CN102197708B - 放电灯点灯装置以及使用这些装置的车辆用前照灯点灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的照明点灯装置包括：电力转换电路，具有连接于电源的输入端与连接于至少包含灯的负荷电路的输出端直流绝缘的结构，并具有灯所需要的电力调整功能；输出检测单元，设置在所述电力转换电路的输出端，具有第一电流检测单元及第二电流检测单元；以及控制电路，基于所述输出检测单元的检测结果调整所述电力转换电路的输出，其中，所述电力转换电路的输出的一端经由所述第一电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，所述电力转换电路的输入的一端经由所述第二电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，所述输出检测单元将所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元的检测输出的合成信号作为检测结果，当所述负荷电路的负荷端发生接地故障时，形成接地故障电流从所述电力转换电路的输入的一端经由所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元流至所述电力转换电路的输出的一端的电流路径，由所述接地故障电流导致的所述第一电流检测单元的检测信号与所述第二电流检测单元的检测信号为加极性。

Description

放电灯点灯装置以及使用这些装置的车辆用前照灯点灯装置
技术领域
本发明涉及一种照明点灯装置、放电灯点灯装置以及使用了这些装置的车辆用前照灯点灯装置，尤其是涉及输出端子发生了接地故障时的保护控制。 
背景技术
作为为了将整流平滑电池或交流电源所得到的直流电源转换为放电灯需要的电力，使放电灯稳定地点亮而进行电力控制的方法，例如有专利文献1所公开的技术。在该技术中，根据灯电压检测值设定提供给放电灯的灯电流指令值，基于与灯电流检测值的误差演算量调整构成放电灯点灯电路的电力转换电路的控制量。 
为了抑制接地故障电流(ground-fault current)，有图15所示的技术(例如参照专利文献2)。该技术具备通过逆变器电路(inverter circuit)12交替来自DC-DC转换电路11的直流输出，将交流电供应给放电灯的结构。DC-DC转换电路11是具有调整向放电灯供应的电力的功能的电力转换电路。DC-DC转换电路11的输出端的一端与逆变器电路12的输入端的一端经由电流检测电阻R而连接。利用电流检测电阻R检测灯电流。进一步，将与电流检测电阻R的一端连接的逆变器电路12的输入的一端作为电路地(接地)端，并将电流检测电阻R的另一端产生的电压信号作为电流检测信号，与指令值相比较。然后，利用反馈电路调整控制构成DC-DC转换电路11的开关元件Q1的PWM(脉宽调制)信号。根据以上结构，即使在放电灯点灯装置的输出端如图15的虚线所示发生接地故障，接地故障电流也在从接地故障点经由电源的接地侧的端子，必然经过电流检测电阻R而到达DC-DC转换电路11的输出端的闭合电路中流动。因此，包含接地故障电流在内能够加以控制，从而能够抑制接地故障电流。 
如图16所示，该技术具有如下结构，即连接作为电流检测电阻的R1、R2两个电阻，利用电阻R1、R2的串联电路检测对放电灯供应的电流，并使接地故障电流流过电阻R1。通常点灯时电阻R1、R2的串联电路两端的电压下降量为灯电流检测值。通过差动放大器A检测该值，进行该值与指令信号Vk的误差演算，调整控制开关元件Q1的PWM信号。接地故障电流仅流过电阻R1。由接地故障电流引起的电阻R1上的电压下降量通过电阻 R2被输入差动放大器A，因此能够限制接地故障电流。但是，由于检测电阻与通常点灯时相比减小，因此存在接地故障电流大于点灯时的灯电流的缺点。 
为了保护放电灯点灯装置免受接地故障电流的损坏，有如下技术(例如参照专利文献3)。在该技术中，采用与图15同样的结构连接电流检测电阻。如果放电灯点灯装置起动后经过指定时间仍然有过电流流动，则判断因接地故障产生的过电流在流动，使放电灯点灯装置停止以保护该装置。 
为了保护放电灯点灯装置免受接地故障电流的损坏，还有如下技术(例如参照专利文献4)。该技术着眼于如下一点，即，由于在未点灯时负荷电流不流动，因而输出电压上升至高于稳定点灯状态时的指定的无负荷二次电压(no-load secondary voltage)。在放电灯点灯装置的动作刚刚开始后，放电灯处于未点灯状态时产生的放电灯点灯装置的输出电压或输出电流便脱离了假定范围的情况下，认为输出端发生接地故障，通过停止放电灯点灯装置来保护该装置。上述输出电压脱离假定范围的情况，是指在假定上升至无负荷电压的指定期间内输出电压未上升至指定电压。上述输出电流脱离假定范围的情况，是指在假定上升至无负荷电压的指定期间内负荷电流在指定值以上流动。 
在专利文献2以及专利文献3的技术中，即使发生接地故障，也能通过灯电流检测电路检测该电流。如果是在接地故障部分的阻抗较低的情况下发生的接地故障，则由于过电流流动，因而能够判断发生了接地故障。与此相对，如果是在接地故障部分由于碳化等原因而具有某种程度的阻抗的情况下下发生了接地故障，由于过电流不流动，因而无法判断发生了接地故障。另外，无法判断流动的电流是流过负荷的电流还是接地故障电流。因此，存在如下缺点，在有过电流流动的情况下，难以区分是产生接地故障电流，还是产生短路电流，或是由于放电灯较凉并且为低灯电压而产生灯电流较多的情况。 
另外，在专利文献4的技术中，在动作刚刚开始就熄灯的放电灯中，如果输出电压或输出电流的动态脱离了通常状态，则判断发生接地故障。因此，在动作刚刚开始就熄灯的放电灯中，在无负荷电压的输出极性固定为一方的极性的情况下，虽然能够检测出输出为一方的极性时发生的接地故障，但无法检测另一方的极性时发生的接地故障。 
专利文献1：日本专利公开公报特开平08-008087号 
