CN101730357A - 放电灯点灯电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放电灯点灯电路。本发明的课题在于由于点灯辅助电路的电容器的影响而再起弧难以进行。驱动电压生成部(12)向驱动对象即放电灯(4)供给交流驱动电压(VL)。点灯辅助电路(10)设置在放电灯(4)的一端(P1)侧。点灯辅助电容器(C2)、点灯辅助电阻(R2)以及开关(SW3)，串联地设置在放电灯(4)的一端(P1)和固定电压端子(GND)之间。控制电路(30)对开关(SW3)的导通状态进行控制。开关(SW3)在放电灯(4)点灯前处于闭合状态，在点灯后断开。

Description

放电灯点灯电路
技术领域
本发明涉及一种放电灯点灯电路。
背景技术
近年，作为车辆用灯具(前照灯)，取代当前具有灯丝的卤素灯而使用金属卤化物灯(以下称为放电灯)。放电灯与卤素灯相比可以得到高发光效率、长寿命，但相反，由于作为驱动电压需要几十～几百V，所以无法利用12V(或者24V)的车载电池直接驱动，需要放电灯点灯电路(也称为镇流器)。
对放电灯进行点灯的方式可以分为直流驱动和高频驱动，但如果进行直流驱动，则放电的电弧为非对称，发光曲线不一致，因此，不适于在车辆用灯具中进行利用，通常在车辆用灯具中进行交流驱动。如果以大于或等于10kHz的高频对放电灯进行交流驱动，则产生下述问题，即，产生放电管内的气流与点灯频率共振的现象(称为音频共振等)，使放电电弧不稳定。因此，当前，为了消除直流驱动和高频交流驱动这两者的缺点，以小于或等于10kHz的低频进行驱动的方式(低频驱动方式)成为主流。
放电灯点灯电路具有：DC/DC变换器，其将电池电压升压；H桥电路等开关电路，其对DC/DC变换器的输出电压进行交流变换；点灯辅助电路；以及启动电路(例如，参照专利文献1)。
如专利文献1的图1公开所示，点灯辅助电路(也称为接续电路)与DC/DC变换器的输出平滑电容器并联地设置，由串联连接的点灯辅助电容器和点灯辅助电阻构成。在放电灯开始点灯时，执行以下序列。
1.电源接通
2.击穿
使DC/DC变换器动作，将电池电压升压至400V左右。利用启动电路将400V的电压进一步升压至大于或等于20kV，产生高电压脉冲，将放电灯击穿而开始放电。
3.电弧成长
在刚击穿之后，使用预先积蓄在DC/DC变换器的输出平滑电容器以及点灯辅助电路的电容器中的能量，向放电灯供给数A的过电流，一边防止自熄，一边从辉光放电向电弧放电转换。
4.升压
如果电弧放电开始，则放电灯的光输出上升。光输出的增加根据规格进行确定，为了可以得到与规格匹配的光输出(功率)，放电灯点灯电路对流过放电灯的灯电流以及向放电灯施加的灯电压进行监视，根据反馈对DC/DC变换器的开关元件的闭合·断开的占空比进行调节。在升压期间中，暂时向放电灯供给比额定功率高的过功率。
5.正常点灯
然后，将向放电灯供给的功率稳定为额定值，使放电灯的光输出稳定化。
专利文献1：日本特开平11-329777号公报
发明内容
由于点灯辅助电路的点灯辅助电容器，是积蓄用于在电弧成长时向放电灯供给的能量(电荷)的部件，所以其容量值越大，放电灯越容易点灯。相反地，如果点灯辅助电路的容量值增大，则在正常点灯时存在以下问题。
即，在对放电灯进行交流驱动时，灯电流的流向(极性)利用点灯频率进行反转，在极性反转的定时放电灯瞬间熄灯。在极性切换的定时，通过与放电灯串联设置的高压线圈(启动电路的一部分)所产生的反电动势，向放电灯施加过渡电压，以使得在极性切换后流过稳定的电流(以下，称为再起弧)。
但是，如果点灯辅助电容器的容量值增大，则在再点灯时，由于高压线圈所产生的反电动势会被点灯辅助电容器吸收，所以再起弧变难，可能导致放电灯的自熄。如果为了防止自熄而将点灯辅助电容器的容量值减小，则可能在向电弧放电转换时产生障碍。相同地，除了点灯辅助电容器的容量值较大的情况以外，在点灯辅助电阻的电阻值较小的情况下，也可能产生上述问题。另外，不仅在车辆用的放电灯点灯电路中，在其他放电灯点灯电路中也可能产生上述问题。
本发明就是鉴于上述状况而提出的，其实施方式所例示的目的在于，提供一种可以防止在再起弧时自熄的放电灯点灯电路。
本发明具有的方式涉及一种放电灯点灯电路。该放电灯点灯电路具有：驱动电压生成部，其向驱动对象即放电灯供给交流驱动电压；以及点灯辅助电路，其设置在所述放电灯的一端侧。点灯辅助电路包括：在放电灯的一端和固定电压端子之间串联地设置的电容器、开关元件及电阻要素；以及控制部，其对开关元件的导通状态进行控制。
根据该方式，通过在放电灯点灯前使开关元件闭合，而可以使点灯辅助电路有效地起作用，促进从辉光放电向电弧放电的成长，在点灯后，由于通过使开关元件断开，而使点灯辅助电路的电容器以及电阻从放电灯的驱动路径中分离，因此可以防止再起弧时的自熄。
所谓“电阻要素”，除了明示地设置的电阻元件以外，还包括配线的寄生电阻成分、开关元件的闭合电阻、电容器的串联寄生电阻等。
点灯辅助电路也可以还包括与开关元件串联配置的二极管，其正极朝向上述放电灯的一端和上述固定电压端子中的电位较低的端子侧。
根据该方式，由于电弧成长期间内，从点灯辅助电路至放电灯的大电流可以经由二极管进行供给，所以可以使用最大额定电流较小的开关元件，实现低成本化、小面积化。
也可以使控制部在流过放电灯的灯电流比规定的阈值电流小时，使开关元件闭合，在灯电流比阈值电流大时，使开关元件断开。
根据该方式，通过对灯电流进行监视，可以检测出放电灯是否点灯，从而适当地控制开关元件。
