JPH08171992A - ハロゲンランプ電力制御方法及び装置 - Google Patents
ハロゲンランプ電力制御方法及び装置Info
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- JPH08171992A JPH08171992A JP6334542A JP33454294A JPH08171992A JP H08171992 A JPH08171992 A JP H08171992A JP 6334542 A JP6334542 A JP 6334542A JP 33454294 A JP33454294 A JP 33454294A JP H08171992 A JPH08171992 A JP H08171992A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Control Of Exposure In Printing And Copying (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 交流入力電圧とPWM信号から算出された実
効値に基づく信号によって電力制御を行う。 【構成】 入力段より検出した交流入力電圧とSW素子
を制御するPWMコントロール回路から出力されるPW
M信号に基づいて下記の式により実効値を算出する実効
値演算回路を有し、実効値演算回路で算出される実効値
に基づく信号を用いて電力制御を行うものである。 VPWMrms=VINrms×√D VPWMrms:裁断波状交流出力電圧実効値、VINrms:交
流入力電圧実効値、D:SW素子オンduty比 これによりRMS−DCコンバータや乗算器などの特殊
ICを用いずに汎用ICだけで検出回路が構成でき、低
コスト化が図れる。
効値に基づく信号によって電力制御を行う。 【構成】 入力段より検出した交流入力電圧とSW素子
を制御するPWMコントロール回路から出力されるPW
M信号に基づいて下記の式により実効値を算出する実効
値演算回路を有し、実効値演算回路で算出される実効値
に基づく信号を用いて電力制御を行うものである。 VPWMrms=VINrms×√D VPWMrms:裁断波状交流出力電圧実効値、VINrms:交
流入力電圧実効値、D:SW素子オンduty比 これによりRMS−DCコンバータや乗算器などの特殊
ICを用いずに汎用ICだけで検出回路が構成でき、低
コスト化が図れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複写機の原稿照射用ハ
ロゲンランプの電力制御方法および電源装置に係り、詳
しくはPWM調整法の出力電圧実効値を入力電源電圧と
PWM信号より算出し、実効値算出信号をもとに電力制
御を行うようにしたハロゲンランプ電力制御方法および
電源装置に関する。
ロゲンランプの電力制御方法および電源装置に係り、詳
しくはPWM調整法の出力電圧実効値を入力電源電圧と
PWM信号より算出し、実効値算出信号をもとに電力制
御を行うようにしたハロゲンランプ電力制御方法および
電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来、複写機の原稿照射用ハ
ロゲンランプなどに代表される照射等の電力制御にはト
ライアックによる位相制御方式が用いられている。しか
し位相制御方式ではトライアック導通時負荷に急俊な電
流が流れることにより高調波電流が発生する欠点があ
る。高調波電流による力率の低下が問題となっている近
年位相制御にかわる電力制御方式としてPWM調整方式
(特開昭55−41552)が提案されている。PWM
調整方式(図16参照)は交流電源1から給電される交
流入力電圧をLCフィルターを通して整流素子2で整流
し、この整流された電圧をスイッチング(SW)素子3
のオンオフ制御により裁断波状交流出力電圧に変換する
方式で、入力に流れる電流はほぼ入力電圧に比例した波
形になるので高調波電流を抑制することができる。出力
電圧はSW素子のオンオフ比を変化させることにより制
御することができる。またRMS−DCコンバータ5に
て交流出力電圧の実効値を検出し、この実効値をもとに
PWMコントローラ回路6がSW素子を制御する、つま
り検出された実効値をフィードバックすることにより出
力電圧を安定に制御するものである。一方原稿照射用ハ
ロゲンランプ電源では出力電圧変動がランプの光量変動
に大きく影響するため出力電圧の安定性が要求される。
従って、PWM調整方式を原稿照射用ハロゲンランプ電
源に適応する場合には複雑なPWM交流出力電圧波形の
実効値を正確に検出する必要がある。
ロゲンランプなどに代表される照射等の電力制御にはト
ライアックによる位相制御方式が用いられている。しか
し位相制御方式ではトライアック導通時負荷に急俊な電
流が流れることにより高調波電流が発生する欠点があ
る。高調波電流による力率の低下が問題となっている近
年位相制御にかわる電力制御方式としてPWM調整方式
(特開昭55−41552)が提案されている。PWM
調整方式(図16参照)は交流電源1から給電される交
流入力電圧をLCフィルターを通して整流素子2で整流
し、この整流された電圧をスイッチング(SW)素子3
のオンオフ制御により裁断波状交流出力電圧に変換する
方式で、入力に流れる電流はほぼ入力電圧に比例した波
形になるので高調波電流を抑制することができる。出力
電圧はSW素子のオンオフ比を変化させることにより制
御することができる。またRMS−DCコンバータ5に
て交流出力電圧の実効値を検出し、この実効値をもとに
PWMコントローラ回路6がSW素子を制御する、つま