专利文献2：日本专利公开公报特开平07-298613号 
专利文献3：日本专利公开公报特开平09-050893号 
专利文献4：日本专利公开公报特开平08-250289号 
发明内容
本发明所要解决的问题是，即使在点灯装置的输出端具有某种程度的阻抗时发生接地故障，也能可靠地检测出接地故障，通过进行点灯装置的停止等保护动作，防止点灯装置的破损。并且，本发明还进一步要解决的问题是，无论输出端子的哪一端发生接地故障，都能可靠地检测出接地故障并进行保护动作。 
本发明所提供的照明点灯装置包括：电力转换电路，具有连接于电源的输入端与连接于至少包含灯的负荷电路的输出端直流绝缘的结构，并具有灯所需要的电力调整功能；输出检测单元，设置在所述电力转换电路的输出端，具有第一电流检测单元和第二电流检测单元；以及控制电路，基于所述输出检测单元的检测结果调整所述电力转换电路的输出，其中，所述电力转换电路的输出的一端经由所述第一电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，所述电力转换电路的输入的一端经由所述第二电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，所述输出检测单元将所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元的检测输出的合成信号作为检测结果，当所述负荷电路的负荷端发生接地故障时，形成接地故障电流从所述电力转换电路的输入的一端经由所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元流至所述电力转换电路的输出的一端的电流路径，由所述接地故障电流导致的所述第一电流检测单元的检测信号和所述第二电流检测单元的检测信号为加极性。 
根据该结构，由接地故障电流导致的第一电流检测单元的检测信号和第二电流检测单元的检测信号为加极性。因此，即使连接有包含灯的负荷电路的输出端子的任一端发生接地故障，或者在具有某种程度的阻抗的情况下发生接地故障，也能可靠地减少对灯供应的电力。尤其是，在灯为放电灯的情况下，如果是因接地故障引起的对灯的供应电力不足而导致放电灯熄灯，则能可靠地进行接地故障检测和保护动作。所谓加极性(additive polarity)，意味着第一及第二电流检测单元的检测信号的极性都为正或都为负。 
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的基本结构的方框电路图。 
图2是表示本发明的实施方式1的一个变形例的方框电路图。 
图3是表示本发明的实施方式1的另一变形例的方框电路图。 
图4是表示本发明的实施方式2的具体的电路结构的电路图。 
图5是本发明的实施方式2的动作波形图。 
图6是表示本发明的实施方式3的具体的电路结构的电路图。 
图7是表示本发明的实施方式3的一个变形例的电路图。 
图8是本发明的实施方式3的动作波形图。 
图9是表示本发明的实施方式4的具体的电路结构的电路图。 
图10是本发明的实施方式4的动作波形图。 
图11是本发明的实施方式4的动作波形图。 
图12是用于说明本发明的实施方式4的动作的流程图。 
图13是本发明的实施方式5的前照灯点灯装置的概略结构图。 
图14是表示安装了本发明的实施方式5的前照灯点灯装置的车辆的立体图。 
图15是以往例1的电路图。 
图16是以往例2的电路图。 
具体实施方式
(实施方式1) 
图1是表示本发明的基本实施方式的方框图。构成放电灯点灯装置10的电力转换电路11具有连接电源E的输入侧端子与输出侧端子之间通过变压器等而被直流绝缘的结构。在电力转换电路11的输出端，设置有电流检测单元1和电流检测单元2作为输出检测单元。输出电流控制电路S基于它们的电流检测输出调整电力转换电路11的输出。在电力转换电路11的输出端设置的输出检测单元中，在电力转换电路11的输出端的一端设置电流检测单元1，检测灯电流等输出电流。 
在图1的结构中，包含作为实际负荷的放电灯La在内、用于交替对放电灯La施加的电压极性的极性逆转用逆变器电路(inverter circuit)12以后的电路为负荷电路。从输入侧与输出侧直流绝缘的电力转换电路11输出的直流输出被供应给负荷电路。电力转换电路11的输出的一端经由电流检测单元1与负荷电路的一端连接，电力转换电路11的输出的另一端与负荷电路的另一端连接。另外，负荷电路的一端经由电流检测单元2与电力转换电路11的输入端的一个端子连接。在图1中，采用与电源E的两个端子中接地的端子连接的输入端子经由电流检测单元2与负荷电路的一端连接的结构。但是，连接端并不限定于电源端子中接地的端子、不接地的端子中的哪一个。另外，也并不限定于电源端子中电位高的端子或电位低的端子中的哪一个。进一步，电力转换电路11的输出极性并不限定于图示的极性。 
输出电流控制电路S调整电力转换电路11的输出，使得通过合成由电流检测单元1 和电流检测单元2检测出的电流检测输出而得到的检测信号表示指定的目标值。因此，执行反馈控制，以便当检测信号表示的值增大而超过目标值时，使电力转换电路11的输出降低，而当检测信号表示的值减少而低于目标值时，使电力转换电路11的输出增大。在正常状态下供应给负荷电路的电流由电流检测单元1检测。电力转换电路11的输出侧与输入侧直流绝缘。因此，由于在正常状态下电流不会流至电流检测单元2，所以电流检测单元2检测不到电流。因此，主要根据电流检测单元1的检测结果来调整输出。 
