JP2015012666A - Driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷を駆動する駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device that drives a load.
従来、駆動装置の一例として、特許文献１に開示された昇降圧ＤＣ‐ＤＣコンバータがある。
Conventionally, there is a step-up / step-down DC-DC converter disclosed in
この昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧スイッチを有し入力電圧より低い出力電圧を出力する降圧部と、昇圧スイッチを有し入力電圧より高い出力電圧を出力する昇圧部と、降圧モードと昇圧モードとを切り替える降圧／昇圧モード切替部と、を備えている。さらに、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧モード時に昇圧スイッチをオフに維持して降圧スイッチをオンオフ制御し、昇圧モード時に降圧スイッチをオンに維持して昇圧スイッチをオンオフ制御する制御部を備えている。 This step-up / step-down DC-DC converter includes a step-down switch that outputs a lower output voltage than an input voltage, a step-up unit that has a step-up switch and outputs an output voltage higher than the input voltage, a step-down mode and a step-up mode A step-down / boost mode switching unit that switches between the two. Further, the step-up / step-down DC-DC converter includes a control unit that maintains the step-up switch in the step-down mode and controls the step-down switch on and off, and maintains the step-down switch in the step-up mode and controls the step-up switch on and off. Yes.
しかしながら、上記昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力電圧が出力電圧より大きい条件で、且つ降圧スイッチがショート故障した場合、降圧スイッチをオンオフできず、出力電流を制御できなくなる。この場合、負荷に過大電流が供給されるという問題が生じる。 However, the step-up / step-down DC-DC converter cannot control the output current because the step-down switch cannot be turned on / off when the input voltage is larger than the output voltage and the step-down switch is short-circuited. In this case, there arises a problem that an excessive current is supplied to the load.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、負荷に過大電流が供給されることを抑制できる駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a drive device that can prevent an excessive current from being supplied to a load.
上記目的を達成するために本発明は、
負荷（７）を駆動するものであり、
負荷の入力側に接続された第１スイッチング素子（１）を含み、第１スイッチング素子がオン及びオフすることで、入力電圧を所定電圧に降圧して負荷に印加する降圧回路と、
負荷に流れる電流を検出する電流検出抵抗（９）と、
電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、第１スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する制御部（１０）と、を備えた駆動装置であって、
負荷と直列に接続された冗長用インダクタ（６）と、負荷と冗長用インダクタを含む第１直列回路と並列に接続された回生素子（１１ａ，１１ｂ）と、負荷の出力側であり第１直列回路と回生素子との接続端に接続された第２スイッチング素子（８）と、を含み、第２スイッチング素子がオン及びオフすることで、入力電圧を所定電圧に降圧して負荷に印加する冗長用降圧回路と、
電流検出抵抗によって検出された電流値が、予め設定された異常判定値に達したか否かを判定する判定部（１３ｂ）と、
判定部によって、異常判定値に達したと判定された場合、電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、第２スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する冗長用制御部（１４）と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Drive the load (7),
A step-down circuit that includes a first switching element (1) connected to the input side of the load, and steps down the input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element;
A current detection resistor (9) for detecting the current flowing through the load;
A drive unit comprising: a control unit (10) for stepping down the input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element based on a current value detected by a current detection resistor;
A redundant inductor (6) connected in series with the load, a regenerative element (11a, 11b) connected in parallel with the first series circuit including the load and the redundant inductor, and a first series on the output side of the load And a second switching element (8) connected to a connection end of the circuit and the regenerative element, and the second switching element is turned on and off, whereby the input voltage is stepped down to a predetermined voltage and applied to the load. Step-down circuit,
A determination unit (13b) for determining whether or not the current value detected by the current detection resistor has reached a preset abnormality determination value;
When the determination unit determines that the abnormality determination value has been reached, based on the current value detected by the current detection resistor, the second switching element is turned on and off to reduce the input voltage to a predetermined voltage. Control unit (14).
このように、本発明は、第１スイッチング素子がオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧して負荷に印加する降圧回路に加えて、第２スイッチング素子がオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧して負荷に印加する冗長用降圧回路を備えている。また、本発明は、第１スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する制御部に加えて、第２スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する冗長用制御部を備えている。さらに、本発明は、電流検出抵抗によって検出された電流値が、予め設定された異常判定値に達したか否かを判定する判定部を備えている。 As described above, the present invention is not limited to the step-down circuit that steps down the input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element and applies it to the load, and the input by turning on and off the second switching element. A redundant step-down circuit that steps down the voltage to a predetermined voltage and applies it to the load is provided. In addition to the control unit that controls the step-down of the input voltage to the predetermined voltage by turning on and off the first switching element, the present invention steps down the input voltage to the predetermined voltage by turning on and off the second switching element. A redundant control unit is provided. Furthermore, the present invention includes a determination unit that determines whether or not the current value detected by the current detection resistor has reached a preset abnormality determination value.
