JP2009050067A

JP2009050067A - 電源装置

Info

Publication number: JP2009050067A
Application number: JP2007212629A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Murata; 茂村田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】従来の電源装置においては、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを採用し、制御回路により負荷変動による駆動電圧の変化は、昇圧機能における調整範囲を利用しているので、想定以上の電圧低下が要求された時には対応する手段がないものとなっていた。
【解決手段】本発明により、１つの昇降型正電位発生回路と、この昇降型正電位発生回路の出力に対応する負電位を発生する負電位発生回路とを接続し、それぞれの電位発生回路の出力の差分電圧で負荷を駆動する電源装置であって、出力電圧を昇降型正電位発生回路からの出力に対して２倍得ることを可能とし、かつ、昇降型正電位発生回路に電圧制御回路を付属させることで、負荷の変動により、この負荷に要求される入力電圧が半分以下となった場合においても、電圧制御回路により、負荷が正常に動作する出力電圧を出力可能な構成としたことを特徴とする電源装置とすることで課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関するものであり、詳細にはＤＣ電源を用いて、より高圧のＤＣ電源を得るときに使用される、いわゆる、昇圧用電源回路にかかるものであり、この昇圧用電源回路を簡便な回路で安価に実現可能で、かつ、負荷変動に対する対応性の良い電源回路の提供を目的とするものである。

従来の、この種の電源装置１００を、車両用灯具用として構成したときの例を示すものが図３であり、車両用の電源１１２にはスイッチ２０２ａと、スイッチ２０２ｂとが取付けられ、これら、スイッチ２０２ａとスイッチ２０２ｂとは、ダイオード１２４ａ、１２４ｂを介して、トランス１２８の一次側コイルに接続されている。

そして、トランス１２８の二次側には、ＬＥＤランプの適宜数が直列に接続された光源ブロック５８ａと、光源ブロック５８ｂとが、直列に接続されている。このとき、光源ブロック５８ｂにはＦＥＴ２０４を含む短絡回路が形成されていて、前記ＦＥＴ２０４を導通させることで、光源ブロック５８ｂは短絡されて消灯されるものとなる。

また、前記ＦＥＴ２０４のゲートにはベースが接地されたＰＮＰトランジスタ２０６のコレクタが接続されており、このＰＮＰトランジスタ２０６のベースには電源１１２からの電圧がスイッチ２０２ａが投入されたときには印加されるものとなっている。このようにしたことで、スイッチ２０２ａが投入されたときには、ＰＮＰトランジスタ２０６はＯＦＦし、これに伴いＦＥＴ２０４もＯＦＦする。

よって、光源ブロック５８ａと光源ブロック５８ｂとは、双方とも点灯状態となる。またスイッチ２０２ｂのみが投入されたときには、ＰＮＰトランジスタ２０６はＯＮと成り、よってＦＥＴ２０４もＯＮとなる。従って、光源ブロック５８ｂは短絡されて消灯し光源ブロック５８ａのみが点灯するものとなり、例えば、テールランプとストップランプ、あるいは、すれ違いビームと走行ビームとの切り換えが可能となる。

また、図４に示す電源装置９０は、電源Ｖ２から供給された電圧を、制御回路９１、コイル９２、ＦＥＴ９３、ダイオード９４で昇圧を行い、コンデンサ９５に正電が得られる。また、コンデンサ９８ａ、ダイオード９８ｂ、９８ｃでコンデンサ９８ｄに負電圧を得ることができ、その差分で負荷（ＬＥＤなど）を駆動することで、従来の２倍の出力電圧を得ることができる。

これにより、トランスを使用しないため、高効率の電源を構成できるようになる。また、ＬＥＤは定電流駆動を行う行うため、ダイオード９４とコンデンサ９８ａ、ダイオード９８ｂ、９８ｃの間には、図５に配線図で示すような、ＯＰアンプ９９ａ、ＦＥＴ９９ｂ、電池９９ｃなどで構成された定電流回路９９が挿入されて、ＬＥＤの定電流駆動が行われている。
特開２００４−１３６７１６号公報