也可以使控制部在施加在放电灯的一端的灯电压比规定的阈值电压高时，使开关元件闭合，在灯电压比阈值电压低时，使开关元件断开。
根据该方式，通过对灯电压进行监视，可以检测出放电灯是否点灯，从而适当地控制开关元件。
也可以使控制部在从开始驱动放电灯至经过规定时间之前，使开关元件闭合，在经过规定时间后，使开关元件断开。
由于放电灯的光输出的时间波形根据规格而确定，所以通过监视时间，可以推定放电灯是否点灯，从而适当地控制开关元件。
在该方式中，也可以使驱动电压生成部包括：第1DC/DC变换器，其向放电灯的一端供给第1驱动电压；第2DC/DC变换器，其向放电灯的另一端供给第2驱动电压；第1开关，其设置在放电灯的一端侧，在闭合状态下，将放电灯的一端和固定电压端子之间电气导通；以及第2开关，其设置在放电灯的另一端侧，在闭合状态下，将放电灯的另一端和固定电压端子之间电气导通。也可以使第1DC/DC变换器和第2DC/DC变换器以规定的频率互补地反复处于活动状态、非活动状态，第1开关在第2DC/DC变换器活动时闭合，第2开关在第1DC/DC变换器活动时闭合。
在该方式中，第1DC/DC变换器和第2DC/DC变换器各自的输出电压，以规定的点灯周期互补地反复成为高电平(升压电压)和接地电压(0V)。因此，如果点灯辅助电路的电容器始终连接，则不仅DC/DC变换器的输出平滑电容器，点灯辅助电路的电容器也在每个周期反复进行充放电，所以使点灯辅助电路的电容器的老化加快，另外在DC/DC变换器的输出电压的迁移时产生延迟，放电灯变得容易自熄。在上述电路布局中，通过在点灯辅助电路中设置开关元件，可以抑制电容器的老化，并且防止自熄。另外，由于大容量的点灯辅助电路的电容器在每个点灯周期以大电流反复进行充放电，所以通过充放电路径的电阻成分而产生较大的功率损失(发热)，根据该方式，可以减少功率损失。
在该方式中，也可以使驱动电压生成部包括：第1DC/DC变换器，其向放电灯的一端供给第1驱动电压；第2DC/DC变换器，其向放电灯的另一端供给第2驱动电压；第1开关，其设置在放电灯的一端侧，在闭合状态下，将放电灯的一端和固定电压端子之间电气导通；第2开关，其设置在放电灯的另一端侧，在闭合状态下，将放电灯的另一端和固定电压端子之间电气导通；以及至少一个电流检测电阻，其设置在第1开关闭合时流过放电灯的电流的路径上和第2开关闭合时流过放电灯的电流的路径上。也可以使第1DC/DC变换器和第2DC/DC变换器以规定的频率互补地反复处于活动状态、非活动状态，第1开关在第2DC/DC变换器活动时闭合，第2开关在第1DC/DC变换器活动时闭合，并且，第1DC/DC变换器以及第2DC/DC变换器基于至少一个电流检测电阻的电压降而被控制。至少一个电流检测电阻均配置在除了第1开关以及二极管所形成的环路之外的位置上。
根据该方式，由于在第2DC/DC变换器接地时，在电流检测电阻中没有流过来自点灯辅助电容器的电流，所以可以可靠地检测出第2DC/DC变换器接地。
也可以将第1开关的固定电压端子侧的端子和第2开关的固定电压端子侧的端子共通地连接。也可以将电流检测电阻设置在第1开关和第2开关的共通地连接的端子与固定电压端子之间。也可以将二极管的正极连接在第1开关和电流检测电阻的连接路径上。
也可以将电流检测电阻设置在第1开关的固定电压端子侧的端子和第2开关的固定电压端子侧的端子之间。也可以将二极管的正极连接在第1开关和电流检测电阻的连接路径上。
也可是至少一个的电流检测电阻为2个。也可以将第1电流检测电阻设置在第1开关和所述固定电压端子之间。也可以将第2电流检测电阻设置在第2开关和固定电压端子之间。也可以将二极管的正极连接在第1开关和第1电流检测电阻的连接路径上。
发明的效果
根据本发明所具有的方式，可以防止放电灯在再起弧时的自熄，还可以减少功率损失。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的车辆用灯具的结构的电路图。
图2(a)～(d)是表示放电灯点灯电路的动作状态的时序图。
图3(a)、(b)是表示变形例所涉及的点灯辅助电路的结构的电路图。
图4是表示第1变形例所涉及的放电灯点灯电路的结构的电路图。
图5(a)、(b)是表示第2、第3变形例所涉及的放电灯点灯电路的结构的一部分的电路图。
图6是表示第2实施方式所涉及的车辆用灯具的结构的电路图。
具体实施方式
下面，参照附图，基于最佳实施方式说明本发明。对于各附图所示的相同或者等同的结构要素、部件、处理，标注相同的标号，适当省略重复的说明。另外，本实施方式并不限定本发明，仅为例示，本实施方式中记述的所有特征及其组合，并不限于一定是本发明的本质内容。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”，除了将部件A和部件B直接物理连接的情况以外，还包括使部件A和部件B经由不对电气连接状态产生影响的其他部件而间接连接的情况。相同地，所谓“将部件C设置在部件A和部件B之间的状态”，除了将部件A和部件C、或者将部件B和部件C直接连接的情况以外，还包括经由不对电气连接状态产生影响的其他部件而间接连接的情况。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式所涉及的车辆用灯具2的结构的电路图。车辆用灯具2具有金属卤化物灯即放电灯4、驱动放电灯4的放电灯点灯电路100、以及车载电池(以下，简称为电池)6、电源开关8。