り検出された実効値をフィードバックすることにより出
力電圧を安定に制御するものである。一方原稿照射用ハ
ロゲンランプ電源では出力電圧変動がランプの光量変動
に大きく影響するため出力電圧の安定性が要求される。
従って、PWM調整方式を原稿照射用ハロゲンランプ電
源に適応する場合には複雑なPWM交流出力電圧波形の
実効値を正確に検出する必要がある。
【0003】従来の実効値検出方式を図17に示す。実
効値RMSを検出する方法としては直接実効値を検出せ
ず、平均値を検出して実効値に交換する平均値方式(図
17(a))が一般的であるが、PWM調整方式のよう
に出力電圧が裁断波状の複雑な波形になる場合は平均値
方式では正確な検出は不可能である。従って複雑な波形
の実効値を検出する場合は実効値の定義に基づいて演算
処理を行う必要がある。上記の目的を達成する手段とし
ては乗算器を用いて演算処理を行う直接計算方式(図1
7(b))や、実効値の定義そのものを演算する熱変換
方式(図17(c))を用いることによって実現可能で
あり、専用の集積回路(IC)も各メーカより市販され
ている。しかしこれらのICは実効値を正確に検出でき
る反面、IC自体の価格が高いため、検出部にこれらの
ICを採用すると装置自体が高コストになってしまう問
題がある。本発明の目的は交流入力電圧とPWM信号か
ら算出された実効値に基づく信号によって電力制御を行
うようにしたハロゲンランプ電力制御方法および電源装
置を提供することである。また他の目的は高価な半導体
素子を用いずにブランキング時間による検出誤差を取り
除くことができるハロゲンランプ電力制御電源装置を提
供することである。
効値RMSを検出する方法としては直接実効値を検出せ
ず、平均値を検出して実効値に交換する平均値方式(図
17(a))が一般的であるが、PWM調整方式のよう
に出力電圧が裁断波状の複雑な波形になる場合は平均値
方式では正確な検出は不可能である。従って複雑な波形
の実効値を検出する場合は実効値の定義に基づいて演算
処理を行う必要がある。上記の目的を達成する手段とし
ては乗算器を用いて演算処理を行う直接計算方式(図1
7(b))や、実効値の定義そのものを演算する熱変換
方式(図17(c))を用いることによって実現可能で
あり、専用の集積回路(IC)も各メーカより市販され
ている。しかしこれらのICは実効値を正確に検出でき
る反面、IC自体の価格が高いため、検出部にこれらの
ICを採用すると装置自体が高コストになってしまう問
題がある。本発明の目的は交流入力電圧とPWM信号か
ら算出された実効値に基づく信号によって電力制御を行
うようにしたハロゲンランプ電力制御方法および電源装
置を提供することである。また他の目的は高価な半導体
素子を用いずにブランキング時間による検出誤差を取り
除くことができるハロゲンランプ電力制御電源装置を提
供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明に係るハロゲンランプ電力制御方法
は入力段より検出した交流入力電圧とSW素子を制御す
るPWMコントローラから出力されるPWM信号に基づ
いて下記の式により実効値を算出し、該実効値による
信号を用いて電力制御を行うものである。 VPWMrms=VINrms×√D ・・・ VPWMrms:裁断波状交流出力電圧実効値 VINrms:交流入力電圧実効値 D:SW素子オンduty比 また請求項2の発明は、請求項1の発明において、√D
を次のステップにより算出する。発生させた鋸歯状波ま
たは三角波の積分波形VTを生成するステップと、PW
M信号を平均化し、SW素子のdutyに比例した電圧
Vdutyを得るステップと、前記積分波形VTと電圧
Vdutyを比較し、NEWPWM信号を得るステップ
と、前記NEWPWM信号の反転信号にて実効値V
INrmsの裁断波状電圧VPULSEを得るステップからなって
いる。
め、請求項1の発明に係るハロゲンランプ電力制御方法
は入力段より検出した交流入力電圧とSW素子を制御す
るPWMコントローラから出力されるPWM信号に基づ
いて下記の式により実効値を算出し、該実効値による
信号を用いて電力制御を行うものである。 VPWMrms=VINrms×√D ・・・ VPWMrms:裁断波状交流出力電圧実効値 VINrms:交流入力電圧実効値 D:SW素子オンduty比 また請求項2の発明は、請求項1の発明において、√D
を次のステップにより算出する。発生させた鋸歯状波ま
たは三角波の積分波形VTを生成するステップと、PW
M信号を平均化し、SW素子のdutyに比例した電圧
Vdutyを得るステップと、前記積分波形VTと電圧
Vdutyを比較し、NEWPWM信号を得るステップ
と、前記NEWPWM信号の反転信号にて実効値V
INrmsの裁断波状電圧VPULSEを得るステップからなって
いる。
【0005】また請求項3の発明に係わるハロゲンラン
プ電力制御装置は、交流入力電圧実効値を算出する手段
と、√Dを算出する手段と、前記交流入力実効値と√D
を掛けて実効値を算出する手段と、SW素子を制御する
PWMコントローラとからなり、前記√D算出手段は鋸
歯状波または三角波を発生させる手段と、発生させた鋸
歯状波または三角波を入力し、該鋸歯状波または三角波
の積分波形VTを生成する手段と、PWM信号を平均化
し、SW素子のdutyに比例した電圧Vdutyを得
る手段と、前記積分波形VTと電圧Vdutyを比較
し、NEWPWM信号を得る手段と、前記NEWPWM
信号の反転信号にて実効値VINrmsの裁断波状電圧V
PULSEを得る手段とからなるものである。
プ電力制御装置は、交流入力電圧実効値を算出する手段
と、√Dを算出する手段と、前記交流入力実効値と√D
