CN100437414C - 电源装置和车辆用灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以以希望的比率对多个负载提供电流的电源装置。该装置包括：调节变压器；初级侧开关，对是否对调节变压器提供供给电流进行开关；控制电路，在初级侧开关每次进行开关时，使调节变压器的次级侧的输出电流的最小值下降为零；以及耦合变压器，到多个平行连接到调节变压器的次级侧的负载的每一个的路径中的电流的变化，按照相互抵消磁束的方向使各个路径磁耦合。这时，控制电路使次级侧输出电流的最大值大于提供给负载的电流的目标值的两倍。

Description

电源装置和车辆用灯具

技术领域

本发明涉及电源装置和车辆用灯具

背景技术

以往，已知有利用发光二极管元件的车辆用灯具(例如参照专利文献1)。发光二极管元件在点亮时，在两端根据规定的阈电压而产生正向电压。

专利文献1：特开2002-231013号公报

在发光二极管元件中产生的正向电压由于个体不同而有很大偏差。因此，在车辆用灯具中，为了应对正向电压的偏差，有时通过电流控制使发光二极管元件点亮。但是，在车辆用灯具中，有时由于例如配光设计等的关系，利用被并联连接的多个发光二极管元件。这时，如果将提供给并联的各列的电流通过个别的电路进行设定，则有时电路规模增大。而且，由此存在车辆用灯具的成本增加的情况。

发明内容

因此，本发明的目的是提供可以解决上述课题的电源装置和车辆用灯具。该目的通过将权利要求范围内的独立权利要求记载的特征进行组合而完成。而且，从属权利要求规定本发明的更有利的具体例子。

本发明提供一种具有开关稳压器的车辆用灯具，包括：

调节变压器；

多个半导体发光元件，平行连接到所述调节变压器的次级侧；

初级侧开关，对是否对所述调节变压器提供供给电流进行开关；

耦合变压器，与到所述半导体发光元件的每一个的路径中的电流对应，使所述各个路径磁耦合以产生相互抵消的方向的磁束；

电容器，平滑所述半导体发光元件中流过的电流；

二极管，在从所述调节变压器提供给所述半导体发光元件的电流减少的情况下，向所述半导体发光元件提供对应于所述耦合变压器的漏感的电流；以及

控制电路，在所述初级侧开关每次进行开关时，使所述耦合变压器中流过的输出电流的最小值下降为零。

为了解决这样的课题，本发明的实施方式1的电源装置包括：调节变压器(regulator transformer)；初级侧开关，对是否对调节变压器提供供给电流进行开关；控制电路，在初级侧开关每次进行开关时，使调节变压器的次级侧的输出电流的最小值下降为零；以及耦合变压器，到多个平行连接到调节变压器的次级侧的负载的每一个的路径中的电流的变化，按照相互抵消磁束的方向使各个路径磁耦合。控制电路在每次初级侧开关的开关时，将调节变压器的次级侧的输出电流的最小值降低到零，所以可以以希望的比率对多个负载提供电流。

而且，控制电路使次级侧输出电流的最大值大于提供给负载的电流的目标值的两倍。由此，即使次级侧电流的最小值变为零，也可以使输出电流的平均值容易接近目标值。而且，控制电路通过根据初级侧的供给电压来变更开关频率，将次级侧的平均电流保持为一定而不依赖于初级侧的供给电压。由此，可以保持次级侧电流的平均值而不变更初级侧开关在开关时的次级侧电流的最大值。因此，可以将开关稳压器(switching regulator)的电力的损失抑制到最小限度。

而且，控制电路在向多个平行连接到调节变压器的次级侧的负载提供的电流的目标值增加的情况下，通过降低初级侧开关的开关频率，使次级侧的平均电流增加。由此，可以使次级侧电流的平均值增加而不变更初级侧开关在开关时的次级侧电流的增加率。

这时，控制电路将开关的周期间的次级侧输出电流为零的时间大致保持固定而不依赖于提供给负载的电路的目标值或者初级侧的供给电压。由此，可以减小电流目标值小的情况或者供给电压高的情况下的功率损耗。因此，可以抑制电源装置的温度上升，抑制电源装置的寿命的降低，同时提高电源装置的可靠性。

本发明的其他形式的车辆用灯具，包括：调节变压器；多个半导体发光元件，平行连接到调节变压器的次级侧；初级侧开关，对是否对调节变压器提供供给电流进行开关；控制电路，在初级侧开关每次进行开关时，使调节变压器的次级侧的输出电流的最小值下降为零；以及耦合变压器，到半导体发光元件的每一个的路径中的电流的变化，按照相互抵消磁束的方向使各个路径磁耦合。这时，控制电路将开关的周期间的次级侧输出电流为零的时间大致保持固定而不依赖于提供给半导体发光元件的电流的目标值或者初级侧的供给电压。

而且，上述本发明的概要不是列举本发明的所有必要特征，这些特征群的子联合也构成本发明。

附图说明

图1是共同表示本发明的一个实施方式的车辆用灯具10的结构和基准电压电源50的图。

图2(a)、图2(b)是说明电源装置102的动作的一例的图。

图3是表示电源部用变压器306的其他例子的图。

图4(a)、图4(b)、图4(c)是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流关系的一例的图。

图5(a)、图5(b)、图5(c)是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流关系的另一例的图。