电池6产生12V(或者24V)的直流电压Vbat。电源开关8是为了对放电灯4的点灯的接通、断开进行控制而设置的继电器开关，与电池6串联设置。
放电灯点灯电路100对平滑化后的电池电压Vbat进行升压，并进行交流变换而向放电灯4供给。下面，说明放电灯点灯电路100的详细结构。
放电灯点灯电路100具有第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2、点灯辅助电路10、启动电路20、第1开关SW1、第2开关SW2、电流检测电阻R1、控制电路30、以及输入电容器C1。
输入电容器C1与电池6并联设置，使电池电压Vbat平滑化。更具体地说，输入电容器C1设置在第1变压器T1、第2变压器T2的附近，起到对第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2的开关动作的电压平滑化的作用。
控制电路30是对放电灯点灯电路100整体进行控制的功能IC(Integrated Circuit)，对放电灯点灯电路100的动作次序进行控制，并且调节向放电灯4供给的电力。控制电路30通过执行以下序列，使放电灯4点灯，并使该光输出稳定化。
1.电源接通
2.击穿
3.电弧成长
4.升压
5.正常点灯
各序列的详细内容在后面记述。
由第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2、第1开关SW1、第2开关SW2以及控制电路30，形成生成对放电灯4的驱动电压(也称为灯电压)VL的驱动电压生成部12。驱动电压生成部12在上述升压期间以及正常点灯期间中，向放电灯4的两端之间供给第1频率(点灯频率)f1的交流驱动电压VL。第1频率f1设定为小于或等于10kHz，具体地说为250Hz～750Hz左右。将点灯频率f1的倒数称为点灯周期T1(＝1/f1)。
第1DC/DC变换器CONV1是绝缘型的开关调节器，包含第1开关元件M1、第1变压器T1、第1整流二极管D1、以及第1输出电容器Co1。由于第1DC/DC变换器CONV1的布局是通常布局，所以简单地进行说明。
第1变压器T1的1次线圈L1和第1开关元件M1，与输入电容器C1并联，并串联地设置在第1DC/DC变换器CONV1的输入端子Pin和接地端子(GND)之间。例如第1开关元件M1由N沟道MOSFET构成。第1变压器T1的2次线圈L2的一端接地，其另一端与第1整流二极管D1的正极连接。第1输出电容器Co1设置在第1整流二极管D1的负极和接地端子之间。
向第1开关元件M1的控制端子(栅极)施加频率比上述第1频率f1高的第2频率f2的第1控制脉冲信号S1。例如第2频率f2为400kHz。第1开关元件M1在第1控制脉冲信号S1为高电平时闭合，在低电平时断开。如后述所示，控制电路30基于放电灯4的电气状态，根据反馈对第1控制脉冲信号S1的高电平和低电平的占空比进行调节。
第1DC/DC变换器CONV1可以切换活动状态和非活动状态，在活动状态下，向放电灯4的一端P1供给第1驱动电压(以下，也称为输出电压)Vo1。
第2DC/DC变换器CONV2具有与第1DC/DC变换器CONV1相同的电路布局。即，第1整流二极管D1对应于第2整流二极管D2，第1输出电容器Co1对应于第2输出电容器Co2，第1变压器T1对应于第2变压器T2，第1开关元件M1对应于第2开关元件M2。第2开关元件M2的闭合、断开，是利用基于放电灯4的电气状态的反馈，根据由控制电路30生成的第2控制脉冲信号S2进行控制的。
第2DC/DC变换器CONV2也可以切换为活动状态和非活动状态，在活动状态下，向放电灯4的另一端P2供给第2驱动电压(以下，也称为第2输出电压)Vo2。
第1开关SW1设置在放电灯4的一端P1侧，在闭合状态下，使放电灯4的一端P1和固定电压端子(接地端子)之间电气导通。第2开关SW2设置在放电灯4的另一端P2侧，在闭合状态下，将放电灯4的另一端P2和接地端子之间电气导通。对于第1开关SW1以及第2开关SW2，优选为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或者MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，但也可以使用其他替代设备。第1开关SW1、第2开关SW2各自的闭合、断开状态，是与来自控制电路30的控制信号S3、S4对应而被控制的。
第1DC/DC变换器CONV1和第2DC/DC变换器CONV2，以规定周期T1(即第1频率f1)互补地反复处于活动状态和非活动状态。即，第1DC/DC变换器CONV1活动的期间、和第2DC/DC变换器CONV2活动的期间，分别成为点灯周期T1的半个周期。以下，将第1DC/DC变换器CONV1活动的状态称为第1状态φ1，将第2DC/DC变换器CONV2活动的状态称为第2状态φ2。第1开关SW1在第2DC/DC变换器CONV2活动时，即在第2状态φ2下闭合，第2开关SW2在第1DC/DC变换器CONV1活动时，即在第1状态φ1下闭合。
在第1状态φ1下，向放电灯4的一端P1施加第1驱动电压Vo1，向另一端P2施加接地电压(0V)，其结果，向放电灯4以第1极性施加驱动电压
Figure G2009102055953D0000091
在第2状态φ2下，向放电灯4的另一端P2施加第2输出电压Vo2，向一端P1施加接地电压，其结果，向放电灯4以与第1极性相反的第2极性施加驱动电压