を掛けて実効値を算出する手段と、SW素子を制御する
PWMコントローラとからなり、前記√D算出手段は鋸
歯状波または三角波を発生させる手段と、発生させた鋸
歯状波または三角波を入力し、該鋸歯状波または三角波
の積分波形VTを生成する手段と、PWM信号を平均化
し、SW素子のdutyに比例した電圧Vdutyを得
る手段と、前記積分波形VTと電圧Vdutyを比較
し、NEWPWM信号を得る手段と、前記NEWPWM
信号の反転信号にて実効値VINrmsの裁断波状電圧V
PULSEを得る手段とからなるものである。
【0006】また請求項4の発明は、請求項3の発明に
おいて、演算処理手段が、基準波発生回路と積分回路に
よって得られる基準2乗波形信号とその信号をコンパレ
ータの一方の入力とし、他方の入力に変換用入力信号を
入力することによって、入力信号の平方根値に比例した
オンまたはオフ時間のパルス波を出力するようにした構
成にある。また請求項5の発明に係るPWM調整方式電
力制御電源用コントロール回路は、請求項4に記載の演
算処理手段に使用される基準波発生回路をPWMコント
ローラ部と共通にした構成にある。また請求項6の発明
に係るPWM調整方式電力制御電源用コントロール回路
は、請求項4に記載の演算処理手段が、実効値に比例し
た制御用基準電圧を平均値に比例した電圧に変換するこ
とによって電源装置の出力電圧検出を平均値で検出可能
にした構成にある。更に請求項7の発明に係るハロゲン
ランプ電力制御装置は、請求項4の発明において、演算
処理手段がブランキング時間よりも長いリセットパルス
を用いて二乗基準波形を作成し、該二乗基準波形をもと
に入力信号を入力信号の平方根に比例したdutyに変
換したパルス信号と二乗基準波形発生時のリセットパル
スの論理積をとることによってブランキング時間による
誤差を除去するようにした構成にある。
おいて、演算処理手段が、基準波発生回路と積分回路に
よって得られる基準2乗波形信号とその信号をコンパレ
ータの一方の入力とし、他方の入力に変換用入力信号を
入力することによって、入力信号の平方根値に比例した
オンまたはオフ時間のパルス波を出力するようにした構
成にある。また請求項5の発明に係るPWM調整方式電
力制御電源用コントロール回路は、請求項4に記載の演
算処理手段に使用される基準波発生回路をPWMコント
ローラ部と共通にした構成にある。また請求項6の発明
に係るPWM調整方式電力制御電源用コントロール回路
は、請求項4に記載の演算処理手段が、実効値に比例し
た制御用基準電圧を平均値に比例した電圧に変換するこ
とによって電源装置の出力電圧検出を平均値で検出可能
にした構成にある。更に請求項7の発明に係るハロゲン
ランプ電力制御装置は、請求項4の発明において、演算
処理手段がブランキング時間よりも長いリセットパルス
を用いて二乗基準波形を作成し、該二乗基準波形をもと
に入力信号を入力信号の平方根に比例したdutyに変
換したパルス信号と二乗基準波形発生時のリセットパル
スの論理積をとることによってブランキング時間による
誤差を除去するようにした構成にある。
【0007】
【作用】PWM調整法によって得られる出力電圧は正弦
波を裁断した波形(図3参照)となる。従って裁断波状
交流出力電圧の実効値は交流入力電圧の実効値あるいは
最大値とスイッチング素子のオンオフ比から間接的に算
出することができる。式によって得られる信号を制御
用出力検出信号として用いる。そのため裁断波状交流出
力電圧の実効値を検出するためのRMS−DCコンバー
タなどの複雑な演算処理回路が必要なくなる。次に式
を実現するための原理について説明する。以下に示す
(1)〜(6)の手順によって実効値が得られる。 VINrms算出: (1)交流入力電圧の実効値VINrmsを平均値方式で検
出する。 √D算出: (2)発生させた鋸歯状波または三角波を積分器に入力
して鋸歯状波または三角波の積分波形VTを生成する。
(ただしVTのレンジはOV≦VT≦1Vとする。) (3)PWM信号を平均化する。dutyに比例した電
圧Vdutyが得られる。ただしVdutyのレンジは
OV≦Vduty≦1Vとする。 (4)積分波状VTとVdutyをコンパレータによっ
て比較し、NEWPWM信号を得る。(DUTYは√D
に比例した値になる。) (5)NEWPWM信号の反転信号にて実効値VINrms
の裁断波状電圧VPULSEを得る。 VPWMrms算出: (6)VPULSEを平均化することによって得られる出力
がVPWMrmsとなる。また上記の算出手順にてVTおよび
Vdutyの最大値が同じ値に設定してあれば任意の値
でもよい。
波を裁断した波形(図3参照)となる。従って裁断波状
交流出力電圧の実効値は交流入力電圧の実効値あるいは
最大値とスイッチング素子のオンオフ比から間接的に算
出することができる。式によって得られる信号を制御
用出力検出信号として用いる。そのため裁断波状交流出
力電圧の実効値を検出するためのRMS−DCコンバー
タなどの複雑な演算処理回路が必要なくなる。次に式
を実現するための原理について説明する。以下に示す
(1)〜(6)の手順によって実効値が得られる。 VINrms算出: (1)交流入力電圧の実効値VINrmsを平均値方式で検
出する。 √D算出: (2)発生させた鋸歯状波または三角波を積分器に入力
して鋸歯状波または三角波の積分波形VTを生成する。
(ただしVTのレンジはOV≦VT≦1Vとする。) (3)PWM信号を平均化する。dutyに比例した電
圧Vdutyが得られる。ただしVdutyのレンジは
OV≦Vduty≦1Vとする。 (4)積分波状VTとVdutyをコンパレータによっ
て比較し、NEWPWM信号を得る。(DUTYは√D