冗長用降圧回路は、冗長用制御部によって第２スイッチング素子がオンされると、冗長用インダクタに磁気エネルギーが蓄積される。また、冗長用降圧回路は、冗長用制御部によって第２スイッチング素子がオフされると、冗長用インダクタに蓄積された磁気エネルギーが回生素子により回生される。 In the redundancy step-down circuit, when the second switching element is turned on by the redundancy control unit, magnetic energy is accumulated in the redundancy inductor. Further, in the redundant step-down circuit, when the second switching element is turned off by the redundant control unit, the magnetic energy accumulated in the redundant inductor is regenerated by the regenerative element.
一方、冗長用制御部は、電流検出抵抗で検出された電流値が異常判定値に達した場合、その電流値に基づいて第２スイッチング素子をオン及びオフすることで、冗長用インダクタへの磁気エネルギーの蓄積、蓄積された磁気エネルギーの回生を行わせることになる。このようにすることで、冗長用制御部は、入力電圧を所定電圧に降圧制御することが可能となる。 On the other hand, when the current value detected by the current detection resistor reaches the abnormality determination value, the redundancy control unit turns on and off the second switching element based on the current value, thereby magnetically supplying the redundancy inductor. Energy storage and regeneration of the stored magnetic energy will be performed. In this way, the redundancy control unit can perform step-down control of the input voltage to a predetermined voltage.
従って、本発明は、第１スイッチング素子がショート故障した場合であっても、冗長制御部が冗長降圧回路の第２スイッチング素子をオン及びオフすることで、入力電圧を所定電圧に降圧制御することができる。よって、本発明は、第１スイッチング素子がショート故障した場合であっても、負荷に過大電流が供給されることを抑制できる。 Therefore, according to the present invention, even when the first switching element is short-circuited, the redundant control unit performs step-down control of the input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the second switching element of the redundant step-down circuit. Can do. Thus, the present invention can suppress an excessive current from being supplied to the load even when the first switching element is short-circuited.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態では、図１に示すように、本発明の一例として、昇降圧駆動装置を採用している。また、本実施形態では、昇降圧駆動装置の駆動対象である負荷の一例として発光ダイオード７を採用している。なお、以下においては、発光ダイオードをＬＥＤとも称する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a step-up / step-down drive device is employed as an example of the present invention. In the present embodiment, the light emitting diode 7 is employed as an example of a load that is a driving target of the step-up / step-down driving device. Hereinafter, the light emitting diode is also referred to as an LED.
まず、図１及び図２に基づいて、昇降圧駆動装置の構成に関して説明する。昇降圧駆動装置は、ハイサイドスイッチ１、第１ダイオード２、昇降圧用インダクタ３、ローサイドスイッチ４、第２ダイオード５、電流検出抵抗９、昇降圧用制御部１０、コンデンサ１２、第１判定器１３ａなどを備えて構成されている。更に、昇降圧駆動装置は、出力用インダクタ６、ＰＷＭ用スイッチ８、第３ダイオード１１ａ、ＰＷＭ用制御部１４を備えて構成されている。なお、昇降圧駆動装置は、例えば直流電源である車載バッテリのプラス端子に接続された入力端子１５ａと、車載バッテリのマイナス端子に接続された入力端子１５ｂとを備えている。また、昇降圧駆動装置は、周知の昇降圧型のＤＣ‐ＤＣコンバータを備えている、ということができる。
First, the configuration of the step-up / step-down drive device will be described with reference to FIGS. The step-up / step-down driving device includes a high-
ハイサイドスイッチ１、第１ダイオード２、昇降圧用インダクタ３は、昇降圧駆動装置における降圧回路として機能する回路素子である。降圧回路は、ハイサイドスイッチ１がオン及びオフすることで、入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧した出力電圧ＶｏｕｔをＬＥＤ７に印加する。
The high-
