DE112014000785B4

DE112014000785B4 - Energieversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112014000785B4
Application number: DE112014000785.4T
Authority: DE
Inventors: Susumu Endo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2034-01-11
Also published as: CN104995997B; US9621024B2; WO2014125756A1; DE112014000785T5; JP6051909B2; JP2014154448A; CN104995997A; US20150381030A1

Abstract

Energieversorgungsvorrichtung (20, 20A, 20B, 20C, 20D oder 20E), welche einer Last (10) DC-Energie zuzuführen vermag, aufweisend:einen Shunt-Widerstand (Rs), der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last verbunden ist;eine Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last (10) abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand und zur Ausgabe eines Treiberstroms;ein Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D), welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken, wobei das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) den Treiberstrom und einen Erkennungsstrom empfängt, der sich von dem Treiberstrom unterscheidet; undeine Begrenzervorrichtung (30) zum Bestimmen, ob der Betrag des Spannungsabfalls, der erfolgt, wenn der Erkennungsstrom durch das Massefehlererkennungselement fließt, kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, und, wenn der Erkennungsstrom kleiner als der bestimmte Schwellenwert ist, zum Begrenzen der Zufuhr von Energie durch die Energieversorgungssteuervorrichtung (40) bei Bestimmung, dass der Massefehler auftritt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung, welche für einen Gebrauch bei einer Energieversorgung beispielsweise einer LED-Einheit geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
Patentliteratur 1 beschreibt eine Treiberschaltung (d. h. eine Energieversorgungsvorrichtung), welche Energie an LEDs (lichtemittierende Dioden) liefert, die als Fahrzeugscheinwerfer verwendet werden. Wie in 12 gezeigt, enthält die Schaltung einen DC/DC-Wandler 40x, der Energie an LEDs 10 durch Hochstufen einer Batteriespannung liefert, sowie einen Shunt-Widerstand Rs, der mit einer Kathodenseite (d. h. der Niedrigpotenzialseite) der LEDs 10 verbunden ist. Der DC/DC-Wandler 40x erkennt einen Treiberstrom (siehe Pfeil Y1 in der Zeichnung), der durch die LEDs 10 fließt, auf der Grundlage eines Betrags eines Spannungsabfalls über den Shunt-Widerstand Rs und führt eine Rückkopplungssteuerung an dem Energiebetrag durch, der an die LEDs 10 zu liefern ist, damit der Erkennungswert in Übereinstimmung mit einem Sollwert ist.
Im Fall eines Massefehlers an der Kathodenseite der LEDs 10, wie durch den Pfeil Y2 in der Zeichnung dargestellt, nimmt der Erkennungswert aufgrund des Shunt-Widerstands Rs nicht länger einen Wert entsprechend dem Treiberstrom an, so dass der DC/DC-Wandler 40x die Rückkopplungssteuerung nicht mehr korrekt durchführen kann. Mit anderen Worten, wenn ein Massefehler auftritt, fließt der durch die LEDs 10 fließende Treiberstrom hauptsächlich zur Massefehlerseite und der Erkennungswert anhand des Shunt-Widerstands Rs wird niedriger als ein mit dem Treiberstrom vergleichbarer Wert. Der DC/DC-Wandler 40x führt demnach die Rückkopplungssteuerung so durch, dass der Erkennungswert auf den Sollwert erhöht wird. Folglich wird der Treiberstrom weiter angehoben, und es besteht die Gefahr, dass die LEDs 10 aufgrund eines zu hohen Treiberstroms, der durch die LEDs 10 fließt, beschädigt werden.
Im Stand der Technik stoppt eine Massefehlererkennungsschaltung 30x den Betrieb des DC/DC-Wandlers 40x, indem bestimmt wird, dass ein Massefehler an der Kathodenseite der LEDs 10 auftritt, wenn der Erkennungswert nach Beginn einer Energiezufuhr an die LEDs 10 nicht auf oder über einen bestimmten Wert nach Verstreichen einer bestimmten Zeit ansteigt.
DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
Aus den Druckschriften US 2010/0270926 A1 , US 2002/0125837 A1 sowie JP 2012-153271 A sind jeweils eine Energieversorgungsvorrichtung für eine Last bekannt, bei welcher ein Shunt-Widerstand niederpotenzialseitig in Serie zu einer Last geschalten ist und dessen Spannungsabfall den Zustand der Versorgungsvorrichtung steuert.
Aus der US 2008/0243402 A1 (vergl. deren 2) ist die Verwendung einer Massefehlererkennungseinrichtung bekannt, welche niederpotenzialseitig in Serie zu einer Last geschaltet ist und einen Massefehler in einem Signalausgabeleiter (output conductor) detektiert, wenn ein Erkennungsstrom durch einen passiven Sensor 210 als erstes Massefehlererkennungselement fließt, der von einem Signalrückführungsleiter (return conductor) abgeleitet wird. Im Normalbetrieb, bei welchem weder ein Massefehler in dem Signalausgabeleiter noch in dem Signalrückführungsleiter auftritt, fließt durch den passiven Sensor 210 kein Erkennungsstrom. Im Falle eines Massefehlers in dem Signalausgabeleiter fließt durch den passiven Sensor 210 ein Erkennungsstrom, wobei ein an dem passiven Sensor abgegriffener Spannungsabfall einem Verstärker 220 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum einem Controller 230 angelegt wird, der das ihm von dem Verstärker 220 zugeführte Signal durch einen Vergleich mit zwei Schwellenwerten dahingehend analysiert, ob in dem Signalausgabeleiter ein Massefehler aufgetreten ist. Ein Massefehler in dem Signalrückführungsleiter hingegen wird unter Verwendung eines weiteren Sensors (load current sensing device) als zweites Massefehlererkennungselement detektiert, durch den der Laststrom bzw. Treiberstrom fließt. Dazu wird der an dem weiteren Sensor auftretende Spannungsabfall über einen Verstärker dem Controller 230 zugeführt, der wiederum das ihm eingegebene Signal auf der Grundlage eines kalibrierten Werts dahingehend analysiert, ob in dem Signalrückführungsleiter ein Massefehler aufgetreten ist.
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2012-153271 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Technik im Stand der Technik kann jedoch keinen Massefehler erkennen, solange nicht ein Treiberstrom durch die LEDs 10 fließt, und kann somit nicht den Fall vermeiden, dass ein zu hoher Strom aufgrund des Massefehlers durch die LEDs 10 eine gewisse Zeit lang fließt, bis der Massefehler erkannt wird. Somit ist die Möglichkeit einer Beschädigung der LEDs 10 nicht befriedigend beseitigt.
Zusätzlich fällt in einem Fall, bei dem ein Massefehler auftritt, bei dem der Massefehlerwiderstand Ra relativ hoch, der Erkennungswert nicht ausreichend ab und es wird schwierig, den Massefehler selbst zu erkennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energieversorgungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Erfassung eines Massefehlers erzielt wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 2, 3 oder 4.
Es wird eine Energieversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, das Fließen eines überhohen Stroms durch eine Last (beispielsweise eine LED) als ein Objekt zu beschränken, welchem Energie zugeführt wird, auch im Fall eines Massefehlers.
Eine Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert DC-Energie an eine Last (10) und weist auf: einen Shunt-Widerstand, der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last verbunden ist; eine Energieversorgungssteuervorrichtung zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last gemäß einer Größe eines Spannungsabfalls am Shunt-Widerstand; ein Massefehlererkennungselement, welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken; und eine Begrenzervorrichtung zum Begrenzen einer Energiezufuhr durch die Energieversorgungssteuervorrichtung, indem das Auftreten eines Massefehlers in einem Fall bestimmt wird, bei dem der Betrag eines Spannungsabfalls, der auftritt, wenn ein Erkennungsstrom, der durch das Massefehlererkennungselement fließt, kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist.