图6(a)、图6(b)是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流关系的再一例的图。

图7是表示电压上升检测部208的结构的一例的图。

图8是将电流检测部304的结构的一例与多个串联电阻320a和320b共同显示的图。

图9是表示输出电流供给部210和漏感电流供给部316的结构的另一例的图。

图10是表示电压输出部202的结构的另一例的图。

图11是表示车辆用灯具10的结构的另一例的图。

图12是表示车辆用灯具10的结构的再一例的图。

具体实施方式

以下通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是以下的实施方式不是限定与权利要求有关的发明，而且，实施方式中说明的特征的所有组合并不一定是发明的开发部件所必须的。

图1同时表示本发明的一个实施方式的车辆用灯具10的结构和基准电压电源50。基准电压电源50例如是车载的电池，向电源装置102提供规定的直流电压。在本例中，车辆用灯具10具有多个光源部104a和104b，以及电源装置102。本实施方式以提供可以对多个光源部104供给希望比率的电流的电源装置102为目的。

多个光源部104b和104b是被连接到电源装置102的负载的一例。多个光源部104a和104b被并联连接，分别具有大于或等于一个的发光二极管元件12。发光二极管元件12是本发明的半导体发光元件的一例，根据从电源装置102提供的电力而发光。

而且，光源部104a和104b也可以分别具有不同个数的发光二极管元件12。而且，光源部104a和104b也可以具有被并联连接的多个光源列。所谓光源列，例如是被串联连接的大于或等于一个的发光二极管元件12的列。

电源装置102具有电压输出部202、多个输出电流供给部210a和210b、电流比设定部204、电压上升检测部208和输出控制部206。电压输出部202包括线圈308、多个电容器310a和310b、开关元件312、以及电源部用变压器306。

线圈308与电源部用变压器306的初级线圈402串联连接，将基准电压电源50的输出电压提供给电源部用变压器306。电容器310a和310b使线圈308两端的电压平滑。作为本发明的初级侧开关的一例的开关元件312与电源部用变压器306的初级线圈402串联连接，通过根据输出控制部206的控制导通和截止，对是否向电源部用变压器306提供供给电流进行开关。

作为本发明的调节变压器的一例的电源部用变压器306具有初级线圈402、以及多个次级线圈404a和404b。初级线圈402在开关元件312导通的情况下，流过经由线圈308从基准电压电源50获得的电流。多个次级线圈404a和404b的每一个与多个光源部104a和104b的每一个分别对应设置，将与流过初级线圈402的电流和施加在两端的电压对应的电压/电流经由输出电流供给部210和电流比设定部204施加到对应的光源部104。由此，电压输出部202向多个光源部104a和104b提供电压/电流。而且，多个次级线圈404a和404b也可以分别具有不同的匝数。这时，各个次级线圈404a和404b分别输出与匝数对应的不同的电压。

多个输出电流供给部210a和210b的每一个是与多个次级线圈404a和404b分别对应设置的二极管，被按照正向连接在次级线圈404和电流比设定部204之间。由此，输出电流供给部210将对应的次级线圈404输出的电压/电流经由电流比设定部204提供给光源部104。

电流比设定部204包括多个电容器318a和318b、多个串联电阻320a和320b、输出端变压器314、多个漏感电流供给部316a和316b以及多个线圈322a和322b。多个电容器318a和318b以及多个串联电阻320a和320b的每一个与多个光源部104a和104b分别对应设置。然后，电容器318使对应的光源部104中流过的电流平滑。而且，串联电阻320与对应的光源部104串联连接，在两端生成与对应的光源部104中流过的电流对应的电压。

作为本发明的耦合变压器的一例的输出端变压器314具有多个输出端线圈406a和406b。多个输出端线圈406a和406b的每一个与多个光源部104a和104b分别对应设置。输出端线圈406a经由线圈322a与光源部104a连接。输出端线圈406b经由线圈322b与光源部104b连接。因此，多个输出端线圈406a和406b的每一个使电压输出部202提供的电流分别流过对应的光源部104。而且，在各个光源部104中，发光二极管元件12经由对应的线圈322与对应的输出端线圈406串联连接。

而且，在本例中，输出端线圈406a和406b是相互反方向缠绕的线圈。因此，多个输出端线圈406a和406b与电压输出部202向各个光源部104提供的电流对应，产生相互抵消的方向的磁束。而且，多个输出端线圈406a和406b相互被变压器耦合。因此，多个输出端线圈406a和406b分别流过与线圈数成反比大小的电流。多个线圈322a和322b的每一个也可以是输出端变压器314的泄漏磁束。这时，线圈322a和322b的每一个具有与对应的输出端线圈406a和406b的每一个的匝数比的二次方成比例的电感。

多个漏感电流供给部316a和316b的每一个是与多个输出端线圈406a和406b对应设置的二极管。漏感电流供给部316的阳极与次级线圈404的低电位端输出连接，反向连接在构成输出电流供给部210的二极管的阴极和次级线圈404的低电位端输出之间。这时，漏感电流供给部316将对应的线圈322中积蓄的能量经由对应的输出端线圈406释放到电容器318。由此，漏感电流供给部316在例如从电压输出部202向光源部104提供的电流减少的情况下，将与对应的线圈322相应的电流提供给光源部104。

在本例中，漏感电流供给部316与电源部用变压器306、开关元件312、输出电流供给部210、输出端线圈406和线圈322一起构成正向变换器。于是，漏感电流供给部316将在开关元件312导通期间存储在线圈322中的能量在开关元件312截止期间释放到电容器318。

这里，如果不使用例如漏感电流供给部316，则存储在线圈322中的能量在开关元件312截止期间损失。但是，在本例中，可以将存储在线圈322中的能量有效地提供给光源部104。