に比例した値になる。) (5)NEWPWM信号の反転信号にて実効値VINrms
の裁断波状電圧VPULSEを得る。 VPWMrms算出: (6)VPULSEを平均化することによって得られる出力
がVPWMrmsとなる。また上記の算出手順にてVTおよび
Vdutyの最大値が同じ値に設定してあれば任意の値
でもよい。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。本実施
例では基準波としてPWM信号に同期した鋸歯状波形を
用いる。
例では基準波としてPWM信号に同期した鋸歯状波形を
用いる。
【0009】(実施例1)本実施例の回路ブロック図を
図1に示す。図4に演算回路の各部波形を示す。交流入
力電圧から絶対値回路およびLPF(ロー・パス・フィ
ルター)3&AMP回路を用いて平均値方式により交流
入力電圧実効値VINrmsを検出する。√Dの算出ではP
MW信号に同期した鋸歯状波形信号を積分器に入力
し、出力信号を得る。信号をレベル変換により信号
{V=(t/T)2[0≦t≦T]}に変換し基準信
号としてコンパレータの一方に入力する。コンパレータ
の他方にはPWM信号をレベル変換およびLPF1に
より平均化処理した信号(VPWMAV)を入力する。こ
こではVPWMAV=D(PWMduty)となる。信号
と信号をコンパレータで比較することにより出力信号
を得る。この時ton時間はVPWMAV=(ton/
T)2よりton=T×√Dとなるので信号のdut
yはD*=ton/T=√Dとなる。尚、D*はDに*
の上付きを表す。
図1に示す。図4に演算回路の各部波形を示す。交流入
力電圧から絶対値回路およびLPF(ロー・パス・フィ
ルター)3&AMP回路を用いて平均値方式により交流
入力電圧実効値VINrmsを検出する。√Dの算出ではP
MW信号に同期した鋸歯状波形信号を積分器に入力
し、出力信号を得る。信号をレベル変換により信号
{V=(t/T)2[0≦t≦T]}に変換し基準信
号としてコンパレータの一方に入力する。コンパレータ
の他方にはPWM信号をレベル変換およびLPF1に
より平均化処理した信号(VPWMAV)を入力する。こ
こではVPWMAV=D(PWMduty)となる。信号
と信号をコンパレータで比較することにより出力信号
を得る。この時ton時間はVPWMAV=(ton/
T)2よりton=T×√Dとなるので信号のdut
yはD*=ton/T=√Dとなる。尚、D*はDに*
の上付きを表す。
【0010】実効値算出ではSW1にVINrmsを入力
し、信号の反転信号でSW1のオンオフをコントロー
ルすることにより出力信号を得る。信号をLPF2
により平均化処理することによって出力信号を得る。
上記の処理はVINrmsと√Dを掛ける処理と等価なの
で、信号は結果的にVINrms×√Dとなり、実効値が
得られる。次に上記実施例の実効値(RMS)演算回路
を用いたハロゲンランプ用PWM調整方式電力制御回路
の実施例を図5に示す。本実施例はPWMコントローラ
として市販のreg.IC、例えばTL494などを使
用、コントローラICから得られるPWM信号と入力段
より交流入力電圧を検出しRMS演算回路より実効値を
算出してコントローラICにフィードバックする。
し、信号の反転信号でSW1のオンオフをコントロー
ルすることにより出力信号を得る。信号をLPF2
により平均化処理することによって出力信号を得る。
上記の処理はVINrmsと√Dを掛ける処理と等価なの
で、信号は結果的にVINrms×√Dとなり、実効値が
得られる。次に上記実施例の実効値(RMS)演算回路
を用いたハロゲンランプ用PWM調整方式電力制御回路
の実施例を図5に示す。本実施例はPWMコントローラ
として市販のreg.IC、例えばTL494などを使
用、コントローラICから得られるPWM信号と入力段
より交流入力電圧を検出しRMS演算回路より実効値を
算出してコントローラICにフィードバックする。
【0011】(実施例2)RMS演算回路とPWMコン
トローラを組み合わせたPWM調整方式電力制御用コン
トローラICの実施例を図2に示す。本実施例はRMS
演算回路とPWMコントローラを1つにまとめて専用I
C化(HIC化)したものである。RMS演算回路とP
WMコントローラ部を1つにまとめることにより基準波
発生手段としての鋸歯状波形発生回路を共通にできると
共に、レベル変換回路等が必要なくなるメリットがあ
る。
トローラを組み合わせたPWM調整方式電力制御用コン
トローラICの実施例を図2に示す。本実施例はRMS
演算回路とPWMコントローラを1つにまとめて専用I
C化(HIC化)したものである。RMS演算回路とP
WMコントローラ部を1つにまとめることにより基準波
発生手段としての鋸歯状波形発生回路を共通にできると
共に、レベル変換回路等が必要なくなるメリットがあ
る。
【0012】次に本ICを使用した電力制御回路の実施
例を図6に示す。本回路は入力段で交流入力電圧の実効
値を検出してICに入力することにより出力電圧が安定
に制御される。交流入力電圧の実効値は整流回路(or
絶対値回路)および平滑化回路(orLPF)によって
得られる信号をスケーリングすることにより容易に得ら
れる。上記各実施例は実効値の算出定義に従って入力電
圧の実効値とPWM信号の実効値より間接的に実効値を
演算する方式である。
例を図6に示す。本回路は入力段で交流入力電圧の実効
値を検出してICに入力することにより出力電圧が安定
に制御される。交流入力電圧の実効値は整流回路(or
絶対値回路)および平滑化回路(orLPF)によって
得られる信号をスケーリングすることにより容易に得ら
れる。上記各実施例は実効値の算出定義に従って入力電