Figure G2009102055953D0000092
在升压期间以及正常点灯期间内，控制电路30在规定的点灯周期T1中交替反复形成第1状态φ1和第2状态φ2。其结果，向放电灯4供给交流驱动电压VL。
电流检测电阻R1设置在流过放电灯4的灯电流IL的路径上。在图1的电路中，其设置在共通连接的第1开关SW1、第2开关SW2的发射极和接地端子之间。在第1状态φ1下，在放电灯4中流过以第1极性(朝向图1中的右方)流动的灯电流，在第2状态φ2下，流过向第2极性(朝向图1中的左方)流动的灯电流。在第1状态φ1、第2状态φ2下，分别在电流检测电阻R1中产生与灯电流IL成正比的电压降(称为电流检测信号SIL)。将电流检测信号SIL反馈至控制电路30。
启动电路20是为了击穿放电灯4而设置的，包括启动变压器22以及脉冲产生部28。启动电路20的脉冲产生部28向启动变压器22的1次线圈24施加振幅为400V的脉冲电压。其结果，在2次线圈26侧产生与启动变压器22的绕组比对应的高压脉冲(例如20kV)，施加在放电灯4上。其结果，击穿放电灯4而开始放电。
点灯辅助电路10是为了使放电灯4电弧成长而设置的。点灯辅助电路10包括点灯辅助电容器C2、点灯辅助电阻R2以及开关SW3。
点灯辅助电路10设置在放电灯4的一端P1和接地端子之间，换言之，与第1输出电容器Co1并联设置。点灯辅助电容器C2、点灯辅助电阻R2以及开关SW3串联连接。点灯辅助电容器C2、点灯辅助电阻R2、开关SW3的顺序并不特别限定，可以适当地调换。作为开关SW3，可以利用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)、双极晶体管、IGBT等各种晶体管元件。
作为一个例子，点灯辅助电容器C2为1.8μF，点灯辅助电阻R2为180Ω。此外，无需将点灯辅助电阻R2设置为电阻元件，根据其电阻值，也可以由开关SW3的闭合电阻代替。开关SW3的闭合、断开，与来自控制电路30的控制信号S5对应而被控制。开关SW3的控制序列在后面记述。
以上是放电灯点灯电路100的结构。下面，按照序列说明其动作。图2(a)～(d)是表示放电灯点灯电路100的动作状态的时序图。为了容易理解，图2(a)～(d)的纵轴及横轴适当地进行了放大、缩小，另外，为了容易理解而将示出的各波形进行了简化。图2(a)～(d)分别示出击穿过程、电弧成长过程、升压过程以及正常点灯时的波形。
1.电源接通
如果用户将电源开关8闭合，则放电灯点灯电路100启动。控制电路30使得第1DC/DC变换器CONV1为活动状态，第1开关SW1为断开状态，将电池电压Vbat升压至规定的高电压(400v)并进行稳定化。具体地说，控制电路30利用PWM(Pulse Width Modulation)、PFM(Pulse Frequency Modulation)方式等，对第1开关元件M1的占空比进行调节，以使第1DC/DC变换器CONV1的输出电压Vo1成为400V。对于PWM·PFM控制，使用公知的技术即可。作为一个例子，PWM控制可以由误差放大器和比较器实现，其中，该误差放大器将输出电压Vo1和基准电压(Vref)的误差进行放大，该比较器将三角波或锯齿波的周期信号根据误差放大器的输出进行限幅而生成第1控制脉冲信号S1。或者，也可以通过A/D变换器将输出电压Vo1变换为数字信号，通过个人计算机控制而生成第1控制脉冲信号S1。即，不限定第1开关元件M1的控制方式。
在此期间，控制电路30使开关SW3闭合。其结果，第1DC/DC变换器CONV1的第1输出电容器Co1以及点灯辅助电路10的点灯辅助电容器C2，以电压
Figure G2009102055953D0000111
进行充电，积蓄能量。
2.击穿
启动电路20承受由第1DC/DC变换器CONV1生成的400V的电压Vo1。脉冲产生部28向启动变压器22的1次线圈24施加振幅为400V的脉冲。如图2(a)所示，此时，在2次线圈26中产生大于或等于20kV的高电压脉冲。其结果，放电灯4的驱动电压上升至13～15kV程度而发生击穿，开始辉光放电。
3.电弧成长
在电弧成长的过程中，控制电路30持续维持开关SW3闭合。如果放电灯4发生击穿，则从第1输出电容器Co1以及点灯辅助电容器C2向放电灯4供给数A(具体地说为10A左右)的大电流。首先，从第1输出电容器Co1向放电灯4供给电流，然后，与根据点灯辅助电阻R2以及点灯辅助电容器C2形成的时间常数对应而延迟的电流，从点灯辅助电容器C2向放电灯4供给。由于对放电灯4的大电流的供给，是从第1输出电容器Co1至点灯辅助电路10进行接续(take over)的，所以点灯辅助电路10也被称为接续电路。通过该过程，可以防止自熄，并且从辉光放电向电弧放电转换(图2(b))。
4.升压
如果电弧成长过程结束而电弧放电稳定，则控制电路30使开关SW3断开，并且对第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2以及第1开关SW1、第2开关SW2进行控制，以规定的周期T1互补地反复第1状态φ1和第2状态φ2。
伴随着电弧放电的成长，放电灯4的光输出不断上升。光输出的增加是根据规格而确定的，为了可以得到与规格匹配的光输出(功率)，控制电路30对第1驱动电压Vo1、第2驱动电压Vo2、灯电流IL进行监视，根据反馈对第1开关元件M1、第2开关元件M2的闭合·断开的占空比进行调节。放电灯点灯电路100为了在升压期间内使放电灯4的光输出急剧上升，暂时供给高于额定功率的过功率，然后，将灯电压稳定为85V，将灯电流IL稳定为0.4A，从而接近额定功率(35W)。
