CN103037571A

CN103037571A - 半导体光源点灯电路

Info

Publication number: CN103037571A
Application number: CN2012103750284A
Authority: CN
Inventors: 菊池贤; 盐津文规; 难波高范; 伊藤昌康
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: US8947017B2; EP2579684A1; JP5872833B2; US20130088172A1; CN103037571B; JP2013084370A

Abstract

本发明提供一种半导体光源点灯电路，其使电路规模更小。半导体光源点灯电路（10）具有：开关调节器（104），其基于输入电压（Vin），使用开关元件（122）生成驱动电流（I_LED）；以及控制电路（102）。控制电路（102）含有：误差比较器（116），其对驱动电流（I_LED）的大小和目标值进行比较；可逆计数器（118），其基于比较结果，对控制数字值进行计数；动作时钟选择电路（150），其基于驱动电流（I_LED）的大小，判断输入电压（Vin）是否被断路；以及寄存器（162），其基于判断结果，取得或不取得控制数字值，并对所取得的控制数字值进行保持。可逆计数器（118）在开关调节器（104）从非活动状态成为活动状态时，将由寄存器（162）保持的数字值作为控制数字值读出。

Description

半导体光源点灯电路

技术领域

本发明涉及一种对LED（Light Emitting Diode）等半导体光源进行点灯的半导体光源点灯电路。

背景技术

近年来，在前照灯等车辆用灯具中，取代现有的具有灯丝的卤素灯而使用寿命更长且消耗功率更低的LED。LED的发光程度即亮度与流过LED的电流大小相关，因此，在将LED用作为光源的情况下，需要用于对流过LED的电流进行调节的点灯电路。上述点灯电路通常具有误差指示灯，以使流过LED的电流恒定的方式进行反馈控制。

例如，为了使前照灯具有远光状态和近光状态，另外为了易于符合标准，希望可以对LED的亮度进行调整。对LED的亮度进行改变的方法，已知连续改变电流值的方法；以及使电流接通/断开而改变其占空比的PWM（Pulse Width Modulation）减光。在前者中，有可能由于电流值改变而产生色调或色温变化的色偏。因此，车辆用灯具的LED点灯电路大多采用后者即PWM减光。

本发明人在专利文献1中提出了一种采用PWM减光的点灯控制装置。

专利文献1：日本特开2010-170704号公报

发明内容

在专利文献1所记载的点灯控制装置中，将在开关调节器的驱动期间检测出的LED电流的值，在该驱动期间经过后的停止期间中使用电容器模拟地进行保持。但是，通常电容器存在损耗，因此，保持在电容器中的电压值会微小地逐渐变化。在从停止期间向驱动期间转变时，为了将LED电流恢复为其在停止期间前的值，需要使在停止期间中如上所述发生了变化的电压值复原。但是，通常与LED电流的升高相比，电容器的电压值的变化平缓，因此，有可能产生过冲，即，在电压值恢复为原始的值之前LED电流就达到目标值，并从该目标值开始进一步上升。

另外，并不限定于PWM减光的情况，在至点灯控制装置的输入电压急剧变化、或者要驱动的LED的数量大幅变化时，电流反馈环路中的误差量的变化无法追随上述变化，其结果，有可能导致LED电流的过冲或欠冲。

本发明就是鉴于上述状况而提出的，其目的在于，提供一种可以抑制半导体光源的驱动电流的过冲或欠冲的半导体光源点灯电路。

本发明的一个方式涉及一种半导体光源点灯电路。该半导体光源点灯电路具有：开关调节器，其基于输入电压，使用开关元件生成半导体光源的驱动电流；以及控制电路，其对开关元件的闭合/断开进行控制，以使得驱动电流的大小接近目标值。在将开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时，使向开关调节器的输入电压，反复成为对应于开关调节器的活动状态的第1电压、和对应于非活动状态的第2电压。控制电路含有：比较器，其对驱动电流的大小和目标值进行比较；可逆计数器，其以基于比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数；判定电路，其基于驱动电流的大小，对至开关调节器的输入电压是否偏离第1电压进行判定；寄存器，其将在判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一，取得由可逆计数器进行计数而得到的数字值，在判定电路中判定为已偏离的期间，对所取得的数字值进行保持；数字模拟变换器，其将由可逆计数器计数而得到的数字值变换为模拟信号；以及驱动电路，其基于由数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号，对开关元件的闭合/断开进行控制。可逆计数器在开关调节器从非活动状态成为活动状态时，读出由寄存器保持的数字值，作为由可逆计数器进行计数而得到的数字值。

根据该方式，可以在判定电路判定为已偏离的期间，将驱动电流的大小和目标值之间的比较结果数字地进行保持。

本发明的另一方式也是一种半导体光源点灯电路。该半导体光源点灯电路具有：开关调节器，其使用开关元件生成半导体光源的驱动电流；以及控制电路，其对开关元件的闭合/断开进行控制，以使得驱动电流的大小接近目标值。控制电路含有：比较器，其对驱动电流的大小和目标值进行比较；可逆计数器，其以基于比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数；数字模拟变换器，其将由可逆计数器进行计数而得到的数字值变换为模拟信号；以及驱动电路，其基于由数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号，对开关元件的闭合/断开进行控制。驱动电流的大小和目标值的差越大，可逆计数器就越快地对数字值进行计数。