由于放电灯La的负荷端发生接地故障，导致形成从接地故障部经由电源的接地端、通过电流检测单元2和电流检测单元1到达电力转换电路11的输出的一端的电流路径。接地故障电流流经该电流路径。由电流检测单元1、2检测出的接地故障检测信号以加极性(additive polarities)进行合成。因此，若发生接地故障，则电流检测单元2的检测值增大，其结果是合成信号的值增大。根据该结构，输出电流控制电路S根据合成由电流检测单元1以及电流检测单元2检测出的电流检测输出而得到的检测信号(合成信号)控制电流转换电路11的输出。即，若合成信号增大，则使电流转换电路11的输出降低，另一方面，若合成信号减少，则增大电流转换电路11的输出，由此来调整电力转换电路11的输出。因此，能够使接地故障状态下的负荷电流小于正常点灯状态下的输出电流。 
使电流检测单元2的检测增益大于电流检测单元1的检测增益。因此，即使因接地故障部的接地故障阻抗较大而使接地故障电流较小，电流检测的输出信号的合成值也变得较大。由此，输出电流控制电路S认为来自电力转换电路11的输出增大，能够通过使电力转换电路11的输出降低进一步抑制接地故障电流。这样，通过在接地故障检测时将电力转换电路11的输出切换为指定值，能够抑制过大的接地故障电流，因此能够防止点灯装置的损坏。另外，由于能够抑制接地故障时的压力，所以无须为了防止损坏而增加电路元件的耐压量，从而能够降低成本。 
在图1中，放电灯La经由极性逆转用逆变器电路12与电力转换电路11的输出端连接，但逆变器电路12并不是必须的。在图2的例子中，电力转换电路11的输出的一端经由电流检测单元1与作为负荷的灯La的一端连接，电力转换电路11的输出的另一端与灯La的另一端连接，另外，灯La的一端经由电流检测单元2与输入端的一个端子连接。在图1中假定电力转换电路11的输出为直流输出，但在图2中电力转换电路11的输出并不限定于直流输出，也可以是交流输出。其结构可以是，正常时输出电流仅流过电流检测单元1，而在发生接地故障时接地故障电流流过电流检测单元1、2这两者，其合成信号为加极性。 
另外，用作负荷的灯并不限定于放电灯，也可以例如像图3所示的照明点灯装置10’那样，使用LED作为灯的负荷。在此情况下，电力转换电路11的输出为直流输出。 
(实施方式2) 
图4表示本发明的具体实施方式。来自直流电源E的电力通过DC-DC转换电路11而被电力转换成放电灯La所需要的电压，该DC-DC转换电路11的直流输出通过逆变器电路12被转换为交替电压(alternating voltage)，将该转换后的电压供应给放电灯La。作为放电灯La假定为高亮度放电灯(HID灯)，因此将启动电路13连接在逆变器电路12的输出与放电灯La之间。启动电路13是对放电灯La施加高电压以使放电开始的电路。 
在作为电力转换电路的DC-DC转换电路11中，电源E经由开关元件112与变压器111的初级线圈(primary winding)连接。DC-DC转换电路11表示开关式调节器(switching regulator)，该开关式调节器具有通过开关元件112以高频使来自电源E的电流I1发生间歇的结构，和由二极管113、电容器114对通过次级侧线圈而被升压降压的电压进行整流平滑的结构。但是，如果是输入侧、输出侧直流绝缘的结构，则并不限定电力转换电路的电路结构。 
在图4中，逆变器电路12是仅转换供应给放电灯La的电压极性的矩形波逆变器。因此，检测DC-DC转换电路11的输出端的输出电流、输出电压作为与负荷的放电灯La的灯电流Ila、灯电压Vla大致等价的信号，根据由输出反馈控制电路3基于该检测信号而得到的PWM调整信号，调整驱动DC-DC转换电路11的开关元件112的PWM信号。通过这种输出控制实现稳定点灯。 
PWM信号发生电路4的种类并不特别限定，可以是将三角波与PWM调整信号的大小比较结果作为PWM信号来调整占空比的所谓开关模式型的PWM信号发生电路。或者，也可以是以指定周期接通，到达了基于PWM调整信号的开关元件电流后断开的所谓电流模式型的PWM信号发生电路。 
DC-DC转换电路11的输出的一端(图中是低压侧输出端子)与电流检测电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与逆变器电路12的输入一端连接。逆变器电路12的输入一端与电流检测电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与输入的一端(图中是电源E的接地侧连接端子)连接。 
通过检测电阻R1与R2的串联电路的两端电压，来检测输出电流。图4的输出控制电路S以电路接地端(GND)为基准，将电路接地端作为电阻R2的另一端。因此，通过 检测电阻R1的一端的电压，能够检测电阻R1、R2的串联电路的两端电压。 
在放电灯La正常点灯时，从DC-DC转换电路11流向逆变器电路12的输出电流Id以从图中的(a)点向(b)点的极性仅流过电流检测电阻R1。DC-DC转换电路11采用输入侧与输出侧直流绝缘的结构。因此，电流不流至电流检测电阻R2，所以电阻R2的电压下降为零。因此，电阻R2的一端((a)点)的电位为电路接地端(GND)的电平，因而电阻R1的一端((b)点)的电压与电阻R1的电压下降相同。即，由输出电流Id与电阻R1的阻抗值决定的电压成为灯电流检测信号。 
通过该灯电流检测信号与根据相当于灯电压的灯电压检测信号求出的指令电流值的误差演算放大，生成PWM调整信号。利用PWM调整信号控制开关元件112的接通、断开信号，由此调整输出。 
DC-DC转换电路11的输出极性在图4的情况下，(b)点的检测信号电平低于电路接地端(GND)的电平，为负电位。因此，在图示的结构中，通过信号放大器使灯电流检测信号逆转(增益(-K)表示为负)，但在输出反馈控制电路3为能够进行正负输入的结构的情况下，不需要上述逆转。 
如图4所示，若放电灯点灯装置的输出端(A点)发生接地故障，则接地故障电流如粗箭头线所示流动。此时，接地故障电流以与正常时的输出电流相同的极性流过电流检测电阻R1。接地故障电流以从电流检测电阻R2的另一端即电路接地端(GND)一侧向(a)点的极性流过电流检测电阻R2。(a)点电位与电路接地端(GND)的电平相比，降低了由接地故障电流引起的电阻R2的电压下降的大小。(b)点电位与(a)点电位相比，降低了由接地故障电流引起的电阻R1的电压下降的大小。即，在接地故障发生时，导致电流检测电阻R1、R2的检测信号在(b)点处被加极性地合成后而被检测。检测电阻与正常时相比增大(电阻R1+电阻R2)。输出反馈控制电路3判断为输出电流增大，通过进行控制以使输出降低，从而使接地故障电流降低。由此，能够防止由接地故障电流导致的电路的损坏。 