如果着眼于开关SW3的导通状态的控制，则在放电灯4点灯前闭合，在放电灯点灯后断开。说明控制电路30对开关SW3进行从闭合至断开的切换控制。开关SW3的控制可以通过以下的方法1～3中的任意一种执行。
方法1
控制电路30基于流过放电灯4的灯电流IL，对开关SW3的接通、断开进行控制。具体地说，将与灯电流IL对应的电流检测信号SIL，和与规定的阈值电流Ith(例如0.2A)对应的阈值信号进行比较，在IL＜Ith时，即推定为放电灯4熄灯时，使开关SW3闭合，在IL＞Ith时，即推定为放电灯4点灯时，使开关SW3断开。
方法2
控制电路30基于向放电灯4供给的驱动电压Vo1(或者Vo2)，对开关SW3的闭合、断开进行控制。具体地说，将驱动电压Vo1与规定的阈值电压Vth(例如250V)进行比较，在Vo1＞Vth时，即推定为放电灯4熄灯时，使开关SW3闭合，在Vo1＜Vth时，即推定为放电灯4点灯时，使开关SW3断开。
方法3
从开始驱动放电灯4至放电灯4点灯为止的时间，可以根据放电灯4的种类以及第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2及点灯辅助电路10的特性进行预测。因此，控制电路30基于计时控制，对开关SW3的闭合、断开进行控制。具体地说，从开始驱动放电灯4(例如，以电源开关8闭合为触发)对经过时间开始计时，在经过规定时间之前使开关SW3闭合，在经过规定时间后，使开关SW3断开。
5.正常点灯
经过升压过程，向放电灯4供给的电力稳定为额定值35W，使放电灯4的光输出稳定化(图2(d))。
以上是本实施方式所涉及的放电灯点灯电路100的动作。该放电灯点灯电路100与现有的放电灯点灯电路相比，具有以下的优点。
(1)在现有的电路中，由于点灯辅助电容器C2始终与放电灯4的驱动路径连接，所以在放电灯4的再起弧时，由2次线圈26所感应的反电动势被点灯辅助电容器C2吸收，从而再起弧变得困难。与此相对，在本实施方式中，点灯辅助电路10的开关SW3与点灯辅助电容器C2串联设置，在放电灯4点灯后断开。即，由于点灯辅助电容器C2以及点灯辅助电阻R2，与第1DC/DC变换器CONV1的输出端子、换言之与放电灯4的驱动路径分离，因此，可以消除对再起弧产生的影响，可以防止放电灯4自熄。另外，由于可以提高放电灯4的两端P1、P2侧的电气状态的对称性，所以放电灯4的放电曲线的对称性也被改善。
(2)另外，在图1的点灯辅助电路10中没有设置开关SW3的现有的电路结构的情况下，由于在使放电灯4进行交流点灯时，在每个点灯周期反复进行点灯辅助电容器C2的充放电，所以存在点灯辅助电容器C2以及点灯辅助电阻R2发热，在应对发热上花费成本的问题。另外，在现有的电路中，可能由于反复进行充放电而使点灯辅助电容器C2的寿命缩短。与此相对，在本实施方式中，由于在放电灯4的交流点灯中，点灯辅助电容器C2不进行充放电，所以使得点灯辅助电容器C2以及点灯辅助电阻R2的发热实质上为零，另外也可以延长寿命。
该优点(2)是图1所示在放电灯4的两端设置2个DC/DC变换器的布局(称为双变换器型)所特有的效果。换言之，设置开关SW3这一点，对于双变换器型的放电灯点灯电路非常有用。
(3)另外，在现有的电路中，为了抑制点灯辅助电容器C2对放电灯4的点灯动作产生的影响，必须使点灯辅助电容器C2的容量减小。与此相对，在本实施方式中，由于点灯辅助电容器C2不会对放电灯4的点灯动作产生影响，所以其容量值可以仅考虑点灯辅助电路10原本的功能进行设计，因此，与现有技术相比，可以利用大容量的电容器，可以可靠地进行电弧成长。
以上是放电灯点灯电路100的动作及效果。
下面，说明点灯辅助电路10的变形例。图3(a)、(b)是表示变形例所涉及的点灯辅助电路10a、10b的结构的电路图。
图3(a)的点灯辅助电路10a，在图1的点灯辅助电路10的基础上，还具有二极管D3。二极管D3与开关SW3并联，朝向配置为，其正极为放电灯4的一端P1和接地端子GND中的电位较低的端子侧。在图1的放电灯点灯电路100中，由于接地端子GND为比一端P1更低的低电位，所以二极管D3的正极位于接地端子GND侧。
在车辆用灯具中，从电源开关8闭合至放电灯4启动(启动电路20产生脉冲)为止存在30ms左右的时间。即，由于点灯辅助电容器C2的充电在由启动电路20进行的击穿之前完成即可，所以充电电流Ic为0.1A左右即可，但点灯辅助电路10应向放电灯4供给的放电电流Id为较大的数A。
在图1的结构中，由于该放电电流Id经由开关SW3，所以必须使用与放电电流Id对应的开关，从成本及电路面积的角度出发，存在改善的余地。根据图3(a)的点灯辅助电路10a，点灯辅助电容器C2的充电经由开关SW3进行，从点灯辅助电容器C2向放电灯4的放电电流Id的供给主要经由二极管D3进行。因此，对于开关SW3，只要考虑0.1A左右的较小的充电电流Ic进行设计即可，所以可以实现小型化、低成本化。
此外，在使用图3(a)的点灯辅助电路10a的情况下，也可以在电弧成长的期间内使开关SW3断开。
图3(b)的点灯辅助电路10b，在图3(a)的结构的基础上，还具有放电电流限制电阻R3。放电电流限制电阻R3在二极管D3的正极·负极之间与开关SW3串联设置。开关SW3可以由NPN型的双极晶体管构成。例如R2＝180Ω，R3＝2.2kΩ。只要将双极晶体管在有源区域中使用，就可以利用晶体管的闭合电阻代替点灯辅助电阻R2。也可以取代双极晶体管而使用MOSFET或IGBT。
