专利名称：放电灯点亮电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电灯点亮电路。
背景技术：
在专利文献1中记载有车辆用放电灯的点亮电路。点亮电路使用DC升压电路将来自电池的电压升压。DC升压电路的升压输出与高频升压电路相连接。高频升压电路是自激式逆变器电路，其动作频率不根据控制信号而变化。自激式逆变器电路包括一对场效应晶体管和变压器。DC升压电路的升压输出经由扼流圈与变压器的中心抽头相连接。一个场效应晶体管具有与变压器的初级侧线圈的一端相连接的漏极和与地线相连接的源极。另一个场效应晶体管具有与变压器的初级侧线圈的另一端相连接的漏极和与地线相连接的源极。这些场效应晶体管的栅极分别与变压器的反馈线圈的一端以及另一端相连接。变压器的次级侧线圈的一端经由触发变压器(trigger transformer)与放电灯的一端相连接，另外，变压器的次级侧线圈的另一端经由电阻与放电灯的另一端相连接。
专利文献1日本特愿平4-141988号公报。
与在专利文献1中记载的点亮电路不同的方式的点亮电路也具有数个。这些点亮电路的其中之一和直流-交流变换电路一起使用串联谐振电路。直流-交流变换电路生成与控制信号相应的频率的交流电力，并且，变压器将在串联谐振电路发生的电压升压。变压器的次级侧线圈的一端以及另一端与放电灯的两端分别相连接，另外，次级侧线圈的一端被接地。控制信号根据施加在放电灯上的电压(以下称为灯电压)和流经放电灯的电流(以下称为灯电流)而生成，控制施加在放电灯上的电力。
在该点亮电路中，灯电压和灯电流，不是在变压器的次级侧而是在施加比次级侧的电压小的电压的初级侧设置了检测电路。但是，为了高精度地控制被提供给放电灯上的电力，需要使灯电压以及灯电流的检测精度更高。因此，优选不是在变压器的初级侧而是在次级侧设置用于监视放电灯的状态的监视电路。另外，在点亮电路中，寻求在放电灯的一端和接地之间产生接地故障的情况下，也能够正确地监视。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够消除接地故障的影响而正确地监视放电灯的状态的点亮电路。
本发明的一方案为用于点亮放电灯的点亮电路。该点亮电路包括(a)直流交流变换电路，响应控制施加在所述放电灯上的电力的控制信号，将所输入的直流电压变换为交流电压；(b)变压器，包括从所述直流交流变换电路的输出接受所述交流电压的初级侧线圈和次级侧线圈；(c)电容器，设置在所述变压器的初级侧；(d)电感，设置在所述变压器的初级侧；(e)第一以及第二输出，用于将来自所述次级侧线圈的电力提供给所述放电灯；(f)电阻，具有与所述第二输出相连接并接地的一端和与所述次级侧线圈的一端相连接的另一端；以及(g)检测电路，包括电流监视电路，该电流监视电路使用来自所述电阻的所述另一端的信号来监视流经所述放电灯的电流，所述电容器、所述电感、以及所述初级侧线圈串联连接。
根据该点亮电路，由于在第二输出和变压器的次级侧线圈的一端之间连接电阻，所以不是在变压器的初级侧而是在次级侧能够监视流过放电灯的电流。另外，由于将电阻的所述一端接地，所以，检测电路接受表示因流过变压器的次级侧线圈的电流而在电阻两端产生的电位差的信号。所以，即使在该点亮电路的输出和放电灯之间的布线产生了接地故障时，也能够正确地监视放电灯的状态。因此，能够根据正确的监视值来控制该点亮电路。
在本发明的点亮电路中，所述变压器的所述次级侧线圈具有中间抽头，所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，所述电压监视电路可以包括第二生成电路，具有与所述中间抽头相连接的输入，并且生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第二信号；以及第一运算电路，运算所述第一信号以及第二信号，从而输出相当于灯电压的信号。
根据该点亮电路，不直接监视被施加高电压的放电灯的两端子间的电压，而使用来自变压器的中间抽头的输出值，所以能够降低监视器输入部的耐压性能，另一方面，能够使表示放电灯上所施加的电压的信号成为高精度。而且，由于电阻的所述一端接地，所以来自变压器的中间抽头的输出值为变压器的次级侧线圈的一端与中间抽头之间呈现的电压、和所述电阻的两端间的电压之和。如果使用第一以及第二生成电路以及第一运算电路处理来自中间抽头的信号，则所述电阻的影响实质上被消除，从而能够获得表示施加到放电灯的电压的信号。
在本发明的点亮电路，其特征在于，所述变压器的所述次级侧线圈具有中间抽头，所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，所述电压监视电路可以包括第三生成电路，具有与所述电阻的另一端相连接的第一输入和与所述次级侧线圈的中间抽头相连接的第二输入，并且生成与来自该第一以及第二输入的交流信号的差分相对应的第三信号；第二运算电路，运算所述第一信号以及第三信号，并输出相当于灯电压的信号。
