JP4780775B2

JP4780775B2 - 電源装置のｌｅｄランプ用保護回路

Info

Publication number: JP4780775B2
Application number: JP2006199527A
Authority: JP
Inventors: 茂村田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-07-21
Also published as: JP2008029132A

Description

本発明は、自動車の照明用として、ＬＥＤランプを採用するときの電源装置の構成に関するものであり、例えばヘッドライトなど１つの用途に用いられる灯具に複数のＬＥＤが用いられている灯具である場合、一部のＬＥＤランプが断線したときには、灯具全体が規格外れの状態となる可能性が高いので、全部のＬＥＤランプを直列に接続しておき、１個に短絡など異常を生じたときにも検出が容易に行える配線としておくことが好ましい。

よって、ＬＥＤランプの直列接続する数によっては、自動車に本来備え付けられている電源（公称１２ＶＤＣ）よりも高い電圧が要求されることもあり、このような場合、インバータなどにより正電圧電源と負電圧電源とが用意され、両電源を直列に接続することで必要な電源電圧を得られるものとしているが、この場合のＬＥＤランプの状態の監視と、異常発生時のときの対応に係るものである。

従来の電源装置の保護回路９０の例を示すものが図５であり、図中に符号８０で示すものは過電流監視回路であり、符号７０で示すものは保護回路である。過電流監視回路８０はＮＰＮトランジスタ８１、８２、ダイオード８３、抵抗器８４、８５および演算増幅器から成る比較器８６により構成されている、また、保護回路７０は、ＮＰＮトランジスタ７１、７２、Ｄ型のフリップフロップ７３、抵抗器７４〜７６およびスイッチ７７から構成されている。

このように構成したことで、供給電力が所定の値を超えると、抵抗器８５における電圧降下が増加してトランジスタ８２がオン状態となり、トランジスタ８１はオフ状態となる。これにより、電流は抵抗器８４とトランジスタ８２を通じて出力端子ＯＵＴに流れるものとなり、比較器８６の非反転入力端子“＋”に印加されている電圧Ｖは、反転入力端子“−”に印加されている基準電圧Ｖｔｈよりも低くなり、比較器８６の出力信号はハイレベルとなる。

これにより、フリップフロップ７３が動作して、その出力信号はハイレベルとなり、トランジスタ７２がオン状態となると共に、これに伴いトランジスタ７１がオフ状態となり、これにより、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴへの通電電流は完全に遮断される。尚、符号７７はリセットスイッチであり、過電流状態が解消した後には、リセットスイッチ７７を投入することで、フリップフロップ７３をリセットし、トランジスタ７２をオフ状態として入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴへの導通を回復させる。
実開平０６−０２４３４７号

しかしながら、上記したように近年のＬＥＤ点灯回路は、インバーター回路などにより同期が取られた正電圧電源、および、負電圧電源を使用し、ＬＥＤランプをフローティング状態で点灯させる回路での過電流保護回路を想定しているので、正電圧電源側の過電流保護回路は、上記した従来例と同様な過電流保護回路でも対応可能であるが、負電圧電源側の過電流保護回路を考えた場合、負電圧の信号を正電圧に変換しなければならないなど、過電流保護回路の構成が複雑化し、コストアップするという問題点を生じている。

本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、正電圧電源と負電圧電源とが直列に接続されて機器の本体電源に対してフローティング状態とされている電源装置のＬＥＤランプ用保護回路において、負電源側の出力が短絡し過電流が流れた場合のバランスの不平衡を検出する電流検出部を設け、前記電流検出部は、前記正電圧電源の正極と、前記電圧電源の負極とに、それぞれの電源に対する電流センス抵抗を設けると共に、前記両電流センス抵抗の前記電源側に、電源高圧側抵抗器と電源低圧側抵抗器からなるバランス抵抗を直列に挿入し、前記両電流センス抵抗のＬＥＤランプ側に、ＬＥＤ高圧側抵抗器とＬＥＤ低圧側抵抗器からなるバランス抵抗を直列に挿入し、正電圧電源と負電圧電源間の電圧を分割して＋端子に入力され、ＬＥＤランプ側の電圧を分割して一端子に入力されるコンパレータを有し、前記コンパレータの出力により、前記本体電源のメインラインを遮断することで、過電流保護を行うことを特徴とする電源装置のＬＥＤランプ用保護回路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、正電圧電源側の電流センス抵抗に流れている電流と、負電圧電源側の電流センス抵抗に流れている電流とのバランスの不平衡を検出する電流検出部を設け、この電流検出部によりフローティング状態で不平衡状態の検出を可能とし、この種の電源装置のＬＥＤランプ用保護回路の構成を簡素化して、コストダウン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、電源部２と、ＬＥＤランプ接続部３と、電流検出部４とで構成され、この電流検出部４には必要に応じて電源遮断部５が付属されている。