しかしながら、上記した従来の電源装置１００においては、トランス１２８を使用しなければならないものであるので、効率が低いという問題点を生じるものとなっている。また、トランス１２８はコスト的にも高価となり、電源装置全体がコストアップするという問題点を生じている。

また、図４に示した従来の電源装置９０においては、昇圧回路のみを有するものであるので、例えば、一部の負荷の短絡により供給電力の低減が必要となったときに、出力電圧の加減幅が狭く、必要とされる電圧まで低下させることができず、この電源装置９０を使用した装置全体が使用不要となるなどの問題点を生じている。

本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、１つの昇降型正電位発生回路の出力に対応する負電位を発生する負電位発生回路とを接続し、それぞれの前記電位発生回路の出力の差分電圧で負荷を駆動する電源装置であって、出力電圧を前記昇降型正電位発生回路からの出力に対して２倍得ることを可能とし、かつ、前記負荷の変動により、この負荷に要求される負荷電圧が、入力電圧の半分以下となった場合においても、電圧制御回路により、前記負荷が正常に動作する出力電圧を出力可能な構成としたことを特徴とする電源装置を提供することで課題を解決するものである。

本発明により、１つの昇降型正電位発生回路と、この昇降型正電位発生回路の出力のに対応する負電位発生装置を接続し、両電位発生装置の出力の差分電圧で他を駆動する電源装置としたことで、例えば、図４に示した従来の方式では、負荷の切り換えを行う場合などに、負荷が入力電圧×（２＋α）倍以下となったときに、正（負）電源から見ると、入力電圧＝負荷電圧×（α／２）となるため、負荷が変動する用途、特に入力電圧×（α／２）以下になる可能性がある用途のは対応できなかった点を解決し、より電源装置の汎用性を高めるものとする。

次ぎに、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１を示すブロック図であり、この電源装置１には、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを制御する制御回路２が設けられ、この制御回路２には昇降圧型とした正電源部３が接続されている。

そして、前記正電源部３から出力された信号は、正側短絡検出回路４を介してＬＥＤなどである負荷部５の一端に入力されている。また、前記正電源部３からはチャージポンプなどとされた負電源部６に接続され、この負電源部６の出力は、負側短絡検出回路７を介して前記負荷部５の他端に接続されている。よって、前記負荷部５はフローティング状態で駆動されている。

また、前記正電源部３、正側短絡検出回路４、負側短絡検出回路７には、定電流制御部／保護制御部８が接続されていて、例えば、負荷部５が規定電流で点灯されているか否かなど夫々の部分の状態を測定し、制御回路２により正常状態が保たれるようフィードバック信号を送信している。

図２は、図１に示したブロック図の要部を配線図化したものであり、前記正電源部３としては、いわゆる、SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)と称され、例えば、制御回路２により制御されている正電源部３中に設けられているＦＥＴに与えるパルス波のデューティを変化させることで、昇圧と降圧とが行える昇降圧型と称されているＤＣ−ＤＣコンバータが採用されている。尚、上記SEPIC型と同様に昇降圧が行えるＤＣ−ＤＣコンバータとしては、Ｚｅｔａコンバータ、Ｃｕｋコンバータなどが知られており、本発明はこれらを採用することでも実現可能である。

よって、前記正電源部３は、図２にも示されるように、従来採用されていた１個のインダクタンスと、１個のダイオードと、１個のコンデンサとから構成されるものではなく、２個のインダクタンスＬ１、Ｌ２と、２個のコンデンサＣ１、Ｃ３と、１個のダイオードＤ１が使用されているものとなっている。但し、この実施例における２個のインダクタンスＬ１と、インダクタンスＬ２とは、図３に示した従来例のトランス１２８とは異なり相互が電磁的に結合している必要はない。

尚、前記正電源部３の出力端には抵抗器Ｒ１、Ｒ２とで成る電圧検出回路が設けられ、前記正電源部３が発生している電圧が定電流制御部／保護制御部８に入力されて、常時監視が行われると共に、前記制御回路２にフィードバックが行われ、前記正電源部３が発生する電圧が所定値となるように制御が行われている。

