CN101873745B - 车辆用灯具的点灯控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆用灯具的点灯控制装置，其在电源的正极侧接地短路的情况下，防止从正极侧向接地侧流过较大的接地短路电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。车辆用灯具的点灯控制装置(1)构成为具有：升压斩波电路(2)；异常检测部(5)，其基于电源电压和至LED(20-1～20-N)的供给电压中的至少一个，检测正极侧输出的异常，并输出异常信号；以及旁路部(4)，其与所述异常信号相对应，使向LED(20-1～20-N)供给的供电电流旁路绕过。

Description

车辆用灯具的点灯控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用灯具的点灯控制装置，涉及一种对由半导体发光元件构成的半导体光源的点灯进行控制的车辆用灯具的点灯控制装置。
背景技术
当前，作为车辆用灯具，已知将发光二极管(LED：Light EmittingDiode)等半导体发光元件作为半导体光源使用的车辆用灯具，在这种车辆用灯具中，安装有用于控制LED点灯的点灯控制装置。
在这种点灯控制装置中，有时设置有限流电路，其用于在启动时，从车载蓄电池向半导体光源流过大电流脉冲(甩负荷(load-dump))的情况下，保护该半导体光源(例如，参照专利文献1)。
作为限流电路，在供给至与半导体光源串联连接的电阻的电源电压大于或等于规定电压的情况下，减少流过所述电阻的电流。由此，在由突降浪涌等产生的过电压向点灯控制装置施加的情况下，减少从电源的正极侧向所述电阻供给的电流，以防止半导体光源损坏。
专利文献1：特开2004-122912号公报
发明内容
如上所述，作为现有的车辆用灯具，可以利用限流电路，防止由于施加过电压而导致半导体光源损坏。
但是，由于在电源的正极侧接地短路的情况下，蓄电池电压与接地端(GND)之间短路，从正极侧向接地侧流过较大的接地短路电流，所以有可能点灯控制装置产生故障。
由此，本发明的课题在于，在电源的正极侧接地短路的情况下，防止从正极侧向接地侧流过较大的接地短路电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
本发明的一个方式所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置形成为，具有：非绝缘型的电流控制部，其向半导体光源供给供电电流；异常检测部，其基于电源电压和至半导体光源的供给电压中的至少一个，检测正极侧输出的异常，并输出异常信号；以及旁路部，其与所述异常信号相对应，使由所述电流控制部生成的所述供电电流旁路绕过。
由此，由于在检测出异常时，使向半导体光源供给的供电电流旁路绕过，所以所述旁路部的输出侧的驱动电流的电流值变小。
发明的效果
本发明的车辆用灯具的点灯控制装置的特征在于，具有：非绝缘型的电流控制部，其向半导体光源供给供电电流；异常检测部，其基于电源电压和向半导体光源的供给电压中的至少一个，检测正极侧输出的异常，并输出异常信号；以及旁路部，其与所述异常信号相对应，使由所述电流控制部生成的所述供电电流旁路绕过。
由此，由于在检测出所述电流控制部的正极侧输出异常的情况下，将供电电流旁路绕过，所以可以防止从正极侧流过过电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
在技术方案2所记载的发明中，由于所述旁路部具有：第1电阻，其与半导体光源串联连接；以及开关部，其与该第1电阻并联连接，所述异常检测部具有第1开关元件，其在检测出异常时使所述开关部进行断开动作，所以，在异常时可以可靠地使所述开关部进行断开动作，以使得所述供电电流流过所述第1电阻。
在技术方案3所记载的发明中，由于所述异常检测部具有对电源电压的过电压进行检测的过电压检测部，在所述过电压部检测出过电压时，所述异常检测部使所述开关部进行断开动作，所以，可以防止在正常动作下该开关部进行接通动作时，向半导体光源施加过电压。