Gemäß der obigen Konfiguration wird der Betrag eines Spannungsabfalls, der über dem Massefehlererkennungselement auftritt, wenn der Erkennungsstrom hindurchgeführt wird, während kein Treiberstrom durch die Last fließt, beim Vorhandensein eines Massefehlers als klein werdend erwartet. Damit kann aufgrund der Konfiguration gemäß dem obigen Aspekt ein Massefehler erkannt werden, ohne dass ein überhoher Treiberstrom durch die Last geführt wird, und die Zufuhr von zu hoher Energie an die Last kann vorab begrenzt werden.
Selbst wenn ein Massefehler auftritt, wenn ein Massefehlerwiderstand relativ groß ist, während kein Treiberstrom durch die Last fließt, nimmt der Betrag des Spannungsabfalls über dem Massefehlererkennungselement einen hohen Wert im Vergleich zu einem Betrag eines Spannungsabfalls aufgrund des Massefehlerwiderstands an. Damit kann ein Massefehler erkannt werden, auch wenn der Massefehler dann auftritt, wenn der Massefehlerwiderstand hoch ist.
Figurenliste
Die obigen und weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung ist:

1 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Ansicht, welche die Strom/Spannungs-Charakteristik einer Diode in 1 zeigt;
3 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Flussdiagramm, welches eine Steuerung bei der zweiten Ausführungsform darstellt;
5 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Flussdiagramm, welches eine Steuerung bei der vierten Ausführungsform zeigt;
8 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ein Flussdiagramm, welches eine Steuerung bei der fünften Ausführungsform zeigt;
10 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A eine Ansicht, welche einen ersten Schwellenwert zur Verwendung bei einer Massefehlerbestimmung in der sechsten Ausführungsform zeigt;
11 B eine Ansicht, welche einen zweiten Schwellenwert zur Verwendung bei einer Massefehlerbestimmung in der sechsten Ausführungsform zeigt; und
12 ein Schaltungsdiagramm einer Energieversorgungsvorrichtung im Stand der Technik.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden entsprechende Ausführungsformen einer Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In den jeweiligen nachfolgenden Ausführungsformen sind Ausgestaltungen von Abschnitten mit gleichen Bezugszeichen in der Zeichnung identisch mit oder äquivalent untereinander, und es sollte für die Beschreibung eine wechselseitige Bezugnahme vorgenommen werden.
<Erste Ausführungsform>
Eine LED-Einheit 10 in 1 hat eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (d. h. LEDs 11) und wird beispielsweise in Fahrzeugscheinwerfern eingesetzt. Ein LED-Treiber 20, der DC-Energie an die LEDs 11 (als Last) liefert, entspricht einer Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der LED-Treiber 20 liefert Energie an die LEDs 11 durch Hoch- oder Herunterstufen einer Spannung einer Batterie 12 im Fahrzeug. Genauer gesagt, der LED-Treiber 20 stuft eine Batteriespannung von ungefähr 12 V auf annähernd 10 V bis 30 V herunter oder hoch und liefert die sich ergebende Spannung an die LEDs 11.
Lastseitige Anschlüsse 21 und 22 des LED-Treibers 20 sind mit anodenseitigen bzw. kathodenseitigen Anschlüssen der LEDs 11 verbunden. Batterieseitige Anschlüsse 23 und 24 des LED-Treibers 20 sind mit einem positiven Anschluss bzw. einem negativen Anschluss der Batterie 12 verbunden. Der batterieseitige Anschluss 24 der Minusanschlussseite ist auf 0 V geerdet.
Der LED-Treiber 20 enthält einen DC/DC-Wandler 40 mit einem Hoch-/Herunterstufschaltkreis, der die Batteriespannung hoch- oder herunterstuft, und einen Shunt-Widerstand Rs, der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10 verbunden ist. Ein Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand Rs wird größer, wenn ein durch die LED-Einheit 10 fließender Treiberstrom größer wird. Mit anderen Worten, der Betrag eines Spannungsabfalls ist ein Wert entsprechend dem Treiberstrom. Nachfolgend wird der Betrag eines Spannungsabfalls oder der Spannungsabfall in Bezug auf den Treiberstrom als „Shunt-Widerstand-Erkennungswert“ bezeichnet.
Der DC/DC-Wandler 40 steuert die Energiemenge, welche an die LED-Einheit 10 geliefert wird, gemäß dem Shunt-Widerstand-Erkennungswert. Genauer gesagt, der DC/DC-Wandler 40 hat eine Steuerschaltung, welche eine Ausgangsspannung für den Shunt-Widerstand-Erkennungswert auf Übereinstimmung mit einem Sollwert steuert. Der DC/DC-Wandler 40 arbeitet somit als eine „Energieversorgungssteuervorrichtung“. Damit führt der DC/DC-Wandler 40 eine Rückkopplungssteuerung durch, um den Treiberstrom auf einem konstanten Sollwert zu halten, selbst wenn sich ein Widerstandswert der LEDs 11 ändert oder die Batteriespannung sich aufgrund Änderungen der Umgebungstemperatur ändert.
Wenn beispielsweise der DC/DC-Wandler 40 die Größe eines Ausgangsstroms steuert, indem ein Schaltverhältnis einer EIN-Zeit oder einer AUS-Zeit durch Schalten des Ausgangsstroms auf EIN oder Aus in bestimmten Zyklen gesteuert wird, führt der DC/DC-Wandler 40 die Rückkopplungssteuerung an dem Schaltverhältnis gemäß dem Shunt-Widerstand-Erkennungswert durch.
Der LED-Treiber 20 enthält weiterhin eine Massefehlererkennungsdiode D (als Massefehlererkennungselement), eine Massefehlererkennungsschaltung 30 und eine Erkennungsstromausgabeschaltung 31, welche nachfolgend beschrieben werden. Die Diode D ist seriell mit der Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10 verbunden. Genauer gesagt, die Diode D ist seriell zwischen den Shunt-Widerstand Rs und die LED-Einheit 10 geschaltet. Ein Kathodenanschluss der Diode D ist auf Seiten des Shunt-Widerstands Rs angeschlossen und ein Anodenanschluss der Diode D ist mit der Kathodenseite der LED-Einheit 10 verbunden.
Die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 ist eine Schaltung, welche einen Erkennungsstrom führt, indem eine Erkennungsspannung an die Diode D angelegt wird. Beispielsweise führt die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 die Erkennungsspannung von einer Konstantspannungsquelle über einen Widerstand R1 an die Diode D als Erkennungsstrom. Ein Wert der Konstantspannung wird auf einen niedrigeren Wert als der Wert der Batteriespannung gesetzt. Beispielsweise verwendet die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 eine Treiberspannung (5 V) eines Mikrocomputers als Erkennungsspannung.
Die Massefehlererkennungsschaltung 30 erkennt einen Massefehler, indem der Betrag eines Spannungsabfalls über der Diode D und dem Shunt-Widerstand Rs erkannt wird und bestimmt wird, ob ein Massefehler an der Kathodenseite der LED-Einheit 10 auftritt, was auf der Grundlage des Erkennungswerts erfolgt. Genauer gesagt, die Massefehlererkennungsschaltung 30 bestimmt das Auftreten eines Massefehlers, wenn der erkannte Betrag eines Spannungsabfalls niedriger als ein vorab gesetzter Schwellenwert ist. Bei Erkennung des Massefehlers gibt die Massefehlererkennungsschaltung 30 ein Stoppanweisungssignal an den DC/DC-Wandler 40 aus, um den Betrieb des DC/DC-Wandlers 40 zu stoppen. Wenn kein Massefehler erkannt wird, gibt die Massefehlererkennungsschaltung 30 ein Freigabesignal an den DC/DC-Wandler 40 aus, um die Ausgabe des Treiberstroms zu erlauben.