根据该方式，以数字方式处理驱动电流的大小和目标值之间的比较结果。

此外，上述构成要素的任意组合、或者将本发明的构成要素或表现在装置、方法、系统等之间彼此替换而得到的方式，也是作为本发明的方式而有效的。

发明的效果

根据本发明，可以抑制半导体光源的驱动电流的过冲或欠冲。

附图说明

图1是表示具有实施方式所涉及的半导体光源点灯电路的车载电路的结构的电路图。

图2是表示图1的动作时钟选择电路的结构的电路图。

图3是表示在PWM减光模式中，图1的半导体光源点灯电路的动作状态的时序图。

图4是表示在非减光模式中输入电压急剧变化的情况下，图1的光导体光源点灯电路的动作状态的时序图。

图5是表示图1的第1控制电源电路的变形例的结构的电路图。

具体实施方式

下面，对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、信号，标注相同标号而适当地省略重复说明。另外，在各附图中，将对于说明不重要的部件的一部分省略而进行表示。另外，针对电压、电流或电阻等添加的标号，根据需要而有时用于表示各个电压值、电流值或电阻值。

在本说明书中，“部件A与部件B连接的状态”除了部件A和部件B物理地直接连接的情况之外，还包括部件A和部件B经由不会对电气连接状态产生影响的其它部件而间接连接的情况。

图1是表示车载电路10的结构的电路图。车载电路10具有实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100、发动机控制单元（EngineControl Unit）20、车载蓄电池30、以及将3个车载用LED串联连接而构成的LED 40。LED 40也可以构成为，可以通过未图示的旁路开关等针对每一个LED而单独地控制LED的点灯·熄灯。

发动机控制单元20是用于集中进行汽车的电气控制的微控制器。发动机控制单元20与车载蓄电池30连接，从车载蓄电池30承受大约12V的蓄电池电压Vbat。发动机控制单元20向半导体光源点灯电路100供给固定电压即接地电位V_GND（＝0V）。

发动机控制单元20针对LED 40的控制具有下述2种模式。

1.PWM减光模式

在PWM减光模式中，发动机控制单元20使用减光用开关元件62，生成以从几百Hz至几kHz的减光频率f1且以矩形波形状变化的输入电压Vin。例如，如果减光用开关元件62闭合，则输入电压Vin向与蓄电池电压Vbat相同的例如13V左右的供给电压上升，如果减光用开关元件62断开，则输入电压Vin向接地电位下降。将输入电压Vin的变动周期（＝1/f1，下面称为减光周期T1）设定为与输入电压Vin的上升时或下降时的转变时间相比更长。因此，输入电压Vin反复成为供给电压和接地电位附近的电压。发动机控制单元20将生成的输入电压Vin向半导体光源点灯电路100供给。

通过上述的输入电压Vin的脉冲调制，LED 40以减光频率f1点灭，从而人的眼睛感觉到的亮度降低。输入电压Vin的占空比设定为能够得到所需的发光程度。在该情况下，由于在LED 40点灯时，流过LED 40的电流大小的变动被抑制，从而抑制了色偏。

下面，有时将减光用开关元件62闭合，半导体光源点灯电路100经由发动机控制单元20承受来自车载蓄电池30的电力供给的情况，表示为输入电压Vin的供给。另外，有时将减光用开关元件62断开，将从车载蓄电池30至半导体光源点灯电路100的电力供给停止的情况，表示为输入电压Vin的断路。

2.非减光模式

在非减光模式中，发动机控制单元20基本上将供给电压作为输入电压Vin向半导体光源点灯电路100供给。但是，在发动机启动时等对车载蓄电池30施加了急剧变化的负荷时，蓄电池电压Vbat下降，在负荷消失时，蓄电池电压Vbat上升。与此相伴，输入电压Vin也产生变动，有时偏移至与供给电压不同的例如16V左右的突变电压。

半导体光源点灯电路100含有控制电路102、开关调节器104及输入电容器148。

输入电容器148设置在开关调节器104的输入段。分别向输入电容器148的一端施加输入电压Vin，向另一端施加接地电位。输入电容器148的容量较大，实现提高动作稳定性、以及降低无线电噪声的作用。此外，输入电容器148也可以形成为开关调节器104的一部分。

开关调节器104使用可以为MOSFET（Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor）等晶体管的开关元件122，将从发动机控制单元20输入的输入电压Vin变换为适用于LED40的正向电压Vf的输出电压Vout，并向LED 40的正极施加。如果从电流的观点出发，开关调节器104基于输入电压Vin，使用开关元件122生成流过LED40的驱动电流I_LED。开关调节器104的接地电位是由发动机控制单元20供给的。

开关调节器104在输入电压Vin大于或等于开关调节器104的最低动作电压的期间，使用开关元件122生成驱动电流I_LED。开关调节器104在输入电压Vin小于开关调节器104的最低动作电压的期间，不生成驱动电流I_LED。因此，在将开关调节器104生成驱动电流I_LED的状态称为活动状态时，在PWM减光模式中，输入电压Vin反复成为与活动状态对应的供给电压或突变电压、以及与非活动状态对应的接地电位附近的电压。

控制电路102对开关元件122的闭合/断开进行控制，以使驱动电流I_LED的大小接近目标值。控制电路102含有驱动电路106、D/A变换器120、可逆计数器118、误差比较器116、电流检测部112、动作时钟选择电路150、基本时钟生成电路110、保持电路160、基准电压源114、第1控制电源电路130、第2控制电源电路140及POR（Power On Reset）电路146。

电流检测部112检测驱动电流I_LED的大小。电流检测部112例如是流过驱动电流I_LED的电流检测电阻，生成与驱动电流I_LED的大小对应的检测电压Vd，并向误差比较器116的非反转输入端子施加。电流检测部112将检测电压Vd向动作时钟选择电路150供给。检测电压Vd是以接地电位等固定电压为基准而生成的。