また、前記正電源部３の出力と、ＬＥＤなど負荷部５との間には直列に抵抗器Ｒ３が挿入され、負荷部５に流れる電流値が、前記定電流制御部／保護制御部８を介して制御回路２にフィードバックされ、例えば、前記ＬＥＤの一部に短絡を生じたときには、電流制限を行うなどして、過電流により他のＬＥＤまで破損が及ぶのを防止する。

ここで、本発明では、前記正電源部３のスイッチング波形を利用し、正電源部３の出力と極性を反転した負電圧を負電源部６のダイオードＤ２、Ｄ３とコンデンサＣ４とで発生させる。従って、本発明では、前記負荷部５が、例えば複数のＬＥＤである場合、前記ＬＥＤの半数を前記正電源部３からの電圧（電流）で点灯させ、残る半数を負電源部６からの電圧（電流）でフローティング状態として点灯しているものとなる。

よって、前記正電源部３、および、負電源部６に要求される電圧は全ＬＥＤを点灯させるための電圧の半分で良く、それぞれの電源部３、６の回路の耐圧も半分で良いものとなり、部品のコストダウンにも寄与するものとなる。

ここで、本発明の電源装置１にも、従来例のものと同様に負荷部５の一部を短絡するスイッチＳＷが設けられていて、例えば、全ＬＥＤを点灯しているときには前照灯の走行配光が得られ、一部を短絡したときにはすれ違い配光が得られるなど、明るさの調整が可能な構成とされているとする。よって、一部が短絡されたときには、電源装置１としては、短絡されたＬＥＤの消費電力分だけ出力電圧を低減しなければならないものとなる。

つまり、図２に示す回路の場合、スイッチＳＷが開放されている場合には４個のＬＥＤを点灯させ、スイッチＳＷが閉止された場合には２個のＬＥＤを点灯させれば良いものとなり、すなわち、負荷変動は２倍という大きなものとなり、印加する電圧も半減させなければ成らないものとなる。

ここで、本発明の電源装置１においては、コイルＬ１、ＦＥＴＱ１とから成る昇圧部と、ダイオードＤ２、コイルＬ２による減圧部とが組合わされたＳＥＰＩＣ回路を採用しているので、前記制御回路から出力されるパルスのデューティなどを適宜化することで、２個直列のＬＥＤの駆動に適切な電流を流すことのできる電圧を出力することが可能となる。

尚、このときには、カップリングコンデンサＣ２を経由して、ダイオードポンプを構成するダイオードＤ２、Ｄ３に入力することで、正電圧と極性の反転した負電圧が発生するものであることは４個のＬＥＤが点灯されているときと同様であるが、正電圧が半減していれば、負電圧も半減するので、両電源部３、６の出力の総合で２個直列のＬＥＤの駆動に適切な電流値を流す電圧となる。

以上に説明したように、本発明の電源装置１は車両用灯具の電源部として使用した例で説明したが、本発明はこれを限定するものではなく、街路灯、照明器具など、複数のＬＥＤを光源として採用する灯具であれば、どのような目的の灯具に対しても実施が可能であり、このときには、上記と同様に点灯個数の切り換えによる調光も可能であることは言うまでもない。

本発明に係る電源装置の構成を示すブロック図である。同じく、本発明に係る電源装置の構成を示す配線図である。従来例を示す回路図である。別の従来例を示す回路図である。別の実施例に使用される定電流回路を示す回路図である。

符号の説明

１…電源装置
２…制御回路
３…正電源部
４…正側短絡検出回路
５…負荷部
６…負電源部
７…負側短絡検出回路
８…定電流制御部／保護制御部

Claims

１つの昇降型正電位発生回路の出力に対応する負電位を発生する負電位発生回路とを接続し、それぞれの前記電位発生回路の出力の差分電圧で負荷を駆動する電源装置であって、出力電圧を前記昇降型正電位発生回路からの出力に対して２倍得ることを可能とし、かつ、前記負荷の変動により、この負荷に要求される負荷電圧が、入力電圧の半分以下となった場合においても、電圧制御回路により、前記負荷が正常に動作する出力電圧を出力可能な構成としたことを特徴とする電源装置。
前記昇降型正電位発生回路がＳＥＰＩＣコンバータ、Ｚｅｔａコンバータ、Ｃｕｋコンバータの何れかであることを特徴とする請求項１記載の電源装置。