Die Massefehlererkennungsschaltung 30 macht eine Massefehlerbestimmung, bevor die Energie an die LED-Einheit 10 geliefert wird. Wenn der Betrag eines Spannungsabfalls, der von der Massefehlererkennungsschaltung 30 erkannt wird, so groß wie oder größer als ein erster Schwellenwert ist, gibt die Massefehlererkennungsschaltung 30 das Freigabesignal aus, um es dem DC/DC-Wandler 40 zu ermöglichen, die LED-Einheit 10 durch Ausgabe des Treiberstroms einzuschalten. Wenn andererseits der Erkennungsbetrag eines Spannungsabfalls niedriger als der erste Schwellenwert ist, gibt die Massefehlererkennungsschaltung 30 das Stoppanweisungssignal aus, um den Betrieb einzuschränken, so dass die LED-Einheit 10 nicht eingeschaltet wird.
Die Massefehlererkennungsschaltung 30 führt eine Massefehlerbestimmung während des Betriebs der LED-Einheit 10 unter der Annahme durch, dass ein Massefehler auftritt, während die LED-Einheit 10 normal mit einer Zufuhr von Energie arbeitet. Mit anderen Worten, selbst wenn der Betrag eines Spannungsabfalls, erkannt von der Massefehlererkennungsschaltung 30, niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist, gibt die Massefehlererkennungsschaltung 30 das Stoppanweisungssignal aus, um das Anlegen des Stroms an die LED-Einheit 10 durch Stoppen oder Verringern des Treiberstroms zu stoppen oder zu begrenzen.
Wie in 11 B exemplarisch gezeigt, wird ein zweiter Schwellenwert TH2 auf einem höheren Wert als ein erster Schwellenwert TH1 gesetzt. Die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 kann konstant den Erkennungsstrom ausgeben, oder die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 kann alternativ die Ausgabe des Erkennungsstroms stoppen, während Energie an die LED-Einheit 10 geliefert wird, oder kann die Ausgabe des Erkennungsstroms stoppen, wenn eine Massefehlerbestimmung nicht notwendig ist, da eine Zufuhr von Energie an die LED-Einheit 10 nicht benötigt wird.
Ein vom DC/DC-Wandler 40 ausgegebener Strom fließt sequenziell durch die LED-Einheit 10, die Diode D und den Shunt-Widerstand Rs und fließt über den batterieseitigen Anschluss 24 zur Batterie 12 (siehe Pfeil Y1). Es sei jedoch festzuhalten, dass, wenn ein Massefehler an der Kathodenseite der LED-Einheit 10 auftritt, das meiste des Treiberstroms, der durch die LED-Einheit 10 fließt, zur Massefehlerseite fließt (siehe Pfeil Y2). Folglich wird der Shunt-Widerstand-Erkennungswert niedriger als ein mit dem Treiberstrom vergleichbarer Wert. Der Shunt-Widerstand-Erkennungswert kommt beim Fehlen eines Massefehlers näher an den Normalwert heran, wenn der Massefehlerwiderstand Ra größer wird.
Der Erkennungsstrom, der von der Erkennungsstromausgabeschaltung 31 ausgegeben wird, fließt sequenziell durch die Diode D und den Shunt-Widerstand Rs und fließt über den batterieseitigen Anschluss 24 zur Batterie 12 (siehe Pfeil Y3). Es sei jedoch festzuhalten, dass der Erkennungsstrom zu der Massefehlerseite (siehe Pfeil Y4) fließt, wenn ein Massefehler auftritt, wie oben beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Strom/Spannungs-Charakteristik der Diode D nichtlinear. Das heißt, der elektrische Widerstand über der Diode D wird klein, wenn ein durch die Diode D fließender Strom hoch ist. Während somit ein großer Strom (ungefähr 1 A) durch die Diode D fließt, da Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, kann der Treiberstrom mit geringer Wärmeentwicklung und geringem Verlust geführt werden.
Andererseits wird der elektrische Widerstand über der Diode D exponentiell größer, wenn ein durch die Diode D fließender Strom kleiner wird. Selbst wenn daher ein geringfügiger Erkennungsstrom (ungefähr 10 mA) durch die Diode D fließt, indem die Energiezufuhr an die LED-Einheit 10 gestoppt wird, erfolgt ein hoher Spannungsabfall und somit kann ein Massefehler erkannt werden. Selbst wenn daher der Massefehlerwiderstand Ra hoch ist, ändert sich der Betrag des Spannungsabfalls erheblich. Die Erkennungsgenauigkeit eines Massefehlers durch die Massefehlererkennungsschaltung 30 kann damit verbessert werden.
Selbst wenn die Diode D weggelassen wird, nimmt der Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand Rs durch den Erkennungsstrom beim Auftreten eines Massefehlers ab. Somit kann ein Massefehler durch Erkennen eines derartigen Abfalls erkannt werden. Da jedoch der Shunt-Widerstand Rs benötigt wird, um den Treiberstrom mit niedriger Wärmeerzeugung und mit niedrigem Verlust zu führen, während die LED-Einheit 10 arbeitet, kann der Widerstandswert nicht befriedigend erhöht werden. Der Erkennungsstrom kann aus dem gleichen Grund nicht erhöht werden. Somit ist ein Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand Rs durch den Erkennungsstrom extrem gering, und damit wird es schwierig, einen Massefehler auf der Grundlage alleine des Shunt-Widerstands Rs zu erkennen.
Im Gegensatz hierzu zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, dass das Massefehlererkennungselement die Diode (D) ist, deren Kathodenseite mit der Niedrigpotenzialseite verbunden ist. Mit anderen Worten, abgesehen von dem Shunt-Widerstand Rs ist die Diode D, über der ein gewisser Spannungsabfall auftritt, seriell mit der Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10 verbunden. Die Diode D hat typischerweise die nichtlineare Charakteristik gemäß 2. Somit tritt ein großer Spannungsabfall auch dann auf, wenn ein geringfügiger Erkennungsstrom an der Diode D anliegt, während die LED-Einheit 10 nicht in Betrieb ist. Die Erkennungsgenauigkeit bezüglich eines Massefehlers kann damit verbessert werden. Auch wenn der Treiberstrom, der im Vergleich zum Erkennungsstrom ein hoher Strom ist, durch die Diode D fließt, während die LED-Einheit 10 in Betrieb ist, kann ein Spannungsabfall über der Diode D im Vergleich zu einem Fall klein sein, bei dem ein Massefehlererkennungselement mit linearer Charakteristik verwendet wird. Damit kann der Betrag eines Leistungsverlusts über der Diode D im Betrieb der LED 10 verringert werden.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 enthält, welche den Erkennungsstrom an die Diode D (als Massefehlererkennungselement) ausgibt. Gemäß den Charakteristika ist die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 außer dem DC/DC-Wandler als Energieausgabevorrichtung enthalten. Der Erkennungsstrom kann somit durch die Diode D geführt werden, ohne dass der Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 geführt werden muss. Der Fall, dass der Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 fließt, wenn ein Massefehler auftritt, kann somit zuverlässig vermieden werden.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Diode D (als Massefehlererkennungselement) seriell mit einer Hochpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs verbunden ist.