基准电压源114生成与驱动电流I_LED大小的目标值对应的基准电压Vref，并向误差比较器116的反转输入端子施加。基准电压源114将基准电压Vref向动作时钟选择电路150供给。基准电压Vref是以固定电压为基准而生成的。

误差比较器116对检测电压Vd和基准电压Vref进行比较。即，误差比较器116对检测电压Vd示出的驱动电流I_LED的大小和基准电压Vref示出的目标值进行比较。误差比较器116根据检测电压Vd和基准电压Vref之间的大小关系，将设为有效或无效的误差信号S2输出至可逆计数器118。特别地，误差信号S2在Vd≥Vref时设为有效，误差信号S2的电压为高电平。误差信号S2在Vd＜Vref时设为无效，误差信号S2的电压为低电平。

可逆计数器118以根据在误差比较器116中的比较结果而确定的计数器的方向对控制数字值进行计数。作为可逆计数器118，例如也可以采用具有与作为标准逻辑IC的74系列的’191相同功能的元件。可逆计数器118具有输入误差信号S2的U/D控制端子118a、输入动作时钟信号S3的时钟脉冲输入端子118b、与所计数的控制数字值的位数对应数量的输出端子118c、与所计数的控制数字值的位数对应数量的数据输入端子118d、控制是否将从数据输入端子118d输入的数字值作为控制数字值进行载入的载入端子118e。

可逆计数器118将控制数字值从输出端子118c向D/A变换器120输出。

表1是可逆计数器118所涉及的真值表。

【表1】

在表1中，“L”表示低电平，“H”表示高电平，“X”表示任一种都可以（无关）。

可逆计数器118在输入至载入端子118e的信号为低电平时，将输入至数据输入端子118d的数字值作为要从输出端子118c输出的控制数字值而进行载入。由于在数据输入端子118d中输入了由寄存器162保持的数字值，因此，可逆计数器118在输入至载入端子118e的信号为低电平时，读出由寄存器162保持的数字值作为控制数字值。

D/A变换器120将从输出端子118输出的控制数字值变换为占空比设定信号S4，该占空比设定信号S4具有与该控制数字值对应的模拟电压。D/A变换器120中的数字模拟变换处理本身也可以使用公知的数字模拟变换技术而进行。D/A变换器120将占空比设定信号S4向驱动电路106输出。控制数字值越大，占空比设定信号S4的电压越高。

驱动电路106基于由D/A变换器120进行变换的结果而得到的占空比设定信号S4，对开关元件122的闭合/断开的占空比进行控制。驱动电路106将以开关频率f2且电压以锯齿波形状变化的锯齿波信号和占空比设定信号S4进行比较，其中，该开关频率f2是与减光频率f1相比更高的例如几十kHz至几百kHz的频率。驱动电路106基于该比较，生成以开关频率f2且电压以矩形波形状变化的元件控制信号S12、即具有与占空比设定信号S4的电压对应的占空比的元件控制信号S12。占空比设定信号S4的电压越高，元件控制信号S12的高占空比（high duty）就越小。驱动电路106将生成的元件控制信号S12向开关元件122的栅极输出。其结果，控制数字值越大，开关元件122的动作比例越小，对驱动电流I_LED向降低的方向进行作用。如上所述，在控制电路102中，进行使驱动电流I_LED接近目标值的电流反馈控制。

基本时钟生成电路110生成以基本时钟频率f3且电压以矩形波形状变化的基本时钟信号S8，并向动作时钟选择电路150输出，该基本时钟频率f3是与减光频率f1相比更高的例如几十kHz至几百kHz的频率。基本时钟生成电路110生成与基本时钟频率f3相比频率较低的信号。特别地，基本时钟生成电路110对基本时钟信号S8进行4分频而生成4分频时钟信号S14。另外，基本时钟生成电路110对基本时钟信号S8进行16分频而生成16分频时钟信号S15。基本时钟生成电路110将4分频时钟信号S14及16分频时钟信号S15向动作时钟选择电路150输出。

动作时钟选择电路150具有以下2个功能。

功能1：作为判定电路的功能，其基于驱动电流I_LED的大小，判定输入电压Vin是否偏离供给电压。

功能2：作为动作时钟生成部的功能，其生成驱动电流I_LED的大小和目标值之间的差越大频率就越高的动作时钟信号S3。

对于功能1，动作时钟选择电路150通过对检测电压Vd和基准电压Vref进行比较，从而对驱动电流I_LED的大小和目标值之差或比是否落在规定的误差范围内进行判定。作为误差范围，在差的情况下包含值0，在比的情况下包含值1。在本实施方式中，将驱动电流I_LED的大小和目标值之差或比落在误差范围内这一情况对应于输入电压Vin没有偏离供给电压，将该差或比不处于范围内这一情况对应于输入电压Vin偏离供给电压。动作时钟选择电路150基于该判定结果，将电平变化的保持控制信号S16向保持电路160输出。作为保持控制信号S16，在判定为驱动电流I_LED的大小和目标值之差或比落在误差范围内的情况下成为高电平，在并非该情况的情况下成为低电平。

对于功能2，动作时钟选择电路150基于对检测电压Vd和基准电压Vref的比较，从基本时钟信号S8、4分频时钟信号S14、16分频时钟信号S15中选择应作为动作时钟信号S3输出的信号。特别地，驱动电流I_LED的大小和目标值之差越大，动作时钟选择电路150就选择更高频的信号。动作时钟选择电路150将动作时钟信号S3向可逆计数器118的时钟脉冲输入端子118b及保持电路160输出。