根据图3(b)的结构，由于与图3(a)相同地，放电电流Id主要流过二极管D3侧，所以作为开关SW3，可以使用较小的双极晶体管。
另外，如图3(b)所示，在作为开关SW3而使用双极晶体管的情况下，由于在放电灯刚启动后，放电电流Id要从双极晶体管(SW3)的发射器向集电器流动，所以如果该电流较大，则可能损害开关SW3的可靠性。
如果使开关SW3的电压降为零，则放电电流限制电阻R3的电压降被固定为二极管D3的正向电压Vf(＝0.7V)。因此，根据图3(b)的点灯辅助电路10b，可以将经由开关SW3流过放电灯4的放电电流Ix限制为小于或等于(Vf/R3)。
在通常的放电灯点灯电路100中，具有接地短路保护功能，其对放电灯4的两端P1、P2是否接地短路进行判定，在发生接地短路时执行规定的处理(使电路断路或使点灯暂时停止等)。如图3(a)、(b)所示，在点灯辅助电路中，在与开关SW3并联的路径上设置二极管D3的情况下，在点灯辅助电路10的相反侧的第2DC/DC变换器CONV2的输出发生接地短路时，可能产生无法准确地检测接地短路的问题。
以将图1的放电灯点灯电路100和图3(b)的点灯辅助电路10b组合而成的电路为例说明该问题。
使放电灯点灯电路100的电源接通，然后依次变化至击穿过程、电弧成长过程。在电弧成长的过程中，点灯辅助电容器C2的电荷向放电灯4供给。初始为闭合的开关SW3在点灯开始的同时断开。在该定时，在电容器C2中残留有与输出电压Vo1对应的电荷。
然后，开始下述交流点灯，即，使第1DC/DC变换器CONV1和第2DC/DC变换器CONV2以点灯频率交互处于活动状态。另外，还存在在交流点灯开始前进行固定时间(也称为DC期间)的预热的情况。即，使第2DC/DC变换器CONV2固定地为活动，使第1开关SW1固定地为闭合，进行直流点灯。通过进行预热，可以对放电灯4的两端的电极均匀地加热。
在交流点灯刚开始后，或者在预热时(DC期间)极性切换时，发生从第1状态φ1至第2状态φ2的变化。
在从第1状态φ1变化至第2状态φ2时，如果使第1开关SW1从断开切换至闭合，则点灯辅助电容器C2的残留电荷向第1开关SW1以及电流检测电阻R1流动。具体地说，在从图3(b)的接地端子GND经由二极管D3、点灯辅助电阻R2、点灯辅助电容器C2、第1开关SW1、电流检测电阻R1而返回接地端子GND这样的闭合环路中流过电流。
另一方面，控制电路30将放电灯4的端子电压较低且在放电灯4中没有电流流过的状态判定为接地短路。具体地说，根据满足以下2个条件这两者而判定为接地短路状态。
条件1放电灯4的端子P1(P2)的电位比规定的阈值低。
条件2电流检测电阻R1上产生的电压降(SIL)比阈值小。
现在，使第2DC/DC变换器CONV2的输出(即，放电灯4的端子P2)接地短路。此时，满足条件1。但是，由于通过在上述闭合环路中流过电流，而在电流检测电阻R1上产生非零的电压降，因此，判定点灯辅助电路10中条件2不成立。这意味着无法检测出第2DC/DC变换器CONV2接地短路。由于如果在接地短路检测中产生问题，则在放电灯点灯电路100的控制中发生失配，所以不优选。
下面说明用于解决该问题的技术。
为了避免上述接地短路检测的问题，将电流检测电阻R1配置在位于第1开关SW1以及二极管D3所形成的环路之外的位置上。即，将电流检测电阻R1从上述环路中去除。换言之，二极管D3的正极端子的连接目标的位置为，使得在包含二极管D3自身和第1开关SW1的环路中流过的环路电流不流入电流检测电阻R1。
图4是表示第1变形例所涉及的放电灯点灯电路100c的结构的电路图。控制电路30基于电流检测电阻R1上产生的电压降(电流检测信号SIL)，对第1DC/DC变换器CONV1、第2DC/DC变换器CONV2的通断进行控制。而且，控制电路30基于放电灯4的一端P1的电位Vo1和电流检测信号SIL，对第1DC/DC变换器CONV1的输出的接地短路进行检测，基于放电灯4的另一端P2的电位Vo2和电流检测信号SIL，对第2DC/DC变换器CONV2的输出的接地短路进行检测。
点灯辅助电路10c具有与图3(b)的点灯辅助电路10b相同的结构要素，但二极管D3的连接方式不同。具体地说，二极管D3的正极，连接在将第1开关SW1和电流检测电阻R1连结的路径的节点上。其他结构相同。
下面，说明图4的放电灯点灯电路100c的动作。在从第1状态φ1变换至第2状态φ2时，假定第2DC/DC变换器CONV2为处于接地短路状态。此时，点灯辅助电容器C2的残留电荷向第1开关SW1流入。流入第1开关SW1的电流不流过电流检测电阻R1，而是经由第2整流二极管D2再次向点灯辅助电容器C2流入。即，由第2整流二极管D2、点灯辅助电阻R2、点灯辅助电容器C2、第1开关SW1形成环形路径，将电流检测电阻R1从该环路中去除。
即，由于在电流检测电阻R1上不产生电压降，所以控制电路30可以适当地判定出上述接地短路判定的条件2，可以检测出第2DC/DC变换器CONV2处于接地短路状态这一情况。
图5(a)、(b)是表示第2、第3变形例所涉及的放电灯点灯电路100d、100e的结构的一部分的电路图。
在图5(a)的放电灯点灯电路100d中，设置有2个电流检测电阻R11、R12。第1电流检测电阻R11设置在第1开关SW1和固定电压端子(接地端子GND)之间，第2电流检测电阻R12设置在第2开关SW2和接地端子GND之间。