Wenn entgegen der vorliegenden Ausführungsform die Diode D seriell mit einer Niedrigpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs verbunden ist, wird die Genauigkeit der Steuerung zur Einstellung des Treiberstroms auf den Sollwert aus folgendem Grund schlecht, wenn der DC/DC-Wandler 40 die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Shunt-Widerstand-Erkennungswerts durchführt. Genauer gesagt, wenn die Diode D mit der Niedrigpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs verbunden ist, stimmt das Potenzial an der Niedrigpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs nicht mit dem GND-Potenzial des LED-Treibers 20 überein und wird aufgrund eines Offsets, der mit einem Spannungsabfall über der Diode D vergleichbar ist, höher. Es wird daher notwendig, den Treiberstrom zu berechnen, indem die Größe des Offsets mit berücksichtigt wird, was die Rechengenauigkeit verschlechtert oder die Erkennungsschaltung komplexer macht.
Im Gegensatz hierzu stimmt bei den Charakteristika der vorliegenden Ausführungsform das Potenzial an der Niedrigpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs mit dem GND-Potenzial des LED-Treibers 20 überein. Damit kann die Rechengenauigkeit für den Treiberstrom unter Verwendung einer einfachen Schaltung verbessert werden, was wiederum die Genauigkeit der Rückkopplungssteuerung verbessert.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass, wenn es notwendig wird, die LED-Einheit 10 (als Last) in Betrieb zu versetzen, dann die Massefehlererkennungsschaltung 30 (als Begrenzervorrichtung) den Betrag eines Spannungsabfalls erkennt, bevor der DC/DC-Wandler 40 (als Energieversorgungssteuervorrichtung) die Energie an die LED-Einheit 10 liefert und es dem DC/DC-Wandler 40 erlaubt, Energie zuzuführen, wenn der erkannte Betrag eines Spannungsabfalls so groß wie oder größer als der Schwellenwert ist.
Mit obiger Konfiguration ist die Energiezufuhr an die LED-Einheit 10 erlaubt, nachdem das Fehlen eines Massefehlers bestätigt wurde. Folglich kann der Fall, dass ein überhoher Treiberstrom aufgrund eines Massefehlers durch die LED-Einheit 10 selbst nur eine kurze Zeitdauer lang fließt, auf zuverlässige Weise vermieden werden.
<Zweite Ausführungsform>
Der LED-Treiber 20 der obigen ersten Ausführungsform enthält die Erkennungsstromausgabeschaltung 31, welche den Erkennungsstrom an die Diode D ausgibt. Im Gegensatz hierzu ist ein LED-Treiber 20A der vorliegenden Ausführungsform gemäß 3 derart aufgebaut, dass ein DC/DC-Wandler 40 einen Erkennungsstrom an eine Diode D ausgibt und die Erkennungsstromausgabeschaltung 31 weggelassen ist. Mit anderen Worten, die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der DC/DC-Wandler 40 (als Energieversorgungssteuervorrichtung) einen Erkennungsstrom an die Diode D (als Massefehlererkennungselement) ausgibt, bevor Energie an eine LED-Einheit 10 (als Last) ausgegeben wird. Der Erkennungsstrom ist hierbei ein geringfügiger Treiberstrom durch den Betrieb eines vorab festgesetzten festen Schaltverhältnisses durch den DC/DC-Wandler 40 anstelle eines Treiberstroms durch eine Rückkopplungssteuerung gemäß einem Shunt-Widerstand-Erkennungswert.
4 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuervorgang des LED-Treibers 20A der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Steuerung erfolgt durch eine Steuervorrichtung, mit welcher der DC/DC-Wandler 40 ausgestattet ist, wenn ein Fahrzeugzündschalter eingeschaltet wird oder ein Lichtschalter für die LED-Einheit 10 eingeschaltet wird.
Zunächst wird im Schritt S10 von 4 Energie für den LED-Treiber 20A eingeschaltet. Im folgenden Schritt S11 wird der DC/DC-Wandler 40 auf einen festen Schaltverhältnismodus gesetzt, bei dem ein festes Schaltverhältnis ausgegeben wird, so dass ein kleiner Betrag eines Treiberstroms gemäß obiger Beschreibung ausgegeben wird. In dem festen Schaltverhältnismodus ist die Rückkopplungssteuerung gemäß dem Shunt-Widerstand-Erkennungswert unterbunden.
Im folgenden Schritt S12 erfolgt eine Bestimmung, ob eine Kathodenspannung von LEDs 11 (d. h. eine Spannung an einer Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10) so hoch wie oder höher als eine bestimmte Spannung Vth ist. Die LED-Kathodenspannung entspricht dem Betrag des Spannungsabfalls über der Diode D und einem Shunt-Widerstand Rs.
Wenn bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung ≥ Vth (d. h. JA bei S12), wird angenommen, dass kein Massefehler auftritt. Der DC/DC-Wandler 40 wird daher im folgenden Schritt S13 in einen Rückkopplungssteuermodus geschaltet, in welchem die Rückkopplungssteuerung anhand des Shunt-Widerstand-Erkennungswerts durchgeführt wird. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung < Vth (d. h. NEIN bei S12), wird angenommen, dass ein Massefehler auftritt. Unter der Bedingung, dass der Zustand „LED-Kathodenspannung < Vth“ eine bestimmte Zeitdauer Tth fortdauert (d. h. JA bei S14), wird der Betrieb des DC/DC-Wandlers 40 gestoppt (bei S15).
Bei der vorliegenden Ausführungsform fließt der Erkennungsstrom durch die LED-Einheit 10, wenn die Bestimmung nicht gemacht wird, ob ein Massefehler vorliegt oder nicht. Damit kann möglicherweise ein Strom durch die LED-Einheit 10 fließen, wenn ein Massefehler auftritt. Jedoch wird der Erkennungsstrom geführt, während die Rückkopplungssteuerung unterbunden ist, und der Erkennungsstrom wird auf einen geringfügigen Wert gesetzt. Selbst wenn daher der Erkennungsstrom durch die LED-Einheit 10 im Massefehlerzustand fließt, wird die LED-Einheit 10 durch den Erkennungsstrom nicht beschädigt.
Die Steuerung kann auf gleiche Weise beim Nichtvorhandensein der Diode D durchgeführt werden. Es wird jedoch notwendig, einen Massefehler auf der Grundlage des Betrags eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand Rs alleine durchzuführen. Folglich muss das feste Schaltverhältnis des DC/DC-Wandlers 40 auf einen Wert gesetzt werden, der groß genug ist, einen vernünftig hohen Erkennungsstrom zu führen. Jedoch verbleibt beim Betrieb bei einem solchen festen Schaltverhältnis die Möglichkeit, dass ein zu hoher Strom angelegt wird und die LEDs 11 beschädigt werden, wenn sich der Zustand der Batterie 12 oder der Last ändert.
Wie beschrieben worden ist, kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein Massefehler erkannt werden, wobei der Fall vermieden wird, dass ein zu hoher Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 aufgrund des LED-Treibers 20A fließt, der durch Weglassen der Erkennungsstromausgabeschaltung 31 von 1 einfacher konfiguriert ist.
<Dritte Ausführungsform>
Wie in 5 gezeigt, enthält ein LED-Treiber 20B der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltelement 50, das parallel zu einer Diode D geschaltet ist, und eine Steuervorrichtung 60 zum Schalten des Schaltelements 50 auf EIN, während Energie einer LED-Einheit 10 zugeführt wird, und zum Schalten des Schaltelements 50 auf AUS, wenn eine Zufuhr von Energie an die LED-Einheit 10 gestoppt ist.