圧の実効値とPWM信号の実効値より間接的に実効値を
演算する方式である。
【0013】ところで、上記方式ではPWM信号の実効
値を算出する際に、図7に示す理想二乗基準波形を用い
ることが前提となっている。しかし、実際の波形は、図
8に示すように、回路方式や回路に使用する素子の影響
によって二乗基準波形のリセット時にブランキング時間
が発生する。従ってPWM信号の実効値を算出する際に
図8に示すようにブランキング時間による検出誤差が発
生してしまうので正確な検出を行う上でブランキング時
間による検出誤差を取り除く必要がある。
値を算出する際に、図7に示す理想二乗基準波形を用い
ることが前提となっている。しかし、実際の波形は、図
8に示すように、回路方式や回路に使用する素子の影響
によって二乗基準波形のリセット時にブランキング時間
が発生する。従ってPWM信号の実効値を算出する際に
図8に示すようにブランキング時間による検出誤差が発
生してしまうので正確な検出を行う上でブランキング時
間による検出誤差を取り除く必要がある。
【0014】例えば図9に示す回路にて二乗基準波形を
発生させた場合、図10に示すようにブランキング時間
はリセットスイッチのオン抵抗値と積分器のキャパシタ
値による時定数と使用する演算増幅器のスルーレートに
よって決定されるため、現実の回路ではブランキング時
間を“0”にすることは不可能である。従って可能なか
ぎりブランキング時間を小さくするには低オン抵抗値の
FET素子をリセットスイッチとして用いたり、高スル
ーレートの高速演算増幅器を用いることによってリセッ
ト時間を最小にする必要があるので回路自体の高コスト
になってしまう問題がある。
発生させた場合、図10に示すようにブランキング時間
はリセットスイッチのオン抵抗値と積分器のキャパシタ
値による時定数と使用する演算増幅器のスルーレートに
よって決定されるため、現実の回路ではブランキング時
間を“0”にすることは不可能である。従って可能なか
ぎりブランキング時間を小さくするには低オン抵抗値の
FET素子をリセットスイッチとして用いたり、高スル
ーレートの高速演算増幅器を用いることによってリセッ
ト時間を最小にする必要があるので回路自体の高コスト
になってしまう問題がある。
【0015】そこで上記問題点を解決するために改善さ
れた実施例を説明する。本実施例の方式は高価な半導体
素子を用いずにブランキング時間による検出誤差を取り
除くことができるものである。本方式が前記方式と異な
る点は二乗基準波形のリセットパルスのリセット時間を
ブランキング時間と比較して十分に長くすること、およ
び上記リセットパルスを用いることによってブランキン
グ時間に発生する検出誤差を完全に除去できることが特
徴である。
れた実施例を説明する。本実施例の方式は高価な半導体
素子を用いずにブランキング時間による検出誤差を取り
除くことができるものである。本方式が前記方式と異な
る点は二乗基準波形のリセットパルスのリセット時間を
ブランキング時間と比較して十分に長くすること、およ
び上記リセットパルスを用いることによってブランキン
グ時間に発生する検出誤差を完全に除去できることが特
徴である。
【0016】次にブランキング時間の影響を除去する原
理を図11のタイミングチャートをもとに説明する。ま
ずリセットパルス信号とランプ波形をもとに積分器
により二乗基準波形を発生させる。このときリセット
パルス信号とランプ波形の周期が同期し、かつラン
プ波形のブランキング時間はリセットSWのon時間よ
りも短いことが条件である。
理を図11のタイミングチャートをもとに説明する。ま
ずリセットパルス信号とランプ波形をもとに積分器
により二乗基準波形を発生させる。このときリセット
パルス信号とランプ波形の周期が同期し、かつラン
プ波形のブランキング時間はリセットSWのon時間よ
りも短いことが条件である。
【0017】このとき発生する二乗基準波形は図に示
されるように波形が二乗波形になる有効期間T1とブラ
ンキング時間Tdを含むリセット時間による無効期間T
2をもつ。上記二乗基準波形を基準に変換信号をコ
ンパレータにて変換した出力パルスは無効期間T2の
パルス情報を含むため出力パルスより変換有効期間T
1のみのパルス情報を抽出する必要がある。ここで無効
期間T2の情報を除去するために出力パルスとリセッ
トパルス信号の反転信号の論理積処理を行う。この処
理により無効期間T2に発生するパルス情報を“0”に
することにより変換有効期間T1のみのパルス情報を取
り出すことができる。
されるように波形が二乗波形になる有効期間T1とブラ
ンキング時間Tdを含むリセット時間による無効期間T
2をもつ。上記二乗基準波形を基準に変換信号をコ
ンパレータにて変換した出力パルスは無効期間T2の
パルス情報を含むため出力パルスより変換有効期間T
1のみのパルス情報を抽出する必要がある。ここで無効
期間T2の情報を除去するために出力パルスとリセッ
トパルス信号の反転信号の論理積処理を行う。この処
理により無効期間T2に発生するパルス情報を“0”に
することにより変換有効期間T1のみのパルス情報を取
り出すことができる。
【0018】上記変換有効期間T1のみのパルス信号
にて入力正弦波電圧の実効値電圧をチョッピングした
後、平均化することによってPWM裁断波信号の実効値
電圧に比例した電圧を得ることができる。 VPWMrms=VINrms×√D/(1+K) ・・・ ただしK=T2/T1(定数) 以上の処理を行うことによって高速素子等の高価な素子
を使用せずにブランキング時間による検出誤差を除去す
ることができる。また高価な素子を使用せずに基準波形
の高周波化が実現できるので検出精度はもとより応答性
の改善も可能となるため、本検出装置を用いることによ