在图4的实施方式中，具备基于接地故障中辍保护电路(ground fault failure protection circuit)6的附加接地故障保护单元。图5示出放电灯La的一端发生接地故障时的动作波形。在图5的t1时刻发生接地故障，经过判定时间Ts1后，在t2时刻根据接地故障判断而转至保护动作。在放电灯为负荷的情况下，由于有接地故障电流流动，因而抑制输出。由此使放电灯熄灯。即使在发生接地故障时刻放电灯未熄灯，只要输出在被抑制状态下其输出极性发生逆转，由于输出不会急剧增大因此放电灯熄灯。 
输出极性通过逆变器电路12而发生逆转，由此，在此之前发生接地故障的极性(图4 的A点)变成与电路接地端(GND)的电平相同，接地故障电流不再流动。由于放电灯熄灯，所以DC-DC转换电路11的输出为无负荷状态。因此，DC-DC转换电路11的输出电压V2上升但不超过作为无负荷开放电压而设定的上限电压Vov。当输出极性进一步发生逆转，由于接地故障侧的极性(图4的A点)的电压上升，接地故障电流再次流动。此时，DC-DC转换电路11的输出电压V2为与接地故障电阻Re相应的输出电压Ve1。因此，如图5所示，DC-DC转换电路11的输出电压V2，在逆变器电路12每次进行极性逆转时交互地变成发生接地故障时与接地故障电阻Re相应的输出电压Ve1和由于上述无负荷状态的原因而上升至熄灯判定电压Vf以上，形成脉动较大的波形。即，当向逆变器电路12输出的输出极性的一方达到熄灯判定电压Vf以上时，能够判断发生接地故障的可能性。熄灯判定电压Vf为因放电灯熄灯而被判断为处于无负荷状态的电压。 
此外，在放电灯为负荷的情况下，半波放电的状态下的输出电压极性也成为图5所示的输出电压波形。因此，通常，在即使超过正常的放电灯时半波放电估计被消除的时间Ts1，一方的输出极性超过熄灯判定电压Vf的状态仍然持续的情况下，可以判断发生接地故障。在判断为接地故障的情况下，如图5的t2时刻所示，通过停止DC-DC转换电路11的输出，能够实现更安全的保护。判定时间Ts1通常约为1分钟以下。 
在图4的接地故障中辍保护电路6中，如果由输出半波检测电路61检测出半波状态，则利用定时器电路62测量该半波状态的持续时间，当超过判定时间Ts1时输出保护信号。输出半波检测电路61利用比较器CMP2判断DC-DC转换电路11的输出电压是否超过熄灯判定电压Vf，将各极性的判断结果分别保存在闩锁电路(latch circuit)D-FF1、D-FF2中。闩锁电路D-FF1、D-FF2锁存比较器CMP2的判断输出的时刻是即将极性逆转之前的时刻。因此，在来自输出逆变器电路12的极性逆转指令的低频驱动信号发生电路5的极性逆转指令信号上升和下降的时刻，使闩锁电路D-FF1、D-FF2动作。将各极性的逆转即将发生之前的输出电压是否超过熄灯判定电压Vf的判断结果存储到闩锁电路D-FF1以及D-FF2中。如果闩锁电路D-FF1、D-FF2的输出的异或为H电平，则判断DC-DC转换电路11的输出电压的状态在一方的极性为无负荷状态，使构成定时器电路62的计数器动作。如果超过指定的设定值Ts1，则计数器通过输出溢出信号(Overflow Signal)重置闩锁电路RS-FF2。由此，通过利用AND门41停止PWM信号的输出，从而停止DC-DC转换电路11的输出，以保护放电灯点灯装置免受接地故障的损坏。 
在接地故障点(图4的A点)具有某个接地故障电阻Re而发生接地故障的情况下，其接地故障电流变小。为了在此情况下也能可靠地检测出接地故障，通过将电阻R2的阻 抗值设定得较高，使检测增益增大。由此，通过减小输出电流以减小接地故障电流本身，并且可靠地使放电灯熄灯，从而可靠地进行接地故障状态的检测。 
为了可靠地进行接地故障的检测，并且为了在发生接地故障时使放电灯熄灯，将电阻R2的阻抗值设为R2≥R1·{(Ila_min/Ie_min)-1}较为理想。Ie_min是根据正常点灯状态的灯电压的最低值和接地故障电阻的估计最大值所估计的、用于保护放电灯点灯装置免受接地故障的损坏的最小接地故障电流。Ila_min是维持放电灯的点灯所需要的最小电流。 
通常，在高亮度放电灯(HID灯)的情况下，在稳定点灯时的灯电流的1/3至1/4时放电灯熄灯，因此电阻R2可以设定为电阻R1的3倍左右以上。 
在图4的实施方式中，作为判断熄灯的手段，使用判断极性逆转即将发生之前的输出电压的手段。但是，只要是能够判断各极性的电压是否超过熄灯判定电压的手段便可。例如，也可以利用采样/保持电路(sample/hold circuit)来保持各极性的输出。还可以利用具有比逆变器电路12的极性逆转周期长的截止周期(cutoff cycle)的低通滤波器(low-pass filter)，当其输出超过Vf/2时，判断至少在一方的极性熄灯。另外，还可以通过逆变器电路12的输出端检测灯电压。 
也可以不利用输出电压而利用输出电流来判断熄灯。例如，在因为接地故障而熄灯时，通过检测出非接地故障极性的极性进入无负荷状态并且电流不流动，可以判断为熄灯。另外，在因为接地故障而熄灯时，由于非接地故障极性的极性进入无负荷状态并且输出电压较高，因此在极性逆转而转变为接地故障极性时，比较大的脉冲性电流急剧流动。如果该脉冲性电流持续指定期间，则判断发生了接地故障。 
进而，为了提高接地故障判断的可靠性，可以利用上述输出电压和输出电流两者来进行判断。另外，接地故障中辍保护电路6也可以兼用于放电灯寿命末期等的半波放电停止功能。 
(实施方式3) 
