WO2006104195A1 - 充電装置 - Google Patents

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WO2006104195A1
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current
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charging
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Inventor
Hisanori Hoshikawa
Youichi Tamegai
Isao Yamamoto
Original Assignee
Panasonic Photo & Lighting Co., Ltd.
Rohm Co., Ltd.
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    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • the present invention relates to a charging device used in a strobe device or the like.
  • the charging device of the strobe device is configured as shown in FIG.
  • a field effect transistor Q1 is connected in series with the primary side wire P of the oscillation transformer T, and the switching of the transistor Q1 is performed by the control circuit 1.
  • a main capacitor 2 is connected in parallel to the secondary winding S of the oscillation transformer through a diode D.
  • a series circuit of a xenon tube 3 and an insulated gate bipolar transistor Q2 is connected in parallel with the main capacitor 2.
  • R1 is a resistor that detects the current flowing in the primary winding P of the oscillation transformer T
  • R2 is a resistor that detects the current flowing in the secondary winding S of the oscillation transformer D
  • 4 is a pulse that excites the xenon tube 3 This is a high-voltage trigger circuit that generates voltage.
  • a control circuit 1 that controls the charging and emission of a strobe is designed as an application specific integrated circuit device, and includes a drive circuit 5 and a discharge detection circuit 6. The configuration of the control circuit 1 will be described with reference to FIG.
  • the drive circuit 5 inverts the gate signal to the “H” level again. By repeating this, the main capacitor 2 is charged.
  • the transistor Q2 turns on and the high voltage trigger circuit 4 A high voltage pulse is output, and the xenon tube 3 is excited to emit light.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a charging device capable of extending the battery life by improving charging efficiency and reducing power consumption.
  • a charging device is a strobe device that charges a main capacitor by rectifying an output voltage boosted via a self-excited DC—DC converter with a diode, the self-exciting DC—
  • the DC converter control circuit ends the excitation period and transmits energy from the primary side to the secondary side of the oscillation transformer to charge the main capacitor.
  • the excitation period is restarted after a force delay time by detecting that the value of the current flowing on the secondary side of the oscillation transformer is lower than a second predetermined value.
  • the charging device according to claim 2 of the present invention is the charging device according to claim 1, wherein the delay time is the same as the delay time. It is characterized in that the time until the current value flowing to the secondary side of the oscillation transformer falls below the second predetermined value and the current value becomes zero and the reverse recovery time of the diode is set to be longer than the combined time. To do.
  • An application specific integrated circuit device is an application specific integrated circuit device used as a control circuit of the charging device according to claim 1, wherein the voltage of the first external connection terminal is When the first specified value is reached, the excitation period is terminated, and it is detected that the voltage at the second external connection terminal has dropped below the second predetermined value, and the excitation period is restarted after a delay time. It is characterized by.
  • the charging efficiency is improved by setting the timing when the gate-off power of the self-excited DC / DC converter is turned on after the timing when the secondary-side diode is completely turned off. By reducing the power consumption, the battery can last longer.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a charging device according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a strobe device using the charging device of the present invention.
  • a field effect transistor Q1 is connected in series with the primary side winding P of the oscillation transformer T, and the control circuit 10 performs switching of the transistor Q1.
  • This control circuit 10 is designed as an application specific integrated circuit device for use in a strobe device.
  • the main capacitor 2 is connected in parallel to the secondary winding S of the oscillation transformer T via a diode D. It has been continued.
  • a series circuit of a xenon tube 3 and an insulated gate bipolar transistor Q2 is connected in parallel with the main capacitor 2.
  • R1 is a resistor that detects the current flowing in the primary winding P of the oscillation transformer T
  • R2 is a resistor that detects the current flowing in the secondary winding S of the oscillation transformer T
  • R3 and R4 are charged to the main capacitor 2.
  • a resistor 4 for detecting voltage is a high voltage trigger circuit for generating a high voltage pulse for exciting the xenon tube 3.
