFF。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之特定用途積體電路裝置,其中設有外部連接端子,用來連接該三角波電壓產生電路和該軟起動電壓產生電路中至少一者之電路的時間常數決定元件。
  6. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於: 設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成為:實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止;及在該PWM軟起動驅動繼續指定之時間而該主電容器之充電電壓仍未達到指定之電壓的情況時,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由進行對該主電容器交替地進行充電動作和充電停止動作之間歇驅動以實行該脈衝寬控制。
  7. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成為:在充電時主電容器小於指定之低電壓的情況,實行PWM軟起動驅動,使該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止,在主電容器是指定之低電壓以上的情況,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;及在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後未達到指定之電壓的情況,判定該他激式 DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由進行對該主電容器以指定時間比率交替地進行充電動作和充電停止動作之間歇驅動以實行該脈衝寬控制。
  8. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成為:在充電時主電容器為小於指定之低電壓的情況,實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止,在主電容器為指定之低電壓以上的情況,以該最大脈衝寬實行PWM驅動,且在該主電容器為小於指定之低電壓的情況,在進行使在他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止的PWM軟起動驅動中,檢測到該主電容器達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈波實行PWM驅動;及在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由對該主電容器以指定時間比率交替地進行充電動作和充電停止動作之間歇驅動以實行該脈衝寬控制。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之放電裝置,其中脈衝寬控 制電路建構成具有:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生充電開始後隨著時間之經過上升之軟起動電壓;比較器,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充電開始的隨著時間之經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號;軟起動電壓取消電路,檢測到主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,當檢測到滿充電時,使充電結束;及一手段,其在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由對該主電容器以指定時間比率交替地進行充電動作和充電停止動作之間歇驅動以實行該脈衝寬控制。
  10. 一種特定用途積體電路裝置,係構成如申請專利範圍第9項之放電裝置,該特定用途積體電路裝置之特徵在於建構有:三角波電壓產生電路,用來產生單一頻率之三角波; 軟起動電壓產生電路,用來產生在充電開始後隨著時間之經過而上升之軟起動電壓;比較器,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充電開始的隨著時間之經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號;軟起動電壓取消電路,檢測主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,當檢測到滿充電時,使充電結束;及一手段,其在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由對該主電容器以指定時間比率交替地進行充電動作和充電停止動作之間歇驅動以實行該脈衝寬控制。
  11. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成為:實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止;及 在該PWM軟起動驅動繼續指定之時間而該主電容器之充電電壓仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由進行等待該他激式DC/DC轉換器之二次側電流放出完成並轉移到該一次側的通電動作之重複驅動以實行該脈衝寬控制。
  12. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路建構成為:在充電時主電容器為小於指定之低電壓的情況,實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止,在主電容器是指定之低電壓以上的情況,以該最大脈衝寬實行PWM驅動;及在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由進行等待該他激式DC/DC轉換器之二次側電流之放出完成並轉移到該一次側的通電動作之重複驅動以實行該脈衝寬控制。
  13. 一種放電裝置,經由他激式DC/DC轉換器對主電容器充電,使主電容器之能量進行放電,其特徵在於:設有脈衝寬控制電路,用來控制在該他激式DC/DC 轉換器之一次側的通電脈衝寬;此脈衝寬控制電路構建成為:在充電時主電容器是小於指定之低電壓的情況,實行PWM軟起動驅動,使在該他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式地擴大成最大脈衝寬為止,在主電容器為指定之低電壓以上的情況,以該最大脈衝寬實行PWM驅動,且在該主電容器為小於指定之低電壓的情況,在進行使在他激式DC/DC轉換器之一次側的通電脈衝寬階段式擴大成最大脈衝寬為止的PWM軟起動驅動中,檢測到該主電容器達到指定之電壓,結束PWM軟起動驅動,以最大脈波實行PWM驅動;及在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,藉由進行等待該他激式DC/DC轉換器之二次側電流之放出完成並轉移到該一次側的通電動作之重複驅動以實行該脈衝寬控制。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之放電裝置,其中脈衝寬控制電路建構成為:三角波電壓產生電路,用來產生一定重複頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生在充電開始後隨著時間之經過而上升之軟起動電壓,比較器,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充 電開始的隨著時間之經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號;軟起動電壓取消電路,檢測到主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;輸出手段,在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,輸出表示該過負載狀態之過負載信號;及二次線圈電流檢測電路,在接收到該過負載信號之情況,藉由進行檢測該他激式DC/DC轉換器之二次側電流且等待其放出完成並轉移到該一次側的通電動作之重複驅動以進行該脈衝寬控制。
  15. 一種特定用途積體電路裝置,係構成如申請專利範圍第14項之放電裝置,該特定用途積體電路裝置之特徵在於建構成具有:三角波電壓產生電路,用來產生單一頻率之三角波;軟起動電壓產生電路,用來產生在充電開始後的隨著時間之經過而上升之軟起動電壓;比較器,比較該三角波和該軟起動電壓,輸出從充 電開始的隨著時間之經過以單一頻率且通電期間逐漸變長之工作比的信號;軟起動電壓取消電路,檢測到主電容器之端子電壓上升到設定電壓,取消軟起動動作;邏輯電路,在主電容器成為滿充電之前,根據該比較器之輸出,對主電容器充電,檢測到滿充電時,使充電結束;輸出手段,在利用該充電的該主電容器之充電電壓於經過指定之時間後仍未達到指定之電壓的情況,判定該他激式DC/DC轉換器為過負載狀態,輸出表示該過負載狀態之過負載信號;及二次線圈電流檢測電路,在接收到該過負載信號的情況,藉由進行檢測該他激式DC/DC轉換器之二次側電流且等待其放出完成並轉移到該一次側的通電動作之重複驅動以進行該脈衝寬控制。
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