って高精度な電力制御システムを構築できる。本実施例
によれば、従来PWM信号の実効値(PWM信号dut
y平方根)を算出する際に発生していたブランキング時
間による誤差を取り除くことによって検出精度の向上が
はかられる。また上記機能を高価な素子を用いずに実現
することによって回路の低コスト化が実現できる。
にて入力正弦波電圧の実効値電圧をチョッピングした
後、平均化することによってPWM裁断波信号の実効値
電圧に比例した電圧を得ることができる。 VPWMrms=VINrms×√D/(1+K) ・・・ ただしK=T2/T1(定数) 以上の処理を行うことによって高速素子等の高価な素子
を使用せずにブランキング時間による検出誤差を除去す
ることができる。また高価な素子を使用せずに基準波形
の高周波化が実現できるので検出精度はもとより応答性
の改善も可能となるため、本検出装置を用いることによ
って高精度な電力制御システムを構築できる。本実施例
によれば、従来PWM信号の実効値(PWM信号dut
y平方根)を算出する際に発生していたブランキング時
間による誤差を取り除くことによって検出精度の向上が
はかられる。また上記機能を高価な素子を用いずに実現
することによって回路の低コスト化が実現できる。
【0019】(実施例3)図12に実施例3の回路ブロ
ック図を示す。図11および図12をもとに演算手順を
説明する。 (1)交流入力電圧実効値VINrmsの算出:絶対値回路
およびLPF1を用いて平均値VINAVEを検出し、更にレ
ベル変換回路を用いてVINrmsを検出する。 (2)√Dの算出:リセットパルス信号に同期したラ
ンプ信号を積分器に入力し、出力信号{V=(t/
T1)2[0≦t≦T1]}を得る。ただしリセットパ
ルスはduty=50%のパルスとする。信号をコン
パレータの一方に入力する。
ック図を示す。図11および図12をもとに演算手順を
説明する。 (1)交流入力電圧実効値VINrmsの算出:絶対値回路
およびLPF1を用いて平均値VINAVEを検出し、更にレ
ベル変換回路を用いてVINrmsを検出する。 (2)√Dの算出:リセットパルス信号に同期したラ
ンプ信号を積分器に入力し、出力信号{V=(t/
T1)2[0≦t≦T1]}を得る。ただしリセットパ
ルスはduty=50%のパルスとする。信号をコン
パレータの一方に入力する。
【0020】コンパレータの他方にはPWM信号をLP
Fなどを用いて平均化処理した信号(VPWMAV)を入
力する。ここではVPWMAV=D(PWMduty)とな
る。信号と信号をコンパレータで比較することによ
り出力信号を得る。ここで出力信号のT1の期間の
みが有効変換パルスなのでT2の期間に発生するパルス
を除去するためリセットパルスの反転信号と出力信号
をAND回路に入力しパルス信号を得る。上記パル
スのton時間はVPWMAV=D(2ton/T)2よりt
on=1/2T×√Dとなるので、信号のdutyは
D*=ton/2T=√D/2となる。 (3)実効値算出:SW1にVINrmsを入力し、信号
でSW1のオンオフをコントロールすることにより出力
信号を得る。信号をLPFにより平均化処理するこ
とによって出力信号を得る。上記の処理はVINrmsと
√D/2を掛ける処理と等価なので、信号は結果的に
VINrms×√D/2の値になる。この値を増幅器にて2
倍に増幅することによって実効値VINrms×√Dが得ら
れる。
Fなどを用いて平均化処理した信号(VPWMAV)を入
力する。ここではVPWMAV=D(PWMduty)とな
る。信号と信号をコンパレータで比較することによ
り出力信号を得る。ここで出力信号のT1の期間の
みが有効変換パルスなのでT2の期間に発生するパルス
を除去するためリセットパルスの反転信号と出力信号
をAND回路に入力しパルス信号を得る。上記パル
スのton時間はVPWMAV=D(2ton/T)2よりt
on=1/2T×√Dとなるので、信号のdutyは
D*=ton/2T=√D/2となる。 (3)実効値算出:SW1にVINrmsを入力し、信号
でSW1のオンオフをコントロールすることにより出力
信号を得る。信号をLPFにより平均化処理するこ
とによって出力信号を得る。上記の処理はVINrmsと
√D/2を掛ける処理と等価なので、信号は結果的に
VINrms×√D/2の値になる。この値を増幅器にて2
倍に増幅することによって実効値VINrms×√Dが得ら
れる。
【0021】次にRMS演算回路を用いたハロゲンラン
プ用PWM調整方式電力制御回路の実施例を図13に示
す。本実施例はPWMコントローラとして市販のreg.I
C(TL494など)を使用、コントローラICから得ら
れるPWM信号と入力段より交流入力電圧を検出しRM
S演算回路より実効値を算出してコントローラICにフ
ィードバックする。本実施例によれば、従来の√D算出
時に発生していたブランキング時間による検出誤差を除
去できるので正確な実効値検出が可能となり制御精度の
向上をはかることが可能となる。
プ用PWM調整方式電力制御回路の実施例を図13に示
す。本実施例はPWMコントローラとして市販のreg.I
C(TL494など)を使用、コントローラICから得ら
れるPWM信号と入力段より交流入力電圧を検出しRM
S演算回路より実効値を算出してコントローラICにフ
ィードバックする。本実施例によれば、従来の√D算出
時に発生していたブランキング時間による検出誤差を除
去できるので正確な実効値検出が可能となり制御精度の
向上をはかることが可能となる。
【0022】(実施例4)本実施例は二乗基準波形作成
時に三角波を用いた実効値算出処理の例である。図14
に回路ブロック図を、図15に各部回路の波形を示す。