  • the control circuit 10 for controlling the charging and light emission of the strobe is composed of a semiconductor integrated circuit, and includes a drive circuit 5, a discharge detection circuit 6, a delay circuit 11, and the like. The configuration of the control circuit 10 will be described based on FIG.
  • Figures 2 (a), (b), and (c) are timing diagrams of the control circuit 10 when the terminal voltage of the main capacitor 2 is medium to high voltage (100 volts or more when the full charge voltage is about 300 volts).
  • Figure 2 (d) (e) (f) shows the timing diagram of the control circuit 10 when the terminal voltage of the main capacitor 2 is low (less than 50 volts when the full charge voltage is about 300 volts) Yes. Note that the control circuit 10 determines whether the terminal voltage of the main capacitor 2 is in the medium high voltage Z low voltage state from the divided voltage VC by the series circuit of the resistors R3 and R4.
  • the drive circuit 5 monitors the terminal voltage of the resistor R1, and inverts the gate signal to the L level when detecting that the current II of the primary winding P reaches the peak current value IPK1. As a result, the energy stored in the primary winding P of the oscillation transformer T is transmitted to the secondary winding S and the main capacitor 2 is charged via the diode D.
  • the discharge detection circuit 6 has a current 12 flowing through the secondary side wire S from the terminal voltage of the resistor R2 as shown in FIG. As shown in the above, it is always checked whether the current detection current Ith2 has dropped. When it is detected that the current detection current has dropped to Ith2, it notifies the drive circuit 5 via the delay circuit 11.
  • the delay time of the delay circuit 11 is changed according to the terminal voltage of the main capacitor 2.
  • the gate signal is set to H level via the drive circuit 5 after the power delay time tl, and the transistor Q1 is turned on.
  • the main capacitor 2 is charged repeatedly.
  • Fig. 3 shows the data obtained by changing the tl from ⁇ seconds to 700 ⁇ sec to obtain the relationship with the charging efficiency.
  • Figure 4 shows the experimental circuit in this case.