ハイサイドスイッチ１は、特許請求の範囲における第１スイッチング素子に相当するものであり、例えばＦＥＴなどを採用することができる。ハイサイドスイッチ１は、ＬＥＤ７の入力側に接続されており、昇降圧用制御部１０によってオン及びオフされる。本実施形態のハイサイドスイッチ１は、ドレインが入力端子１５ａに接続され、ソースが第１ダイオード２のカソードに接続されている共に昇降圧用インダクタ３の一端に接続され、ゲートが昇降圧用制御部１０に接続されている。
The high-
第１ダイオード２は、カソードがハイサイドスイッチ１のソースに接続されていると共に、アノードが入力端子１５ｂに接続され、ＬＥＤ７に並列に設けられている。昇降圧用インダクタ３は、例えばチョークコイルからなるものであり、一端がハイサイドスイッチ１のソースに接続されていると共に、他端が第２ダイオード５のアノードに接続され、ＬＥＤ７に直列に設けられている。なお、昇降圧用インダクタ３は、特許請求の範囲における電力変換用インダクタに相当する。
The first diode 2 has a cathode connected to the source of the high-
ローサイドスイッチ４、第２ダイオード５、昇降圧用インダクタ３は、昇降圧駆動装置における昇圧回路として機能する回路素子である。昇圧回路は、ローサイドスイッチ４がオン及びオフすることで、入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に昇圧した出力電圧ＶｏｕｔをＬＥＤ７に印加する。
The low-
ローサイドスイッチ４は、特許請求の範囲における第３スイッチング素子に相当するものであり、例えばＦＥＴなどを採用することができる。ローサイドスイッチ４は、ＬＥＤ７と並列に接続されており、昇降圧用制御部１０によってオン及びオフされる。本実施形態のローサイドスイッチ４は、ドレインが第２ダイオード５のアノードに接続され、ソースが入力端子１５ｂに接続され、ゲートが昇降圧用制御部１０に接続されている。
The low-
第２ダイオード５は、アノードが昇降圧用インダクタ３の他端に接続されていると共にローサイドスイッチ４のドレインに接続され、カソードがコンデンサ１２の一端に接続されていると共に出力用インダクタ６の一端に接続され、ＬＥＤ７に直列に設けられている。なお、コンデンサ１２は、平滑用のコンデンサであり、一端が第２ダイオード５のカソードに接続され、他端が入力端子１５ｂに接続されている。
The
電流検出抵抗９は、ＬＥＤ７に流れる電流を検出するものであり。電流検出抵抗９は、ＰＷＭ用スイッチ８を介してＬＥＤ７の出力側に設けられており、一端がＰＷＭ用スイッチ８のソースに接続され、他端が入力端子１５ｂに接続されている。また、電流検出抵抗９は、ＰＷＭ用スイッチ８のソースに接続された端子が、第１判定器１３ａの反転入力端子（マイナス入力端子）、及び第２判定器１３ｂの反転入力端子に接続されている。なお、第１判定器１３ａは、非反転入力端子（プラス入力端子）に基準電圧Ｖ１が入力される。一方、第２判定器１３ｂは、非反転入力端子に基準電圧Ｖ２が入力される。
The current detection resistor 9 detects a current flowing through the LED 7. The current detection resistor 9 is provided on the output side of the LED 7 via the
第１判定器１３ａは、電流検出抵抗９によって検出された電流値が、予め設定された目標値ＩＦ１に達したか否かを判定する。なお、この目標値ＩＦ１は、昇降圧用制御部１０によってＬＥＤ７の駆動電流を制御する際の目標値でもある。なお、以下においては、電流検出抵抗９によって検出された電流値を、単に検出値とも称する。
The
一方、第２判定器１３ｂは、特許請求の範囲における判定部に相当する。第２判定器１３ｂは、検出値が、予め設定された異常判定値ＩＦ２（＞ＩＦ１）に達したか否かを判定する。なお、この異常判定値ＩＦ２は、ＰＷＭ用制御部１４によってＬＥＤ７の駆動電流を制御する際の目標値でもある。なお、第２判定器１３ｂは、マイコンのＡＤ検出、判定、ポート出力に置き換えてもいい。
On the other hand, the
昇降圧用制御部１０は、特許請求の範囲における制御部に相当するものである。昇降圧用制御部１０は、第１判定器１３ａの出力端子が電気的に接続されている。この昇降圧用制御部１０は、図３に示すように、検出値に基づいて、ハイサイドスイッチ１やローサイドスイッチ４をオン及びオフすることでＬＥＤ７の駆動電流値が一定の目標値ＩＦ１となるように制御する。つまり、昇降圧用制御部１０は、検出値に基づいて、フィードバック制御することで、ＬＥＤ７の駆動電流値を一定の目標値ＩＦ１とする、と言い換えることができる。また、昇降圧用制御部１０は、検出値に基づいて、降圧回路や昇圧回路を制御することで、ＬＥＤ７の駆動電流値を一定の目標値ＩＦ１とする、と言い換えることができる。なお、図３におけるＲは、電流検出抵抗９の抵抗値である。
The step-up / down
昇降圧用制御部１０は、図２に示すように、第１定電流制御部１０ａ、第１ドライバ１０ｂ、第２ドライバ１０ｃなどを備えて構成されている。第１定電流制御部１０ａは、検出値に基づいて、第１ドライバ１０ｂに対してハイサイドスイッチ１の駆動を指示する指示信号を出力する。第１ドライバ１０ｂは、第１定電流制御部１０ａからの指示信号に基づいて、ハイサイドスイッチ１をオン及びオフする。同様に、第１定電流制御部１０ａは、検出値に基づいて、第２ドライバ１０ｃに対してローサイドスイッチ４の駆動を指示する指示信号を出力する。第２ドライバ１０ｃは、第１定電流制御部１０ａからの指示信号に基づいて、ローサイドスイッチ４をオン及びオフする。例えば、第１定電流制御部１０ａは、検出値に基づいて指示信号を出力することで、ハイサイドスイッチ１をＰＷＭ制御したり、ローサイドスイッチ４をＰＷＭ制御したりする。
As shown in FIG. 2, the step-up / step-down
出力用インダクタ６、ＰＷＭ用スイッチ８、第３ダイオード１１ａは、昇降圧駆動装置における冗長用降圧回路として機能する回路素子である。冗長用降圧回路は、上述の降圧回路の代わりに、ＰＷＭ用スイッチ８がオン及びオフすることで、入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧した出力電圧ＶｏｕｔをＬＥＤ７に印加する。
The
出力用インダクタ６は、例えばチョークコイルかなるものであり、一端が第２ダイオード５のカソードに接続されていると共に、他端がＬＥＤ７のアノードに接続されている。つまり、出力用インダクタ６は、ＬＥＤ７の入力側に、ＬＥＤ７と直列に接続されている。よって、出力用インダクタ６は、昇降圧用インダクタ３とＬＥＤ７との間において、昇降圧用インダクタ３とＬＥＤ７と直列に接続されている。なお、直列に接続されたＬＥＤ７と出力用インダクタ６は、特許請求の範囲における第１直列回路に相当する。また、出力用インダクタ６は、特許請求の範囲における冗長用インダクタに相当する。
The