电流检测电阻R11上产生的电压降，在第2状态φ2下，作为表示流过放电灯4的电流的电流检测信号SIL1，反馈至控制电路30(未图示)。相同地，电流检测电阻R12上产生的电压降，在第1状态φ1下，作为表示流过放电灯4的电流的电流检测信号SIL2，反馈至控制电路30(未图示)。
着眼于图5(a)的点灯辅助电路10d，2个电流检测电阻R11、R12均设置在位于二极管D3以及第1开关SW1所形成的环路之外的位置上。具体地说，二极管D3的负极连接在第1开关SW1和电流检测电阻R11的连接路径的节点上。
在图5(a)的结构中，即使电流在第1开关SW1、二极管D3、点灯辅助电阻R2、点灯辅助电容器C2的环路中流动，电流检测电阻R11上也不产生电压降。因此，可以适当地检测第2DC/DC变换器CONV2的接地短路。
在图5(b)的放电灯点灯电路100e中，电流检测电阻R1设置在第1开关SW1的固定电压端子(接地端子)侧的端子和第2开关SW2的接地端子侧的端子之间。电流检测电阻R1的第1开关SW1侧的端子接地。
在图5(b)中，电流检测电阻R1设置在位于二极管D3以及第1开关SW1所形成的环路之外的位置上。具体地说，二极管D3的负极连接在第1开关SW1和电流检测电阻R1的连接路径的节点上。
此外，在图5(b)中，第1开关SW1和电流检测电阻R1的连接路径上的节点，即为接地端子GND。即，在图5(b)的点灯辅助电路10e的情况下，成为与图3(b)的点灯辅助电路10b实质上相同的结构。
根据图5(b)的放电灯点灯电路100e，也可以检测第2DC/DC变换器CONV2的接地短路。
此外，在接地短路检测通过与上述各个方法不同的方法进行的情况下，或者接地短路检测的问题不会对系统整体产生恶劣影响的情况下，当然可以直接使用图3(a)、(b)的点灯辅助电路10a、10b。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，说明了使设置在放电灯4的两端上的2个DC/DC变换器交互动作而进行交流点灯的技术。在第2实施方式中，使用单一的DC/DC变换器和开关电路(H桥电路)进行交流点灯。
图6是表示第2实施方式所涉及的车辆用灯具2a的结构的电路图。省略与图1共通的结构的说明，仅说明不同点。
放电灯点灯电路100a包括DC/DC变换器CONV4、点灯辅助电路10、启动电路20、H桥电路40、以及输入电路42。
输入电路42包括输入电感线圈L6、输入电容器C1、C6、电阻R6、以及输入开关M6。输入电容器C6与电池6并联设置，使电池电压Vbat平滑化。
输入电感线圈L6与电源开关8串联设置在电池6和DC/DC变换器CONV4的输入端子Pin之间。输入电容器C6以及输入开关M6，串联设置在输入端子Pin和接地端子GND之间。电阻R6设置在输入开关M6的栅极和输入电容器C1的一端之间。输入电路42阻止DC/DC变换器CONV4所产生的噪声向电池6侧泄漏。另外，输入开关M6以及电阻R6是为了保护电路而设置的，具有在将电池6以相反极性连接时切断电流的功能。
DC/DC变换器CONV4对电池电压Vbat进行升压。DC/DC变换器CONV4包括变压器T4、整流二极管D4、输出电容器Co4、以及开关元件M4。变压器T4的1次线圈L4的一端和2次线圈L5的一端，与开关元件M4(MOSFET)的漏电极共通地连接。通过对开关元件M4进行闭合/断开，使电池电压Vbat升压。开关元件M4的闭合、断开的占空比的控制与第1实施方式相同。将升压后的输出电压Vo供给至后段的H桥电路40。
H桥电路40包括IGBT的高电位侧开关Q1、Q3和低电位侧开关Q2、Q4。通过使开关Q1、Q4的组合闭合即第1状态φ1、和开关Q2、Q3的组合闭合即第2状态φ2交互反复形成，而向放电灯4供给交流驱动电压。即，DC/DC变换器CONV4以及H桥电路40作为驱动电压生成部12起作用。
点灯辅助电路10以及启动电路20与第1实施方式相同。点灯辅助电路10具有图1或者图3(a)、(b)中的任一种结构。
图6的放电灯点灯电路100a具有以下的优点。
(4)点灯辅助电路10的开关SW3在放电灯4点灯后断开，在点灯中，点灯辅助电容器C2从放电灯4的驱动路径中分离。因此，与第1实施方式相同地，在再起弧时，由于2次线圈26上产生的反电动势不会被点灯辅助电容器C2吸收，因此，可以防止放电灯4自熄。
(5)在第2实施方式中，与第1实施方式相同地，由于点灯辅助电容器C2不会对放电灯4的点灯动作产生影响，所以其容量值可以仅考虑原本的点灯辅助电路10的功能而进行设计，因此，与现有技术相比，可以利用大容量的电容器，可以可靠地进行电弧成长。
以上，基于各个实施方式对本发明进行了说明。这些实施方式仅为例示，对于本领域的技术人员显而易见得是，可以针对各结构要素或各处理过程的组合形成各种变形例，而且这些变形例也包括在本发明的范围内。
在第1实施方式中，针对生成正的驱动电压Vo1、Vo2并施加在放电灯4上的情况(称为正极点灯)进行了说明，但也可以生成负的驱动电压Vo1、Vo2而驱动放电灯4(称为负极点灯)。在此情况下，将图1中的第1整流二极管D1、第2整流二极管D2的朝向反转。
在进行负极点灯的情况下，也可以设置图3(a)或(b)的点灯辅助电路10a、10b。图3(a)、(b)的二极管D3的朝向需要配置为，使放电灯4的一端P1和接地端子GND中电位较低的端子侧为正极。在进行负极点灯的情况下，由于放电灯4的一端P1侧成为低电位，所以必须将二极管D3反转，以使得正极位于放电灯4的一端P1侧。