  • the delay circuit 11 is composed of a buffer 12 and a capacitor 13, and the capacitance value of the capacitor 13 is varied in the range of 0 to 1200PF to obtain a delay time tl from 100 ⁇ sec to 700 ⁇ sec.
  • tl is a range force S of 450 ⁇ seconds from the force of 300 ⁇ seconds from Fig. 3 force, and ⁇ 1 is preferably about 100 ⁇ seconds.
  • the gate signal is set to H level via the drive circuit 5 to turn on the transistor Q1.
  • the main capacitor 2 is charged by this repetition.
  • ⁇ 2 was preferably about 100 ⁇ sec.
  • the charging device of the present invention can contribute to the enhancement of functions of a strobe device used for camera photography, a camera device with a built-in strobe device, a mobile phone device, and the like.

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Description

明 細 書
充電装置
技術分野
[0001] 本発明は、ストロボ装置などに使用されている充電装置に関するものである。
背景技術
[0002] この種の充電回路は、特開平 11— 352554号公報，特開 2001— 255573公報， 特開 2001 _ 255575公報などに記載されている。
[0003] ストロボ装置の充電装置は、図 5に示すように構成されている。
[0004] 発振トランス Tの一次側卷線 Pと直列に電界効果トランジスタ Q1を接続し、このトラ ンジスタ Q 1のスイッチングなどを制御回路 1によって行つて ヽる。発振トランス丁の二 次側卷線 Sにはダイオード Dを介して主コンデンサ 2が並列に接続されている。また、 キセノン管 3と絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor ) Q2の直列回路が主コンデンサ 2と並列に接続されている。 R1は発振トランス Tの一 次側卷線 Pに流れる電流を検出する抵抗、 R2は発振トランス丁の二次側卷線 Sに流 れる電流を検出する抵抗、 4はキセノン管 3を励起させるパルス電圧を発生させる高 圧トリガ回路である。
[0005] ストロボの充電'発光を制御する制御回路 1は、特定用途集積回路装置 (Applicatio n Specific Integrated Circuit)として設計されており、駆動回路 5と放電検出回路 6を 内蔵している。図 6に基づいて制御回路 1の構成を説明する。
[0006] 先ず、駆動回路 5が図 6 (a)に示すようにゲート信号をトランジスタ Q1のゲートに印 加すると、発振トランス Tの一次側卷線 Pに図 6 (b)に示すように電流が電池力 流れ る。駆動回路 5は抵抗 R1の端子電圧を監視しており、一次側卷線 Pの電流 IIがピー ク電流値 IPK1に達したことを検出するとゲート信号を Lレベルに反転させる。これに よって、発振トランス Tの一次側卷線 Pに蓄積されたエネルギーが発振トランス Tの二 次側卷線 Sに放電され、二次側卷線 Sの出力電圧でダイオード Dを介して主コンデン サ 2が充電される。
[0007] 放電検出回路 6は、抵抗 R2の端子電圧から二次側卷線 Sを流れる電流 12が図 6 (c )に示すように電流検出電流 Ith2に低下したことを検出して駆動回路 5に知らせる。
[0008] これによつて、駆動回路 5がゲート信号を再び" H"レベルに反転させる。この繰り返 しによつて、主コンデンサ 2が充電される。充電がフル充電状態になり、撮影にスト口 ボが必要とされる時に、端子 FSWより" H"レベルの信号が出力されると、トランジスタ Q2がオンして、高圧トリガ回路 4から数キロボルトの高電圧パルスが出力されキセノン 管 3が励起され発光する。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] このような従来の構成では、トランジスタ Q1のゲートをオフ力 オンに移行するタイミ ングが発振トランス Tの一次側卷線 Pから二次側卷線 Sへのエネルギーの放電途中 で実行されており、一次側卷線 Pに蓄積されたエネルギーを二次側卷線 Sに完全に 放出できて!/ヽな 、ことになる。
[0010] また、放電途中でゲートをオンに移行させた直後には、図 6 (b)に示したように電流 I
1の立ち上がりのタイミングに過大な振動電流が流れやすくなり、無駄に電力を消費 して誤動作 Aを引き起こす可能性が高い。この結果、充電効率としてあまり良い結果 を得られて ヽな 、のが現状である。