Das Schaltelement kann ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor), ein bipolarer Transistor, ein IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) etc. sein. Im Beispiel von 5 wird als Schaltelement ein n-Kanal-MOSFET 50 verwendet und als Steuervorrichtung ein Mikrocomputer 60. Der Mikrocomputer 60 schaltet den MOSFET 50 durch Steuern einer Gateanschlussspannung des MOSFET 50 auf EIN und AUS.
Da der MOSFET 50 AUS ist, wenn die Energiezufuhr an die LED-Einheit 10 gestoppt ist, fließt ein Erkennungsstrom durch die Diode D, wie durch die Strichpunktlinie Y3 in der Zeichnung gezeigt. Folglich lassen sich die vorteilhaften Effekte wie bei der obigen ersten Ausführungsform gemäß 1 erreichen. Mit anderen Worten, da ein hoher Spannungsabfall über der Diode D bei einem kleinen Erkennungsstrom auftritt, kann eine Abnahme des Betrags eines Spannungsabfalls, wenn ein Massefehler auftritt (gestrichelte Linie Y4), erkannt werden. Die Erkennungsgenauigkeit eines Massefehlers kann damit verbessert werden.
Da andererseits der MOSFET 50 EIN ist, während Energie an die LED-Einheit 10 geführt wird, fließt ein hoher Strom (als Treiberstrom) von der LED-Einheit 10 durch den MOSFET 50, wie durch die durchgezogene Linie Y1 gezeigt, und fließt nicht länger durch die Diode D. Da ein Energieverlust über dem MOSFET 50 im Vergleich zu einer Diode D extrem klein ist, kann ein Energieverlust, der während des Betriebs der LED-Einheit 10 auftritt, verringert werden.
<Vierte Ausführungsform>
Wie in 6 gezeigt, ist ein LED-Treiber 20C der vorliegenden Ausführungsform eine Abwandlung des LED-Treibers 20B von 5. Die Abwandlung kann auf die Diode D verzichten, indem Teilwiderstände R2 bzw. R3 zwischen Drain und Gate bzw. Gate und Source des MOSFET 50 des LED-Treibers 20B angeordnet werden.
Mit anderen Worten, beim LED-Treiber 20C der vorliegenden Ausführungsform ist ein Massefehlererkennungselement ein MOSFET 50C. Der LED-Treiber 20C enthält eine Steuervorrichtung 60C zum Steuern des MOSFET 50C auf EIN, wenn Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, und zum Steuern des MOSFET 50C dahingehend, dass ein Gate in einem Hochimpedanzzustand ist, wenn die Zufuhr von Energie an die LED-Einheit 10 gestoppt ist.
Im Beispiel von 6 wird der MOSFET 50C als Schaltelement verwendet. Jedoch kann auch genauso gut ein bipolarer Transistor oder ein IGBT verwendet werden.
Weiterhin wird ein Mikrocomputer 60 als Steuervorrichtung 60C verwendet. Der Mikrocomputer 60 steuert den Betrieb des MOSFET 50C durch Steuern der Gatespannung des MOSFET 50C. Genauer gesagt, der Mikrocomputer 60 steuert den Betrieb des MOSFET 50C, um entweder in den EIN-Zustand hoher Impedanz, den normalen EIN-Zustand oder den AUS-Zustand zu schalten, welche nachfolgend beschrieben werden.
Der „AUS-Zustand“ ist ein Zustand, in welchem ein Drain-Source-Strom blockiert wird, indem die Gate-Source-Spannung auf 0 V gesteuert wird. Der „normale EIN-Zustand“ ist ein Zustand, in welchem ein Strom zwischen Drain und Source bei niedrigem Widerstand fließen kann, indem eine Gate-Source-Spannung auf eine Spannung (beispielsweise 5 V) gesteuert wird, welche so hoch wie oder höher als eine Gateschwellenwertspannung ist. Der „EIN-Zustand hoher Impedanz“ ist ein Zustand, in welchem ein Strom zwischen Drain und Source fließen kann, wobei ein Spannungsabfall vergleichbar mit der Gateschwellenwertspannung auftreten darf, indem das Gate in einem Zustand hoher Impedanz gesteuert wird.
7 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuervorgang des LED-Treibers 20C der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Zunächst wird im Schritt S20 von 7 der LED-Treiber 20C eingeschaltet. Im folgenden Schritt S21 wird das Gate des MOSFET 50C in einen Zustand hoher Impedanz gebracht. Mit anderen Worten, der MOSFET 50C wird so gesteuert, dass er im EIN-Zustand hoher Impedanz arbeitet. Im folgenden Schritt S22 wird ein Erkennungsstrom von einer Erkennungsstromausgabeschaltung 31 ausgegeben. Der Erkennungsstrom kann konstant ausgegeben werden, wenn die LED-Einheit 10 in Betrieb ist, oder ein Ausgang des Erkennungsstroms kann gestoppt werden, wenn die LED-Einheit 10 in Betrieb ist.
Im nachfolgenden Schritt S23 erfolgt eine Bestimmung, ob eine Kathodenspannung von LEDs 11 (d. h. eine Spannung an einer Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10) so hoch wie oder höher als eine bestimmte Spannung Vth ist. Die LED-Kathodenspannung entspricht dem Betrag eines Spannungsabfalls über dem MOSFET 50C und einem Shunt-Widerstand Rs.
Wenn bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung ≥ Vth (d. h. JA bei S23), wird angenommen, dass kein Massefehler vorliegt. Eine Rückkopplungssteuerung gemäß einem Shunt-Widerstand-Erkennungswert wird somit im folgenden Schritt S24 durchgeführt, indem ein Betrieb eines DC/DC-Wandlers 40 begonnen wird. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung < Vth (d. h. NEIN bei S23), wird angenommen, dass ein Massefehler vorliegt. Der Betrieb des DC/DC-Wandlers 40 wird damit unterbunden (bei S25).
Wenn im Schritt S24 der DC/DC-Wandler 40 mit seinem Betrieb beginnt, erfolgt im nachfolgenden Schritt S26 eine Bestimmung dahingehend, ob ein Ausgangsstrom der LEDs 11 innerhalb eines normalen Bereichs ist, was anhand des Shunt-Widerstand-Erkennungswerts erfolgt. Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom innerhalb des normalen Bereich ist (d. h. JA bei S26), wird ein vom Mikrocomputer 60C auszugebendes Steuersignal auf eine Spannung (5 V) so hoch wie oder höher als der Gateschwellenwert im folgenden Schritt S27 angehoben. Mit anderen Worten, der MOSFET 50C wird gesteuert, um im normalen EIN-Zustand zu arbeiten. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom außerhalb des normalen Bereichs ist (d. h. NEIN bei S26), wird der MOSFET 50C so gesteuert, dass er in dem EIN-Zustand hoher Impedanz verbleibt, was im folgenden Schritt S28 erfolgt.