电压上升检测部208对分别施加在光源部104a和104b的电压的上升进行检测。该电压例如是光源部104a和104b的每一个和与该光源部104a和104b对应的线圈322a和322b之间的节点a和b中的电压，例如是节点212的电位和接地电位的电位差的绝对值。电压上升检测部208对各个光源部104检测节点212的电压上升超过预定值的情况。电压上升检测部208检测节点212的电位的绝对值的上升较好。

作为本发明的控制电路的一例的输出控制部206包括电流检测部304和开关控制部302。电流检测部304通过检测各个串联电阻320两端产生的电压，检测与该串联电阻320对应的光源部104中流过的电流。开关控制部302根据电流检测部304检测的电流，例如通过公知的PWM控制或者PFM控制等，控制开关元件312导通或者截止的时间。由此，开关控制部302控制开关元件312，使得通过电流检测部304检测的电流值固定。这里，检测流过光源部104a和104b两方中的电流，但是由于预先通过输出端变压器314确定电流比，所以，仅对其中任意一个进行电流检测就可以。

而且，在电压上升检测部208检测到对于光源部104a和104b其中一个的节点212a和212b的电压上升时，开关控制部302上开关元件312保持为截止状态，使电压输出部202的电压的输出停止。由此，输出控制部206提供在产生了异常的情况下，使电源装置102停止的故障自动防护功能，提高电源装置102的安全性。

而且，在其他例子中，开关控制部302也可以对于被检测到节点212的电压上升的光源部104，有选择地使电压输出部202的电压的输出停止。这时，可以使没有发生异常的光源部104继续点亮。由此，可以提供对于故障的冗余性高的车辆用灯具10。

这里，在车辆用灯具10中，例如由于配光设计的关系，有时利用需要的电压值和电流值分别不同的多个光源部104a和104b。这时，如果例如对每个光源部104设置电源装置102，则导致成本上升。但是，如果按照本例，在一个电源装置102中，通过对多个光源部104a和104b的每一个设置个别的次级线圈404a和404b，可以对各个光源部104个别地施加合适的电压。而且，通过使用具有多个输出端线圈406a和406b的输出端变压器314，可以适当地设定提供给各个光源部104a和104b的电流比。因此，如果按照本例，可以以低成本适当地点亮多个光源部104。而且，由此，可以以低成本提供车辆用灯具10。

而且，在其他例子中，输出端变压器314的输出端线圈406a和406b也可以是以相同方向缠绕的线圈。这时，多个输出端线圈406a和406b产生相互增强的方向的磁束。由此，各个输出端线圈406在两端产生与匝数比对应的电压。因此，这时多个输出端线圈406a和406b最好具有与对应的光源部104a和104b上应施加的电压相应的比的匝数。

图2是说明电源装置102的工作的一例的图。在本图中，在电源装置102中抽取并显示需要说明的部分。图2(a)是表示多个光源部104a和104b正常时的电源装置102。图2(b)是表示一个光源部104a为开路状态时的电源装置102。这里，所谓开路状态，是由于例如光源部104的开路等节点212和接地电位之间成为高阻抗的状态。

这里，在本例中，初级线圈402的匝数为N_p，次级线圈404a和404b各自的匝数为N_s1和N_s2，输出端线圈406a和406b各自的匝数为N_o1和N_o2。而且，次级线圈404a和404b分别与对应的光源部104以及与该光源部104对应的输出端线圈406和线圈322串联连接。

然后，初级线圈402经由线圈308从基准电压电源50(参照图1)接收规定的供给电压V_in。这时，次级线圈404a输出为V_oa＝V_in·N_s1/N_p的端子电压V_a。次级线圈404b输出为V_ob＝V_in·N_s2/N_p的端子电压V_b。

然后，如图2(a)所示，在多个光源部104a和104b正常的情况下，输出端线圈406a和406b分别流过为I_o1/I_o2＝N_o2/N_o1的电流I_o1和I_o2。由此，电流比设定部204(参照图1)设定分别流过多个光源部104a和104b的电流的比。

然后，分别向节点212a和212b输出的输出端线圈406a和406b，产生V_o1＝V_a-V_t1-V_L1、V_o2＝V_b-V_t2-V_L2的电压V_o1和V_o2。这里，V_t1是输出端线圈406a中产生的电压，V_t2是输出端线圈406b中产生的电压，V_L1是表示输出端线圈406a漏磁的线圈322a中产生的电压，V_L2是表示输出端线圈406b漏磁的线圈322b中产生的电压。

这里，输出端线圈406a和406b的每一个被缠绕为相互抵消生成的磁束，所以输出端线圈406a和406b的阻抗大致为零。而且，输出端线圈406a和输出端线圈406b例如通过三明治(sandwich)缠绕等，相互接近缠绕，减少漏磁，所谓漏磁，也可以设置其他的专用线圈322a和322b。或者，也可以设为故意增大漏磁的缠绕方法，生成漏磁322a和322b。因此，表示各个漏磁的线圈322a和322b的电感L1和L2限制电流，决定上升/下降的斜率。因此，在多个光源部104a和104b正常的情况下，在电源部用变压器306和光源部104之间存在的电感分量仅为L1和L2。