根据该点亮电路，由于不直接监视施加高电压的放电灯的两端子间的电压，而使用来自变压器的中间抽头的输出值，所以能够降低监视器输入部的耐压性能，另一方面，能够使表示放电灯上所施加的电压的信号成为高精度。而且，由于电阻的所述一端接地，所以来自变压器的中间抽头的输出值为变压器的次级侧线圈的一端与中间抽头之间呈现的电压、和所述电阻的两端间的电压之和。如果使用第三生成电路处理来自变压器中间抽头的信号，则能够获得表示变压器的次级侧的一端和中间抽头之间呈现的电压的信号。进而使用第二运算电路处理该信号时，能获得所述电阻产生的电位差的影响实质上被消除的信号(表示施加到放电灯的电压的信号)。
在本发明的点亮电路中，所述变压器的次级侧具有追加线圈，所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，所述电压监视电路还可包括第四生成电路，具有与所述追加线圈相连接的输入，并且生成与所述追加线圈的两端的电位差对应的交流电压相应的第四信号；第三运算电路，运算所述第一信号以及第四信号，并输出相当于灯电压的信号。
根据该点亮电路，在变压器的次级侧设置追加线圈，从而不直接监视施加高电压的放电灯的两端子间的电压，所以能够降低监视输入部的耐压性能，另一方面，能够使表示放电灯上所施加的电压的信号成为高精度。
在本发明的点亮电路中，所述第一生成电路包括保持电路，该保持电路保持并输出与来自该第一生成电路的所述输入的信号的振幅对应的信号。
在本发明的点亮电路中，所述第二生成电路可包括保持电路，该保持电路保持并输出与来自该第二生成电路的所述输入的信号的振幅对应的信号。而且，所述第三生成电路可包括保持电路，该保持电路保持并输出与将来自该第三生成电路的所述第一以及第二输入的交流信号差分后的信号的振幅对应的信号。进而，所述第四生成电路可包括保持电路，该保持电路保持并输出与来自该第四生成电路的所述输入的信号的振幅对应的信号。
本发明的上述目的以及其它目的、特征及优点参照附图并从接下来的本发明的最佳的实施方式的、以下的详细的记述当中，更容易清楚。
如以上所述，能够提供不受接地故障影响而正确地监视放电灯的状态的点亮电路。
图1是概略地表示用于车辆用放电灯的点亮电路的电路图。
图2(a)～图2(d)是表示在由点亮电路以及放电灯构成的电路中产生接地故障时的等效电路的图。
图3是表示一例用于监视施加在放电灯上的电压VL的电路的图。
图4是表示一例第一运算电路的图。
图5是表示第一运算电路的其他例的图。
图6是表示一例用于监视施加在放电灯上的电压VL的电路的图。
图7是表示一例示出第三生成电路的结构的一部分的图。
图8是表示一例用于监视施加在放电灯上的电压VL的电路的图。
图9是表示用于点亮电路的峰值保持电路的图。
具体实施例方式 本发明的构思通过参照例示的附图并考虑下面详细的叙述就能够容易理解。接着，参照附图来说明本发明的点亮电路涉及的实施方式。在可能的情况下，对同一部分赋予相同的附图标记。
(第一实施方式) 图1是概略地表示用于车辆用放电灯的点亮电路的电路图。点亮电路用于车辆用前照灯等的车辆用灯具。点亮电路11具有直流交流变换电路13、变压器15、电容器17、电感19、第一输出21、第二输出23、电阻25、监视电路29。直流交流变换电路13接收控制信号Sc以及直流电压，对直流电压进行变换而生成与控制信号Sc相应的频率的交流电压。变压器15包括从直流交流变换电路13接收交流电压的初级侧线圈31、和向与该点亮电路11相连接的放电灯30提供电力的次级侧线圈33。电容器17和电感19设置在变压器15的初级侧上。另外，电容器17、电感19以及初级侧线圈31串联连接，另外，它们与直流交流变换电路13的输出13a相连接。在本实施例中，例如，电容器17和电感19连接在直流交流变换电路13的输出13a和变压器15的初级侧线圈31的一端31a之间。电容器17具有与直流交流变换电路13的输出13a相连接的一端17a和与电感19的一端19a相连接的另一端17b。电感19的另一端子19b与初级侧线圈31的一端31a相连接。第一以及第二输出21、23为了向放电灯30提供来自变压器15的次级侧线圈33的交流电力而设置。电阻25具有与第二输出23相连接的一端25a和与次级侧线圈33的一端33a相连接的另一端25b。第一输出21与次级侧线圈33的另一端33b相连接。监视用输出27与电阻25的另一端25b相连接，为提供用于对流经放电灯30的电流进行监视的信号而设置。电阻25的一端25a与接地线GND相连接。使用该点亮电路11将该放电灯30以交流点亮。监视电路29接收来自监视用输出27的信号。监视电路29包括用于对流经放电灯的电流进行监视的电流监视电路28a。电流监视电路28a使用来自电阻25的另一端25b的信号而生成表示流经放电灯30的交流电流ILAC的大小的信号。电流ILAC通过VILAC/R1导出(在这里，电压VILAC是电阻25的两端间的电位差，电阻25具有电阻值R1)。监视电路29包括电压监视电路28b。