在技术方案4所记载的发明中，由于所述异常检测部具有检测所述供给电压的降低的供给电压检测部，在所述供给电压检测部检测出供给电压的降低时，所述异常检测部使所述开关部进行断开动作，所以，可以检测所述电流控制部的正极侧输出的接地短路以及负极侧输出的短路异常。由此，可以防止在至半导体光源的供给电压变得异常时从正极侧向接地侧流过较大电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
在技术方案5所记载的发明中，由于所述异常检测部具有第2开关元件，其在所述开关部断开动作的同时，停止至半导体光源的电压供给，所以，在从异常状态恢复到正常状态时，或者开关部的接通动作时的同时，电流控制部开始驱动，因此，可以防止在开关部进行接通动作时在半导体光源中流过过电流。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构的图。
图2是表示在正常动作时、接地短路时、施加过电压时的蓄电池电压、驱动电压、驱动电流、PWM信号的时序图。
图3是用于说明开关元件的接通电压的设定范围的图。
图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置的结构的图。
图5是表示在正常动作时、接地短路时、施加过电压时的蓄电池电压、驱动电压、驱动电流的时序图。
具体实施方式
下面，对本发明的第1实施方式所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置进行说明。
点灯控制装置1如图1所示，构成为具有：作为非绝缘型的电流控制部的升压斩波电路2(非绝缘型变流器)，其向作为半导体光源的LED 20-1～20-N(N为大于或等于2的整数)供给供电电流(以下称为“驱动电流”)；电流检测部3；旁路部4；异常检测部5；以及PWM信号生成部6，其生成控制升压斩波电路2的驱动的PWM信号SPWM。另外，点灯控制装置1具有正极侧的输入端子10、接地侧的输入端子11、正极侧的输出端子12以及接地侧的输出端子13。
升压斩波电路2构成为具有NMOS晶体管Tr1、电容器C1、C2、线圈L、以及二极管D1，接受来自PWM信号生成部6的PWM信号SPWM而将正极输出向LED 20-1～20-N供给。
电流检测部3构成为具有分流电阻R1、PNP晶体管Tr2、Tr3、以及电阻R2～R4，检测向LED 20-1～20-N供给的驱动电流。PNP晶体管Tr2的发射极以及集电极分别与电阻R2及电阻R3连接，PNP晶体管Tr3的集电极与电阻R4连接。
旁路部4构成为具有：电阻R5；作为第1电阻的电阻R6，其一端与分流电阻R1连接，另一端与LED 20-1～20-N的正极连接；以及作为开关部的PMOS晶体管Tr4，其与该电阻R6并联连接。并且，电阻R6的电阻值远大于电阻R1。
异常检测部5构成为具有作为第1开关元件的NPN晶体管Tr5、NPN晶体管Tr6、NPN晶体管Tr7、作为第2开关元件的NPN晶体管Tr8及NPN晶体管Tr9、电阻R7～R18、以及齐纳二极管ZD 1。NPN晶体管Tr7和齐纳二极管ZD1作为过电压检测部起作用。NPN晶体管Tr5和电阻R7～R10作为供给电压检测部起作用。
NPN晶体管Tr5的集电极经由电阻R7与PMOS晶体管Tr4的门极连接。NPN晶体管Tr5的基极经由电阻R9与PMOS晶体管Tr4的漏极以及电阻6连接，并经由电阻R9以及电阻R10与NPN晶体管Tr6的基极连接。NPN晶体管Tr5的发射极接地。
NPN晶体管Tr6的集电极经由电阻R15与NPN晶体管Tr8的基极连接，发射极接地。
NPN晶体管Tr7的基极经由电阻R12以及齐纳二极管ZD1，与作为电源部的蓄电池(未图示)的正极侧输入端子10连接，集电极经由电阻R9与电阻R6连接，发射极接地。
NPN晶体管Tr8的集电极与NPN晶体管Tr9的集电极连接。
NPN晶体管Tr9的基极经由电阻R17以及齐纳二极管ZD1，与蓄电池的正极侧输入端子10连接，发射极接地。
PWM信号生成部6具有误差放大器8以及PWM信号生成电路(未图示)而构成。误差放大器8的比较输出与NPN晶体管Tr8、Tr9的集电极连接。PWM信号生成部6的PWM信号输出端子与NMOS晶体管Tr1的门极连接。
下面，对点灯控制装置1的动作进行说明。