また、この出力用インダクタ６は、冗長用降圧回路での定電流駆動用インダクタとして機能すると共に、昇降圧駆動装置における出力ノイズ用フィルタとしても機能する。よって、出力ノイズ用フィルタとして設けられた出力用インダクタ６は、冗長用降圧回路での定電流駆動用インダクタとして用いることもできる、と言い換えることができる。
The
ＰＷＭ用スイッチ８は、特許請求の範囲における第２スイッチング素子に相当するものであり、例えばＦＥＴなどを採用することができる。ＰＷＭ用スイッチ８は、ＬＥＤ７の出力側に接続されており、ＰＷＭ用制御部１４によってオン及びオフされる。本実施形態のＰＷＭ用スイッチ８は、ＬＥＤ７の出力側に設けられており、ドレインがＬＥＤ７のカソードに接続され、ソースが電流検出抵抗９の一端に接続され、ゲートがＰＷＭ用制御部１４に接続されている。また、ＰＷＭ用スイッチ８のドレインは、第１直列回路と第３ダイオード１１ａとの接続端に接続されている。
The
第３ダイオード１１ａは、特許請求の範囲における回生素子に相当するものであり、第１直列回路と並列に接続されている。第３ダイオード１１ａは、アノードがＬＥＤ７の出力側に接続され、カソードがＬＥＤ７の入力側に接続されている。詳述すると、第３ダイオード１１ａは、カソードが第２ダイオード５のカソードと出力用インダクタ６との間に接続され、アノードがＬＥＤ７のカソードとＰＷＭ用スイッチ８のドレインに接続されている。
The
ＰＷＭ用制御部１４は、特許請求の範囲における冗長用制御部に相当するものである。ＰＷＭ用制御部１４は、第２判定器１３ｂの出力端子が電気的に接続されている。このＰＷＭ用制御部１４は、図３に示すように、検出値に基づいて、ＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフすることでＬＥＤ７の駆動電流値が一定の目標値ＩＦ２となるように制御する。つまり、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値に基づいて、フィードバック制御することでＬＥＤ７の駆動電流値を一定の目標値ＩＦ２とする、と言い換えることができる。また、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値に基づいて冗長用降圧回路を制御することで、ＬＥＤ７の駆動電流値を一定の目標値ＩＦ２とする、と言い換えることができる。
The
ＰＷＭ用制御部１４は、図２に示すように、第２定電流制御部１４ａ、第３ドライバ１４ｂなどを備えて構成されている。更に、ＰＷＭ用制御部１４は、ＡＮＤ回路１４ｃ、外部入力端子１４ｄを備えていてもよい。第２定電流制御部１４ａは、検出値に基づいて、第３ドライバ１４ｂに対してＰＷＭ用スイッチ８の駆動を指示する指示信号を出力する。第３ドライバ１４ｂは、第２定電流制御部１４ａからの指示信号に基づいて、ＡＮＤ回路１４ｃを介してＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフする。
As shown in FIG. 2, the
なお、外部入力端子１４ｄは、ＡＮＤ回路１４ｃの入力端子に接続されていると共に、ＰＷＭ用制御部１４の外部に設けられた外部装置に接続されており、外部装置からＰＷＭ指示信号が入力される。このＰＷＭ指示信号とは、第２定電流制御部１４ａ及び第３ドライバ１４ｂによるＰＷＭ用スイッチ８のオン及びオフの実行許可及び実行禁止を示す信号である。外部装置は、ＬＥＤ７を減光する必要がない場合は実行許可を示すＰＷＭ指示信号を出力し、ＬＥＤ７を減光する必要がある場合は実行禁止を示すＰＷＭ指示信号を出力する。よって、ＰＷＭ用制御部１４は、実行禁止を示すＰＷＭ指示信号が入力されると、ＬＥＤ７を減光する必要がないとみなして、自身によるＰＷＭ用スイッチ８のオン及びオフを禁止して、駆動電流を制限することもできる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。ＰＷＭ用制御部１４は、第２定電流制御部１４ａ、第３ドライバ１４ｂとを備えていればよい。
The
ここで、昇降圧駆動装置の動作に関して説明する。まず、ハイサイドスイッチ１がショート故障していない場合の動作に関して説明する。ハイサイドスイッチ１がショート故障していない場合の動作とは、第２判定器１３ｂによって、検出値が異常判定値ＩＦ２に達していると判定されていない場合の動作と、言い換えることができる。
Here, the operation of the step-up / step-down driving device will be described. First, the operation when the high-
この場合、昇降圧駆動装置は、周知の昇降圧型のＤＣ‐ＤＣコンバータとして動作する。まず、入力電圧Ｖｉｎ＞出力電圧Ｖoutの場合、昇降圧用制御部１０は、ハイサイドスイッチ１をオン及びオフさせしつつ、ローサイドスイッチ４を常時オフとする。昇降圧用制御部１０は、ハイサイドスイッチ１をオフすることで、昇降圧用インダクタ３に蓄積された磁気エネルギーが第１ダイオード２を通して回生されることにより、入力電圧Ｖｉｎに対し出力電圧Ｖｏｕｔを降圧制御する。このとき、昇降圧用制御部１０は、検出値に基づいてハイサイドスイッチ１をオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御する。また、昇降圧用制御部１０は、このようにしてＬＥＤ７の駆動電流値が一定の目標値Ｆ１となるように制御する。
In this case, the step-up / step-down drive device operates as a well-known step-up / step-down DC-DC converter. First, when the input voltage Vin> the output voltage Vout, the step-up / step-down
次に、入力電圧Ｖｉｎ＜出力電圧Ｖoutの場合、昇降圧用制御部１０は、ハイサイドスイッチ１を常時オンとさせつつ、ローサイドスイッチ４をオン及びオフさせる。昇降圧用制御部１０は、ローサイドスイッチ４をオフさせることで、昇降圧用インダクタ３に蓄積された磁気エネルギーが逆起電力として入力電圧Ｖｉｎに印加され、出力電圧Ｖｏｕｔを昇圧制御する。このとき、昇降圧用制御部１０は、検出値に基づいてローサイドスイッチ４をオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に昇圧制御する。また、昇降圧用制御部１０は、このようにしてＬＥＤ７の駆動電流値が一定の目標値Ｆ１となるように制御する。昇降圧用制御部１０は、このように降圧制御及び昇圧制御を行うことで、ＬＥＤ７を定電流制御する。
Next, when the input voltage Vin <the output voltage Vout, the step-up / step-down