图6示出第3实施方式的具体的电路结构。图6中，主电路结构与图4的实施方式相同。与图4不同之处在于，在DC-DC转换电路11的输出端中，与连接到电流检测电阻R1上的一端相比，另一端具有电位较低的负电位输出。但是，发明的目的是相同的。当DC-DC转换电路11的输出电位发生了变化时，由于流过输出电流检测电阻R1、R2的电流的极性与图4的实施方式相反，因此检测信号的极性必然也相反，但动作相同。 
即，在正常点灯时电流仅流过电阻R1，(a)点的电位与电路接地端(GND)的电位相 同。(b)点电位增高由输出电流引起的电阻R1的电压下降的大小。将其电位作为灯电流检测信号，用于输出控制。 
在发生接地故障时，接地故障电流如粗箭头线所示流动。(a)点电位增高由接地故障电流引起的电阻R2的电压下降的大小。接地故障电流以与正常时相同的极性流过电阻R1。由此，(b)点电位与(a)点电位相比，进一步增高了电阻R1的电压下降的大小。因此，由于灯电流检测信号比正常时增大，因而输出反馈控制电路3进行动作以抑制输出。 
在图6的实施方式中，除了具有图4的接地故障中辍保护电路6以外，还具有接地故障保护电路7。图4所示的接地故障中辍保护电路6采用如下保护方法，即，如果逆变器电路12的输出电压的状态在一方的极性为无负荷状态，则判断存在接地故障的可能性，然后当该状态的持续期间达到指定时间Ts1时，停止DC-DC转换电路11的输出。 
如果在接地故障阻抗非常低的情况下发生接地故障，则与图4的实施方式同样，放电灯熄灯。输出极性发生逆转使输出电压V2上升而超过熄灯状态判定电压，极性进一步发生逆转，使DC-DC转换电路11的平滑电容器(smoothing condenser)114中积蓄的高电压的电荷通过接地故障点放电。在接地故障阻抗较大的情况下，能够在某种程度上抑制放电电流。若接地故障阻抗非常小，则放电电流变得非常大，因而对电路的压力增大。 
因此，在图6的实施方式中，当接地故障发生时，通过接地故障保护电路7使极性逆转动作在发生了接地故障的极性的状态下停止。如图8所示的波形那样，假设在t3时刻在接地故障阻抗非常小的情况下发生了接地故障。接地故障电流通过检测电阻R1、R2的合成信号得到抑制，并且由于接地故障阻抗较低，因此输出电压也降低。如果通过比较器CMP1判断出输出电压V2在绝对值上变得低于指定电压Vc，则对输出逆变器电路12的极性逆转指令的低频驱动信号发生电路5提供极性逆转停止信号，以便使低频驱动信号的极性逆转动作停止。同时，使构成定时器电路72的计数器动作。如果超过指定的设定值Ts2，则计数器通过输出溢出信号重置闩锁电路RS-FF1。由此，通过利用AND门41停止PWM信号输出，从而停止DC-DC转换电路11的输出，以保护放电灯点灯装置免受接地故障的损坏。在本实施方式中，通过让极性逆转动作在接地故障极性侧停止，可维持接地故障状态，从而容易进行接地故障检测，并且防止在没有发生接地故障的极性输出电压上升后当输出极性刚刚发生逆转就马上产生过大的电流。 
在从输出电压V2在绝对值上变为指定电压Vc以下起经过指定的判定时间Ts2后，让极性逆转动作停止。这是为了防止极性逆转动作因放电灯在冷却状态下刚刚开始放电后灯电压Vla非常低而由此造成的误停止。通常，判定时间Ts2大概为1秒以下。 
此外，作为电压检测电平的指定电压Vc也可以为与输出短路判定电压的电平相同的电平，兼用于输出短路保护停止功能。 
另外，也可以代替接地故障电流检测用电阻R2而使用其他阻抗元件。例如，图7示出代替电阻R2而使用二极管D2的实施方式。在此情况下，二极管D2以极性为不妨碍接地故障电流的极性连接。当接地故障电流流动时，由接地故障电流引起的电阻R1的电压下降大小的电压和二极管D2的正向电压(forward voltage)以加极性重叠所产生的信号作为输出电流检测信号从(b)点被检测出，从而抑制接地故障电流。 
由此，(a)点的电位相对于电路接地端(GND)，最大也为二极管D2的正向电压以下。因此，能够防止在从输出电压较高的状态时发生接地故障的瞬间，电流检测部中的(a)点电位、电流信号检测点的(b)点电位过大地增大，因而能够防止对检测电路等控制电路的压力。 
另外，还可以采用将电阻与二极管D2并联连接，以在电位上进一步实现稳定化的结构。由此，能够使(a)点电位相对于电路接地端(GND)的电平不会无意地浮动(不会变为绝缘状态)。 
本实施方式的保护方法对DC-DC转换电路11的输出电位没有影响，在图4的情况下也能适用。 
(实施方式4) 
在图4、图6的实施方式中，利用硬件实现本保护控制。然而，本保护控制也可以通过如图9所示在输出控制电路S中使用微计算机8等，并将本发明的接地故障保护控制软件组装到微计算机8的控制软件的一部分中来实现。 
另外，在图9的输出控制电路S中附加如下功能。检测DC-DC转换电路11的输出电压信号，如果通过比较器CMP3判断出输出电压超过过电压指令信号电压，则从比较器CMP3输出过电压开关停止信号。由此，使PWM信号在AND门41停止，控制输出电压不再上升。 
该功能虽然未加以图示，但也被设置在图4、图6的输出控制电路S中。通常，过电压指令信号电压被设定为无负荷开放电压的上限电压Vov。为了在放电灯点灯装置刚刚开始动作后放电灯就熄灯时使放电开始较为容易，将该电压设定为放电灯点灯时的灯电压(例如85V或40V)的数倍至数十倍的电压(例如400V)。 
因此，在通过图4的接地故障保护单元进行图5所示的接地故障保护动作的情况下，成为无负荷状态的输出极性的电压最大上升至Vov。实际上，由于DC-DC转换电路11 的输出能力，无负荷极性的电压上升为图5所示的上升特性。进一步，从无负荷极性逆转为接地故障极性时的电压根据逆变器频率来确定。为了抑制对电路的压力，从无负荷极性逆转为接地故障极性时的输出电压最好较低。因此，附加如下控制，即在起动放电灯时，为了使放电灯较好地起动而将过电压指令信号电压设定在无负荷开放电压的上限电压Vov，而在发生接地故障时将过电压指令信号电压切换为低于Vov的电压。 