[0011] 本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので充電効率を改善して低消費電力 化することにより電池をより長持ちさせることができる充電装置を提供することを目的と する。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明の請求項 1記載の充電装置は、自励式 DC— DCコンバータを介して昇圧し た出力電圧をダイオードで整流して主コンデンサを充電するストロボ装置であって、 自励式 DC— DCコンバータの制御回路を、発振トランスの一次側に流れる電流値が 第 1の規定値になると励磁期間を終了して前記発振トランスの一次側から二次側に エネルギーを伝達して主コンデンサを充電する充電期間を実行し、前記発振トランス の二次側に流れる電流値が第 2の既定値よりも低下したことを検出して力 遅延時間 後に前記励磁期間を再開するよう構成したことを特徴とする。
[0013] 本発明の請求項 2記載の充電装置は、請求項 1において、前記遅延時間を、前記 発振トランスの二次側に流れる電流値が第 2の既定値よりも低下して電流値がゼロに なるまでの時間と前記ダイオードの逆回復時間とを合わせた時間以上に設定したこと を特徴とする。
[0014] 本発明の請求項 3記載の特定用途集積回路装置は、請求項 1記載の充電装置の 制御回路として使用する特定用途集積回路装置であって、第 1の外部接続端子の電 圧が第 1の規定値になると励磁期間を終了し、第 2の外部接続端子の電圧が第 2の 既定値よりも低下したことを検出して力も遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう 構成したことを特徴とする。
発明の効果
[0015] この構成によると、自励式 DC/DCコンバータのゲートのオフ力 オンに移行する タイミングを、二次側のダイオードが完全にオフするタイミングよりも後に設定すること により、充電効率を改善して低消費電力化することにより電池をより長持ちさせること ができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の充電装置の実施の形態の構成図
[図 2]同実施の形態の要部波形図
[図 3]遅延時間と充電効率との関係図
[図 4]遅延回路の実験回路図
[図 5]—般的な充電装置の構成図
[図 6]同従来例の要部波形図
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態を図 1〜図 4に基づいて説明する。
[0018] 図 1は本発明の充電装置を使用したストロボ装置を示す。
[0019] 発振トランス Tの一次側卷線 Pと直列に電界効果トランジスタ Q1を接続し、このトラ ンジスタ Q1のスイッチングなどを制御回路 10によって行っている。この制御回路 10 はストロボ装置に使用する特定用途集積回路装置 (Application Specific Integrated C ircuit)として設計されて!、る。
[0020] 発振トランス Tの二次側卷線 Sにはダイオード Dを介して主コンデンサ 2が並列に接 続されている。また、キセノン管 3と絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gat e Bipolar Transistor) Q2の直列回路が主コンデンサ 2と並列に接続されている。 R1 は発振トランス Tの一次側卷線 Pに流れる電流を検出する抵抗、 R2は発振トランス T の二次側卷線 Sに流れる電流を検出する抵抗、 R3, R4は主コンデンサ 2に充電され る電圧を検出する抵抗、 4はキセノン管 3を励起させる高電圧パルスを発生させる高 圧トリガ回路である。
[0021] ストロボの充電'発光を制御する制御回路 10は半導体集積回路で構成されており 、駆動回路 5と放電検出回路 6および遅延回路 11などを内蔵している。図 2に基づい て制御回路 10の構成を説明する。
[0022] 図 2 (a) (b) (c)は主コンデンサ 2の端子電圧が中高電圧（フル充電電圧を 300ボル ト程度とした場合に 100ボルト以上）時の制御回路 10のタイミング図を示し、図 2 (d) ( e) (f)は主コンデンサ 2の端子電圧が低電圧（フル充電電圧を 300ボルト程度とした 場合に 50ボルト未満）時の制御回路 10のタイミング図を示している。なお、制御回路 10は抵抗 R3, R4の直列回路による分圧電圧 VCから主コンデンサ 2の端子電圧が 中高電圧 Z低電圧の何れの状態であるのかを判定している。
[0023] 先ず、中高電圧時の制御回路 10を説明する。
[0024] 駆動回路 5が図 2 (a)に示すようにゲート信号をトランジスタ Q1のゲートに印加する と、発振トランス Tの一次側卷線 Pに図 2 (b)に示すように直線的に増加する電流が電 池力 流れて一次側卷線 Pにエネルギーが蓄積される。
[0025] 駆動回路 5は抵抗 R1の端子電圧を監視しており、一次側卷線 Pの電流 IIがピーク 電流値 IPK1に達したことを検出するとゲート信号を Lレベルに反転させる。これによ つて、発振トランス Tの一次側卷線 Pに蓄積されたエネルギーを二次側卷線 Sに伝達 してダイオード Dを介して主コンデンサ 2が充電される。