图2是表示升压斩波电路2在正常地进行动作时(以下称为“正常动作时”)、蓄电池的正极侧输出接地短路时(以下称为“接地短路时”)、在蓄电池的正极侧施加大于或等于LED 20-1～20-N的额定正向电压(Vf)的过电压时(以下称为“施加过电压时”)的蓄电池电压、驱动电压(输出端子12处的电压)、驱动电流、PWM信号PPWM的时序图。区间A、C示出正常动作时，区间B示出接地短路时，区间D示出施加过电压时。
在正常动作时，如果向输入端子10施加蓄电池电压，则通过升压斩波电路2将驱动电压向NPN晶体管Tr5、Tr6的基极供给。由于NPN晶体管Tr5进行接通动作，所以PMOS晶体管Tr4也进行接通动作。另外，由于NPN晶体管Tr6进行接通动作，所以NPN晶体管Tr8进行断开动作，将误差放大器8的比较输出向PWM信号生成电路送出。由此，所述PWM信号生成电路接受所述比较输出，将PWM信号PPWM向NMOS晶体管Tr1的门极送出。通过接受到PWM信号PPWM的NMOS晶体管Tr1的接通断开动作，使升压斩波电路2产生规定的驱动电压，驱动电流经由PMOS晶体管Tr4向LED 20-1～20-N供给(参照区间A)。
在接地短路时，驱动电压为大致0伏，在NPN晶体管Tr5、Tr6的基极不产生可以使NPN晶体管Tr5、Tr6接通的电压。这样，由于NPN晶体管Tr5进行断开动作，所以PMOS晶体管Tr4也进行断开动作，驱动电流经由电阻R6进行接地短路。由于此时的驱动电流通过电阻值较大的电阻R6，所以驱动电流的电流值变小(参照区间B)。
另外，由于NPN晶体管Tr6进行断开动作，NPN晶体管Tr8进行接通动作，所以误差放大器8的比较输出成为低电平，因此，在PWM信号生成电路中没有输入比较输出，不输出PWM信号PPWM(参照区间B)。由于NMOS晶体管Tr1不进行接通断开动作，所以升压斩波电路2的驱动停止(参照区间B)。此外，为了使NPN晶体管Tr5和NPN晶体管Tr6的断开动作的定时同时产生，而使得电阻R9和电阻R10的电阻值相同，并且使得电阻R8和电阻R11的电阻值相同。
然后，如果正极侧的输出端子12从接地短路状态恢复正常，则从升压斩波电路2将驱动电压向NPN晶体管Tr5、Tr6的基极供给(参照区间C)。由于以后的动作与上述区间A的动作相同，所以省略说明。
在由于甩负荷等原因而施加过电压时，由于齐纳二极管ZD1接通，所以电压向NPN晶体管Tr7、Tr9的基极供给。由此，由于NPN晶体管Tr7进行接通动作，NPN晶体管Tr5进行断开动作，所以PMOS晶体管Tr4也进行断开动作，驱动电流经由电阻R6向LED 20-1～20-N供给。由于此时的驱动电流通过电阻值较大的电阻R6，所以其电流值变小(参照区间D)。
另外，由于NPN晶体管Tr9进行接通动作，所以误差放大器8的比较输出成为低电平，因此在PWM信号生成电路中没有输入比较输出，不输出PWM信号PPWM(参照区间D)。由于NMOS晶体管Tr1不进行接通断开动作，所以升压斩波电路2的驱动停止(参照区间D)。此外，在过电压时，升压斩波电路2的驱动停止，但由于电流经由电阻R6向LED 20-1～20-N流动，所以驱动电流以及输出端子电压12没有完全为0(参照区间D)。
如果蓄电池电压恢复正常，则由于NPN晶体管Tr7以及NPN晶体管Tr9进行断开动作，所以PMOS晶体管Tr4进行接通动作，同时升压斩波电路2也开始驱动。以后的动作与上述区间C的动作相同。
下面，对NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压的设定范围进行说明。图3是用于说明NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压的设定范围(图3的b区域)的图。NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压设定为，大于接地短路时正极侧输出端子12的电压(Va)，并且，小于或等于在正常动作时开始流过驱动电流的正极侧输出端子12的电压(Vb)。此外，Vc是正常动作时的正极侧输出端子12的电压。
在正常动作时，由于正极侧的输出端子12的电压(Vc，图3的c区域)与NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压(＞Va，≤Vb)相比较高，所以NPN晶体管Tr5、Tr6进行接通动作。如果NPN晶体管Tr5进行接通动作，则PMOS晶体管Tr4也进行接通动作，驱动电流通过分流电阻R1向PMOS晶体管Tr4流动。