另一方面，如图2(b)所示，在一个光源部104a为开路(open)的状态下，次级线圈404a和404b的端子电压V_a和V_b由V_in和电源部用变压器306中的匝数比决定，所以即使成为某一个光源部104为开路状态的情况也不变化。但是，这时，与成为开路状态的光源部104a对应的输出端线圈406a积蓄与流过输出端线圈406b的电流对应的能量。这时，在输出端线圈406a的两端生成为V_t1＝V_t2·N_o1/N_o2的电压V_t1。而且，光源部104a是开路状态，所以在线圈322a中不流过电流，V_L1为0。由此，输出端线圈406a向节点212a输出V_o1＝V_a+V_t1＝V_a+V_t2·N_o1/N_o2的电压V_o1。因此，与为开路状态的光源部104a对应的节点212a的电压与该光源部104a正常的情况相比上升。而且，到光源部104a的电感分量为406b和322b(L2)的和，与正常时相比也变大。

这里，即使假设例如检测到次级线圈404a和404b的端子电压V_a和V_b，端子电压V_a和V_b在某一个光源部104为开路状态的情况下也不变化，所以难以检测光源部104的开路状态。但是，在本例中，电压上升检测部208(参照图1)检测节点212a和212b的电压V_o1和V_o2的上升。于是，在电压上升检测部208检测到任一个节点212的电压的上升时，开关控制部302(参照图1)使电源装置102停止。因此，如果按照本例，可以适当地检测光源部104的开路状态。而且，由此可以适当地进行对于光源部104的开路状态的故障自动防护控制，和/或多个光源部104的冗长性的控制。即，仅对光源部104b进行点亮控制。这时，作为电感分量较大的简单的一输出正向变换器进行工作。

图3表示电源部用变压器306的另一例。而且，除了以下说明的点，在图3中，赋予与图1相同的标号的结构具有与图1中的结构同样或者相同的功能，所以省略说明。电源部用变压器306具有初级线圈402和次级线圈404。次级线圈404产生与流过初级线圈402的电流，以及初级线圈402的匝数比相应的电压。次级线圈404的一端连接到多个输出电流供给部210a和210b的各个阳极，另一端接地。

在本例中，也可以在一个电源装置102中，对多个光源部104的每一个分别施加合适的电压。而且，可以利用具有一个输出端线圈406的电源部用变压器306，向各个光源部104提供电压，所以与电源部用变压器306具有多个次级线圈404的情况相比，可以减少元件数。因此，可以使电源装置102小型化，同时可以便宜地构成电源装置102。

图4是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的一例的图。图4(a)表示开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的一例。图4(b)表示在与图4(a)相比，向电源部用变压器306提供的供给电压低时的开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的一例。图4(c)表示在与图4(a)相比，供给电压高时的开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的一例。

在本例中，输出控制部206根据公知的PWM控制，以预定的周期将高或者低的电压施加到开关元件312的栅极端子。在图4中，T_ON表示在一个周期中，开关元件312在栅极端子接受来自输出控制部206的高的电压的时间，T_OFF表示在一个周期中，开关元件312在栅极端子接受来自输出控制部206的低的电压的时间。由此，开关元件312通过在T_ON的期间导通，在初级线圈402中流过电流，在T_OFF的期间截止，在T_OFF的期间在初级线圈402中不流过电流。

在图4(a)所示的情况下，开关元件312通过在T_ON期间在初级线圈402中流过电流，使流过次级线圈404的电流增加，直到通过输出控制部206被截止。这时，在次级线圈404、输出电流供给部210、输出端线圈406、线圈322、以及电容器318中流过电流。而且，在次级线圈404的电流增加时的变化率依赖于供给电压V_in。因此，在供给电压V_in高的情况下，次级线圈404的电流急剧上升，所以ΔT₁变短。而且，在供给电压V_in低的情况下，次级线圈404的电流缓慢上升，所以ΔT₁变长。

而且，如果开关元件312通过输出控制部206被截止，则由于漏感电流供给部316、输出端线圈406、线圈322、电容器318中流过电流，输出端线圈406中流过的电流减少。在输出端线圈406的电流减少时的变化率不依赖于供给电压V_in，由电路常数决定。平均电流I_ave被从电容器318提供给光源部104和串联电阻320。

这样，输出控制部206在T_ON的期间在初级线圈402中流过电流，在T_OFF的期间在初级线圈402中停止流过电流，由此，在次级线圈404中流过在ΔT₁期间增加的电流，在ΔT₂期间减少的电流。而且，输出控制部206控制脉冲的占空比，使得T_OFF期间比ΔT₂期间长。由此，次级线圈404中流过的电流在一周期中的ΔT₃所示的期间为0。这样，开关元件312根据开关控制部302的控制，通过反复导通和截止，如图4(a)所示，输出端线圈406流过包含不流过电流的期间的锯齿波状电流。然后，输出端线圈406中流过的电流通过线圈322和电容器318被平滑后提供给光源部104。而且，如果假设输出端线圈406中流过的电流的最大值为I_max、被平滑后提供给光源部104的平均电流为I_ave，则输出控制部206控制T_ON的时间，使得I_max大于I_ave的两倍。

这里，参照图2(a)来详细说明各部分的电压和电流的关系。如果假设开关元件312导通时的V_a、V_b、V_c和V_d的各个电压为V_aon、V_bon、V_con和V_don，则以下关系式成立。