表2是与动作时钟选择电路150的功能相关的表。

【表2】

电流检测值/目标值	动作时钟信号S3	保持控制信号S16
			大于或等于140%	基本时钟信号S8	L
140%～115%	4分频时钟信号S14	L
			115%～85%	16分频时钟信号S15	H
85%～60%	4分频时钟信号S14	L
			小于或等于60%	基本时钟信号S8	L

在表2中，“115%～85%”是针对驱动电流I_LED的大小和目标值之比的误差范围。“140%～115%”是第1偏离范围，“大于或等于140%”是第2偏离范围，“85%～60%”是第3偏离范围，“小于或等于60%”是第4偏离范围。

图2是表示动作时钟选择电路150的结构的电路图。动作时钟选择电路150主要含有分压电路组、比较器组及逻辑门组。缓存器502接受输入至动作时钟选择电路150的基准电压Vref，并对其进行缓存。第1分压电路506、第2分压电路508、第3分压电路510分别对由缓存器502输出的基准电压Vref进行分压，生成第1分压电压V1、第2分压电压V2、第3分压电压V3。在这里，特别地将分压电路的电阻值设定为，成为Vref＞V1＞V2＞V3。

调整电路504接受输入至动作时钟选择电路150的检测电压Vd并进行调整，生成处理检测电压Vd′。将第1分压电路506、第2分压电路508、第3分压电路510、调整电路504的各电路常数设定为，分别对应于V1＞Vd′≥V2为误差范围、Vref＞Vd′≥V1为第1偏离范围、Vd′≥Vref为第2偏离范围、V2＞Vd′≥V3为第3偏离范围、V3＞Vd′为第4偏离范围。

第1比较器512、第2比较器514、第3比较器516、第4比较器518分别将处理检测电压Vd′与基准电压Vref、第1分压电压V1、第2分压电压V2、第3分压电压V3进行比较，生成第1比较信号S17、第2比较信号S18、第3比较信号S19、第4比较信号S20，这些比较信号在前者≥后者时成为高电平，在并非该情况时成为低电平。第1电阻520、第2电阻522、第3电阻524、第4电阻526分别是用于第1比较器512、第2比较器514、第3比较器516、第4比较器518的上拉电阻。

第1变换器528、第2变换器532、第3变换器534、第4变换器538分别使第1比较信号S17、第2比较信号S18、第3比较信号S19、第4比较信号S20的电平反转。

第2与门530输出第1变换器528的输出信号和第2比较信号S18的逻辑积。第3与门536输出第3变换器534的输出信号和第4比较信号S20的逻辑积。第1或门540输出第1比较信号S17和第4变换器538的输出信号的逻辑和。第2或门542输出第2与门530的输出信号和第3与门536的输出信号的逻辑和。第7与门544输出第2变换器532的输出信号和第3比较信号S19的逻辑积。

第4与门546输出第1或门540的输出信号和基本时钟信号S8的逻辑积。第5与门548输出第2或门542的输出信号和4分频时钟信号S 14的逻辑积。第6与门550输出第7与门544的输出信号和16分频时钟信号S15的逻辑积。

第4或门552输出第4与门546的输出信号和第5与门548的输出信号的逻辑和。第5或门554输出第4或门552的输出信号和第6与门550的输出信号的逻辑和。

动作时钟选择电路150将第5或门554的输出信号作为动作时钟信号S3输出，将第7与门544的输出信号作为保持控制信号S16输出。

例如，在V1＞Vd′＞V2时，第1比较信号S17、第2比较信号S18成为低电平，第3比较信号S19、第4比较信号S20成为高电平。由于第1比较信号S17为低电平且第4变换器538的输出信号为低电平，所以第1或门540的输出信号成为低电平。因此，第4与门546的输出信号与基本时钟信号S8无关而成为低电平。另外，由于第2或门542的输出信号也是低电平，所以第5与门548的输出信号与4分频时钟信号S14无关而成为低电平。另一方面，由于第7与门544的输出信号成为高电平，所以第6与门550的输出信号成为16分频时钟信号S15。其结果，将16分频时钟信号S15作为动作时钟信号S3输出，保持控制信号S16成为高电平。

如上所述，由图2所示的动作时钟选择电路150实现表2所示的动作时钟信号S3、保持控制信号S16。

返回图1，保持电路160含有寄存器162和第1与门164。第1与门164输出动作时钟信号S3和保持控制信号S16的逻辑积。在判定为驱动电流I_LED的大小和目标值之差或比落在误差范围内的情况下，第1与门164的输出信号S21为动作时钟信号S3，在并非该情况的情况下成为恒定低电平。

寄存器162将动作时钟选择电路150中判定为输入电压Vin未偏离供给电压这一情况作为条件之一，从可逆计数器118取得控制数字值。寄存器162在动作时钟选择电路150中判定为已偏离的期间，对已取得的控制数字值进行保持。

作为寄存器162，可以采用例如74系列的‵194这种具有载入功能和保持功能的元件。寄存器162具有：输出端子，其与可逆计数器118的数据输入端子118d连接；输入端子，其与可逆计数器118的输出端子118C连接（在图1中未图示该连接关系）；以及时钟端子162a，其输入第1与门164的输出信号S21。

作为寄存器162，如果在时钟端子162a中输入了上升沿，则将输入至寄存器162的输入端子中的控制数字值进行载入。即，在寄存器162的输出端子中显示在时钟端子162a中输入了上升沿时的可逆计数器118中的控制数字值。这样，作为寄存器162，在判定为驱动电流ILED的大小和目标值之差或比落在误差范围内的情况下，以动作时钟信号S3的频率更新数字值，在并非上述情况的情况下，保持最近更新的或即将停止更新之前的数字值。