另一方面，在接地短路时，由于正极侧的输出端子12的电压(≤Va、图3的a区域)与NPN晶体管Tr5、Tr6的断开电压相比较低，所以NPN晶体管Tr5、Tr6进行断开动作。如果NPN晶体管Tr5进行断开动作，则PMOS晶体管Tr4也进行断开动作，驱动电流通过分流电阻R1向电阻R6流动。
在这里，如果使接地短路时的驱动电流为接地短路电流，则接地短路电流的电流值随着电阻R6的值增大而减小。由此，可以通过调整电阻R6的值而调整接地短路电流的电流值，可以与电阻6的设定值相对应而使接地短路电流小于正常动作时的驱动电流。
另外，由于NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压设定为，与接地短路时的正极侧输出端子12的电压(Va)相比较大，并且，小于或等于驱动电流供给开始时的正极侧输出端子12的电压(Vb)，所以，在接地短路时可靠地使升压斩波电路2的驱动电压与NPN晶体管Tr5、Tr6的接通电压相比较低。由此，在接地短路时，可以可靠地使NPN晶体管Tr5、Tr6进行断开动作，使PMOS晶体管Tr4进行断开动作。
根据本发明的第1实施方式，如上所述，由于在升压斩波电路2的正极侧接地短路的情况下，通过使PMOS晶体管Tr4进行断开动作，而可以使接地短路电流经由电阻值较大的电阻R6进行接地短路，并且对NMOS晶体管Tr1的接通断开动作进行控制而使升压斩波电路2的驱动停止，因此，可以防止从正极侧向接地侧流过较大的接地短路电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
另外，由于即使在经由蓄电池的输入端子10输入了过电压的情况下，也通过使PMOS晶体管Tr4进行断开动作，从而基于过电压的大电流经由电阻值较大的电阻R6流动，并且对NMOS晶体管Tr1的接通断开动作进行控制而使升压斩波电路2的驱动停止，所以可以防止从正极侧向LED 20-1～20-N流过大电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
下面，对本发明的第2实施方式所涉及的车辆用灯具的点灯控制装置进行说明。
点灯控制装置30如图4所示，具有逆连接保护用的二极管D2、旁路部31、异常检测部32、以及驱动电流设定部33而构成。
旁路部31构成为具有：电阻R20，其与作为电源部的蓄电池(未图示)串联连接，该电源部向作为半导体光源的LED 50-1～50-N(N为大于或等于2的整数)供给驱动电压；以及作为开关部的PMOS晶体管Tr10，其与该电阻20并联连接。此外，电阻R20的电阻值与其它电阻的电阻值相比较大。
异常检测部32构成为具有作为第1开关元件的NPN晶体管Tr11、NPN晶体管Tr12、电阻R22～R26、以及齐纳二极管ZD2。NPN晶体管Tr12和齐纳二极管ZD2作为过电压检测部起作用。NPN晶体管Tr11和电阻R22～R24作为供给电压检测部起作用。
NPN晶体管Tr11的集电极经由电阻R23与PMOS晶体管Tr10的门极连接。NPN晶体管Tr11的基极，经由电阻R22与PMOS晶体管Tr10的漏极以及电阻20连接。NPN晶体管Tr11的发射极接地。
NPN晶体管Tr12的基极，经由电阻R25、齐纳二极管ZD2以及二极管D2与蓄电池的正极侧输入端子40连接，集电极经由电阻R22与PMOS晶体管Tr10的漏极以及电阻20连接，发射极接地。
驱动电流设定部33具有电阻R27～R30而构成，对向LED 50-1～50-N供给的驱动电流的值进行设定。
下面，对点灯控制装置30的动作进行说明。
图5是表示蓄电池的正极侧输出正常时(以下称为“正常动作时”)、蓄电池的正极侧输出接地短路时(以下称为“接地短路时”)、向蓄电池的正极侧施加大于或等于LED 50-1～50-N的额定正向电压(Vf)的过电压时(以下称为“施加过电压时”)的蓄电池电压、驱动电压(输出端子42处的电压)、驱动电流的时序图。区间A、C示出正常动作时，区间B示出接地短路时，区间D示出施加过电压时。