本実施例の作用を説明すると三角波発生器より出力され
る三角波を積分器1および積分器2に入力し、この三
角波の周期に同期したリセットパルス−a(−bは
−aの反転信号)にて積分器1および積分器2のリセ
ットをSWを動作させることによって得られる積分器出
力−a、bをコンパレータ1および2の入力の一方に
入力し、各コンパレータの他方の入力には変換信号を
入力する。各コンパレータより得られる出力−a、b
の変換信号有効期間での出力パルスton時間ton1
およびton2はton1=ton2=1/2T×√D
となる。各コンパレータの出力パルスの論理積によって
ブランキング時間を取り除いた出力パルスが得られ
る。上記の出力パルスのdutyはD*=√Dとな
る。上記パルスにて入力検出電圧をチョッピングし入
力検出電圧およびチョッピングパルスの周波数を十分に
除去しうるLPFにて平均化することによって実効値を
算出できる。
時に三角波を用いた実効値算出処理の例である。図14
に回路ブロック図を、図15に各部回路の波形を示す。
本実施例の作用を説明すると三角波発生器より出力され
る三角波を積分器1および積分器2に入力し、この三
角波の周期に同期したリセットパルス−a(−bは
−aの反転信号)にて積分器1および積分器2のリセ
ットをSWを動作させることによって得られる積分器出
力−a、bをコンパレータ1および2の入力の一方に
入力し、各コンパレータの他方の入力には変換信号を
入力する。各コンパレータより得られる出力−a、b
の変換信号有効期間での出力パルスton時間ton1
およびton2はton1=ton2=1/2T×√D
となる。各コンパレータの出力パルスの論理積によって
ブランキング時間を取り除いた出力パルスが得られ
る。上記の出力パルスのdutyはD*=√Dとな
る。上記パルスにて入力検出電圧をチョッピングし入
力検出電圧およびチョッピングパルスの周波数を十分に
除去しうるLPFにて平均化することによって実効値を
算出できる。
【0023】
【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、RMS
−DCコンバータや乗算器などの特殊ICを用いずに汎
用ICだけで検出回路が構成できるので、低コスト化が
可能である。また従来PWM信号の実効値(PWM信号
duty平方根)を算出する際に発生していたブランキ
ング時間による誤差を取り除くことによって検出精度が
向上される。更に上記機能を高価な素子を用いずに実現
することによって回路の低コスト化が実現できる。
−DCコンバータや乗算器などの特殊ICを用いずに汎
用ICだけで検出回路が構成できるので、低コスト化が
可能である。また従来PWM信号の実効値(PWM信号
duty平方根)を算出する際に発生していたブランキ
ング時間による誤差を取り除くことによって検出精度が
向上される。更に上記機能を高価な素子を用いずに実現
することによって回路の低コスト化が実現できる。
【図1】 本発明の実施例1の回路ブロック図である。
【図2】 PWM調整方式電力制御用コントローラ回路
の回路ブロック図である。
の回路ブロック図である。
【図3】 PWM調整方式の各部波形図である。
【図4】 演算処理回路の各部波形図である。
【図5】 実施例1を適用した装置回路図である。
【図6】 実施例2を適用した装置回路図である。
【図7】 PWM信号の実効値を算出する際に用いる理
想二乗基準波形図である。
想二乗基準波形図である。
【図8】 PWM信号の実効値を算出する際に用いられ
る現実の二乗基準波形図である。
る現実の二乗基準波形図である。
【図9】 二乗基準波形を発生させる回路図である。
【図10】 図9の回路で発生させた二乗基準波形のブ
ランキング時間の説明図である。
ランキング時間の説明図である。
【図11】 ブランキング時間の除去および演算手順を
説明するためのタイミングチャートである。
説明するためのタイミングチャートである。
【図12】 実施例3の回路ブロック図である。
【図13】 実施例3を適用した装置回路図である。
【図14】 実施例4の回路ブロック図である。
【図15】 実施例4のタイミングチャートである。
【図16】 従来のPWM調整方式電力制御電源装置の
回路図である。
回路図である。
【図17】 従来の実効値検出方式の説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 入力段より検出した交流入力電圧とSW
素子を制御するPWMコントローラから出力されるPW
M信号に基づいて下記の式により実効値を算出し、該
実効値による信号を用いて電力制御を行うことを特徴と
するハロゲンランプ電力制御方法。 VPWMrms=VINrms×√D ・・・ VPWMrms:裁断波状交流出力電圧実効値 VINrms:交流入力電圧実効値 D:SW素子オンduty比 - 【請求項2】 前記√Dを次のステップにより算出す
る。発生させた鋸歯状波または三角波の積分波形VTを
生成するステップと、PWM信号を平均化し、SW素子
のdutyに比例した電圧Vdutyを得るステップ
と、前記積分波形VTと電圧Vdutyを比較し、NE
WPWM信号を得るステップと、前記NEWPWM信号
の反転信号にて実効値VINrmsの裁断波状電圧VPULSEを
得るステップからなることを特徴とする請求項1記載の
ハロゲンランプ電力制御方法。 - 【請求項3】 交流入力電圧実効値を算出する手段と、
√Dを算出する手段と、前記交流入力実効値と√Dを掛
けて実効値を算出する手段と、SW素子を制御するPW
Mコントローラとからなり、 前記√D算出手段は鋸歯状波または三角波を発生させる
手段と、 発生させた鋸歯状波または三角波を入力し、該鋸歯状波
