JP2014175124A - 半導体光源点灯回路および車両用灯具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LED点灯回路10は、降圧モードにおいて、ハイサイドn型MOSFET134のオンオフにより、低い駆動電圧Vdを生成する降圧部102と、昇圧モードにおいて、ローサイドn型MOSFET128のオンオフにより、高い駆動電圧Vdを生成する昇圧部104と、制御部124と、を備える。制御部124は、昇圧モードにおいて、駆動電圧Vdからのポンプキャパシタへの充電と、充電されたポンプキャパシタからのブートストラップキャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部138と、充電されたブートストラップキャパシタの電圧を利用してハイサイドn型MOSFET134のゲート電圧を生成するオンオフ制御部144と、を含む。
【選択図】図1
Description
第1の実施の形態に係るLED点灯回路では、昇降圧コンバータのハイサイドのスイッチング素子として、制御端子に印加される電圧が入出力端子の電圧よりも高いとオンされるスイッチング素子が採用される。例えば、ハイサイドのスイッチング素子としてn型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、以下、n型MOSFETと称す)またはnpn型バイポーラトランジスタが採用される。特にn型MOSFETはp型MOSFETと比較して、流れる電流の大きいアプリケーションにより適している。
降圧部102は、降圧モードにおいて、入力電圧Vinがドレインに印加されるハイサイドn型MOSFET134のオンオフにより、入力電圧Vinよりも低い駆動電圧Vdを生成する。降圧部102は、出力キャパシタ108と、インダクタ130と、第2ダイオード132と、ハイサイドn型MOSFET134と、を含む。
出力キャパシタ108の一端の電圧と駆動電圧Vdとは、出力フィルタ196の存在により厳密には異なる場合もある。しかしながら、以下では説明をより明瞭とするために、出力キャパシタ108の一端の電圧を駆動電圧Vdとして説明する。
図2(d)は昇圧モードおよび調光有りの場合に対応する。PWM調光信号SPWMは調光周波数f1の矩形波信号であり、そのデューティ比は調光率の設定値に対応する。ハイサイド駆動信号S1にはPWM調光信号SPWMが重畳され、ハイサイド駆動信号S1の周波数およびデューティ比はPWM調光信号SPWMのものと実質的に同じになる。すなわち、ハイサイド駆動信号S1は調光周波数f1の矩形波信号となる。したがって、ハイサイドn型MOSFET134は調光周波数f1でオンオフを繰り返す。
第1の実施の形態では、昇圧モードにおけるブートストラップキャパシタの充電電圧を、駆動電圧Vdを利用してより高めている。これにより制御電圧VCCの低下による悪影響が軽減される。第2の実施の形態では、昇圧モードにおいて制御電圧VCCが低下すると、PWM調光機能を強制的に開始させる。これにより、ブートストラップ部140が機能し、ブートストラップキャパシタの充電電圧の低下が抑制される。
Claims (5)
- 半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、
降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第1スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、
昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第2スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記第1スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされ、
前記制御部は、
前記制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、
降圧モードにおいて、前記第1スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第1キャパシタを充電するブートストラップ部と、
昇圧モードにおいて、駆動電圧が印加される端子からの第2キャパシタへの充電と、充電された前記第2キャパシタからの前記第1キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、
前記第1スイッチング素子をオンする際、充電された前記第1キャパシタの電圧を利用して、前記第1スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、前記第1スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、を含むことを特徴とする半導体光源点灯回路。 - 前記制御部は、駆動電圧を駆動電圧よりも低い所定の電圧に変換し、変換された電圧を前記第2キャパシタに作用させるクランプ部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体光源点灯回路。
- 半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、
降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第1スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、
昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第2スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記第1スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされ、
前記制御部は、
前記制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、
降圧モードにおいて、前記第1スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第1キャパシタを充電するブートストラップ部と、
昇圧モードにおいて、第2キャパシタへの充電と、充電された前記第2キャパシタからの前記第1キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、
前記第1スイッチング素子をオンする際、充電された前記第1キャパシタの電圧を利用して、前記第1スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、前記第1スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、
昇圧モードにおいて、制御電圧が所定のしきい値電圧よりも低くなると、前記第1スイッチング素子を第1周波数でオンオフさせる制御を開始する補償部と、を含み、
昇圧モードにおける前記第2スイッチング素子のオンオフの第2周波数は第1周波数よりも高いことを特徴とする半導体光源点灯回路。 - 前記第1スイッチング素子はn型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体光源点灯回路。
- 請求項1から4のいずれかに記載の半導体光源点灯回路と、
前記半導体光源点灯回路によって駆動電圧が印加される半導体光源と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
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