在正常动作时，如果在输入端子40中被施加了蓄电池电压，则供给驱动电压，向NPN晶体管Tr11的基极供给。由于NPN晶体管Tr11进行接通动作，所以PMOS晶体管Tr10也进行接通动作，驱动电流经由PMOS晶体管Tr10向LED 50-1～50-N供给(参照区间A)。
在接地短路时，驱动电压成为大致0伏，在NPN晶体管Tr11的基极处不产生可以使NPN晶体管Tr11接通的电压。这样，由于NPN晶体管Tr11进行断开动作，所以PMOS晶体管Tr10也进行断开动作，驱动电流经由电阻20而接地短路。由于此时的驱动电流通过电阻值较大的电阻R20，所以驱动电流的电流值变得较小(参照区间B)。
然后，如果正极侧的输出端子42从接地短路状态恢复正常状态，则驱动电压向NPN晶体管Tr11的基极供给(参照区间C)。由于以后的动作与上述区间A的动作相同，所以省略说明。
另外，在由于甩负荷等原因而施加过电压时，由于齐纳二极管ZD2接通，所以过电流作为高水平信号而向NPN晶体管Tr12的基极供给电压，所以，NPN晶体管Tr12进行接通动作，NPN晶体管Tr11进行断开动作，由此，PMOS晶体管Tr10也进行断开动作，驱动电流经由电阻R20向LED 50-1～50-N供给。由于此时的驱动电流通过电阻值较大的电阻R20，所以其电流值变小(参照区间D)。此外，在过电压时，电流经由电阻R20向LED 50-1～50-N流动，所以驱动电流以及驱动电压没有完全为0(参照区间D)。
此外，由于过电压为蓄电池电压的10倍左右的大小，所以驱动电压没有完全为0(参照区间D)。
然后，由于如果蓄电池电压恢复正常，则NPN晶体管Tr12进行断开动作，PMOS晶体管Tr10进行接通动作，所以向LED 50-1～50-N施加正常时的驱动电压。以后的动作与上述区间C的动作相同。
对于NPN晶体管Tr11的接通电压的设定范围，由于与上述第1实施方式相同，所以省略说明。
根据本第2实施方式，如上所述，由于在正极侧的输出端子42接地短路的情况下，通过使PMOS晶体管Tr10进行断开动作，而使接地短路电流经由电阻值较大的电阻R20流动，所以，可以防止从正极侧向接地侧流过较大的接地短路电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
另外，由于即使在经由蓄电池的正极侧输入端子40输入了过电压的情况下，也通过使PMOS晶体管Tr10进行断开动作，而使基于过电压的大电流经由电阻值较大的电阻R20流动，所以，可以防止从正极侧向LED 50-1～50-N流过大电流，实现车辆行驶时的安全性的提高。
上述各个实施方式仅是优选实施本发明的方式的一个例子，本发明在不脱离其主旨的前提下，可以进行各种变形而实施。

Claims (4)

1.一种车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，具有：
非绝缘型的电流控制部，其向半导体光源供给供电电流；
异常检测部，其基于电源电压和向半导体光源的供给电压中的至少一个，检测正极侧输出的异常，并输出异常信号；以及
旁路部，其与所述异常信号相对应，使由所述电流控制部生成的所述供电电流旁路绕过，
所述异常检测部具有过电压检测部，该过电压检测部在电源电压的正常动作时施加了过电压时，对电源电压的过电压进行检测，
在所述过电压检测部检测出过电压时，所述异常检测部输出所述异常信号。
2.根据权利要求1所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，
所述旁路部具有：第1电阻，其与半导体光源串联连接；以及开关部，其与该第1电阻并联连接，
所述异常检测部具有第1开关元件，其在检测出异常时使所述开关部进行断开动作。
3.根据权利要求2所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，
所述异常检测部具有对所述供给电压的降低进行检测的供给电压检测部，
在所述供给电压检测部检测出供给电压的降低时，所述异常检测部使所述开关部进行断开动作。
4.根据权利要求2或3所述的车辆用灯具的点灯控制装置，其特征在于，
所述异常检测部具有第2开关元件，其在所述开关部的断开动作的同时，停止向半导体光源的电压供给。
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