なお、入力電圧Ｖｉｎ≒出力電圧Ｖoutの場合、昇降圧用制御部１０が降圧制御と昇圧制御を交互に行い出力制御を行う。また、ハイサイドスイッチ１とローサイドスイッチ４を同期してオンオフ制御した場合、オン-オフデューティ制御することにより降圧から昇圧までの制御に対応でき昇降圧制御に対応可能である。
When the input voltage Vin≈the output voltage Vout, the step-up / step-down
次に、図４に基づいて、昇降圧駆動装置の動作に関して説明する。昇降圧駆動装置は、所定時間毎に図４のフローチャートに示す処理を実行する。なお、ここでは、主にＰＷＭ用制御部１４の処理動作に関して説明する。
Next, the operation of the step-up / step-down driving device will be described with reference to FIG. The step-up / step-down driving device executes the processing shown in the flowchart of FIG. 4 at predetermined time intervals. Here, the processing operation of the
ステップＳ１０では、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が異常判定値ＩＦ２を超えているか否かを判定する。昇降圧駆動装置は、入力電圧Ｖｉｎ＞出力電圧Ｖoutの条件で、ハイサイドスイッチ１がショート故障した場合、昇降圧用制御部１０による降圧制御ができなくなる。昇降圧用制御部１０が降圧制御をできなかった場合、検出値が大きくなる。よって、検出値が異常判定値ＩＦ２を超えている場合、ハイサイドスイッチ１がショート故障したとみなすことができる。
In step S10, the
そして、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が異常判定値ＩＦ２を超えていると判定した場合はステップＳ１２へ進み、異常判定値ＩＦ２を超えていないと判定した場合はステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、昇降圧用制御部１０が上述のように定電流制御を行う。一方、ステップＳ１２では、ＰＷＭ用制御部１４は、昇降圧駆動回路（昇降圧用制御部１０で制御される回路）の異常と判定する。
When the
ＰＷＭ用制御部１４は、ステップＳ１３〜ステップＳ１９に示すように、ＬＥＤ７の定電流制御を行う。つまり、昇降圧駆動装置は、検出値が異常判定値ＩＦ２を超えた場合、ＰＷＭ用制御部１４がＬＥＤ７の定電流制御を行う。
The
ステップＳ１３では、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２であるあるか否かを判定する。そして、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２であると判定した場合は、ＬＥＤ７の駆動電流を制御する必要がないとみなしてステップＳ１３に戻る。一方、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２でないと判定した場合は、ＬＥＤ７の駆動電流を制御する必要があるとみなしてステップＳ１４に進む。
In step S13, the
ステップＳ１４では、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２よりも小さいか否かを判定する。そして、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２よりも小さくないと判定した場合はステップＳ１５に進み、目標値ＩＦ２よりも小さいと判定した場合はステップＳ１６に進む。
In step S14, the
ステップＳ１６では、ＰＷＭ用制御部１４は、オン時間を増加させる。詳述すると、ＰＷＭ用制御部１４は、第２定電流制御部１４ａが、検出値が目標値ＩＦ２となるように、第３ドライバ１４ｂに対してＰＷＭ用スイッチ８の駆動を指示する指示信号を出力する。このとき、第２定電流制御部１４ａは、ＰＷＭ用スイッチ８のオン時間を増加させるように、第３ドライバ１４ｂに対して指示信号を出力する。第３ドライバ１４ｂは、第２定電流制御部１４ａから指示信号に基づいて、ＡＮＤ回路１４ｃを介してＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフする。なお、ここでは、ＰＷＭ用制御部１４は、外部装置から実行許可を示すＰＷＭ指示信号が、外部入力端子１４ｄを介してＡＮＤ回路１４ｃに入力されているものとする。
In step S16, the
ステップＳ１５では、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２よりも大きいか否かを判定する。そして、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が目標値ＩＦ２よりも大きくないと判定した場合はステップＳ１３に戻り、目標値ＩＦ２よりも大きいと判定した場合はステップＳ１７に進む。
In step S15, the
ステップＳ１７では、ＰＷＭ用制御部１４は、オン時間を減少させる。詳述すると、ＰＷＭ用制御部１４は、第２定電流制御部１４ａが、検出値が目標値ＩＦ２となるように、第３ドライバ１４ｂに対してＰＷＭ用スイッチ８の駆動を指示する指示信号を出力する。このとき、第２定電流制御部１４ａは、ＰＷＭ用スイッチ８のオン時間を減少させるように、第３ドライバ１４ｂに対して指示信号を出力する。第３ドライバ１４ｂは、第２定電流制御部１４ａから指示信号に基づいて、ＡＮＤ回路１４ｃを介してＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフする。なお、ここでは、ＰＷＭ用制御部１４は、外部装置から実行許可を示すＰＷＭ指示信号が、外部入力端子１４ｄを介してＡＮＤ回路１４ｃに入力されているものとする。
In step S17, the
ステップＳ１８では、ＰＷＭ用制御部１４は、オン時間を減少させた後に、検出値が減少したか否かを判定する。そして、ＰＷＭ用制御部１４は、電流値が減少したと判定した場合は、ＬＥＤ７の駆動電流値を正常に制御できているとみなしてステップＳ１３へ戻る。一方、ＰＷＭ用制御部１４は、電流値が減少していないと判定した場合は、ＬＥＤ７の駆動電流値を目標値ＩＦ２にできないとみなしてステップＳ１９へ進む。
In step S18, the
なお、ステップＳ１９では、ＰＷＭ用制御部１４は、ＰＷＭ用スイッチ８を常時オフにする。つまり、ＰＷＭ用制御部１４は、ＬＥＤ７の駆動電流値が目標値ＩＦ２とならない場合、ＰＷＭ用スイッチ８を常時オフにしてもよい。このようにして、ＰＷＭ用制御部１４は、駆動電流を遮断する制御を行っても良い。但し、本発明は、ステップＳ１８，Ｓ１９を行わなくても目的を達成できる。
In step S19, the