相同地，在第2实施方式中，也可以将图6中的整流二极管D4的朝向反转，进行负极点灯。此时，在设置图3(a)或(b)的点灯辅助电路10a、10b的情况下，将二极管D3的朝向反转即可。
在本实施方式中，以车辆用灯具为例进行了说明，但本发明的用途并不限定于此，可以广泛地应用于具有点灯辅助电路的放电灯点灯电路中。
基于本实施方式，使用特定的语句对本发明进行了说明，但本实施方式仅示出了本发明的原理及应用，对于本实施方式，在不脱离权利要求书中规定的本发明的精神的范围内，可以大量进行变形例或配置的变更。

Claims (10)

1.一种放电灯点灯电路，其特征在于，具有：
驱动电压生成部，其向驱动对象的放电灯供给交流驱动电压；以及
点灯辅助电路，其设置在所述放电灯的一端侧，
所述点灯辅助电路包括：
串联地设置在所述放电灯的所述一端和固定电压端子之间的电容器、开关元件以及电阻要素；以及
控制部，其对所述开关元件的导通状态进行控制。
2.根据权利要求1所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述点灯辅助电路还包括二极管，其配置在与所述开关元件并联的路径上，朝向为其正极成为所述固定电压端子侧。
3.根据权利要求1所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述控制部，
在流过所述放电灯的灯电流比规定的阈值电流小时，使所述开关元件闭合，在所述灯电流比所述阈值电流大时，使所述开关元件断开。
4.根据权利要求1所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述控制部，
在施加在所述放电灯的所述一端上的灯电压比规定的阈值电压高时，使所述开关元件闭合，在所述灯电压比所述阈值电压低时，使所述开关元件断开。
5.根据权利要求1所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述控制部，在从开始驱动所述放电灯至经过规定时间之前，使所述开关元件闭合，在经过所述规定时间后，使所述开关元件断开。
6.根据权利要求1所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述驱动电压生成部包括：
第1DC/DC变换器，其向所述放电灯的所述一端供给第1驱动电压；
第2DC/DC变换器，其向所述放电灯的另一端供给第2驱动电压；
第1开关，其设置在所述放电灯的所述一端侧，在闭合状态下，将所述放电灯的所述一端和所述固定电压端子之间电气导通；以及
第2开关，其设置在所述放电灯的所述另一端侧，在闭合状态下，将所述放电灯的所述另一端和所述固定电压端子之间电气导通，
所述第1DC/DC变换器和所述第2DC/DC变换器，以规定的频率互补地反复处于活动状态、非活动状态，所述第1开关在所述第2DC/DC变换器活动时闭合，所述第2开关在所述第1DC/DC变换器活动时闭合。
7.根据权利要求2所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述驱动电压生成部包括：
第1DC/DC变换器，其向所述放电灯的所述一端供给第1驱动电压；
第2DC/DC变换器，其向所述放电灯的另一端供给第2驱动电压；
第1开关，其设置在所述放电灯的所述一端侧，在闭合状态下，将所述放电灯的所述一端和所述固定电压端子之间电气导通；
第2开关，其设置在所述放电灯的所述另一端侧，在闭合状态下，将所述放电灯的所述另一端和所述固定电压端子之间电气导通；以及
至少一个电流检测电阻，其设置在所述第1开关闭合时流过所述放电灯的电流的路径上、和所述第2开关闭合时流过所述放电灯的电流的路径上，
所述第1DC/DC变换器和所述第2DC/DC变换器，以规定的频率互补地反复处于活动状态、非活动状态，所述第1开关在所述第2DC/DC变换器活动时闭合，所述第2开关在所述第1DC/DC变换器活动时闭合，并且，所述第1DC/DC变换器以及所述第2DC/DC变换器基于所述至少一个电流检测电阻的电压降而被控制，
所述至少一个电流检测电阻，均配置在位于所述第1开关以及所述二极管所形成的环路之外的位置上。
8.根据权利要求7所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述第1开关的所述固定电压端子侧的端子和所述第2开关的所述固定电压端子侧的端子共通地连接，
所述电流检测电阻，设置在所述第1开关和所述第2开关的共通地连接的端子与所述固定电压端子之间，
所述二极管的正极连接在所述第1开关和所述电流检测电阻的连接路径上。
9.根据权利要求7所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述电流检测电阻，设置在所述第1开关的所述固定电压端子侧的端子和所述第2开关的所述固定电压端子侧的端子之间，
所述二极管的正极连接在所述第1开关和所述电流检测电阻的连接路径上。
10.根据权利要求7所述的放电灯点灯电路，其特征在于，
所述至少一个的电流检测电阻为2个，
第1个所述电流检测电阻，设置在所述第1开关和所述固定电压端子之间，
第2个所述电流检测电阻，设置在所述第2开关和所述固定电压端子之间，
所述二极管的正极连接在所述第1开关和第1所述电流检测电阻的连接路径上。
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