第1控制电源电路130至少向寄存器162供给电力。第1控制电源电路130具有第1电源电路132和第1电容器134。第1电源电路132基于输入电压Vin，生成要向寄存器162供给的第1电源电压Vs1。

第1控制电源电路130构成为，在PWM减光模式中，在输入电压Vin成为接地电位附近的电压的期间，向寄存器162供给充分的电源电压。即，第1电容器134的一端与第1电源电路132的输出段连接，另一端接地。选择第1电容器134的容量为，可以在输入电压Vin成为接地电位附近的电压的期间，第1控制电源电路130将第1电源电压Vs1的值维持为大于或等于用于驱动寄存器162所需的值。在该情况下，在输入电压Vin成为接地电位附近的电压的期间，至少可以使寄存器162继续动作。

第2控制电源电路140向由第1控制电源电路130供给电力的元件之外的电路元件供给电力。第2控制电源电路140也可以向可逆计数器118供给电力。第2控制电源电路140具有第2电源电路142和第2电容器144。第2电源电路142基于输入电压Vin生成第2电源电压Vs2。第2电容器144的一端与第2电源电路142的输出段连接，另一端接地。第2电容器144的容量小于第1电容器134的容量。

POR电路146对输入电压Vin进行监视，生成POR信号S11。如果输入电压Vin低于规定的第1POR电压，则POR信号S 11从高电平转变为低电平，如果输入电压Vin超过与第1POR电压相比更高的第2POR电压，则POR信号S11从低电平转变为高电平。第2POR电压低于供给电压。POR电路146将生成的POR信号S11向可逆计数器118的载入端子118e输入。POR电路146也可以根据需要而向其它电路元件供给POR信号S11。

在PWM减光模式中，由于输入电压Vin以减光频率f1反复成为供给电压附件的电压和接地电位附近的电压，所以POR信号S11的高电平对应于开关调节器104的活动状态，低电平对应于非活动状态。

说明由上述结构形成的半导体光源点灯电路100的动作。

（PWM减光模式）

图3是表示PWM减光模式中的半导体光源点灯电路100的动作状态的时序图。图3从上方开始顺序示出输入电压Vin、驱动电流I_LED、保持控制信号S16、第1与门164的输出信号S21、保持在寄存器162中的数字值、POR信号S11、可逆计数器118中的控制数字值。第1与门164的输出信号S21的阴影区域示出信号以基本时钟频率f3的1/16的频率反复形成高电平和低电平。基本时钟频率f3的1/16的频率与减光频率f1相比也充分高。

在时刻t1，输入电压Vin被断路。输入电压Vin从供给电压（13V）开始降低。驱动电流I_LED也开始从目标值Iref降低。在这里，输入电压Vin并非立即下降至接地电位，由于输入电容器148的存在而以一定斜率降低。输入电压Vin的下降斜率与驱动电流I_LED的下降斜率相比更平缓。

由于在驱动电流I_LED的下降中，误差信号S2成为低电平，因此可逆计数器118与动作时钟信号S3对应地而将控制数字值递减。因此，控制数字值持续降低。控制数字值的降低对应于需要提高开关调节器104的输出。为了抑制电流反馈控制的震荡，而将可逆计数器118设定为，相对平缓地使控制数字值变化。

寄存器162与第1与门164的输出信号S21的电平转变对应地，从可逆计数器118读入控制数字值。

由于与输入电压Vin降低无关地，可逆计数器118中的控制数字值的变化相对较小，因此，开关调节器104无法充分地进行电压变换。其结果，驱动电流I_LED相对较快地降低。

在时刻t2，驱动电流I_LED低于目标值Iref的0.85倍。保持控制信号S16从高电平转变为低电平。因此，第1与门164的输出信号S21成为恒定低电平。由于在时钟端子162a处不出现跳变沿，因此，寄存器162停止数字值更新，保持最近更新的数字值。可逆计数器118继续递减。

如果在输入电压Vin低于某个电压的情况下，基于输入电压Vin生成的第2电源电压Vs2与可逆计数器118的最低动作电压相比更低，则将上述某个电压称为动作边界电压Vlim。在时刻t3，输入电压Vin低于动作边界电压Vlim。可逆计数器118停止，控制数字值变得不确定。此外，在从时刻t2开始至时刻t3为止的期间中的可逆计数器118的计数动作的速度在后面记述。

在时刻t4，输入电压Vin低于第1POR电压Vd1。POR信号S 11从高电平转变为低电平。由于开关调节器104的动作停止，所以，输入电压Vin的降低即积蓄在输入电容器148中的能量消耗变得更加平缓。

在时刻t5，供给输入电压Vin。输入电压Vin以供给电压为目标开始上升。

在时刻t6，输入电压Vin超过动作边界电压Vlim。可逆计数器118动作。由于POR信号S11为低电平，因此可逆计数器118不进行计数动作，而是将保持在寄存器162中的数字值作为控制数字值读出。即，可逆计数器118在开关调节器104从非活动状态成为活动状态时，将由寄存器162保持的数字值作为控制数字值读出。

在从时刻t2至时刻t6为止的期间，从第1控制电源电路130向寄存器162供给充分的电源电压，而且，寄存器162保持时刻t2中的控制数字值。因此，在时刻t6，保持在寄存器162中的数字值是时刻t2的控制数字值。