[0026] トランジスタ Q1がオフして主コンデンサ 2へエネルギーが蓄積されている期間中は 、放電検出回路 6が抵抗 R2の端子電圧から二次側卷線 Sを流れる電流 12が図 2 (c) に示すように電流検出電流 Ith2に低下したかどうかを常時チェックして 、る。電流検 出電流 Ith2に低下したことを検出すると遅延回路 11を介して駆動回路 5に知らせる [0027] 遅延回路 11の遅延時間は、主コンデンサ 2の端子電圧に応じて変更される。ここで は主コンデンサ 2の端子電圧が中高電圧であったとすると、この場合の遅延時間 tl ( = Tdlyl + δ 1)は、二次側卷線 Sの電流が検出電流 Ith2以下になって力 0にな るまでの時間と 0になって力 逆方向に電流が流れた後、再度 0になるまでのダイォ ード Dの逆回復時間 Tdlylを合わせた時間より少し（時間 δ 1)長くなるように設定さ れている。
[0028] 二次側卷線 Sの電流が検出電流 Ith2以下になって力 遅延時間 tl後に駆動回路 5を介してゲート信号を Hレベルにしてトランジスタ Q1をオンする。主コンデンサ 2はこ の繰り返しで充電される。
[0029] このようなタイミングにてトランジスタ Q1のゲートをオフ力もオンに移行させることによ り、トランジスタ Q1がオンになった直後に発振トランス Tの一次側卷線 Pに過大な振 動電流が流れやすくなる現象は回避され充電効率も向上する結果が得られる。
[0030] tlを ΙΟΟη秒から 700η秒の範囲で変化させて充電効率との関係を取得したデータ を図 3に示す。図 4にはこの場合の実験回路を示す。遅延回路 11をバッファ 12とコン デンサ 13とで構成し、コンデンサ 13の容量値を 0〜 1200PFの範囲で可変して 100 η秒から 700η秒の遅延時間 tlを得た。 tlは図 3力ら 300η秒力ら 450η秒の範囲力 S 好適であり、 δ 1は 100η秒程度が好適であった。
[0031] 低電圧時の制御回路 10は、図 2 (d) (e) (f)に示すゲート信号， II, 12のように、電 流検出電流 Ith2に低下したことを検出すると遅延回路 11を介して駆動回路 5に知ら せる。遅延回路 11の遅延時間 t2 (= Tdly2 + δ 2)は、二次側卷線 Sの電流が検 出電流 Ith2以下になって力も 0になるまでの時間と 0になって力も逆方向に電流が流 れた後、再度 0になるまでのダイオード Dの逆回復時間 Tdly2を合わせた時間より少 し（時間 δ 2)長くなるように設定されている。二次側卷線 Sの電流が検出電流 Ith2以 下になつて力も遅延時間 t2後に駆動回路 5を介してゲート信号を Hレベルにしてトラ ンジスタ Q1をオンする。主コンデンサ 2はこの繰り返しで充電される。
δ 2は 100η秒程度が好適であった。
[0032] 低電圧時においても、このようなタイミングにてトランジスタ Q1のゲートをオフからォ ンに移行させることにより、中高電圧時と同様に、トランジスタ Q1がオンになった直後 に発振トランス Tの一次側卷線 Pに過大な振動電流が流れやすくなる現象は回避さ れ充電効率も向上する結果が得られる。
[0033] なお、 δ 1≠ δ 2であっても良い。 δ 1 = δ 2 = 0とした場合であっても従来に比べて 改善を期待できる。
産業上の利用可能性
[0034] 本発明の充電装置は、カメラ撮影に使用されるストロボ装置や、ストロボ装置内蔵の カメラ装置や携帯電話装置などの高機能化に寄与できる。

Claims

請求の範囲
[1] 自励式 DC— DCコンバータを介して昇圧した出力電圧をダイオードで整流して主 コンデンサを充電する充電装置であって、
自励式 DC— DCコンバータの制御回路を、
発振トランスの一次側に流れる電流値が第 1の規定値になると励磁期間を終了して 前記発振トランスの一次側から二次側にエネルギーを伝達して主コンデンサを充電 する充電期間を実行し、
前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第 2の既定値よりも低下したことを検 出して力も遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう構成した
充電装置。
[2] 前記遅延時間を、前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第 2の既定値よりも 低下して電流値がゼロになるまでの時間と前記ダイオードの逆回復時間とを合わせ た時間以上に設定した
請求項 1記載の充電装置。
[3] 請求項 1記載の充電装置の制御回路として使用する特定用途集積回路装置 (Appli cation Specific Integrated Circuit)であって、
第 1の外部接続端子の電圧が第 1の規定値になると励磁期間を終了し、 第 2の外部接続端子の電圧が第 2の既定値よりも低下したことを検出して力 遅延 時間後に前記励磁期間を再開するよう構成した
特定用途集積回路装置。
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