このように、ＰＷＭ用制御部１４は、検出値が異常判定値ＩＦ２に達した場合、電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、ＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御する。詳述すると、ＰＷＭ用制御部１４は、ＰＷＭ用スイッチ８をオンすることで、出力用インダクタ６にエネルギーを蓄積させることができる。また、ＰＷＭ用制御部１４は、ＰＷＭ用スイッチ８をオフすることで、出力用インダクタ６に蓄積された磁気エネルギーを第３ダイオード１１ａにより回生させることができる。ＰＷＭ用制御部１４は、このような動作を繰り返すことによりＬＥＤ７の駆動電流を一定の目標値ＩＦ２に制御することが可能となる。つまり、ＰＷＭ用制御部１４は、ＬＥＤ７を定電流制御することができる。
As described above, when the detected value reaches the abnormality determination value IF2, the
ここまで説明したように、昇降圧駆動装置は、ハイサイドスイッチ１がオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧してＬＥＤ７に印加する降圧回路に加えて、
ＰＷＭ用スイッチ８がオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧してＬＥＤ７に印加する冗長用降圧回路を備えている。また、昇降圧駆動装置は、ハイサイドスイッチ１をオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御する昇降圧用制御部１０に加えて、ＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフすることで入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御するＰＷＭ用制御部１４を備えている。さらに、昇降圧駆動装置は、検出値が、予め設定された異常判定値ＩＦ２に達したか否かを判定する第２判定器１３ｂを備えている。
As described so far, the step-up / step-down drive device is added to the step-down circuit that steps down the input voltage Vin to a predetermined voltage by turning on and off the high-
A redundant step-down circuit for stepping down the input voltage Vin to a predetermined voltage and applying it to the LED 7 when the
冗長用降圧回路は、ＰＷＭ用制御部１４によってＰＷＭ用スイッチ８がオンされると、出力用インダクタ６に磁気エネルギーが蓄積される。また、冗長用降圧回路は、ＰＷＭ用制御部１４によってＰＷＭ用スイッチ８がオフされると、出力用インダクタ６に蓄積された磁気エネルギーが第３ダイオード１１ａにより回生される。
In the redundant step-down circuit, when the
一方、ＰＷＭ用制御部１４は、電流検出抵抗９で検出された電流値が異常判定値ＩＦ２に達したと、判定部によって判定された場合に動作する。そして、冗長用制御部は、電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、第２スイッチング素子をオン及びオフすることで、冗長用インダクタへの磁気エネルギーの蓄積と、冗長用インダクタに蓄積された磁気エネルギーの回生とを行わせることになる。
On the other hand, the
一方、ＰＷＭ用制御部１４は、電流検出抵抗９で検出された電流値が異常判定値ＩＦ２に達した場合、その電流値に基づいてＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフする。これによって、ＰＷＭ用制御部１４は、出力用インダクタ６への磁気エネルギーの蓄積、蓄積された磁気エネルギーの回生を行わせることになる。このようにすることで、ＰＷＭ用制御部１４は、入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御することが可能となる。
On the other hand, when the current value detected by the current detection resistor 9 reaches the abnormality determination value IF2, the
従って、昇降圧駆動装置は、入力電圧Ｖｉｎ＞出力電圧Ｖｏｕｔの条件で、ハイサイドスイッチ１がショート故障した場合であっても、ＰＷＭ用制御部１４がＰＷＭ用スイッチ８をオン及びオフすることで、入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御することができる。よって、昇降圧駆動装置は、入力電圧Ｖｉｎ＞出力電圧Ｖｏｕｔの条件で、ハイサイドスイッチ１がショート故障した場合であっても、ＬＥＤ７に過大電流が供給されることを抑制できる。また、昇降圧駆動装置は、このようにＰＷＭ用制御部１４が入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧制御することができるので、ＬＥＤ７の光量を確保することができる。
Therefore, the step-up / step-down drive device allows the
なお、本実施形態では、本発明を昇降圧駆動装置に適用した例を採用した。しかしながら、本発明は、上述の昇圧回路を含まない降圧型駆動装置に適用しても、目的は達成できる。つまり、本発明は、ローサイドスイッチ４、第２ダイオード５を備えていなくても、目的は達成できる。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a step-up / step-down driving device is employed. However, even if the present invention is applied to a step-down driving device that does not include the above-described step-up circuit, the object can be achieved. That is, the present invention can achieve the object even if the low-