または三角波の積分波形VTを生成する手段と、 PWM信号を平均化し、SW素子のdutyに比例した
電圧Vdutyを得る手段と、 前記積分波形VTと電圧Vdutyを比較し、NEWP
WM信号を得る手段と、 前記NEWPWM信号の反転信号にて実効値VINrmsの
裁断波状電圧VPULSEを得る手段とを有するハロゲンラ
ンプ電力制御装置。 - 【請求項4】 √D演算において、基準波発生回路と積
分回路によって得られる基準2乗波形信号とその信号を
コンパレータの一方の入力とし、他方の入力に変換用入
力信号を入力することによって、入力信号の平方根値に
比例したオンまたはオフ時間のパルス波を出力する演算
処理手段を備えたことを特徴とする請求項3記載のハロ
ゲンランプ電力制御装置。 - 【請求項5】 請求項4の記載において演算処理手段に
使用される基準波発生回路をPWMコントローラ部と共
通にしたことを特徴とするPWM調整方式電力制御電源
用コントロール回路。 - 【請求項6】 請求項4の記載において演算処理手段
が、実効値に比例した制御用基準電圧を平均値に比例し
た電圧に変換することによって電源装置の出力電圧検出
を平均値で検出可能にしたことを特徴とするPWM調整
方式電力制御電源用コントロール回路。 - 【請求項7】 請求項4の記載において演算処理手段
が、ブランキング時間よりも長いリセットパルスを用い
て二乗基準波形を作成し、該二乗基準波形をもとに入力
信号を入力信号の平方根に比例したdutyに変換した
パルス信号と二乗基準波形発生時のリセットパルスの論
理積をとることによってブランキング時間による誤差を
除去することを特徴とするハロゲンランプ電力制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334542A JPH08171992A (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | ハロゲンランプ電力制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334542A JPH08171992A (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | ハロゲンランプ電力制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08171992A true JPH08171992A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18278583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334542A Pending JPH08171992A (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | ハロゲンランプ電力制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08171992A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503069A (ja) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | ルトロン エレクトロニクス シーオー.,インク. | 電力量の供給を調整する装置および方法 |
| JP2010506295A (ja) * | 2006-10-02 | 2010-02-25 | オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド | 電流制限されたrms電圧調整された出力を有するパワーコントローラ |
| CN105699738A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-22 | 温州大学 | 一种基于pwm的交流信号有效值测量方法 |
| CN110763914A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-07 | 西安科技大学 | 一种pwm谐波有效值计算方法 |
-
1994
- 1994-12-19 JP JP6334542A patent/JPH08171992A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503069A (ja) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | ルトロン エレクトロニクス シーオー.,インク. | 電力量の供給を調整する装置および方法 |
| JP2010506295A (ja) * | 2006-10-02 | 2010-02-25 | オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド | 電流制限されたrms電圧調整された出力を有するパワーコントローラ |
| CN105699738A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-22 | 温州大学 | 一种基于pwm的交流信号有效值测量方法 |
| CN110763914A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-07 | 西安科技大学 | 一种pwm谐波有效值计算方法 |
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