具体而言，如图10所示，点灯后将过电压指令信号电压设定为在绝对值上小于Vov的Vop。但是，为了能够判断熄灯状态，Vop被设定为在绝对值上超过熄灯判定电压Vf的电压。由此，能够防止在从点灯状态发生了接地故障时无负荷极性的电压上升至所需要的电压以上，从而能够抑制接地故障时的压力。 
在由于某种理由(振动或电源电压变动等理由)放电灯中缀(failure)，然后开始重新放电的情况下，由于输出电压为Vop，作为输出电压较低，因而放电灯保持原样无法起动。在确认了不是由于接地故障引起的中缀后，将输出电压切换为上限指令(上限电压)Vov。即，如图11所示，在t7时刻熄灯后，从在绝对值上输出电压超过熄灯判定电压Vf开始，如果至少在逆变器电路12的输出周期Tf以上输出电压(绝对值)为熄灯判定电压Vf(绝对值)以上，则判断逆变器电路12的输出极性的两方为无负荷状态。因此，判断没有发生接地故障，而是发生了中缀，在t8时刻将过电压指令信号电压切换为放电开始时的无负荷开放电压的上限指令Vov。 
作为中缀判断方法，并不限定于此。若一个周期的输出电压超过熄灯判定电压Vf，则也可以判断为中缀，并切换过电压指令信号电压。作为输出电压，可以使用逆变器电路12的输出极性即将逆转之前的电压等能够判断一个周期的状态为无负荷状态的电压。另外，也可以利用输出电流的检测。 
此外，在电源启动时等最初使放电灯点灯装置开始动作的情况下，通过从一开始将过电压指令信号电压设为放电开始时的无负荷开放电压的上限电压Vov，能够缩短到放电开始为止的时间。 
图12是实现本实施方式的保护控制的处理的流程图的一例。通常，由微计算机等执行的控制将一系列处理程序循环化以进行反复处理，而通过将本处理组装到该循环内，能够实现本实施方式的保护控制。 
首先，确认在绝对值上输出电压(V2)是否为输出短路判定电压Vc以下(步骤S1)。如果条件成立(步骤S1中为“是”，图8)，则停止逆变器电路12的逆转(步骤S2)，然后，使保护停止定时器T2(图6的定时器电路72)动作，停止保护停止定时器T1(图4的定 时器电路62)，并设为清零状态(步骤S3)。如果由定时器T2测量的时间超过了保护停止判定时间Ts2(在步骤S5中为“是”)，则停止点灯装置的动作，维持停止状态(步骤S7)。由此，保护点灯装置免受接地故障的损坏。如果由定时器T2测量的时间为Ts2以下(在步骤S5中为“否”)，则结束接地故障判断处理，继续其他处理循环。 
如果输出电压(V2)大于输出短路判定电压Vc(在步骤S1中为“否”)，则进行有关输出电压(V2)的判断(步骤S9)。在逆变器输出的一方极性的输出电压超过了熄灯判定电压Vf的情况下，将过电压指令设定为Vop(步骤S11)，使保护停止定时器T1动作，停止保护停止定时器T2，并设为清零状态(步骤S13)。如果由定时器T1测量的时间超过了保护停止判定时间Ts1(在步骤S15中为“是”)，则停止点灯装置的动作，维持停止状态(步骤S7)。如果由定时器T1测量的时间为Ts1以下(在步骤S15中为“否”)，则结束接地故障判断处理，继续其他处理循环。 
当逆变器输出的两极性的输出电压(V2)超过了熄灯判定电压Vf时，将过电压指令设定为Vov(步骤S17)，处理转移到起动时无负荷控制模式。 
当输出电压(V2)超过输出短路判定电压Vc，且为熄灯判定电压Vf以下时，判断为正常状态，将过电压指令设定为Vop(步骤S19)，停止保护停止定时器T1以及T2，设为清零状态(步骤S21)，继续其他处理循环。 
实现本实施方式的保护控制的处理的流程图并不限定于图12，只要实现同样的概念，可以是任何流程图。 
所述过电压指令Vop与Vov的切换功能并不限定于软件执行的切换控制，也可以由硬件实现。 
此外，本发明并不限定于图示的电路，只要是实现其概念的方式，可以是任何电路。进而，也可以是通过微计算机等的数值演算功能实现同样控制的电路。 
(实施方式5) 
图13是作为图14所示的汽车17的前照灯16应用本实施方式的放电灯点灯装置的点灯装置。 
图中，La为高亮度放电灯(HID灯)，10为放电灯点灯装置，14为灯插座，15为反射器，16为前照灯灯具。灯插座14包括上述起动电路13。放电灯点灯装置10包括上述电力转换电路11、极性逆转用逆变器电路12以及控制电路S。Eb是作为直流电源的电池，Fs是保险丝，Sw是点灯开关。 
在汽车的情况下，从其安全性确保的方面出发，需要迅速的接地故障检测和可靠的保护停止，以及快速的点灯性能，适于使用本实施方式。 
本实施方式的一例如图1所示，包括：电力转换电路11，具有连接于电源E的输入端与连接于至少包含灯La的负荷电路的输出端直流绝缘的结构，并具有灯La所需要的电力调整功能；输出检测单元，设置在电力转换电路11的输出端，具有第一电流检测单元1和第二电流检测单元2；以及控制电路S，基于输出检测单元的检测结果调整电力转换电路11的输出，其中，电力转换电路11的输出的一端经由第一电流检测单元1与负荷电路的一端连接，电力转换电路11的输入的一端经由第二电流检测单元2与负荷电路的一端连接，输出电流检测单元，将第一电流检测单元1和第二电流检测单元2的检测输出的合成信号作为检测结果，当负荷电路的负荷端发生接地故障时，形成接地故障电流从电力转换电路11的输入的一端经由第一电流检测单元1和第二电流检测单元2流至电力转换电路11的输出的一端的电流路径，由接地故障电流导致的第一电流检测单元1的检测信号与第二电流检测单元2的检测信号为加极性。 
根据该结构，由接地故障电流导致的第一电流检测单元1的检测信号与第二电流检测单元2的检测信号为加极性。因此，连接包含灯La的负荷电路的输出端子的任一端发生接地故障，或者在具有某种程度的阻抗的状态下发生接地故障，合成信号表示的值也会增大。基于该增大控制电路S控制电力转换电路11，因而能够可靠地减少对灯La供应的电力。 
在本实施方式的一例中，较为理想的是，第二电流检测单元2的检测增益为第一电流检测单元1的检测增益的至少3倍以上。 