Wenn der MOSFET 50C im Schritt S27 in den normalen EIN-Zustand geschaltet wird, erfolgt im Schritt S29 eine Bestimmung anhand des Shunt-Widerstand-Erkennungswerts, ob ein Ausgangsstrom der LEDs 11 überhöht ist. Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom zu hoch ist (d. h. JA bei S29), wird das vom Mikrocomputer 60C auszugebende Steuersignal auf Lo (0 V) geändert, um den MOSFET 50C in den AUS-Zustand zu schalten. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom nicht überhöht ist (d. h. NEIN bei S29), wird im folgenden Schritt S28 der MOSFET 50C so gesteuert, dass er im normalen EIN-Zustand verbleibt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der MOSFET 50C in dem EIN-Zustand hoher Impedanz gehalten, wenn eine Energiezufuhr an die LED-Einheit 10 gestoppt ist. Somit fließt der Erkennungsstrom zwischen Drain und Source des MOSFET 50C, wie durch die Strichpunktlinie Y3 in der Zeichnung gezeigt. Folglich lassen sich die vorteilhaften Effekte gleich der obigen ersten Ausführungsform von 1 erreichen. Mit anderen Worten, ein hoher Spannungsabfall tritt über dem MOSFET 50C bei einem kleinen Erkennungsstrom auf. Damit kann eine Abnahme des Betrags eines Spannungsabfalls beim Auftreten eines Massefehlers gemäß der gestrichelten Linie Y4 erkannt werden. Die Erkennungsgenauigkeit des Massefehlers wird damit verbessert. Mit anderen Worten, ein Massefehler kann erkannt werden, während der Fall vermieden wird, dass ein überhoher Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 durch den LED-Treiber 20C fließt, der durch Weglassen der Diode D von 5 einfacher konfiguriert ist.
Andererseits ist der MOSFET 50C normalerweise EIN, wenn Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird. Folglich kann ein Leistungsverlust, der über dem MOSFET 50C auftritt, wenn ein hoher Strom (als Treiberstrom) von der LED-Einheit 10 durch den MOSFET 50C fließt, wie durch die durchgezogene Linie Y1 gezeigt, verringert werden.
Weiterhin zeichnet sich die vorliegende Ausführungsform dadurch aus, dass der Mikrocomputer 60C (als Steuervorrichtung) den MOSFET 50C (als Feldeffekttransistor) ausschaltet, wenn angenommen wird, dass ein überhoher Treiberstrom ausgegeben wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Fall, dass ein überhoher Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 fließt, ebenfalls auf gleiche Weise wie bei den ersten bis dritten Ausführungsformen vermieden, indem der DC/DC-Wandler 40 bei Erkennung eines Massefehlers gestoppt wird, während die LED-Einheit 10 in Betrieb ist. Zusätzlich zu der Ausfallsicherheitssteuerung gemäß obiger Beschreibung wird der MOSFET 50C ausgeschaltet (bei S30), wenn bei der vorliegenden Ausführungsform ein überhoher Treiberstrom erkannt wird (d. h. JA bei S29). Somit hat der LED-Treiber 20C eine doppelte Ausfallsicherheit. Folglich kann, selbst wenn ein Fehler im DC/DC-Wandler auftritt, der Fall vermieden werden, dass ein überhoher Treiberstrom durch die LED-Einheit 10 fließt, indem der MOSFET 50C abgeschaltet wird.
<Fünfte Ausführungsform>
Wie in 8 gezeigt, ist ein LED-Treiber 20D der vorliegenden Ausführungsform eine Abwandlung des LED-Treibers 20 von 1, und die Diode D (als Massefehlererkennungselement) des LED-Treibers 20 ist durch einen N-Kanal-MOSFET 50D ersetzt.
Mit anderen Worten, im LED-Treiber 20D der vorliegenden Ausführungsform ist ein Massefehlererkennungselement der MOSFET 50D, und der MOSFET 50D ist so angeschlossen, dass eine Sourceseite des MOSFET 50D auf Seiten eines LED-Einheit 10 (als Last) liegt. Mit anderen Worten, die MOSFETs 50 und 50C der 5 und 6 und der MOSFET 50D dieser Ausführungsform sind einander entgegengesetzt angeschlossen, und der LED-Treiber 20D enthält einen Mikrocomputer 60D (als Steuervorrichtung), welche den MOSFET 50D auf EIN steuert, wenn Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, und den Feldeffekttransistor 50D auf AUS steuert, wenn der LED-Einheit 10 keine Energie zugeführt wird.
Der Mikrocomputer 60D steuert den Betrieb des MOSFET 50D durch Steuern einer Gateanschlussspannung des MOSFET 50D. Genauer gesagt, der Mikrocomputer 60D steuert den Betrieb des MOSFET 50, um entweder in den normalen EIN-Zustand oder den AUS-Zustand gemäß obiger Beschreibung zu schalten.
9 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerablauf des LED-Treibers 20D der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Zunächst wird im Schritt S40 von 9 Energie an den LED-Treiber 20D eingeschaltet. Im folgenden Schritt S41 wird der MOSFET 50D in den Zustand AUS geschaltet. Im Zustand AUS arbeitet eine parasitäre Diode des MOSFET 50D auf gleiche Weise wie die Diode D von 1.
Im folgenden Schritt S42 wird ein Erkennungsstrom von einer Erkennungsstromausgabeschaltung 31 ausgegeben. Der Erkennungsstrom kann konstant ausgegeben werden, während die LED-Einheit 10 in Betrieb ist, oder der Ausgang des Erkennungsstroms kann gestoppt werden, während die LED-Einheit 10 in Betrieb ist.
Im folgenden Schritt S43 erfolgt eine Bestimmung, ob eine Kathodenspannung von LEDs 11 (d. h. eine Spannung an einer Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10) so hoch wie oder höher als eine bestimmte Spannung Vth ist. Die LED-Kathodenspannung entspricht einem Betrag eines Spannungsabfalls über dem MOSFET 50D und einem Shunt-Widerstand Rs.
Wenn bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung ≥ Vth (d. h. JA bei S43), wird angenommen, dass kein Massefehler auftritt. Eine Rückkopplungssteuerung gemäß einem Shunt-Widerstand-Erkennungswert wird somit durch Starten des Betriebs eines DC/DC-Wandlers 40 im folgenden Schritt S44 durchgeführt. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die LED-Kathodenspannung < Vth (d. h. NEIN bei S43), wird angenommen, dass ein Massefehler vorliegt. Der Betrieb des DC/DC-Wandlers 40 wird somit unterbunden (bei S45).
Wenn im Schritt S44 der DC/DC-Wandler 40 mit seinem Betrieb beginnt, erfolgt im folgenden Schritt S46 eine Bestimmung, ob ein Ausgangsstrom der LEDs 11 so hoch wie oder höher als ein bestimmter Wert Ith ist, was auf der Grundlage des Shunt-Widerstand-Erkennungsstroms erfolgt. Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom so hoch wie oder höher als der bestimmte Wert ist (d. h. JA bei S46), wird angenommen, dass der Treiberstrom normal ausgegeben wird. Der MOSFET 50D wird somit im folgenden Schritt S47 in dem normalen EIN-Zustand gesteuert. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom niedriger als der bestimmte Wert ist (d. h. NEIN bei S46), wird im folgenden Schritt S48 der MOSFET 50D so gesteuert, dass er im AUS-Zustand verbleibt.
Wie bei der Diode D von 1 hat die parasitäre Diode des MOSFET 50D eine nichtlineare Charakteristik zwischen dem Erkennungsstrom und dem Betrag eines Spannungsabfalls. Da der MOSFET 50D auf AUS gesteuert wird, wenn eine Zufuhr von Energie zur LED-Einheit 10 gestoppt ist, erfolgt ein hoher Spannungsabfall über der parasitären Diode bei einem geringfügigen Erkennungsstrom. Damit lässt sich die Erkennungsgenauigkeit eines Massefehlers verbessern. Da andererseits der MOSFET 50D in den EIN-Zustand gesteuert wird, während Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, kann ein elektrischer Widerstand, wenn ein hoher Strom (der Treiberstrom) von der LED-Einheit 10 durch den MOSFET 50D fließt, äußerst gering gemacht werden. Damit lässt sich das Auftreten eines hohen Leistungsverlusts über der parasitären Diode während des Betriebs der LED-Einheit 10 vermeiden.