V_aon＝V_in(N_S1/N_P)-V_f                      …式1

V_bon＝V_in(N_S2/N_P)-V_f                      …式2

N_o1/N_o2＝(V_con-V_aon)/(V_bon-V_don)          …式3

N_o1/N_o2＝((V_don-V_o2)/L₂)/((V_con-V_o1)/L₁)  …式4

而且，如果假设开关元件312截止时的V_a、V_b、V_c和V_d的各个电压为V_aoff、V_boff、V_coff和V_doff，则以下关系式成立。

V_aoff＝V_boff＝-V_f    …式5

N_o1/N_o2＝(V_aoff-V_coff)/(V_doff-V_boff)      …式6

N_o1/N_o2＝((V_o2-V_doff)/L₂)/((V_o1-V_coff)/L₁)…式7

而且，这里V_f是输出电流供给部和漏感电流供给部的二极管的电压降(drop)。

而且，在上述的式1～4和5～7中，V_aon和V_bon的比、V_o1和V_o2的比完全一致的情况下，与在开关元件312导通期间从输出端线圈406b提供给406a的能量等量的能量，在开关元件312截止期间从输出端线圈406a返回到406b。但是，光源部104中包含的发光二极管元件12的正向电压在每个个体间的偏差较大。进而，发光二极管元件12的正向电压由于温度而变化，该变化量在每个个体间也存在偏差。因此，难以使V_o1和V_o2的比与V_aon和V_bon的比完全一致。因此，在V_aon和V_bon的比以及V_o1和V_o2的比不一致的情况下，与在开关元件312导通期间从输出端线圈406b提供给406a的能量不等量的能量，在开关元件312截止期间从输出端线圈406a返回到406b，在输出端线圈406a和406b之间产生能量偏差，输出端变压器314产生偏磁。

如果输出端变压器314产生偏磁，则在输出端线圈406a和406b的一个中残存直流电流。因此，由于电源装置102的消耗电流增加，电源装置102发热，有时电源装置102损坏。而且，如果偏磁积累，则电源部用变压器306和输出端变压器314的磁芯的磁束饱和，被提供给光源部104的电流降低，有时不能使光源部104适当地点亮。而且，输出控制部206将提供给光源部104的电流保持为希望的值而控制开关元件312，所以有时开关元件312由于发热等而损坏。

但是，在本例中，在开关元件312的每次开关时，输出控制部206通过使T_OFF比ΔT₂长，将次级线圈404中的输出电流的最小值降低为0。由此，产生输出端变压器314的电流变为0的瞬间。因此，在输出端变压器314中不产生偏磁，在输出端变压器314中不残存直流电流。因此，可以抑制电源装置102的发热，同时可以以希望的比率对多个光源部104提供电流。但是，为了使输出端线圈a和b间的能量的授受量尽量一致，防止偏磁原因，同时使由此产生的损耗降低，当然设定使得V_aon和V_bon的比与V_o1和V_o2的比尽量一致。

而且，如果将输出端线圈406a和406b的每一个中流过的电流的变化量分别设为ΔI₁和ΔI₂，将线圈322a和322b的每一个中的电感设为L₁和L₂，将开关元件312的导通时间设为T_ON，截止时间设为T_OFF，则以下的关系式成立。

ΔI₁＝((V_con-V_o1)/L₁)T_on＝((V_o1-V_coff)/L₁)T_off    …式8

ΔI₂＝((V_don-V_o2)/L₂)T_on＝((V_o2-V_doff)/L₂)T_off    …式9

输出控制部206控制T_ON的期间，使得次级线圈404的电流的最大值I_max大于提供给光源部104的电流的目标值I_ave的两倍。由此，即使次级线圈404的电流的最小值为0时，也可以使提供给光源部104的电流的平均值容易接近目标值。

而且，在本例中，如图4(b)所示，输出控制部206在被提供给电源部用变压器306的供给电压(V_in)降低的情况下，通过延长T_ON的期间，将提供给光源部104的平均电流保持为一定。但是，即使在这种情况下也进行控制，使得T_OFF期间比用于减少次级线圈404的电流所用时间ΔT₂长。由此，可以以希望的比率对多个光源部104提供电流，同时，即使在电源部用变压器306的供给电压(V_in)降低的情况下，可以将提供给光源部104的平均电流保持为一致。

进而，在本例中，如图4(c)所示，输出控制部206在被提供给电源部用变压器306的供给电压上升的情况下，通过缩短T_ON的期间，将提供给光源部104的平均电流保持为一定。这时，T_OFF的期间一直比ΔT₂长，所以在输出端变压器314中不产生偏磁。由此，可以以希望的比率对多个光源部104提供电流，同时，即使在电源部用变压器306的供给电压变动的情况下，也可以将提供给光源部104的平均电流保持为一定。

图5是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的其他例子的图。图5(a)表示开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系。图5(b)表示提供给电源部用变压器306的供给电压比图5(a)高的情况下的开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系。图5(c)表示供给电压比图5(a)低的情况下的开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系。

在本例中，输出控制部206根据使作为输出低电压的时间的T_OFF一定的公知的PFM控制，将高或者低的电压施加到开关元件312的栅极端子。在本例中，T_OFF被设定为不依赖于电源部用变压器306的供给电压和提供给光源部104的电流，与开关元件312导通期间直至电流为0的时间ΔT2的时间长度大致相同。因此，如图5(a)所示，在次级线圈404中流过的电流为0的时间短。为了进行这样的设定，根据V_O1和V_O2、L₁和L₂等的值，即式8和式9决定T_OFF的时间就可以。

这里，例如假设次级线圈404中流过的电流为0的时间长时，为了向光源部104提供希望的平均电流，需要增大开关元件312导通期间流过次级线圈404的电流的最大值I_max。如果流过次级线圈404中的电流的最大值I_max增大，则电源部用变压器306的功率变换效率降低。但是，在本例中，输出控制部206将被设定为缩短次级线圈404中流过的电流为0的时间的PFM信号施加到开关元件312的栅极端子，所以可以抑制电源部用变压器306的功率变换效率的降低。由此，可以抑制电源装置102的温度上升，抑制电源装置102的寿命降低，同时提高电源装置102的可靠性。