また、本実施形態では、駆動対象としてＬＥＤ７を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。上述のような昇降圧駆動装置で駆動可能な負荷であれば、目的は達成できる。 Moreover, in this embodiment, LED7 was employ | adopted as a drive object. However, the present invention is not limited to this. The object can be achieved if the load can be driven by the above-described step-up / step-down driving device.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
（変形例１）
図５に示すように、第３ダイオード１１ａは、ハイサイドスイッチ１と昇降圧用インダクタ３と出力用インダクタ６とＬＥＤ７からなる第２直列回路と、並列に接続されていてもよい。この場合、第３ダイオード１１ａは、アノードがＬＥＤ７のカソードとＰＷＭ用スイッチ８のドレインに接続され、カソードがハイサイドスイッチ１のドレインに接続されている。このようにしても上述の効果を奏することができる。さらに、図５の構成では、昇降圧用インダクタ３と出力用インダクタ６とを、ＰＷＭ用制御部１４での定電流駆動用インダクタとして機能させることができる。よって、駆動周波数が低いため高効率である。
(Modification 1)
As shown in FIG. 5, the
（変形例２）
図６に示すように、出力用インダクタ６は、ＬＥＤ７とＰＷＭ用スイッチ８との間に設けられていてもよい。この場合、出力用インダクタ６は、一端がＬＥＤ７のカソードに接続され、他端がＰＷＭ用スイッチ８のドレインに接続されていると共に第３ダイオード１１ａのアノードに接続されている。このようにしても上述の効果を奏することができる。
(Modification 2)
As shown in FIG. 6, the
（変形例３）
図７に示すように、第３ダイオード１１ａの代わりに、電界効果トランジスタ１１ｂを採用することもできる。よって、電界効果トランジスタ１１ｂは、特許請求の範囲における回生素子に相当する。この場合、電界効果トランジスタ１１ｂは、ドレインが第２ダイオード５のカソードと出力用インダクタ６との間に接続され、ソースがＬＥＤ７のカソードとＰＷＭ用スイッチ８のドレインに接続され、ゲートがＰＷＭ用制御部１４に接続されている。よって、電界効果トランジスタ１１ｂは、ＰＷＭ用制御部１４によってオン及びオフされる。出力用インダクタ６に蓄積された磁気エネルギーは、ＰＷＭ用スイッチ８のオフ時に、電界効果トランジスタ１１ｂにより回生される。このようにしても上述の効果を奏することができる。
(Modification 3)
As shown in FIG. 7, a
１ ハイサイドスイッチ、２ 第１ダイオード、３ 昇降圧用インダクタ、４ ローサイドスイッチ、５ 第２ダイオード、６ 出力用インダクタ、７ ＬＥＤ、８ ＰＷＭ用スイッチ、９ 電流検出抵抗、１０ 昇降圧用制御部、１０ａ 第１定電流制御部、１０ｂ 第１ドライバ、１０ｃ 第２ドライバ、１１ａ 第３ダイオード、１２ コンデンサ、１３ａ 第１判定器、１３ｂ 第２判定器、１４ ＰＷＭ用制御部、１４ａ 第２定電流制御部、１４ｂ 第３ドライバ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記負荷の入力側に接続された第１スイッチング素子（１）を含み、前記第１スイッチング素子がオン及びオフすることで、入力電圧を所定電圧に降圧して前記負荷に印加する降圧回路と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出抵抗（９）と、
前記電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、前記第１スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する制御部（１０）と、を備えた駆動装置であって、
前記負荷と直列に接続された冗長用インダクタ（６）と、前記負荷と前記冗長用インダクタを含む第１直列回路と並列に接続された回生素子（１１ａ，１１ｂ）と、前記負荷の出力側であり前記第１直列回路と前記回生素子との接続端に接続された第２スイッチング素子（８）と、を含み、前記第２スイッチング素子がオン及びオフすることで、入力電圧を所定電圧に降圧して前記負荷に印加する冗長用降圧回路と、
前記電流検出抵抗によって検出された電流値が、予め設定された異常判定値に達したか否かを判定する判定部（１３ｂ）と、
前記判定部によって、異常判定値に達したと判定された場合、前記電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて、前記第２スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御する冗長用制御部（１４）と、を備えていることを特徴とする駆動装置。 Drive the load (7),
A step-down circuit including a first switching element (1) connected to an input side of the load, and stepping down an input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element;
A current detection resistor (9) for detecting a current flowing through the load;
And a controller (10) that controls the input voltage to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element based on a current value detected by the current detection resistor. ,
A redundant inductor (6) connected in series with the load, a regenerative element (11a, 11b) connected in parallel with the first series circuit including the load and the redundant inductor, and an output side of the load And a second switching element (8) connected to a connection end of the first series circuit and the regenerative element, and the input voltage is reduced to a predetermined voltage by turning on and off the second switching element. And a redundant step-down circuit for applying to the load;
