JP2008131840A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は、１つの電源装置で複数の電圧を出力しようとするときには、トランスの１次巻線に対して、複数の２次巻線を形成し、それぞれの２次巻線を所望の電圧を出力するものとして構成していた。
【解決手段】本発明により、１つのＤＣ−ＤＣコンバータ２と、任意の段数として積み上げられた複数の正電源部３、４、および、任意の段数として積み上げられた負電源部５、６とから成り、正電源部、又は、負電源部の任意の段数に接続し出力すること、及び、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの電源電圧を調整すること、及び、電圧を取出す位置として正電源部の出力、前記負電源部の出力、電源電圧、GNDと、組合せを変えることで、それら電圧を取出す位置から差分の電圧を得て、任意の電圧が複数得られるようにした電源装置１とすることで課題を解決した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とする車両用灯具を点灯させる際にの電源装置に関するものであり、詳細には、車両の電源電圧で点灯可能な直列接続の数は定まるので、それ以上の光量、発光面積が要求されるときにはＤＣ−ＤＣコンバータなど昇圧回路を用意し、必要な数のＬＥＤが直列に点灯できるようするときの電源装置に係るものであり、かつ、出力電圧の設定に自由度が設けられた電源装置の構成に係る。

従来の、１つのスイッチング回路により、昇圧を行い複数の所望の電圧を得る電源装置９０の構成としては、図３に示すようなものがあり、まず、一次側の電圧Ｖｃｃの直流をチョッパーＣｈでチョッピングを行うなどして交流化し、トランスＴｒの一次巻き線Ｌ１に供給する。

前記トランスＴｒには、例えば３個など複数の２次巻き線Ｌ２〜Ｌ４が設けられており、それぞれの２次巻き線Ｌ２〜Ｌ４にはダイオードＤとコンデンサＣが取付けられて、直流化が行われている。尚、このときに、前記２次巻き線Ｌ２〜Ｌ４に出力される電圧は、全て同電圧でも良く、あるいは、それぞれが異なる電圧であっても良い。

このようにすることで、それぞれの２次巻き線Ｌ２〜Ｌ４からは、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、電圧Ｖ３の電圧が得られるのもとなるので、例えば電圧Ｖ１はテールライト用、電圧Ｖ２はストップライト用、などと個別に使用しても良く、あるいは、二次巻き線Ｌ２の出力電圧と、二次巻き線Ｌ３の出力電圧とが加算されるように接続し、より多数のＬＥＤを直列に接続しても良いものである。
特開２００３−３１９６５２号公報

しかしながら、上記に説明した従来の方式では、いわゆる、鉄損と称されているトランス独特の損失があり、二次側に出力される電力に効率低下を生じるものとなることは避けられないという問題点を生じる。また、トランスは、現在の半導体素子を組合わせた回路に比較すれば、同一作用を得るときにもサイズが大きくなりがちであり、結果として電源装置電体が大型化するという問題点を生じている。よって、コストアップも避けられないものとなっている。

本発明は、上記した従来の電源装置９０に生じる課題を解決するための具体的手段として、１つの昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、任意の段数として積み上げられた複数の正電源部、および、任意の段数として積み上げられた負電源部とから成り、前記正電源部、又は、前記負電源部の任意の段数に接続し出力すること、及び、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの電源電圧を調整すること、及び、電圧を取出す位置として前記正電源部の出力、前記負電源部の出力、電源電圧、ＧＮＤと、組合せを変えることで、それら電圧を取出す位置から差分の電圧を得て、任意の電圧が得られるようにしたことを特徴とする電源装置を提供することで、小型化、低コストか、効率の向上などを可能として課題を解決するものである。

本発明により、電源装置を１つの昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、任意の段数として積み上げられた複数の正電源部、および、任意の段数として積み上げられた負電源部とから成る電源回路として構成したことで、大型で、電源に対する効率が低く、かつ、コストアップの要因となるトランスの使用を不要とし、もって、効率の向上、装置の小型化、コストダウンを可能とし、この種の電源装置の性能の向上に優れた効果を奏するものである。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係る電源装置であり、この電源装置１は、大別して１つの昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ部２と、少なくとも１段の段数として積み上げられた正電源部３、および、負電源部４とから構成されている。尚、図１では、前記正電源部３は第一正電源部３１と第二正電源部３２とで２段積みとされており、負電源部４は第一負電源部４１と第二負電源部４２とで何れも２段積みとされている例で示してあるが、本発明は、この段数を限定するものではない。

そして、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ２のＧＮＤを基準とた場合、本発明の電源装置１においてが正電圧方向には電圧Ｖ１、電圧Ｖ２の２電圧、負電圧方向には電圧Ｖ３、電圧Ｖ４の４つの電圧が出力されているものとなっている。よって、例えば、電圧Ｖ１と電圧Ｖ３との間にＬＥＤ（図示せず）を接続すれば、正負の電位で駆動するものとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータのみで駆動していた従来の電源回路に比べて格段に接続可能とするＬＥＤの直列数を増加することができる。

図２は、制御回路２の一部の部分を除き、配線図で示した本発明の電源装置１を示すものであり、図１で示したブロック図と同様に、説明が必要以上に複雑化するのをさけるために、正電源部３と負電源部４とが、各２段の例で示してある点は図２と同様である。