根据该点亮电路11，由于在第二输出23和次级侧线圈33的一端33a之间连接有电阻25，所以不是在变压器15的初级侧而是在次级侧能够监视流经放电灯30的电流ILAC。另外，由于将电阻25的一端25a接地，所以能够从监视用输出27提供表示由流经次级侧线圈33的电流引起的、在电阻25的两端产生的电位差的信号。因此，在该点亮电路11的输出23和放电灯30之间的布线产生接地故障(地絡)时，也能够正确地监视放电灯30的状态。然后，根据正确的监视值来控制该点亮电路11。
接着，对点亮电路进行更详细的说明。直流交流变换电路13具有与点亮电路11的第一以及第二功率输入35a、35b相连接的第一以及第二输入13b、13c。第一以及第二输入13b、13c从与点亮电路11的第一以及第二功率输入35a、35b相连接的外部电源37接受电力P。另外，外部电源37是例如电池这样的直流电源。或者，外部电源37也可以提供对交流电力整流、然后使整流波形平滑而得到的直流电力。直流交流变换电路13还接受控制信号SC，由电力P变换与该控制信号SC相应的频率的交流电力。控制信号SC由驱动电路39产生。该驱动电路39响应与流经放电灯30的电流ILAC以及施加在放电灯30上的交流电压VLAC对应的监视信号而进行动作。控制信号SC的频率根据这些监视信号而变化。该频率的值例如从100kHz至3MHz左右。另外，电阻25的值例如为0.1Ω～1Ω。
直流交流变换电路13包括开关元件41、43。开关元件41、43的导通和非导通由控制信号SC控制。开关元件41、43被串联连接，共用的节点J与直流交流变换电路13的输出13a相连接。开关元件41、43各自例如是晶体管，作为开关元件41、43，例如可以使用场效应晶体管、双极晶体管。由施加在开关元件41的控制端子41a上的信号来控制第一端子41b和第二端子41c的导通、非导通。另外，由施加在开关元件43的控制端子43a上的信号来控制第一端子43b和第二端子43c的导通、非导通。在本实施例中，作为直流交流变换电路13而使用半桥电路，但是也可以使用全桥电路。
电容器17与电感19以及初级侧线圈31在直流交流变换电路13的输出13a和输入13c之间串联连接。在点亮电路11的动作中，使由电容器17、和电感19与初级侧线圈31中的任一个构成的谐振电路动作。例如，在点亮放电灯30之前，由于次级侧线圈33为开放状态，所以产生由电容器(电容C)17、电感(电感L1)19以及初级侧线圈31(电感L2)形成的串联谐振。实际上，该变压器15的漏电感(电感L3)也有助于该串联谐振，此时，合成电感以L1+L2+L3表示。该谐振频率f1由1/(2×π×sqrt(C×(L1+L2+L3)))确定。在点亮放电灯30后，产生由电容器(电容C)17、电感(电感L1)19以及漏电感(电感L3)形成的串联谐振。该谐振频率f2由1/(2×π×sqrt(C×(L1+L3)))确定(sqrt表示平方根，π表示圆周率)。
或者，点亮电路11可以利用由电容器17和初级侧线圈31构成的谐振电路。该谐振电路不包括追加的电感。在点亮放电灯30之前，由于次级侧线圈33为开放状态，所以产生由电容器(电容C)17，初级侧线圈31(电感L2)以及变压器15的漏电感(电感L3)形成的串联谐振。该谐振频率f1由1/(2×π×sqrt(C×(L2+L3)))确定。在点亮放电灯30后，产生由电容器(电容C)17、以及漏电感(电感L3)形成的串联谐振。该谐振频率f2由1/(2×π×sqrt(C×L3))确定。
直流交流变换电路13向谐振电路提供与控制信号SC的频率fC相应的交流电力。点亮电路11利用这些谐振电路的谐振频率和交流电力的频率的关系来控制放电灯30的点亮。为了该控制，需要正确地监视放电灯30的状态(流经放电灯的电流值和施加在放电灯上的电压值)。用于监视的信号由例如监视用输出27和监视用输出47提供。这些监视用信号是频率fC的信号。监视用输出47例如与次级侧线圈33的中间抽头33c相连接。检测电路49包括监视电路29以及第一生成电路50。检测电路49响应于用于监视的信号，生成与流经放电灯的电流值对应的信号以及与施加在放电灯上的电压值对应的信号。控制电路52还包括与检测电路49的输出相连接的频率调制电路54。来自频率调制电路54的信号被提供给驱动电路39。
点亮电路11包括起动电路45。起动电路45生成用于点亮放电灯30所需要的高电压。在本实施例中，起动电路45与初级侧线圈31的中间抽头31c以及接地线GND相连接。
图2(a)～图2(d)是说明产生接地故障时的等效电路的图。放电灯Lamp经由连接点CON与点亮电路相连接。在图2(a)和图2(b)所示的点亮电路51中，将变压器TRAN的次级侧线圈的一端接地。另外，电流监视用电阻RM与变压器TRAN的次级侧线圈的一端和连接点CON的一端(输出)相连接。当在点亮电路51以及放电灯Lamp中产生接地故障时，由接地故障引起的等效电阻RG与上述的监视用电阻RM并联连接，不能够正确地检测出流经放电灯的电流。
另一方面，在图2(c)以及图2(d)所示的点亮电路11中，将与连接点CON相连接的电阻RM的一端接地。因此，接地故障电阻RG不会与监视用电阻RM并联连接。