在被提供给电源部用变压器306的电压变高的情况下，如果开关元件312导通，则次级线圈404的电流与图5(a)所示的情况相比急剧上升。另一方面，如果开关元件312截止，则与图5(a)所示的情况相同，次级线圈404的电流在ΔT₂的时间内变为0。在本例中，如图5(b)所示，输出控制部206在提供给电源部用变压器306的电压变高的情况下，一边将T_OFF固定为与ΔT₂大致相同的长度，一边提高用于导通或者截止开关元件312的开关频率。由此，即使在提供给电源部用变压器306的电压变高的情况下，也可以将提供给光源部104的电流保持一定。

而且，在被提供给电源部用变压器306的电压变低的情况下，如果开关元件312导通，则次级线圈404的电流与图5(a)所示的情况相比缓慢上升。另一方面，如果开关元件312截止，则与图5(a)所示的情况相同，次级线圈404的电流在ΔT₂的时间内变为0。在本例中，如图5(c)所示，输出控制部206在提供给电源部用变压器306的电压变低的情况下，一边将T_OFF固定为与ΔT₂大致相同的长度，一边降低开关元件312的开关频率，由此，将提供给光源部104的电流保持一定。这样，可以不变更开关元件312开关时的次级线圈404的电流最大值I_max，保持提供给光源部104的平均电流I_ave，所以可以进一步将电源部用变压器306的功率的损失抑制到最小限度。

图6是说明开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系的再一例的图。图6(a)表示开关元件312的栅极电压与次级线圈404的电流的关系。图6(b)表示应提供给光源部104的平均电流I_ave比图6(a)上升时的开关元件312的栅极电压和次级线圈404的电流的关系。

在本例中，输出控制部206根据T_OFF一定的公知的PFM控制，将高或者低的电压施加到开关元件312的栅极端子。而且，在本例中，T_OFF被设定为不依赖于电源部用变压器306的供给电压和提供给光源部104的电流，与ΔT₂长度大致相同。而且，在本例中，被提供给电源部用变压器306的电压V_in大致一定。

如图6(b)所示，输出控制部206在提供给光源部104的电流的目标值从I_ave1增加到I_ave2时，一边将T_OFF固定为与ΔT₂大致相同的长度，一边降低开关元件312的开关频率，可增加提供给光源部104的平均电流。由此，可以不变更开关元件312开关时的次级线圈404的电流的增加率，而使次级线圈404的电流的平均值增加。而且，由式8和式9可知，I_ave增加的部分，即ΔI增加的部分，只要使T_OFF的时间变长那样进行控制就可以。

图7是表示电压上升检测部208的结构的一例。在本例中，电压上升检测部208具有多个齐纳二极管508a和508b，比较器506、电阻512、恒压源510、计数器504、以及锁存器502。多个齐纳二极管508a和508b与多个光源部104a和104b(参照图1)对应设定。然后，齐纳二极管508的阴极与对应的光源部104的节点212连接，阳极与比较器506的一个输入端子连接。而且，在比较器506中，该输入端子经由电阻512接地。因此，在对应的节点212的电压比齐纳电压大时，齐纳二极管508将该节点212的电压提供给比较器506。

而且，在比较器506中，另一个输入端子从恒压源510接受规定的电压。恒压源510将比齐纳二极管508的齐纳电压小的电压提供给比较器506。因此，某一个节点212的电压比齐纳二极管508的齐纳电压大的情况下，比较器506使输出反转。由此，可以适当地对节点212比预定的值升高的情况进行检测。

计数器504使比较器506的输出延迟，提供给锁存器502。锁存器502锁存计数器504的输出，将锁存的值输出到开关控制部302。由此，可以将例如光源部104成为开路状态等的异常与例如噪声等造成的暂时的电压变动的电压上升进行区别。因此，按照本例，可以适当地检测节点212的电压的上升。而且，由此，可以适当地检测例如光源部104的开路状态。

在其他的例子中，电压上升检测部208也可以取代多个齐纳二极管508a和508b而具有多个电阻。这些电阻被设置在节点212和比较器506之间，取代齐纳二极管508。这时，也可以适当地检测节点212的电压的上升。

图8将电流检测部304的结构的一例与多个串联电阻320a和320b共同显示。在本例中，电流检测部304具有与多个光源部104a和104b对应设置的多个开路检测部602a和602b，以及多个电阻604a和604b。

开路检测部602包括PNP晶体管606、NPN晶体管608、以及多个电阻。PNP晶体管606的基极端子经由电阻与发射极端子连接，发射极端子与对应的光源部104和串联电阻320之间的节点连接。而且，集电极端子与对应的电阻604连接。NPN晶体管608的基极端子经由电阻与对应的光源部104和串联电阻320之间的节点连接，集电极端子经由电阻与PNP晶体管606的基极端子连接。而且NPN晶体管608的发射极端子接地。电阻604与对应的开路检测部602的PNP晶体管606的集电极端子和开关控制部302连接。

因此，在对应的光源部104没有成为开路状态的情况下，光源部104和串联电阻320之间的节点的电位为流过光源部104的电流值和串联电阻320的电阻值的积。这时，NPN晶体管608和PNP晶体管606导通，电阻604从开路检测部602接受在串联电阻320的两端生成的电压。