在时刻t7，输入电压Vin超过第2POR电压Vd2。POR信号S 11从低电平转变为高电平。开关调节器104开始动作，驱动电流I_LED以目标值Iref为目标开始上升。可逆计数器118开始计数动作。在时刻t7的时刻，驱动电流I_LED小于目标值Iref，因此，可逆计数器118与动作时钟信号S3对应而将控制数字值进行递减。

在本实施方式中，将第2POR电压Vd2设定为高于动作边界电压Vlim的值，以使得在可逆计数器118工作之后，POR信号S11再成为高电平。

在时刻t8，驱动电流I_LED超过目标值Iref的0.85倍。保持控制信号S16从低电平转变为高电平。第1与门164的输出信号S21表示基本时钟频率f3的1/16的频率的时钟脉冲这一情况。寄存器162与该时钟脉冲对应地更新数字值。

由于时刻t2中的控制数字值低于时刻t1中的控制数字值，因此，在经过时刻t8而驱动电流I_LED成为目标值Iref后，在控制数字值恢复为时刻t1中的值之前，驱动电流I_LED产生过冲。在时刻t9，控制数字值恢复为时刻t1中的控制数字值。

（在非减光模式下输入电压Vin急剧变化）

图4是表示在非减光模式下输入电压Vin急剧变化的情况下，光导体光源点灯电路100的动作状态的时序图。图4从上方开始顺序示出输入电压Vin、驱动电流I_LED、动作时钟信号S3的频率、可逆计数器118中的控制数字值。

在时刻t11，输入电压Vin开始从13V的供给电压向16V的突变电压转变。承受输入电压Vin的上升而驱动电流I_LED开始从目标值Iref上升。由于驱动电流I_LED高于目标值Iref，因此可逆计数器118将控制数字值进行递增。动作时钟选择电路150将16分频时钟信号S15选择为动作时钟信号S3，动作时钟信号S3的频率为基本时钟频率f3的16分之1。因此，递增的速度比较缓慢，驱动电流I_LED持续上升。

在时刻t12，驱动电流I_LED超过目标值Iref的1.15倍。动作时钟选择电路150将4分频时钟信号S14选择为动作时钟信号S3，动作时钟信号S3的频率为基本时钟频率f3的4分之1。因此，可逆计数器118的递增速度加快。

在时刻t13，驱动电流I_LED超过目标值Iref的1.4倍。动作时钟选择电路150将基本时钟信号S8选择为动作时钟信号S3，动作时钟信号S3的频率为基本时钟频率f3。因此，可逆计数器118的递增速度进一步加快。即，作为可逆计数器118，驱动电流I_LED的大小和目标值Iref的差越大就越快地对控制数字值进行计数。

在时刻t14，驱动电流I_LED低于目标值Iref的1.4倍。动作时钟选择电路150将4分频时钟信号S14选择为动作时钟信号S3，动作时钟信号S3的频率为基本时钟频率f3的4分之1。因此，可逆计数器118的递增速度变慢。

在时刻t15，驱动电流I_LED低于目标值Iref的1.15倍。动作时钟选择电路150将16分频时钟信号S15选择为动作时钟信号S3，动作时钟信号S3的频率为基本时钟频率f3的16分之1。因此，可逆计数器118的递增速度与时刻t12之前的速度相同。

在输入电压Vin从突变电压向供给电压转变的情况下，除了变化方向相反之外，与上述内容相同。

根据本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100，通过使开关调节器104自身周期性地成为非活动状态而实现PWM减光。由此，与例如通过使设置在开关调节器104和LED之间的开关闭合/断开而实现PWM减光的情况相比，可以抑制在从断开切换至闭合时流过LED的电流的大小。其结果，作为半导体光源点灯电路100的元件，可以使用耐电压性及耐电流性较差的价格较低的元件，另外，半导体光源点灯电路100的效率也上升。

另外，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，在开关调节器104成为非活动状态的期间，寄存器162保持控制数字值。因此，可以将该非活动状态前后的活动状态中的驱动电流I_LED顺滑地相连。

另外，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，将误差量作为控制数字值而进行数字化。即，将用于根据检测电压Vd得到占空比设定信号S4的处理，使用误差比较器116、可逆计数器118、D/A变换器120而进行数字化。由此，与模拟地进行上述处理的情况相比，无需设置例如用于保持误差量的容量较大的电容器等，可以减小电路规模。

另外，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，通过对输入电压Vin进行脉冲调制而实现PWM减光。由此，与例如将输入电压Vin固定为蓄电池电压Vbat，另外利用发动机控制单元将具有减光频率f1的脉冲信号向半导体光源点灯电路发送的情况相比，可以将发动机控制单元20和半导体光源点灯电路100之间的信号线减少一条，而且也无需设置用于解释脉冲信号的接口电路。

另外，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，在PWM减光模式下，动作时钟选择电路150基于驱动电流I_LED的大小判定输入电压Vin是否位于供给电压附近，而并不是基于输入电压Vin进行判定，换句话说，对输入电压Vin是否断路进行判定。在发动机控制单元20中，在输入电压Vin断路的情况下，使驱动电流I_LED与输入电压Vin相比更快地降低。因此，通过在断路判定中利用驱动电流I_LED，可以使输入电压Vin断路的定时与检测出断路的定时即保持控制数字值的定时更加接近。其结果，可以抑制控制数字值的不必要的变动。