如上述，能够提供不受接地故障的影响而能够监视放电灯的状态的点亮电路。在点亮电路的控制中，不需要考虑连接有电阻RM的输出23的接地故障。由于在点亮电路的控制中排除接地故障的影响，所以与点亮电路的输出的接地故障相对应的安全电路变得没有必要，能够简化控制电路，其结果是，能够降低点亮电路的成本。由于不管输出的状态如何都能够监视流经放电灯的电流，所以能够提供一种高可靠性的点亮电路。
图3是表示一例用于监视施加在放电灯上的电压VL的电路的图。在点亮电路中，在起动放电灯时，将20千伏左右的高电压脉冲施加在放电灯上。因此，为了监视施加在放电灯上的电压VLAC，不将放电灯两端的电位差VLAC直接施加在监视电路，而在次级侧线圈33的中间抽头33c上连接监视电路。中间抽头33c设置在相对次级侧线圈33的总匝数Ns从次级侧线圈33的一端33a起匝数为Ns1的位置。由于将电阻25的一端25a接地，所以在中间抽头33c呈现的电压VVLAC是在变压器15的部分线圈Ns1产生的电压Vs1AC和在监视电阻25(电阻值R1)的两端产生的电位差VILAC之差。该值由下面的公式表示。
VVLAC＝Vs1AC-VILAC(1) 另外，放电灯的两端的电位差VLAC为在次级侧线圈33的两端33a、33b之间产生电压Vs2AC和在监视电阻25的两端产生的电位差VILAC之和。由于电压VVLAC的相位与电压Vs2AC的相位相反，所以电压的和由下面的公式表示。
VLAC＝Vs2AC-VILAC(2) 在次级侧线圈33的两端33a、33b之间产生的电压Vs2、在变压器15的部分线圈Ns1产生的电压Vs1与线圈比Ns1/Ns相关。该关系由下面的公式表示。
Ns1/Ns＝Vs1/Vs2(3) Vs2＝Vs1×Ns/Ns1(4) 如果能够忽略用于检测流经放电灯的电流的电阻25的电位差VILAC，则根据公式(2)，放电灯的两端的电压VLAC与Vs2AC近似相等。但是在放电灯的两端的电压VL小的情况下，不能够忽略电压VILAC。因此，从在变压器15的部分线圈Ns1产生的电压Vs1AC除去电压VILAC的贡献，求出不包括电压VILAC的贡献的、用于放电灯的监视电压。
在电流沿图3所示的箭头IL的朝向流经期间，在箭头的朝向产生正电压(有效电压)VL、VIL、VVL、Vs1、Vs2。参照图3来说明以下两种情况。将绝对值符号记为“ABS”。
(1)情形1(ABS(Vs1AC)≥ABS(VILAC)，中间抽头电压VVL的箭头的方向为正方向) VVL＝Vs1+(-VIL) ＝Vs2×Ns1/Ns-VIL ＝(Ns1/Ns)×(VL-(-VIL))-VIL ＝(Ns1/Ns)×VL+((Ns1-Ns)/Ns)×VIL 因此， a×VL ＝a×(Ns/Ns1)×VVL+a×((Ns-Ns1)/Ns1)×VIL 也就是，a×VL由右边的第一项和第二项的和表示。在这里，符号“a”是用于将灯电压VL变换为与在控制电路52的内部使用的灯电压相当的值(a×VL)的系数，例如，a的值为0.05。
(2)情形2(ABS(Vs1AC)≤ABS(VILAC)，中间抽头电压VVL的箭头的方向为负方向) VVL＝-(Vs1+(-VIL)) ＝-((Ns1/Ns)×VL+((Ns1-Ns)/Ns)×VIL) 因此， a×VL ＝-a×(Ns/Ns1)×VVL+a×((Ns-Ns1)/Ns1)×VIL 也就是，a×VL以右边的第二项和第一项的差表示。
在点亮电路11a中，检测电路49，响应来自电阻25的另一端25b的信号，生成与流经放电灯的电流值对应的信号，并根据来自电阻25的另一端25b的信号对来自中间抽头33c的信号进行处理，从而生成减小电阻25的两端的电位差的影响的信号(与施加在放电灯上的电压值对应的信号)。接着，对情形1进行说明。检测电路49具有第一生成电路50、第二生成电路55和第一运算电路57。第一生成电路50将来自电阻25的另一端25b的交流电压信号接受至输入50a，并且生成与该交流电压信号的振幅对应的第一信号V1。第一信号V1例如与信号VILAC对应。第一信号V1被提供至电流监视电路28a。电压监视电路28b的第二生成电路55将来自中间抽头33c的交流电压信号接受至输入55a，并且生成与该交流电压信号的振幅对应的第二信号V2。第二信号V2例如与信号VVLAC对应。第一以及第二信号V1、V2被提供至第一运算电路57。第一运算电路57在输入57a、57b分别接受第一以及第二信号V1、V2，并且进行第一信号V1以及第二信号V2的运算(在情形1中为加法运算)，从而生成相当于灯电压的信号(ランプ電压相当信号)。第一运算电路57具有提供与a×VL对应的信号的输出57c。
根据该点亮电路11a，由于将电阻25的一端25a接地，所以在来自变压器15的中间抽头33c的输出值中包括在次级侧线圈33的一端33a和中间抽头33c之间呈现的电压Vs1、和所述电阻25两端间的电压VIL这两者。若使用检测电路49处理这些电压，则能够实质上排除由电阻25导致的电压降的影响。