而且，由于对应的光源部104开路等成为开路状态的情况下，由于在串联电阻320中不流过电流，所以光源部104和串联电阻320之间的节点电位为接地电位。这时，NPN晶体管608和PNP晶体管606截止，电阻604从开路检测部602接受高阻抗。

由此，在任意一个光源部104a和104b都不成为开路状态的情况下，电流检测部304作为检测到的电流值，将串联电阻320a和320b两端生成的电压的平均值提供给开关控制部302。而且，在任意一个光源部104a和104b为开路的状态情况下，电流检测部304作为检测到的电流值，将未成为开路状态的串联电阻320a和320b的两端生成的电压提供给开关控制部302。开关控制部302控制开关元件312(参照图1)，使得从电流检测部304接受的电压固定。

这里，串联电阻320与光源部104、以及与光源部104对应的输出端线圈406(参照图1)串联连接。因此，在对应的光源部104未成为开路状态的情况下，多个串联电阻320a和320b流过由输出端线圈406a和406b设定的电流比的电流。

而且，在本例中，各个串联电阻320分别具有与对应的光源部104中流过的电流比成反比的电阻值。因此，在本例中，各个串联电阻320根据对应的光源部104中流过的电流，生成基本相等的电压。因此，按照本例，通过进行控制，使得串联电阻320两端生成的电压的平均值与对于多个串联电阻320共同确定的设定电压基本相等，可以适当地控制多个光源部104a和104b中流过的电流。输出控制部206(参照图1)也可以控制电压输出部202的输出电压，使得在各个串联电阻320两端生成的电压与设定电压相等。

而且，车辆用灯具10(参照图1)具有大于或等于三个的光源部104，在其中一个光源部104为开路状态的情况下，电流检测部304也可以将未处于开路状态的串联电阻320两端生成的电压的平均值提供给开关控制部302。而且，在另一例中，电流检测部304也可以将各个串联电阻320两端生成的电压和提供给开关控制部302。

这里，在再一例中，考虑通过赋予各个的电压进行控制而使多个光源部104点亮。但是，这时由于发光二极管元件12(参照图1)的正向电压的偏差，有控制复杂化的情况。但是，按照本例，通过控制各个光源部104中流过的电流，可以使多个光源部104适当地点亮。

图9表示输出电流供给部210和漏感电流供给部316的结构的其他的例子。在本例中，输出电流供给部210具有二极管802和NMOS晶体管804。漏感电流供给部316具有二极管808和NMOS晶体管806。

二极管802和二极管808具有与图1中的输出电流供给部210和漏感电流供给部316相同的功能。NMOS晶体管804和NMOS晶体管806根据开关控制部302的控制，与开关元件312(参照图1)同步进行导通和截止。在本例中，NMOS晶体管804在开关元件312导通期间导通，与二极管802一起将电流提供给输出端线圈406。而且，NMOS晶体管806在开关元件312截止期间导通，与二极管808一起，将电流提供给输出端线圈406。由此，NMOS晶体管804和NMOS晶体管806与二极管802和二极管808进行同步整流。由此，例如与仅使用二极管802和二极管808进行整流的情况相比，可以降低电力的损耗。而且，二极管802和806可以通过NMOS晶体管的寄生二极管构成。

图10表示电压输出部202的结构的其他例子。在本例中，电压输出部202具有与多个光源部104a和104b(参照图1)对应设置的多个开关702a和702b。各个开关702根据开关控制部302的指示与对应的输出端线圈406和基准电压电源50连接。这时，开关控制部302使多个开关702a和702b同步地同时导通或者截止。输出端线圈406从对应的开关702接受与开关控制部302的控制相应的矩形波。在本例中，也可以通过多个输出端线圈406a和406b，适当地设定多个输出端线圈406a和406b中流过的电流比。

图11表示车辆用灯具10的结构的其他例子。而且，除了以下说明点，在图11中，赋予与图1相同的标号的结构，具有与图1的结构相同的或者同样的功能，所以省略说明。在本例中，车辆用灯具10具有多个光源部104a～104c。电源部用变压器306具有与多个光源部104a～104c对应的多个次级线圈404a～404c、多个输出电流供给部210a～210c、多个漏感电流供给部316a～316c、多个电感器318a～318c以及多个串联电阻320a～320c。而且，在本例中，电压上升检测部208除了节点212a和212b，还检测光源部104c和与该光源部104c对应的线圈322c之间的节点212c的电压。

而且，电流比设定部204具有比光源部104的个数少一个的多个输出端变压器314a和314b。输出端变压器314a包括多个输出端线圈406a、406b和406c。输出端变压器314b包括多个输出端线圈408b和408c。输出端线圈406a与光源部104a对应设置，经由线圈322a与光源部104a串联连接。输出端线圈406b和输出端线圈408b与光源部104b对应设置，经由线圈322b与光源部104b串联连接。输出端线圈406c和输出端线圈408c与光源部104c对应设置，经由线圈322c与光源部104c串联连接。

以下，对输出端变压器314a和314b进行进一步详细地说明。在输出端变压器314a中，输出端线圈406b和406c被按照与输出端线圈406a相反的方向缠绕。而且，输出端线圈406b和406c按照相同方向缠绕。因此，输出端线圈406a、以及输出端线圈406b和406c根据电压输出部202提供给各个光源部104的电流，产生相互抵消的方向的磁束。这时，输出端线圈406a决定流过光源部104a的电流和流过光源部104b和104c的电流的和的比。而且，由此输出端变压器314a确定电源部用变压器306输出的总电流中被提供给光源部104a的电流的比例。