A determination unit (13b) for determining whether or not the current value detected by the current detection resistor has reached a preset abnormality determination value;
When the determination unit determines that the abnormality determination value has been reached, the input voltage is reduced to a predetermined voltage by turning on and off the second switching element based on the current value detected by the current detection resistor. And a redundant control section (14) for controlling the driving apparatus.
前記冗長用インダクタは、前記電力変換用インダクタと前記負荷との間において、前記電力変換用インダクタと直列に接続されており、
前記回生素子は、前記第１スイッチング素子と前記電力変換用インダクタと前記冗長用インダクタと前記負荷とを含む第２直列回路に並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。 The step-down circuit includes a power conversion inductor (3) connected in series to the first switching element and the load between the first switching element and the load.
The redundant inductor is connected in series with the power conversion inductor between the power conversion inductor and the load.
2. The drive according to claim 1, wherein the regenerative element is connected in parallel to a second series circuit including the first switching element, the power conversion inductor, the redundancy inductor, and the load. apparatus.
前記ダイオードは、アノードが前記負荷の出力側に接続されており、カソードが前記負荷の入力側に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。 The regenerative element is composed of a diode (11a),
The driving device according to claim 1, wherein the diode has an anode connected to an output side of the load and a cathode connected to an input side of the load.
前記制御部は、前記第１スイッチング素子に加えて、前記第３スイッチング素子のオン及びオフを制御するものであり、入力電圧が出力電圧よりも高い場合は、前記第３スイッチング素子をオフにすると共に前記電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて前記第１スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に降圧制御し、入力電圧が出力電圧よりも低い場合は、前記第１スイッチング素子をオンにすると共に前記電流検出抵抗によって検出された電流値に基づいて前記第３スイッチング素子をオン及びオフすることで入力電圧を所定電圧に昇圧制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。 A third switching element (4) connected in parallel with the load; and a booster circuit that boosts an input voltage to a predetermined voltage and applies the voltage to the load by turning on and off the third switching element;
The control unit controls on and off of the third switching element in addition to the first switching element. When the input voltage is higher than the output voltage, the control unit turns off the third switching element. At the same time, the input voltage is stepped down to a predetermined voltage by turning on and off the first switching element based on the current value detected by the current detection resistor, and when the input voltage is lower than the output voltage, The input voltage is boosted to a predetermined voltage by turning on and off the third switching element based on a current value detected by the current detection resistor while turning on the switching element. 5. The drive device according to claim 4.
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