在点亮电路11a中，优选第一生成电路50包括接受来自输入50a的信号的峰值检测电路。第一信号V1表示接受至输入50a的信号的峰值。因此，变为V1＝VIL×sqrt(2)。另外，优选第二生成电路55包括接受来自输入55a的信号的峰值检测电路。第二信号V2表示接受至输入55a的信号的峰值。因此，变为V2＝VVL×sqrt(2)。根据点亮电路11a，使用各自的峰值，能够产生与流经放电灯的电流以及施加在放电灯上的电压相对应的信号。另外，这些峰值检测电路各自具有用于对施加在输入50a、55a上的负电压进行箝位的箝位电路和对该箝位电路的输出的峰值进行保持的峰值保持电路。
图4是表示一例第一运算电路的图。第一运算电路57生成将第一信号V1以分压比D1分压后的第一信号S1和将第二信号V2以分压比D2分压后的第二信号S2，然后进行这些第一以及第二信号V1、V2的和或差的运算，然后生成用于监视施加在放电灯上的电压的信号。更具体地说，第一处理电路59将表示电压VILAC的峰值的第一信号V1接受至输入59a，生成与VIL×(Ns-Ns1)/Ns1成比例的第一信号S1，并具有提供该第一信号S1的输出59b。第二处理电路61将表示电压VVLAC的峰值的第二信号V2接受至输入61a，生成与VVL×Ns/Ns1成比例的第二信号S2，并具有提供该第二信号S2的输出61b。加法运算电路63将第一信号S1以及第二信号S2分别接受至第一以及第二输入63a、63b，进行第一信号S1以及第二信号S2的加法运算(在情形2中为减法运算)，并将表示加法运算值(在情形2中为减法运算值)的第三信号S3提供至输出63c。在该例中，分压比D1与a×(Ns-Ns1)/Ns1/sqrt(2)相关，分压比D2与a×Ns/Ns1/sqrt(2)相关。D2-D1与a/sqrt(2)相关。
第一处理电路59包括在输入59a和接地GND之间串联连接电阻R4和电阻R5而成的分压电路59c。电阻R4和电阻R5的连接点与运算放大器A1的同相输入相连接，该同相输入接受由电阻R4、R5产生的分压值。运算放大器A1的反相输入与运算放大器A1的输出相连接。运算放大器A1的输出与第一处理电路59的输出59b相连接。
第二处理电路61包括在输入61a和接地GND之间串联连接电阻R2和电阻R3而成的分压电路61c。电阻R2和电阻R3的连接点与运算放大器A2的同相输入相连接，该同相输入接受由电阻R2、R3产生的分压值。运算放大器A2的反相输入与运算放大器A2的输出相连接。运算放大器A2的输出与第二处理电路61的输出61b相连接。
加法运算电路63包括运算放大器A3。加法运算电路的一输入63a经由电阻R61与运算放大器A3的同相输入相连接。加法运算电路的另一个输入63b经由电阻R62与运算放大器A3的同相输入相连接。运算放大器A3的反相输入经由电阻R63与运算放大器A3的输出相连接，并经由电阻R64接地。
在第一处理电路59中，确定电阻R4、R5的值，以便第一信号S1为a×VIL×(Ns-Ns1)/Ns1。另外，在第二处理电路61中，确定电阻R2、R3的值，以便第二信号S2为a×VVL×Ns/Ns1。此时，由V1＝VIL×sqrt(2)、V2＝VVL×sqrt(2)，满足如下关系 R3/(R2+R3)＝a×Ns/Ns1/sqrt(2)； R5/(R4+R5)＝a×(Ns-Ns1)/Ns1/sqrt(2)。
若R61＝R62，则在运算放大器A3的同相输入中，输入信号S1以及S2的平均值，进而，通过使R63＝R64，该平均值使用运算放大器A3被放大至两倍，在加法运算电路63的输出表现为a×VL。由此，详细地说明了情形1。情形1的结果 a×VL ＝a×(Ns/Ns1)×VVL+a×(Ns-Ns1)/Ns1×VIL 情形2的结果 a×VL ＝-a×(Ns/Ns1)×VVL+a×(Ns-Ns1)/Ns1×VIL 能够理解，将它们进行比较时，用于情形2的电路使用减法运算电路代替加法运算电路即可。基于VL检测范围、IL检测范围等，根据VL和IL的函数、即Vs1(＝Ns1/Ns×(VL+IL×R1))和VIL(＝IL×R1)的大小关系，确定使用情形1和情形2中哪一个电路。
当参照图3时，虽然检测电路49将来自第一生成电路50的信号V1提供至第一运算电路57，但是，第二生成电路55接受来自电阻25的另一端25b的交流电压信号，并追加到信号V2，也能够生成与该交流电压信号的振幅对应的信号(与信号V1同等的信号)。在该检测电路中，第一运算电路响应来自第二生成电路55的两个信号进行动作。
图5是表示第一运算电路的其他例子的图。第一运算电路58不包括分压电路。在第一运算电路58中，第三处理电路65响应信号V1而生成信号S3，还包括用于此的电压跟随器(voltage follower)。运算放大器A1的同相输入经由输入65a接受第一信号V1。运算放大器A1的反相输入与运算放大器A1的输出相连接。运算放大器A1的输出与第三处理电路65的输出65b相连接。第四处理电路67响应信号V2而生成信号S4，并且包括用于此的电压跟随器。运算放大器A2的同相输入经由输入67a接受第二信号V2。运算放大器A2的反相输入与运算放大器A2的输出相连接。运算放大器A2的输出与第四处理电路67的输出67b相连接。加法运算电路69包括运算放大器A3。加法运算电路69的一输入69a经由电阻RR1与运算放大器A3的同相输入相连接。加法运算电路69的另一输入69b经由电阻RR2与运算放大器A3的同相输入相连接。运算放大器A3的反相输入经由电阻RR4与运算放大器A3的输出相连接，并经由电阻RR3接地。