通常，在高亮度放电灯(HID灯)的情况下，放电灯在稳定点灯时的灯电流的1/3至1/4时熄灯。因此，如果将第二电流检测单元2的检测增益设定为第一电流检测单元1的检测增益的3倍左右以上，则能够在发生接地故障时可靠地使放电灯熄灯。 
在本实施方式的一例中，如图6所示，电力转换电路11输出直流电压，负荷电路具有将从电力转换电路11输出的直流电压转换为交替电压输出的逆变器电路12，以及通过从逆变器电路12输出的交替电压点灯的放电灯负荷La，输出电压检测单元输出直接或间接地检测逆变器电路12的输出电压所得到的逆变器输出电压检测值V2，控制电路S如图8所示在逆变器输出电压检测值V2为第一指定值Vc以下时，通过让逆变器电路12的极性逆转动作停止，将逆变器电路12的输出维持在逆变器输出电压检测值V2为第一指定值Vc以下的极性，控制电路S在逆变器输出电压检测值V2为第一指定值Vc以下的状态持 续了第一指定时间Ts2时，执行保护动作。 
根据该结构，由于让极性逆转动作停止，因此，能够维持接地故障状态，容易进行接地故障检测，并且防止产生过大的电流，该过大的电流会在没有发生接地故障的极性中输出电压上升后当输出极性刚刚发生逆转就马上产生。 
采用“在逆变器输出电压检测值V2为第一指定值Vc以下的状态持续了第一指定时间Ts2时”，是为了防止因放电灯La在冷却状态下刚刚开始放电后灯电压Vla非常低，由此造成的误停止。第一指定值Vc可以被设定为与输出短路判定电压相同的值。 
在本实施方式的一例中，如图4及图5和图9及图10所示，电力转换电路11输出直流电压，负荷电路具有将从电力转换电路11输出的直流电压转换为交替电压输出的逆变器电路12，以及通过从逆变器电路12输出的交替电压点灯的放电灯负荷La，输出电压检测单元输出直接或间接地检测逆变器电路12的输出电压所得到的逆变器输出电压检测值V2，控制电路S如图5或图10所示在逆变器电路12的输出极性中一方的极性的逆变器输出电压检测值V2为第二指定值Vf以上的状态持续了第二指定时间Ts1时，执行保护动作。 
根据该结构，具有如下效果。通常，如果即使超过在正常的放电灯中估计半波放电消除的时间Ts1，一方的输出极性超过熄灯判定电压Vf的状态仍然持续，则可以判断发生了接地故障。在判断是接地故障的情况下，如图5的t2时刻所示，通过停止DC-DC转换电路11的输出，能够实现更安全的保护。可以将第二指定值Vf作为熄灯判定电压。 
在本实施方式的一例中，控制电路S如图11及图12所示进行利用第二指定值Vf、大于第二指定值Vf的第三指定值Vop以及大于第三指定值Vop的第四指定值Vov的控制，当放电灯La从放电状态变为意外的放电停止时，控制电力转换电路11以便使逆变器输出电压检测值V2不超过第三指定值Vop，当检测出或等价地判断出逆变器输出电压检测值V2在两极性均为第二指定值Vf以上的状态持续了至少一个周期的期间时，切换为控制电力转换电路11以便使逆变器输出电压检测值V2不超过第四指定值Vov。 
根据该结构，在确认了不是由接地故障引起的中缀后，可将输出电压切换为上限指令(上限电压)Vov，开始再次放电。可以设第二指定值Vf为熄灯判定电压，设第四指定值Vov为无负荷开放电压的上限电压。 
在本实施方式的一例中，控制电路S在电源E刚刚起动后就使放电灯La开始放电时，控制电力转换电路11，以便使放电开始前的熄灯时的逆变器输出电压检测值V2不超过第四指定值Vov。 
根据这种结构，能够在电源起动时使放电灯顺利地起动。第四指定值Vov为无负荷开放电压的上限电压。 
在本实施方式的一例中，可以使电力转换电路11的输出的一端的电位高于另一端的电位(图6、图7、图9)。 
在本实施方式的一例中，可以使电力转换电路11的输出的一端的电位低于另一端的电位(图4)。 
在本实施方式的一例中，保护动作可以使电力转换电路11的动作停止。 
在本实施方式的一例中，如图7所示，第一电流检测单元可以是电阻R1，第二电流检测单元可以是二极管D2。 
根据该结构，由于第二电流检测单元是二极管D2，因而能够防止在输出电压较高时发生接地故障的瞬间对电路的压力。也可以采用在二极管D2并联连接有其他电阻的结构。根据该结构，能够使(a)点电位相对于电路接地端(GND)的电平不会无意地浮动(不会变为绝缘状态)。 
本实施方式能够适用于使用上述放电灯点灯装置的车辆用前照灯点灯装置(图13)。 

Claims (19)

1.一种放电灯点灯装置，其特征在于包括：
电力转换电路，具有调整放电灯所需电力的调整功能，具备连接于电源的输入端和连接于至少包含所述放电灯的负荷电路的输出端，所述输入端与输出端直流绝缘；
输出检测单元，设置在所述电力转换电路的输出端，具有第一电流检测单元和第二电流检测单元；以及
控制电路，基于所述输出检测单元的检测结果调整所述电力转换电路的输出，其中，
所述电力转换电路的输出的一端经由所述第一电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，
所述电力转换电路的输入的一端经由所述第二电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，
所述输出检测单元，将所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元的检测输出的合成信号作为检测结果，
当所述负荷电路的负荷端发生接地故障时，形成接地故障电流从所述电力转换电路的输入的一端经由所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元流至所述电力转换电路的输出的一端的电流路径，
由所述接地故障电流导致的所述第一电流检测单元的检测信号与所述第二电流检测单元的检测信号为加极性，
所述电力转换电路输出直流电压，
所述负荷电路具有将从所述电力转换电路输出的直流电压转换为交替电压输出的逆变器电路，以及通过从所述逆变器电路输出的交替电压点灯的放电灯负荷，