为了使输入电压Vin断路的定时与检测出断路的定时接近，也考虑在使第1POR电压Vd1更接近供给电压的基础上，基于POR信号S11判定是否断路。但是，通常POR信号S11用于电路元件的重置/解除重置。因此，如果使第1POR电压Vd1过于接近供给电压，则有可能相对于载置于输入电压Vin中的噪声而使电路的动作变得不稳定。与此相对，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，由于基于驱动电流I_LED而判定有无断路，所以不易产生上述相对于噪声的不稳定性。

另外，也考虑了在POR电路146之外设置对输入电压Vin进行监视的其它电路，但这样会增大电路规模。与此相对，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，将为了进行电流反馈控制而设置的电流检测部112的检测结果也用于动作时钟选择电路150中的判定，因此，可以抑制电路规模的增大。

另外，为了在开关调节器104成为非活动状态的期间保持控制数字值，也考虑了取代寄存器162而基于POR信号S11停止可逆计数器118的计数动作。在图3中，该情况下的控制数字值的变化以虚线示出。在该情况下，由于输入电压Vin断路的定时（时刻t1）和7POR信号S11成为低电平的定时（时刻t4）相距较远，因此，在该期间控制数字值大幅降低。在时刻t4，保持如上所述大幅降低后的控制数字值。由此，在时刻t5重新开始供给输入电压Vin后，至控制数字值恢复时刻t1中的值为止需要较长期间，因此，驱动电路I_LED的过冲如虚线所示变大，持续时间也变长。

与此相对，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，基于驱动电路I_LED对断路进行检测，如果检测出断路，则使寄存器162保持该定时的控制数字值。可逆计数器118在开关调节器104恢复活动状态时，从寄存器162读出控制数字值。由此，无论在输入电压Vin断路的期间可逆计数器118继续计数动作的情况下、还是在不继续进行计数动作的情况下，都可以在重新开始供给输入电压Vin后，在更短的时间内使控制数字值恢复原始的值。因此，可以抑制驱动电路I_LED的过冲。其结果，可以减少驱动电流I_LED的大小超过LED40的耐电流的可能性。另外，可以使用更廉价、耐电流性较差的LED。

针对将作为车辆用灯具光源的LED安装在基板上并向该LED供给电力，大多是利用焊线（wire bonding）进行的。在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，由于抑制了驱动电流I_LED的过冲，因此过电流很难流过焊线等对电流敏感的部分。

另外，通过抑制过冲，可以抑制LED 40及其周边电路的温度上升。

在非减光模式下输入电压Vin急剧变化时，如果不采取任何措施，则有可能控制数字值无法追随输入电压Vin的变化而变化，产生大幅过冲或欠冲。在图4中，以虚线示出该情况下的控制数字值的变化及驱动电流I_LED的变化。在输入电压Vin从13V变动为16V时，控制数字值从在输入电压Vin＝13V时用于使驱动电流I_LED成为目标值Iref的值，向在输入电压Vin＝16V时用于使驱动电流I_LED成为目标值Iref的值相对平缓地变化。具体地说，在开关调节器104为升压方式的情况下，控制数字值平缓地变化，以降低开关元件122的动作比例。由于该控制数字值的变化与输入电压Vin的变动相比较慢，因此，即使输入电压Vin到达16V，动作比例仍然较大。由此，有可能向LED 40供给较多能量而使驱动电流I_LED过冲。在输入电压Vin从16V变动为13V时，成为与上述相反的状态，有可能驱动电流I_LED欠冲。

与此相对，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，驱动电流I_LED的大小和目标值Iref的差越大，可逆计数器118就越快地对控制数字值进行计数。即，在驱动电流I_LED接近目标值Iref时，为了抑制振荡而使可逆计数器118以较低频率的时钟进行动作，但驱动电流I_LED的检测值越偏离目标值Iref，就以频率越高的时钟进行动作，使驱动电流I_LED快速向目标值Iref收敛。由此，即使在输入电压Vin急剧变化的情况下，也可以使控制数字值通过上述变化而灵敏地进行追随而变化。其结果，可以抑制过冲及欠冲，可以抑制LED 40老化。

在驱动电流I_LED的过冲较大的情况下，有可能使LED 40的发光变弱。在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，由于抑制了驱动电流I_LED的过冲，因此可以使LED 40的发光稳定。

此外，即使在输入电压Vin急剧变化而POR信号S11无法成为低电平的情况下，可逆计数器118也不会载入保持在寄存器162中的数字值。因此，在该情况下，可以与寄存器162的动作无关地实现上述作用效果。

另外，如果构成LED 40的LED数量由于旁路开关的接通/断开而减少，则有可能使驱动电流I_LED产生过冲，如果LED的数量增加，则有可能产生欠冲。根据本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100，可以抑制上述过冲及欠冲。

假设半导体光源点灯电路具有在输入电压Vin急剧变化时使计数动作加速的功能、但不具有在PWM减光模式中保持并读出控制数字值的功能，在此情况下，在输入电压Vin急剧变化时可以如上所述适宜地进行应对。但是，在PWM减光模式中输入电压Vin的供给被断开的情况下，随着驱动电流I_LED偏离目标值Iref，控制数字值更快地偏离原始值。在图3中以双点划线示出该情况下的控制数字值的变化。由此，在重新开始供给输入电压Vin时的驱动电流I_LED的过冲，与不具有在输入电压急剧变化时使计数动作加速这一功能的情况相比，进一步加大。

因此，本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100具有下述两个功能，即：在PWM减光模式中保持并读出控制数字值的功能；以及在输入电压Vin急剧变化时使计数动作加速的功能。因此，由于在PWM减光模式中输入电压Vin断路后，在利用后一功能使控制数字值的变化加速之前，寄存器162保持控制数字值，所以可以抑制在重新开始供给输入电压Vin时的过冲。