加法运算电路69的输出值VOUT为 VOUT＝(VVL×sqrt(2))×(RR2/RR3)×((RR3+RR4)/(RR1+RR2))+(VIL×sqrt(2))×(RR1/RR3)×((RR3+RR4)/(RR1+RR2))。
另一方面，根据上述情形1的结果， a×VVL ＝a×(Ns/Ns1)×VVL+a×((Ns-Ns1)/Ns1)×VIL 若将VVL、VIL的项进行对比，则 (RR2/RR3)×((RR3+RR4)/(RR1+RR2))＝a×Ns/Ns1/sqrt(2) (RR1/RR3)×((RR3+RR4)/(RR1+RR2))＝a×(Ns-Ns1)/Ns1/sqrt(2) 从这些公式，得到电阻RR1和RR2的关系、以及电阻RR3和RR4的关系。另外，关于情形2也能够通过同样的计算设定电阻值。从以上说明可知，在构成检测电路的电路上有各种变形例。
(第二实施方式) 图6是表示检测电路的其他例子的图。在点亮电路11b中，检测电路71生成与来自电阻25的另一端25b的信号(与流经放点灯电流值对应的信号)以及来自中间抽头的信号的差分值对应的电压信号，并对该电压信号和响应来自电阻25的另一端25b的信号而生成的信号进行处理，生成使来自电阻25的两端的电位差的影响在来自中间抽头的信号中变小的信号(与施加在放电灯上的电压值对应的信号)。在点亮电路11b中，检测电路71包括第一生成电路50、第三生成电路73和第二运算电路75。第三生成电路73具有与电阻25的另一端25b相连接的第一输入73a和与中间抽头33c相连接的第二输入73b，并且生成与来自该第一以及第二输入73a、73b的交流信号的差分对应的第三信号V3。第三信号V3是与图6所示的电位差Vs1AC相对应的信号。第二运算电路75运算第一信号V1和第三信号V3而生成相当于灯电压的信号。因此，第二运算电路75使用与电位差Vs1AC相对应的信号和与流经放电灯的电流值相对应的信号，生成与a×VL相对应的信号。该信号被提供至输出75c。
如图6所示，电压VILAC的方向与电压VVLAC的方向相反，因此，例如，在电压VVLAC为正的最大振幅时，电压VILAC为负的最大振幅，表示差分的信号Vs1AC变成VILAC的最大振幅值(正值)和VVLAC的最大振幅值(正值)的和为最大振幅的交流信号。
根据该点亮电路11b，由于不直接监视施加有高电压的放电灯的两端子间的电压而使用来自中间抽头33c的输出的值，所以能够降低监视输入部的耐压性能，另一方面，能够使表示施加在放电灯上的电压的信号为高精度。另外，由于将电阻25的一端25a接地，所以来自中间抽头33c的输出的值为在次级侧线圈33的一端33a和中间抽头33c之间呈现的电压Vs1和所述电阻25的两端间的电压之和。若使用第二运算电路75来处理来自第一以及第三生成电路的电压信号，则能够实质上排除电阻25的影响，得到表示中间抽头33c和电阻的另一端25b之间的电位差的信号。
图7是表示一例示出对第三生成电路的结构的一部分的图。第三生成电路73包括减法运算电路76。减法运算电路76生成与来自输入73a、73b的信号的差分值对应的电压信号。减法运算电路76的第一输入76a经由电阻R72与运算放大器A4的反相输入相连接，运算放大器A4的反相输入经由电阻R74与运算放大器A4的输出相连接。另外，减法运算电路76的第二输入76b经由电阻R71与运算放大器A4的同相输入相连接，运算放大器A4的同相输入经由电阻R73而接地。
第一输入76a与第三生成电路73的输入73a(输入信号为VILAC)相连接，第二输入76b与第三生成电路73的输入73b(输入信号为VVLAC)相连接。另外，通过设定为电阻R71＝R72＝R73＝R74，当将运算放大器A4的输出信号记为交流电压VF3AC，则有如下关系 VF3AC＝VVLAC-VILAC＝Vs1AC 信号Vs1AC通过峰值保持电路的峰值变为信号V3(＝Vs1×sqrt(2))。由该电路提供输入电压的值的差分，并且生成与电压Vs1AC对应的信号。变压器15的线圈比的关系采用 Ns1/Ns＝Vs1/Vs2 从而得到 a×Vs2＝a×Vs1×Ns/Ns1。
在点亮电路11b中，第三生成电路73也能够包括和点亮电路11a同样的峰值检测电路。根据该点亮电路11b，使用作为交流信号而求出的差分值的峰值，而能够产生与流经放电灯的电流和施加在放电灯上电压对应的信号。另外，峰值检测电路包括箝位电路和峰值保持电路。