<Sechste Ausführungsform>
Wie in 10 gezeigt, ist ein LED-Treiber 20E der vorliegenden Ausführungsform eine Abwandlung des LED-Treibers 20 von 1. Ein Schwellenwert, der für eine Massefehlerbestimmung durch eine Massefehlererkennungsschaltung 30E verwendet wird, wird abhängig von einem Betriebszustand einer LED-Einheit 10 geändert.
Mit anderen Worten, die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der LED-Treiber 20E die Massefehlererkennungsschaltung 30E (als eine Änderungsvorrichtung) enthält, welche den Schwellenwert auf einen größeren Wert ändert, während Energie der LED-Einheit 10 (als eine Last) zugeführt wird als der Schwellenwert, der verwendet wird, wenn die Zufuhr von Energie gestoppt ist.
Die Massefehlererkennungsschaltung 30E bestimmt, ob eine Kathodenspannung von LEDs 11 (d. h. eine Spannung an einer Niedrigpotenzialseite der LED-Einheit 10) gleich groß wie oder größer als Schwellenwerte TH1 und TH2 ist. Die LED-Kathodenspannung entspricht einem Betrag eines Spannungsabfalls über einer Diode D und einem Shunt-Widerstand Rs.
11A zeigt den ersten Schwellenwert TH1, der verwendet wird, wenn eine Zufuhr von Energie an die LED-Einheit 10 dadurch gestoppt wird, dass ein Betrieb des DC/DC-Wandlers 40 gestoppt wird. Der erste Schwellenwert TH1 wird auf einen niedrigeren Wert als ein logischer Wert (beispielsweise 0.7 V) eines Betrags eines Spannungsabfalls gesetzt, der über der Diode D in einem normalen Zustand ohne Massefehler auftritt. Wenn ein Massefehler auftritt, wird ein Massefehlerzustand bestimmt, da der Betrag eines Spannungsabfalls unter den Schwellenwert TH1 fällt.
11B zeigt den zweiten Schwellenwert TH2, der verwendet wird, während Energie der LED-Einheit 10 durch Beginn des Betriebs des DC/DC-Wandlers 40 zugeführt wird. Der zweite Schwellenwert TH2 wird auf einen niedrigeren Wert als ein logischer Wert (beispielsweise 0.9 V) eines Betrags eines Spannungsabfalls gesetzt, der über der Diode D und dem Shunt-Widerstand Rs in einem normalen Zustand ohne Massefehler auftritt, und ist höher als der erste Schwellenwert, der verwendet wird, wenn die Zufuhr von Energie gestoppt ist.
Ein Komparator 32, mit welchem die Massefehlererkennungsschaltung 30E ausgestattet ist, vergleicht die Kathodenspannung (als einen Betrag eines Spannungsabfalls) der LEDs 11 mit dem Schwellenwert TH1 oder TH2, um zu bestimmen, welcher hiervon der größere oder kleinere ist. Wenn das Vergleichsergebnis ist, dass der Betrag eines Spannungsabfalls < TH1 oder TH2, wird angenommen, dass ein Massefehler vorliegt. Die Massefehlererkennungsschaltung 30E gibt somit ein Betriebsstoppanweisungssignal an den DC/DC-Wandler 40 aus. Wenn andererseits das Vergleichsergebnis ist, dass der Betrag des Spannungsabfalls ≥ TH1 oder TH2, wird angenommen, dass kein Massefehler vorliegt, und die Massefehlererkennungsschaltung 30E gibt ein Betriebsfreigabesignal an den DC/DC-Wandler 40 aus.
Die Massefehlererkennungsschaltung 30E erhält einen Shunt-Widerstand-Erkennungswert und schaltet den Schwellenwert TH1 und den Schwellenwert TH2 zur Verwendung durch den Komparator 32 von Ersterem zu Letzterem oder umgekehrt abhängig von dem erhaltenen Wert. Mit anderen Worten, wenn der Shunt-Widerstand-Spannungswert 0 V beträgt, da die Zufuhr von Energie an die LED-Einheit 10 gestoppt ist, veranlasst die Massefehlererkennungsschaltung 30E eine Umschaltung, um den ersten Schwellenwert TH1 zu verwenden. Wenn andererseits der Shunt-Widerstand-Spannungswert eine Spannung (ungefähr 0.2 V) ist, bei der Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, führt die Massefehlererkennungsschaltung 30E eine Schaltung zur Verwendung des zweiten Schwellenwerts TH2 durch.
Wenn ein Massefehler auftritt, wobei ein Massefehlerwiderstand Ra hoch ist (d. h. ein Leckzustand), während Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, kann ein Betrag eines Spannungsabfalls in manchen Fällen größer als der erste Schwellenwert TH1 werden. Wenn somit ein Massefehler unter Verwendung des ersten Schwellenwerts TH1 bestimmt wird, während Energie der LED-Einheit 10 zugeführt wird, besteht die Gefahr, dass der Leckzustand nicht erkannt wird.
Um dieses Problem zu beseitigen, wird Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass ein normaler Wert eines Betrags eines Spannungsabfalls größer ist, während Energie zugeführt wird, als wenn die Energiezufuhr gestoppt ist, und der Schwellenwert wird auf einen großen Wert geändert, wenn Energie zugeführt wird, verglichen mit dem Schwellenwert, der verwendet wird, wenn die Energiezufuhr bei der vorliegenden Ausführungsform gestoppt ist. Selbst wenn daher ein Massefehler in dem obigen Leckzustand auftritt, kann der Massefehler mit guter Genauigkeit erkannt werden.
<Abwandlungen>
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen hiervon beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Ausgestaltungen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit umfassen. Weiterhin sind, obgleich verschiedene Kombinationen und Ausgestaltungen beschrieben wurden, andere Kombinationen und Ausgestaltungen mit mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element ebenfalls im Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung.
In der obigen ersten Ausführungsform erkennt die Massefehlererkennungsschaltung 30, ob ein Massefehler auftritt oder nicht, abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand Rs und der Diode D. Die Massefehlererkennungsschaltung 30 kann jedoch so ausgestaltet sein, dass sie das Auftreten oder Nichtauftreten eines Massefehlers abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls alleine über der Diode D erkennt.
Wenn die Zufuhr von Energie von dem DC/DC-Wandler 40 bei Erkennung des Auftretens eines Massefehlers eingeschränkt wird, wird die Zufuhr von Energie durch Stoppen des Betriebs des DC/DC-Wandlers 40 in den jeweiligen obigen Ausführungsformen beschränkt. Alternativ kann die Ausgestaltung so sein, dass die LED-Einheit 10 mit geringerer Helligkeit als der normalen Helligkeit betrieben wird, indem eine bestimmte Treiberstrommenge fließen kann, während die Rückkopplungssteuerung entsprechend dem Shunt-Widerstand-Erkennungswert unterbunden ist.
Die jeweiligen Ausführungsformen haben Fälle beschrieben, bei denen ein Objekt (als Last), welchem Energie vom LED-Treiber (als Energieversorgungssteuervorrichtung) zugeführt wird, beispielsweise die LED-Einheit 10 mit den LEDs 11 ist. Es versteht sich jedoch, dass das Objekt eine Last anders als eine LED-Einheit 10 sein kann. Weiterhin ist die Last nicht auf eine Last beschränkt, mit welcher ein Fahrzeug ausgestattet ist.
In der obigen ersten Ausführungsform ist die Diode D (als Massefehlererkennungselement) seriell mit der Hochpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs verbunden. Die Diode D kann jedoch auch seriell mit der Niedrigpotenzialseite des Shunt-Widerstands Rs verbunden sein.