前記電源部２は、例えば昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路を採用し、自動車の電源電圧を昇圧する正電圧電源２ａと、前記正電圧電源２ａと対象的な回路、素子などにより形成され、前記正電圧電源２ａからの出力が反転されてほぼ同等の負電圧を出力する負電圧電源２ｂとが直列に接続されている。

このときに、前記正電圧電源２ａと負電圧電源２ｂとは、それぞれの回路が構成されたグランド側で、車体（図示せず）に接続されるので、前記ＬＥＤランプ接続部３においては、何れの側も車体などに接続されることのない、いわゆる、フローティング状態と成なる。

以上に説明した構成を基本として、本発明の電流検出部４の構成の説明を行う。尚、前記電源部２には、定電流回路などが設けられていて、車体への短絡などを生じない状態では、ほぼ一定の電流が出力されるものとされ、前記ＬＥＤランプ接続部３に接続されたＬＥＤランプ３ａには所定の範囲の電流が供給されているものとする。

前記電流検出部４として、まず、前記正電圧電源２ａの出力と、前記ＬＥＤランプ接続部３のＬＥＤランプ３ａのアノードが接続される側の配線間には正極側電流センス抵抗器４ａが接続され、同様に、前記負電圧電源２ｂの出力と、前記ＬＥＤランプ３ａのカソードが接続される配線間には負極側電流センス抵抗器４ｂが接続される。

ここで、図１でも明確に示されているように、ＬＥＤランプ接続部３に接続される複数のＬＥＤランプ３ａは全てが直列に接続されているものであるので、正電圧電源２ａから負電圧電源２ｂまでの前記ＬＥＤランプ接続部３を含む配線中で、例えば車体との接触によるリーク電流が生じていない限りにおいて流れる電流値は同一であり、これに基づき、本発明では、（正極側電流センス抵抗器４ａの抵抗値）＝（負極側電流センス抵抗器４ｂの抵抗値）としてある。よって、電源装置１が正常に作動しているときには、両センス抵抗器４ａ、４ｂでの電圧降下は同一値である。

ついで、本発明では両センス抵抗器４ａ、４ｂの電源部２側に電源高圧側抵抗器４ｃと電源低圧側抵抗器４ｄとを直列に挿入して、正電圧電源２ａと負電圧電源２ｂ間の電圧を後に説明するように適宜に分割してコンパレータ４ｇの＋端子に入力している。

また、上記した、両センス抵抗器４ａ、４ｂのＬＥＤランプ接続部３側にもＬＥＤ高圧側抵抗器４ｅとＬＥＤ低圧側抵抗器４ｆとが直列に挿入されて、前記ＬＥＤランプ接続部３間の電圧を適宜に分割し、前記コンパレータ４ｇの−端子に入力している。

抵抗値としては、常に前記コンパレータ４ｇには正電位が入力するために、電源高圧側抵抗器４ｃ、および、ＬＥＤ高圧側抵抗器４ｅの抵抗値よりも、電源低圧側抵抗器４ｄ、および、ＬＥＤ低圧側抵抗器４ｆの抵抗値を高く設定し、且つ、ノイズなどによる誤動作を防止するために、正常時には、コンパレータ４ｇの“＋”端子が常に“−”端子よりも電圧が高くなるように設定を行う。

そして、前記コンパレータ４ｇの出力にはＰＮＰトランジスタ４ｈが接続されていて、コンパレータ４ｇからの出力が“Ｌ”レベルとなったときには導通し、電源遮断部５のスイッチ５ａを作動させ、この電源装置１に印加されている電圧を遮断する。

尚、本発明の前記電源装置１は、負電圧電源２ｂの出力が、正電圧電源２ａの波形を反転した電圧であるため、電源投入時から規定電圧まで、正負電圧が上昇する課程においても、電源高圧側抵抗器４ｃ、電源低圧側抵抗器４ｄ、および、ＬＥＤ高圧側抵抗器４ｅ、ＬＥＤ低圧側抵抗器４ｆで分割される電圧比は変化することはなく、例えば、コンパレータ４ｇに出力を生じるなどの誤動作を生じることはない。