与a×Vs2对应的信号，在得到Vs1AC的峰值V3后，如图4所示，使用将例如与V3对应的信号以分压比D3分压的电路(例如分压电阻以及电压跟随器)而被生成。该分压比D3与a×Ns/Ns1/sqrt(2)建立关联。
如果电阻25的两端间的电位差小，则实质上 a×VL＝a×Vs2＝a×Vs1×Ns/Ns1 ＝a×V3×Ns/Ns1/sqrt(2)； 若考虑电阻25的两端间的电位差，则得到 a×VL＝a×Vs2-a×VIL ＝a×Vs1×Ns/Ns1-a×VIL ＝a×V3×Ns/Ns1/sqrt(2)-a×V1/sqrt(2)； 因此通过使用减法运算电路生成与Vs1AC对应的信号和与VILAC对应的信号的差，从而能够得到作为相当于灯电压的信号的a×VL。
检测电路71将来自第一生成电路50的信号V1提供至第二运算电路75，但是，第三生成电路73接受来自电阻25的另一端25b的交流电压信号，并追加到信号V3，也能够生成与该交流电压信号振幅对应的信号(和信号V1同等的信号)。在该检测电路中，第二运算电路响应来自第三生成电路的两个信号而进行动作。
(第三实施方式) 图8是表示检测电路的其他例的图。在点亮电路11c中，变压器15的次级侧包括追加线圈34(匝数为Ns3)。若在变压器15的次级侧设置追加线圈34，则不会使用中间抽头。检测电路81包括第一生成电路50、第四生成电路83、第三运算电路85。第四生成电路83具有经由监视用输出48与追加线圈34相连接的输入83a，并生成与交流电压相应的第四信号V4，其中，交流电压与追加线圈34的两端的电位差对应。第三运算电路85对第一信号V1和第四信号V4进行运算而输出相当于灯电压的信号。第四信号V4是与Vs3AC的最大振幅值对应的信号。次级侧线圈33和追加线圈34的线圈比的关系采用 Ns3/Ns＝Vs3/Vs2 从而得到 a×Vs2＝a×Vs3×Ns/Ns3。
在点亮电路11c中，和点亮电路11a、11b同样，优选第四生成电路83包括接受来自输入83a的信号的峰值检测电路。第四信号V4表示接受至输入83a的信号的峰值。
如果电阻25的两端间的电位差小，则实质上 a×VL＝a×Vs2＝a×Vs3×Ns/Ns3 ＝a×V4×Ns/Ns3/sqrt(2)； 若考虑电阻25的两端间的电位差，则得到 a×VL＝a×Vs2-a×VIL ＝a×Vs3×Ns/Ns3-a×VIL ＝a×V4×Ns/Ns3/sqrt(2)-a×V1/sqrt(2)； 第三运算电路85具有接受与Vs3AC对应的信号的输入85a和接受与VILAC对应的信号的输入85b，并且相对与Vs3AC对应的信号V4和与VILAC对应的信号V1，分别生成与分压成(a×Ns/Ns3/sqrt(2))和(a/sqrt(2))的值的差信号。若电阻25的两端间的电位差小，则不需要用于运算-a×V1/sqrt(2)的减法运算电路。第三运算电路85具有提供与a×V1对应的信号的输出85c。
检测电路81将来自第一生成电路50的信号V1提供至第三运算电路85，但是，第四生成电路83接受来自电阻25的另一端25b的交流电压信号，并追加至信号V4，也能够生成与该交流电压信号振幅对应的信号(和信号V1同等的信号)。在该检测电路中，第三运算电路响应来自第四生成电路的两个信号而进行动作。
(第四实施方式) 图9是表示用于点亮电路11a、11b、11c的峰值保持电路的图。峰值保持电路89包括运算放大器91、第一晶体管93、第二晶体管95、保持用电容器97、电阻99。运算放大器91具有接受输入信号Vin的同相输入91a、反相输入91b以及输出91c。第一晶体管93以及第二晶体管95可以各自是双极晶体管或者场效应晶体管。在第一晶体管93是双极晶体管(场效应晶体管)时，第一晶体管93具有与电源线Vcc相连接的集电极(漏极)93a、与运算放大器91的输出91c相连接的基极(栅极)93b、与运算放大器91的反相输入91b以及电阻99的一端99a相连接的发射极(源极)93c。在第二晶体管95为双极晶体管(场效应晶体管)时，第二晶体管95具有与电源线Vcc相连接的集电极(漏极)95a、与运算放大器91的输出91c相连接的基极(栅极)95b、与电容器97的一端97a相连接的发射极(源极)95c。电容器97的另一端97b以及电阻99的另一端99b被接地。
运算放大器91的输出与晶体管93的基极93b相连接，并且晶体管93的发射极93c与运算放大器91的反相输入91b相连接，所以第一晶体管93是为负反馈而设置的。另外，运算放大器91的输出与晶体管95的基极95b相连接，并且晶体管95的发射极95c与电容器97的一端97a相连接，所以第二晶体管95是为保持峰值电压而设置的。因此，由于运算放大器91在输出不饱和下动作，所以峰值保持电路89的频带宽到和运算放大器91的频带相同程度。在输入频率处在上述的频带时，峰值保持电路89跟踪输入信号的变化而动作。
在必要的情况下，峰值保持电路89还能够包括与电容器97并联连接的电阻。
点亮电路11a、11b、11c中，在灯电压在每次交流极性的切换时，产生比交流信号的振幅大的脉冲状的再起弧电压的情况下，需要屏蔽该再起弧电压来检测出振幅(交流信号的峰值)。