而且，例如输出端线圈406a、输出端线圈406b和输出端线圈406c的每一个中的匝数为N_o1、N_o2和N_o3的情况下，设光源部104a、104b、104c的每一个中流过的电流为I_o1、I_o2、I_o3，则I_o1＝(N_o2·I_o2+N_o3·I_o3)/N_o1的关系成立。I_o2和I_o3的比通过输出端变压器314b确定。

在输出端变压器314b中，输出端线圈408b和输出端线圈408c被反方向缠绕。因此，输出端线圈408b和输出端线圈408c根据电压输出部202提供给各个光源部104的电流，生成相互抵消的方向的磁束。由此，输出端变压器314b确定流过光源部104b的电流和流过光源部104c的电流的比。而且，由此，输出端变压器314b确定从电源部用变压器306输出的总电流中除去流过光源部104a的电流后的电流中被提供给光源部104b和104c的电流的比例。因此，按照本例，即使在车辆用灯具10具有大于或等于三个的光源部104的情况下，也可以适当设定流过各个光源部104的电流。

而且，在另一例中，车辆用灯具10也可以具有从第一到第N个的N个(N为大于或等于2的整数2、3、…中的一个)光源部104。这时，电压输出部202对并联连接的N个光源部104施加电压。电源装置102在电压输出部202和光源部104之间具有第一到第(N-1)的(N-1)个输出端变压器314。

于是，第k(k为满足1≤k≤N-1的整数)输出端变压器314具有与第k光源部104串联连接的输出端线圈406、(N-k)个输出端线圈406。该(N-k)个输出端线圈406与第(k+1)到第N光源部104分别串联连接。然后，这些输出端线圈406根据从电压输出部202提供的电流，产生与第k光源部104串联连接的输出端线圈406产生的磁束抵消的方向的磁束。由此，可以适当地设定N个光源部104中流过的电流的比。

图12表示车辆用灯具10的结构的再一例。而且，除了以下的说明点，在图12中，由于与图1和图11相同的标号的结构，具有与图1和图11的结构相同的或者同样的功能，所以省略说明。在本例中，输出端线图406和408被设置在对应的光源部104的下流侧。这时，输出端线圈406例如被设置在对应的串联电阻320的下流。而且，这时例如串联电阻320的下流端接地。这时也可以适当地设定多个光源部104中流过的电流的比。

而且，在另一例中，例如也可以使输出电流供给部210的阴极接地。这时，电源部用变压器306从次级线圈404的低电位侧输出端将负电压输出。这时，也可以适当地设定多个光源部104中流过的电流的比。

根据上述说明可以知道的那样，按照本实施方式，输出控制部206对开关元件312的每次开关，使次级线圈404的电流的最小值降低为0，所以可以以希望的比率对多个光源部104提供电流。而且，输出控制部206将次级线圈404的电流的最大值增大为大于输出电流的目标值的两倍，所以即使在次级线圈404的电流的最小值为0的情况下，也可以使提供给光源部104的电流的平均值容易接近目标值。进而，输出控制部206通过根据提供给电源部用变压器306的电压，变更开关的频率，将次级线圈404的平均电流保持为一致，所以可以不变更开关元件312开关时的次级线圈404电流的最大值，而保持次级线圈404的电流的平均值。而且，输出控制部206在提供给光源部104的目标电流增加的情况下，通过降低开关元件312的开关频率，使次级线圈404的平均电流增加，所以可以不变更开关元件312开关时的次级线圈404的电流的增加率，而使次级线圈404的电流的平均值增加。

以上，利用本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的技术范围并不限于上述实施方式中记载的范围。本技术领域的技术人员应当明白，可以对上述的实施方式进行多样的变更或者改良。这样施加了变更或者改良的方式也包含在本发明的技术范围内，根据权利要求的记载可以明确。

Claims (5)

1、一种具有开关稳压器的车辆用灯具，包括：

调节变压器；

多个半导体发光元件，平行连接到所述调节变压器的次级侧；

初级侧开关，对是否对所述调节变压器提供供给电流进行开关；

耦合变压器，与到所述半导体发光元件的每一个的路径中的电流对应，使所述各个路径磁耦合以产生相互抵消的方向的磁束；

电容器(318)，平滑所述半导体发光元件中流过的电流；

二极管(316)，在从所述调节变压器提供给所述半导体发光元件的电流减少的情况下，向所述半导体发光元件提供对应于所述耦合变压器的漏感的电流；以及

控制电路，在所述初级侧开关每次进行开关时，使所述耦合变压器中流过的输出电流的最小值下降为零。

2、如权利要求1所述的车辆用灯具，其中

所述控制电路将所述开关的周期间的所述输出电流为零的时间大致保持为一定，而不依赖于提供给所述半导体发光元件的电流的目标值或者所述初级侧的供给电压。

3、如权利要求1所述的车辆用灯具，其中

所述控制电路使所述输出电流的最大值大于提供给负载的电流的目标值的两倍。

4、如权利要求3所述的车辆用灯具，其中

所述控制电路通过根据所述初级侧的供给电压而变更所述开关的频率，将所述输出电流的平均电流保持为一定而不依赖于所述初级侧的供给电压。

5、如权利要求4所述的车辆用灯具，其中

所述控制电路在提供给负载的电流的目标值增加的情况下，通过使所述初级侧开关的开关频率下降，使所述输出电流的平均电流增加。

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