図２は、正電圧電源２ａ側で過電流を生じたときの検出回路の例を示すものであり、前記正極側電流センス抵抗器４ａを共用し、この正極側電流センス抵抗器４ａによる電圧降下が所定値以上となったときには、ＰＮＰトランジスタＱ１を導通させて、バイアス抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ１を介して出力し、適宜に表示を行うことで検出すれば良いものとなる。

図３は、上記説明のようにして検出された正極側電流センス抵抗器４ａ、および／または、負極側電流センス抵抗器４ｂからの過電流信号により電源装置１全体の電源を遮断する電源遮断部５の構成の例を示すものであり、上記した過電流信号が入力されると、スイッチ５ａの役をするＰチャンネルのＦＥＴＱ２は、オフの状態を継続するものとなり、電源を再投入するまでその状態を保つ。

以上に説明したように、本発明により正電圧電源の正極と、負電圧電源の負極とには、それぞれの電源の電流センス抵抗を設けると共に、それぞれの前記電流センス抵抗を挟み２セットのバランス抵抗を設けることで、検出電圧をレベルシフトし、フローティング状態で負電圧電源側の短絡による過電流事故の発生も、４本の抵抗器から成る２セットのバランス抵抗と、コンパレータのみという簡単な構成で検出可能とし、回路構成の簡素化を可能とするものである。

更に、電流検出部を簡略化した回路図を図４に示す。前記正電圧電源２ａの出力と、前記ＬＥＤランプ接続部３のＬＥＤランプ３ａのアノードが接続される側の配線と、前記負電圧電源２ｂの出力と、前記ＬＥＤランプ３ａのカソードが接続される配線とを抵抗Ｒ１とＲ２とで分圧し、前記抵抗Ｒ１とＲ２の間に設けられた出力線をダイオードＤ１を介して、前記電源遮断部５に接続している。これにより、上記実施形態と同様に、負電源側の出力が短絡し過電流が流れた場合でも、直ちに電源遮断回路５により、過電流を遮断することが可能となるものである。

本発明に係る電源装置の保護回路を示す回路図である。正電圧電源側に設けられる電流センス抵抗器を共用する正電圧電源側の過電流の検出回路の例を示す回路図である。過電流の発生を検出したときの電源遮断用スイッチの例を示す回路図である。電流検出部の他の例を示す回路図である。従来例の過電流監視回路の例を示す略示的な回路図である。

符号の説明

１…電源装置
２…電源部
２ａ…正電圧電源
２ｂ…負電圧電源
３…ＬＥＤランプ接続部
３ａ…ＬＥＤランプ
４…電流検出部
４ａ…正極側電流センス抵抗器
４ｂ…負極側電流センス抵抗器
４ｃ…電源高圧側抵抗器
４ｄ…電源低圧側抵抗器
４ｅ…ＬＥＤ高圧側抵抗器
４ｆ…ＬＥＤ低圧側抵抗器
４ｇ…コンパレータ
４ｈ…ＰＮＰトランジスタ
５…電源遮断部
５ａ…スイッチ

Claims

正電圧電源と負電圧電源とが直列に接続されて機器の本体電源に対してフローティング状態とされている電源装置のＬＥＤランプ用保護回路において、負電源側の出力が短絡し過電流が流れた場合のバランスの不平衡を検出する電流検出部を設け、
前記電流検出部は、前記正電圧電源の正極と、前記電圧電源の負極とに、それぞれの電源に対する電流センス抵抗を設けると共に、
前記両電流センス抵抗の前記電源側に、電源高圧側抵抗器と電源低圧側抵抗器からなるバランス抵抗を直列に挿入し、
前記両電流センス抵抗のＬＥＤランプ側に、ＬＥＤ高圧側抵抗器とＬＥＤ低圧側抵抗器からなるバランス抵抗を直列に挿入し、
正電圧電源と負電圧電源間の電圧を分割して＋端子に入力され、ＬＥＤランプ側の電圧を分割して一端子に入力されるコンパレータを有し、前記コンパレータの出力により、前記本体電源のメインラインを遮断することで、過電流保護を行うことを特徴とする電源装置のＬＥＤランプ用保護回路。
前記正電圧電源側の前記電流センス抵抗を、正電圧電源側の過電流保護回路の検出に共用していることを特徴とする請求項１記載の電源装置のＬＥＤランプ用保護回路。
前記バランス抵抗の定数を調整可能とすることで、過電流保護作動時の設定値を変更可能としたことを特徴とする請求項１記載の電源装置のＬＥＤランプ用保護回路。