点亮电路11a、11b、11c的监视用输出27、47、48中出现响应直流交流变换电路13的开关频率的信号。监视电路谋求响应该开关频率进行动作。但是，通常峰值保持电路包括与运算放大器的输出相连接的保持用的电容器，所以多是根据该电容器的电容值来确定动作上限频率。但是，当使用峰值保持电路89时，监视信号响应到与运算放大器91的频带相同程度为止。
如上说明，根据本实施方式的点亮电路，即使产生接地故障，由于能够正确地监视灯电压以及灯电流并进行电力运算，所以能够防止过大的电力被供给至放电灯，能够安全地检测出接地故障。
在优选的实施方式中，图示并说明了本发明的原理，但是，对本领域所属技术人员来说，应当认识到本发明在不脱离其原理的情况下能够在配置以及细节方面进行各种变更而获得。本发明并不限于本实施方式所公开的特定的结构。因此，对权利要求书及其精神范围得到的所有的修改和变更请求权利。
权利要求
1.一种点亮电路，用于点亮放电灯，其特征在于，包括
直流交流变换电路，响应用于控制施加在所述放电灯上的电力的控制信号，将所输入的直流电压变换为交流电压；
变压器，包括从所述直流交流变换电路的输出接受所述交流电压的初级侧线圈和次级侧线圈；
电容器，设置在所述变压器的初级侧；
电感，设置在所述变压器的初级侧；
第一输出以及第二输出，用于将来自所述次级侧线圈的电力提供给所述放电灯；
电阻，具有与所述第二输出相连接并接地的一端和与所述次级侧线圈的一端相连接的另一端；以及
检测电路，包括电流监视电路，该电流监视电路使用来自所述电阻的所述另一端的信号来监视流经所述放电灯的电流，
所述电容器、所述电感、以及所述初级侧线圈串联连接。
2.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
所述变压器的所述次级侧线圈具有中间抽头，
所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，
所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，
所述电压监视电路包括
第二生成电路，具有与所述中间抽头相连接的输入，并且生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第二信号；以及
第一运算电路，运算所述第一信号以及第二信号，从而输出相当于灯电压的信号。
3.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
所述变压器的所述次级侧线圈具有中间抽头，
所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，
所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，
所述电压监视电路包括
第三生成电路，具有与所述电阻的另一端相连接的第一输入和与所述次级侧线圈的中间抽头相连接的第二输入，并且生成与来自该第一输入以及第二输入的交流信号的差分相对应的第三信号；
第二运算电路，运算所述第一信号以及第三信号，并输出相当于灯电压的信号。
4.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
所述变压器的次级侧具有追加线圈，
所述检测电路包括第一生成电路和电压监视电路，该第一生成电路具有与所述电阻的另一端相连接的输入，
所述第一生成电路生成与该输入的交流电压的振幅相对应的第一信号，
所述电压监视电路包括
第四生成电路，具有与所述追加线圈相连接的输入，并且生成与所述追加线圈的两端的电位差对应的交流电压的振幅相应的第四信号；以及
第三运算电路，运算所述第一信号以及第四信号，并输出相当于灯电压的信号。
5.如权利要求1至4中任一项所述的点亮电路，其特征在于，
所述第一生成电路包括保持电路，该保持电路保持并输出与来自该第一生成电路的所述输入的信号的振幅对应的信号。
全文摘要
提供一种不受接地故障影响而能够监视放电灯的状态的点亮电路。点亮电路(11)包括谐振用电容器(17)和谐振用电感(29)，进而，具有第一输出(21)、第二输出(23)、电阻(25)和监视电路(19)。在点亮电路(11)中，直流交流变换电路(13)从直流电压生成交流电压。电阻(25)的一端(25a)与第二输出(23)相连接，另一端(25b)与次级侧线圈(33)的一端(33a)相连接。监视用输出(27)与电阻(25)的另一端(25b)相连接，而且，为提供用于监视流过放电灯(30)的电流的信号而设置。电阻(25)的一端(25a)与接地线(GND)连接。监视电路(29)接受来自监视用输出(27)的信号。监视电路(29)生成用于监视流过放电灯(30)的电流(IL)的信号。
文档编号H05B41/02GK101111114SQ200710137110
公开日2008年1月23日 申请日期2007年7月19日 优先权日2006年7月20日
发明者太田真司, 市川知幸 申请人:株式会社小糸制作所