所述输出检测单元输出直接或间接地检测所述逆变器电路的输出电压所得到的逆变器输出电压检测值，
所述控制电路，当所述逆变器输出电压检测值为第一指定值以下时，通过让所述逆变器电路的极性逆转动作停止，将所述逆变器电路的输出维持在同一极性状态，
所述控制电路，当所述逆变器输出电压检测值为所述第一指定值以下的状态持续了第一指定时间时，执行保护动作。
2.根据权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第二电流检测单元的检测增益为所述第一电流检测单元的检测增益的至少3倍以上。
3.根据权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述电力转换电路的输出的一端的电位高于另一端的电位。
4.根据权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述电力转换电路的输出的一端的电位低于另一端的电位。
5.根据权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述保护动作为让所述电力转换电路的动作停止。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第一电流检测单元为电阻，所述第二电流检测单元为二极管。
7.根据权利要求6所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述二极管并联连接有电阻。
8.根据权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第一指定值为输出短路判定电压。
9.一种放电灯点灯装置，其特征在于包括：
电力转换电路，具有调整放电灯所需电力的调整功能，具备连接于电源的输入端和连接于至少包含所述放电灯的负荷电路的输出端，所述输入端与输出端直流绝缘；
输出检测单元，设置在所述电力转换电路的输出端，具有第一电流检测单元和第二电流检测单元；以及
控制电路，基于所述输出检测单元的检测结果调整所述电力转换电路的输出，其中，
所述电力转换电路的输出的一端经由所述第一电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，
所述电力转换电路的输入的一端经由所述第二电流检测单元与所述负荷电路的一端连接，
所述输出检测单元，将所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元的检测输出的合成信号作为检测结果，
当所述负荷电路的负荷端发生接地故障时，形成接地故障电流从所述电力转换电路的输入的一端经由所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元流至所述电力转换电路的输出的一端的电流路径，
由所述接地故障电流导致的所述第一电流检测单元的检测信号与所述第二电流检测单元的检测信号为加极性，
所述电力转换电路输出直流电压，
所述负荷电路具有将从所述电力转换电路输出的直流电压转换为交替电压输出的逆变器电路，以及通过从所述逆变器电路输出的交替电压点灯的放电灯负荷，
所述输出检测单元输出直接或间接地检测所述逆变器电路的输出电压所得到的逆变器输出电压检测值，
所述控制电路，当所述逆变器电路的输出极性中一方的极性的逆变器输出电压检测值为第二指定值以上的状态持续了第二指定时间时，执行保护动作，
所述控制电路，进行利用所述第二指定值、大于所述第二指定值的第三指定值以及大于所述第三指定值的第四指定值的控制，
当放电灯从放电状态变为意外的放电停止时，控制所述电力转换电路以便使所述逆变器输出电压检测值不超过所述第三指定值；
当检测出或等价地判断出所述逆变器输出电压检测值在两极性均为所述第二指定值以上的状态持续了至少一个周期的期间时，切换为控制所述电力转换电路以便使所述逆变器输出电压检测值不超过所述第四指定值。
10.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：
所述控制电路，在让放电灯开始放电时，控制所述电力转换电路以便使放电开始前的熄灯时的所述逆变器输出电压检测值不超过所述第四指定值。
11.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述电力转换电路的输出的一端的电位高于另一端的电位。
12.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述电力转换电路的输出的一端的电位低于另一端的电位。
13.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述保护动作为让所述电力转换电路的动作停止。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第一电流检测单元为电阻，所述第二电流检测单元为二极管。
15.根据权利要求14所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述二极管并联连接有电阻。
16.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第二指定值为熄灯判定电压。
17.根据权利要求9所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第二指定值为熄灯判定电压，所述第四指定值为无负荷开放电压的上限电压。
18.根据权利要求10所述的放电灯点灯装置，其特征在于：所述第四指定值为无负荷开放电压的上限电压。
19.一种车辆用前照灯点灯装置，其特征在于：
使用如权利要求1至18中任一项所述的放电灯点灯装置。
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