另外，在本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100中，将用于判定输入电压Vin是否断路的基准和确定是否使可逆计数器118的计数动作加速的基准统一。即，如果驱动电流I_LED落在误差范围之外，则判定为输入电压Vin断路，而且，动作时钟信号S3的频率变快。因此，与设置专门用于各个基准的判定电路的情况相比，可以缩小电路规模。

以上说明了本实施方式所涉及的半导体光源点灯电路的结构和动作。本实施方式仅为例示，对于本领域的技术人员来说，当然可以通过对上述各构成要素或各处理组合而产生各种变形例，另外如上所述产生的变形例当然也落在本发明的范围中。

例如，在PWM减光模式中供给电压急剧变化的情况下，也可以应用本实施方式所涉及的技术思想。

在实施方式中，针对并联设置第1控制电源电路130和第2控制电源电路140的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以在输入电压Vin成为接地电位附近的电压时，仅维持向寄存器162供给的电源电压，也可以维持向包括寄存器162在内的周边电路进行供给的电源电压，也可以维持数字电路整体的电源。另外，在任一种情况下，都优选使用于数字电路进行动作的时钟停止。在该情况下，可以防止状态变化，另外，可以降低电力消耗。

图5是表示第1控制电源电路130的变形例的结构的电路图。变形例所涉及的控制电源电路600具有第1电源电路132、第1电容器134和电源切换开关元件602。电源切换开关元件602由POR信号S11控制闭合/断开。电源切换开关元件602在POR信号S11为高电平时闭合，向半导体光源点灯电路100的除了寄存器162以外的电路元件供给第1电源电压Vs1。电源切换开关元件602在POR信号S11为低电平时断开，将除寄存器162以外的电路元件的电源供给断路。根据本变形例，无需设置第2控制电源电路140，因此，可以缩小电路规模。

在本实施方式中，针对在PWM减光模式中，可逆计数器118进行动作之后POR信号S11成为高电平的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以从第1控制电源电路130向可逆计数器118供给电源电压。在该情况下，可逆计数器118在输入电压Vin断路的期间也为动作状态。因此，在POR信号S11成为低电平的时刻t4之后，可逆计数器118从寄存器162读出数字值。其结果，无论此后何时POR信号S11成为高电平而开始对控制数字值进行计数，计数开始时刻的控制数字值都是时刻t2中的控制数字值。

在本实施方式中，针对半导体光源点灯电路100具有在PWM减光模式中保持并读出控制数字值的功能、以及在输入电压Vin急剧变化时使计数动作加速的功能的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，在不使用PWM减光模式的情况下，通过不具有前者的功能而具有后者的功能，从而能够提供可以对在输入电压急剧变化时可能产生的驱动电流过冲或欠冲进行抑制的半导体光源点灯电路。另外，通过具有前者的功能而不具有后者的功能，能够提供可以对PWM减光模式中的驱动电流过冲进行抑制的半导体光源点灯电路。

Claims

1.一种半导体光源点灯电路，其特征在于，具有：

开关调节器，其基于输入电压，使用开关元件生成半导体光源的驱动电流；以及

控制电路，其对所述开关元件的闭合/断开进行控制，以使得驱动电流的大小接近目标值，

在将所述开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时，至所述开关调节器的输入电压，反复成为对应于所述开关调节器的活动状态的第1电压、和对应于非活动状态的第2电压，

所述控制电路含有：

比较器，其对驱动电流的大小和目标值进行比较；

可逆计数器，其以基于所述比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数；

判定电路，其基于驱动电流的大小，对至所述开关调节器的输入电压是否偏离第1电压进行判定；

寄存器，其将在所述判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一，取得由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值，在所述判定电路中判定为已偏离的期间，对所取得的数字值进行保持；

数字模拟变换器，其将由所述可逆计数器计数而得到的数字值变换为模拟信号；以及

驱动电路，其基于由所述数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号，对所述开关元件的闭合/断开进行控制，

所述可逆计数器在所述开关调节器从非活动状态成为活动状态时，读出由所述寄存器保持的数字值，作为由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值。

2.一种半导体光源点灯电路，其特征在于，具有：

开关调节器，其使用开关元件生成半导体光源的驱动电流；以及

所述控制电路含有：

比较器，其对驱动电流的大小和目标值进行比较；

数字模拟变换器，其将由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值变换为模拟信号；以及

驱动电流的大小和目标值的差越大，所述可逆计数器就越快地对数字值进行计数。

3.根据权利要求2所述的半导体光源点灯电路，其特征在于，

所述控制电路还含有时钟生成部，其生成时钟信号，该时钟信号随着驱动电流的大小和目标值的差越大而频率越高，

所述可逆计数器基于由所述时钟生成部生成的时钟信号进行计数动作。

4.根据权利要求2或3所述的半导体光源点灯电路，其特征在于，

在将所述开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时，使向所述开关调节器的输入电压，反复成为对应于所述开关调节器的活动状态的第1电压、和对应于非活动状态的第2电压，

所述控制电路还含有：

判定电路，其基于驱动电流的大小，对至所述开关调节器的输入电压是否偏离第1电压进行判定；以及

寄存器，其将在所述判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一，取得由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值，在所述判定电路中判定为已偏离的期间，对所取得的数字值进行保持，

5.根据权利要求4所述的半导体光源点灯电路，其特征在于，

如果在所述判定电路中判定为已偏离，则所述可逆计数器以与在所述判定电路中判定为没有偏离的情况相比更快地对数字值进行计数。