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (20, 20A, 20B, 20C, 20D oder 20E), welche einer Last (10) DC-Energie zuzuführen vermag, aufweisend: einen Shunt-Widerstand (Rs), der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last verbunden ist; eine Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last (10) abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand und zur Ausgabe eines Treiberstroms; ein Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D), welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken, wobei das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) den Treiberstrom und einen Erkennungsstrom empfängt, der sich von dem Treiberstrom unterscheidet; und eine Begrenzervorrichtung (30) zum Bestimmen, ob der Betrag des Spannungsabfalls, der erfolgt, wenn der Erkennungsstrom durch das Massefehlererkennungselement fließt, kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, und, wenn der Erkennungsstrom kleiner als der bestimmte Schwellenwert ist, zum Begrenzen der Zufuhr von Energie durch die Energieversorgungssteuervorrichtung (40) bei Bestimmung, dass der Massefehler auftritt.
Energieversorgungsvorrichtung (20, 20A, 20B, 20C, 20D oder 20E), welche einer Last (10) DC-Energie zuzuführen vermag, aufweisend: einen Shunt-Widerstand (Rs), der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist; eine Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last (10) abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand (Rs); ein Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D), welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken; und eine Begrenzervorrichtung (30) zum Begrenzen einer Zufuhr von Energie durch die Energieversorgungssteuervorrichtung (40) bei Bestimmung, dass ein Massefehler in einem Fall auftritt, bei dem der Betrag des Spannungsabfalls, der erfolgt, wenn ein Erkennungsstrom durch das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) fließt, kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist; wobei das Massefehlererkennungselement eine Diode (D) ist, deren Anodenseite mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist; und die Energieversorgungsvorrichtung weiterhin aufweist: ein Schaltelement (50), das parallel zur Diode (D) angeschlossen ist; und eine Steuervorrichtung (60), um (i) das Schaltelement (50) so zu steuern, dass dieses einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) das Schaltelement (50) so zu steuern, dass dieses abschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last (10) gestoppt ist.
Energieversorgungsvorrichtung (20, 20A, 20B, 20C, 20D oder 20E), welche einer Last (10) DC-Energie zuzuführen vermag, aufweisend: einen Shunt-Widerstand (Rs), der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist; eine Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last (10) abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand (Rs); ein Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D), welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken; und eine Begrenzervorrichtung (30) zum Begrenzen einer Zufuhr von Energie durch die Energieversorgungssteuervorrichtung (40) bei Bestimmung, dass ein Massefehler in einem Fall auftritt, bei dem der Betrag des Spannungsabfalls, der erfolgt, wenn ein Erkennungsstrom durch das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) fließt, niedriger als ein bestimmter Schwellenwert ist; wobei das Massefehlererkennungselement ein Schaltelement (50C) ist; und die Energieversorgungsvorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuervorrichtung (60C), um (i) das Schaltelement (50C) so zu steuern, dass dieses einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) das Schaltelement (50C) so zu steuern, dass dieses in einem Zustand hoher Impedanz einschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last gestoppt ist, verglichen mit einem Zustand, in welchem Energie zugeführt wird.
Energieversorgungsvorrichtung (20, 20A, 20B, 20C, 20D oder 20E), welche einer Last (10) DC-Energie zuzuführen vermag, aufweisend: einen Shunt-Widerstand (Rs), der seriell mit einer Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist; eine Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zur Steuerung eines Energieversorgungszustands an die Last (10) abhängig vom Betrag eines Spannungsabfalls über dem Shunt-Widerstand (Rs); ein Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D), welches seriell mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist, um einen Spannungsabfall zu bewirken; und eine Begrenzervorrichtung (30) zum Begrenzen einer Zufuhr von Energie durch die Energieversorgungssteuervorrichtung (40) bei Bestimmung, dass ein Massefehler in einem Fall auftritt, bei dem der Betrag des Spannungsabfalls, der erfolgt, wenn ein Erkennungsstrom durch das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) fließt, niedriger als ein bestimmter Schwellenwert ist; wobei das Massefehlererkennungselement ein Feldeffekttransistor (50D) ist; der Feldeffekttransistor (50D) derart angeschlossen ist, dass eine Anodenseite einer parasitären Diode des Feldeffekttransistors auf Seiten der Last (10) liegt; und die Energieversorgungsvorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuervorrichtung (60D), um (i) den Feldeffekttransistor (50D) so zu steuern, dass dieser einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) den Feldeffekttransistor (50D) so zu steuern, dass dieser abschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last gestoppt ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Massefehlererkennungselement (D, 50C, 50D) seriell mit einer Hochpotenzialseite des Shunt-Widerstands (Rs) verbunden ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 5 im Rückbezug auf Anspruch 1, wobei das Massefehlererkennungselement eine Diode (D) ist, deren Anodenseite mit der Niedrigpotenzialseite der Last (10) verbunden ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend: ein Schaltelement (50), das parallel zur Diode (D) angeschlossen ist; und eine Steuervorrichtung (60), um (i) das Schaltelement (50) so zu steuern, dass dieses einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) das Schaltelement (50) so zu steuern, dass dieses abschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last (10) gestoppt ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5 im Rückbezug auf Anspruch 1, wobei: das Massefehlererkennungselement ein Schaltelement (50C) ist; und die Energieversorgungsvorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuervorrichtung (60C), um (i) das Schaltelement (50C) so zu steuern, dass dieses einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) das Schaltelement so zu steuern, dass dieses in einem Zustand hoher Impedanz einschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last (10) gestoppt ist, verglichen mit einem Zustand, in welchem Energie zugeführt wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung (60C) das Schaltelement (50C) so steuert, dass dieses abschaltet, wenn bestimmt wird, dass ein überhoher Strom an die Last (10) angelegt wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 5 im Rückbezug auf Anspruch 1, wobei das Massefehlererkennungselement ein Feldeffekttransistor (50D) ist; der Feldeffekttransistor (50D) derart angeschlossen ist, dass eine Anodenseite einer parasitären Diode des Feldeffekttransistors (50D) auf Seiten der Last (10) liegt; und die Energieversorgungsvorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuervorrichtung (60D), um (i) den Feldeffekttransistor (50D) so zu steuern, dass dieser einschaltet, wenn Energie der Last (10) zugeführt wird, und um (ii) den Feldeffekttransistor (50D) so zu steuern, dass dieser abschaltet, wenn eine Zufuhr von Energie an die Last (10) gestoppt ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenn die Notwendigkeit, die Last (10) in Betrieb zu setzen, ansteigt, die Begrenzervorrichtung (30) einen Betrag des Spannungsabfalls, bevor Energie der Last (10) von der Energieversorgungssteuervorrichtung (40) zugeführt wird, erkennt und der Energieversorgungssteuervorrichtung (40) gestattet, Energie zuzuführen, wenn ein erkannter Betrag des Spannungsabfalls so groß wie oder größer als der Schwellenwert ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend: eine Erkennungsstromausgabeschaltung (31), welche den Erkennungsstrom an das Massefehlererkennungselement ausgibt.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: der Erkennungsstrom von der Energieversorgungssteuervorrichtung (40) an das Massefehlererkennungselement durch die Last (10) hindurch ausgegeben wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiterhin mit: einer Änderungsvorrichtung zum Ändern des Schwellenwerts auf einen großen Wert, während Energie der Last (10) zugeführt wird, verglichen mit dem verwendeten Schwellenwert, wenn die Zufuhr von Energie an die Last (10) gestoppt ist.