ここで、図２に基づいて正電源部３による昇圧について説明を行う。まず、１段目の昇圧回路である正電源部３１の昇圧方法について説明すれば、インダクタンスＬ１を通る電源電圧Ｖｃｃを制御回路２により駆動されるＦＥＴなど半導体素子Ｑ１によりスイッチングを行い、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１で整流を行う従来通りの昇圧回路とする。

ここで、設定する電圧が全ての出力電圧の基準となるので、仮に、入力電圧を有効に使用し高い出力電圧を得たい場合には、基準電圧を入力電圧（Ｖｃｃ）とすることも可能であり、有効である。

つぎに、正電源部３による昇圧方式にについて説明を行えば、昇圧した正電源部３２の基準電圧も、従来であれば、ＧＮＤ電位とするところを、前記正電源部３１の出力（Ｖ１）とすることで、正電源部３２の出力（Ｖ２）を、（正電源部３１の出力）＋スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ）、つまり、スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ）×２倍電位とすることができる。更に電圧が必要であれば、上記で説明したように正電源部３を積み重ねていけばよい。

続いて、負電源部４の昇圧方法について説明を行う。この説明では、昇圧した負電圧部４１の基準電圧をＧＮＤとしている。ここで、例えば、入力変動に影響を受けたくない場合であれば、第一、第二正電源部３１、３２、及び、第一、第二負電源部４１、４２の基準電圧を入力電圧Ｖｃｃとすれば、それぞれの正、負電源部の出力が、入力電圧Ｖｃｃを基準として出力が出るため、入力変動、の影響を受けないようにすることができる。

そして、正電源部３の場合と同様に、負電源部４１の出力を負電源部４２の基準電圧とすることで、負電源部２の出力を、（負電源部１の出力）＋スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ）、つまり、スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ）×２倍電位とすることができる。更に電圧が必要であれば、上記で説明したように正電源部を積み重ねていけばよい。

ここで、第一正電源部３１、第二正電源部３２、第一負電源部４１、第二負電源部４２の出力を、全て、ＧＮＤを基準として考えてみる。尚、理解を容易とするために、現実の数字を当てはめて説明を行うが、実際の入力電圧Ｖｃｃ、第一、第二正電源部３１、３２の出力、第一、第二負電源部４１、４２の出力はこれらの数値に限定されるものではない。

まず、電源電圧Ｖｃｃを１０Ｖと仮定する。また、正電源部３の定電圧出力（Ｖ１）は２０Ｖと仮定する。よって、対ＧＮＤで考えると、正電源部３１の出力（Ｖ１）は２０Ｖとなる。つぎに、正電源部３２の定電圧出力について考えてみると、前記正電源部３１と同一回路の積み重ねであるので、正電源部３２の定電圧出力も２０Ｖであり、よって、正電源部２からの対ＧＮＤの出力（Ｖ２）は、前記正電源部１の出力との和である４０Ｖとなる。

つぎに、第一負電源部４１の定電圧出力は、第一正電源部３１の出力の反転となるため、−２０Ｖとなり、対ＧＮＤで考えると、負電源部４１の出力（Ｖ３）は−２０Ｖとなる。そして、上記第一、第二正電源部３１、３２と同様に、負電源部１と同一回路の積み重ねである第二負電源回路４２の出力も−２０Ｖとなり、第一、第二負電源部４１、４２の和である対ＧＮＤの出力（Ｖ４）は−４０Ｖとなる。

以上の説明でも明らかなように、本発明の電源装置１によれば、トランスを使用することなく、複数の電圧出力（Ｖ１〜Ｖ４）が得られるものとなる。また、図２中に示すように正電源部３の出力（Ｖ１）を抵抗（Ｒ１）と抵抗（Ｒ２）で分割し、これを制御部にフィードバックして基準電圧を得るようにすれば、得られる出力電圧は任意に調整できるものとなる。

本発明は、車両用灯具の電源として使用することを主目的としているが、ＬＥＤを光源とする灯具であれば、街路灯、室内照明用灯具などにも使用可能であり、用途を限定するものではない、更に言えば、直流で駆動する電気器具全般の電源装置として使用が可能である。

本発明に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る電源装置の一部を除き構成を示す配線図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１…電源装置
２…ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ａ…制御回路
３…正電源部
３１…第一正電源部
３２…第二正電源部
４…負電源部
４１…第一負電源部
４２…第二負電源部

Claims (3)

1. １つの昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、任意の段数として積み上げられた複数の正電源部、および、任意の段数として積み上げられた負電源部とから成り、前記正電源部、又は、前記負電源部の任意の段数に接続し出力すること、及び、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの電源電圧を調整すること、及び、電圧を取出す位置として前記正電源部の出力、前記負電源部の出力、電源電圧、ＧＮＤと、組合せを変えることで、それら電圧を取出す位置から差分の電圧を得て、任意の電圧が得られるようにしたことを特徴とする電源装置。
2. 前記正電源部、及び、前記負電源部は、任意段数の基準電圧を自由に選択できる昇圧回路とされ、１段目の昇圧電圧を調整することで、その昇圧した電圧に依存した各電圧の生成を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記正電源部、及び、前記負電源部の入力は共に、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの電源電圧に接続された１つの昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングを利用していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。

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