JP6243063B2 - LED driver circuit and LED lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、LEDドライバ回路、及び、LED照明装置に関する。 The present invention relates to an LED driver circuit and an LED lighting device.
従来、直流電源であるバッテリ、このバッテリの電力を変換して所定の出力電流を出力する昇降圧方式のLEDドライバ回路(コンバータ、スイッチング電源)、及び、直列に接続され且つ出力電流が供給されて点灯する複数のLED素子を有するLEDランプを備えるLED照明装置がある(例えば、特開2006−340432号公報、中国実用新案202005034、特開2013−099072号公報、特開2013−098297号公報参照)。この従来のLED照明装置は、例えば、二輪車等の車両のヘッドライト等に用いられる。 Conventionally, a battery that is a DC power supply, a step-up / step-down LED driver circuit (converter, switching power supply) that converts the battery power and outputs a predetermined output current, and is connected in series and supplied with an output current There is an LED lighting device including an LED lamp having a plurality of LED elements to be lit (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-340432, Chinese Utility Model 202005034, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-099072, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-098297). . This conventional LED lighting device is used for a headlight of a vehicle such as a two-wheeled vehicle, for example.
従来、LED照明装置が有するLEDドライバ回路の出力端子間に出力コンデンサが接続されている。この従来のLEDドライバ回路は、動作中に、ハイビーム/ロービームの切り替え等を行ってLEDランプ内のLED素子の直列数(点灯数)が変化した場合に、1つのLED素子の明るさが変化しないように、高速に出力電圧を変化させることができない問題がある。 Conventionally, an output capacitor is connected between output terminals of an LED driver circuit included in an LED lighting device. In this conventional LED driver circuit, the brightness of one LED element does not change when the number of LED elements in the LED lamp in series (the number of lighting) changes by switching between high beam and low beam during operation. As described above, there is a problem that the output voltage cannot be changed at high speed.
これに対し、このような負荷の急変時に出力電圧を高速に変化させることができるように、図11及び図12に示すように、LEDドライバ回路を出力端子間に出力コンデンサを接続しない構成とすることが考えられる。第1及び第2の比較例のLED照明装置100A及び100B(図11及び図12)のLEDドライバ回路は、コイルL101、L102、スイッチング素子M101、ダイオードD101、及び第1のコンデンサC101を備える。第1の比較例のLED照明装置100Aが安定動作している状態では、第1のコンデンサC101は出力端子T101及びT102間の電圧Voに近い電圧に充電される。一方、第2の比較例のLED照明装置100Bが安定動作している状態では、第1のコンデンサC101は入力端子T103及びT104間の電圧Viと出力端子T101及びT102間の電圧Voとの和に近い電圧に充電される。
On the other hand, as shown in FIGS. 11 and 12, the LED driver circuit is configured such that no output capacitor is connected between the output terminals so that the output voltage can be changed at a high speed when the load suddenly changes. It is possible. The LED driver circuits of the
このような回路構成で、LEDドライバ回路が動作中にLEDランプなどの負荷の接続状態が解放となった瞬間、その直前までに出力端子に直列に接続されたインダクタL102に蓄えられたエネルギーが放出される。このため、図11の第1の比較例のLEDドライバ回路100Aでは、出力端子の電圧が急上昇し、図12の第2の比較例のLEDドライバ回路100Bでは、出力端子の電圧が急落する。これにより、出力端子T101と接地との間で放電などが発生するという問題がある。
With such a circuit configuration, at the moment when the connection state of the load such as the LED lamp is released while the LED driver circuit is operating, the energy stored in the inductor L102 connected in series to the output terminal is released immediately before that. Is done. Therefore, in the
そこで、本発明は、負荷の接続状態が解放となったときの出力端子の電圧の変化を抑制することが可能なLEDドライバ回路及びLED照明装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the LED driver circuit and LED lighting apparatus which can suppress the change of the voltage of an output terminal when the connection state of load becomes open | released.
本発明の一態様に係るLEDドライバ回路は、
バッテリの正極に接続された第1のバッテリ端子と、
前記バッテリの負極に接続され且つLEDランプのカソード側が接続された第2のバッテリ端子と、
前記LEDランプのアノード側に接続された出力端子と、
一端が前記第1のバッテリ端子に接続されたスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子の他端に接続され、他端が前記第2のバッテリ端子に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの一端に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、他端が前記出力端子に接続された第2のインダクタと、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続され且つ他端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、前記第2のバッテリ端子から前記第1のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となる第1の整流素子と、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続された第2のコンデンサと、
一端が前記第2のインダクタの他端に接続され且つ他端が前記第2のコンデンサの他端に接続され、前記第2のインダクタの他端から前記第2のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となる第2の整流素子と、
前記第2のインダクタに流れる電流に基づいて、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。An LED driver circuit according to one embodiment of the present invention includes:
A first battery terminal connected to the positive electrode of the battery;
A second battery terminal connected to the negative electrode of the battery and connected to the cathode side of the LED lamp;
An output terminal connected to the anode side of the LED lamp;
A switching element having one end connected to the first battery terminal;
A first inductor having one end connected to the other end of the switching element and the other end connected to the second battery terminal;
A first capacitor having one end connected to one end of the first inductor;
A second inductor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the output terminal;
One end is connected to the second battery terminal and the other end is connected to the other end of the first capacitor, and the direction from the second battery terminal toward the other end of the first capacitor is the forward direction. A first rectifying element;
A second capacitor having one end connected to the second battery terminal;
One end is connected to the other end of the second inductor, the other end is connected to the other end of the second capacitor, and the direction from the other end of the second inductor to the other end of the second capacitor is A second rectifying element in the forward direction;
A control unit for controlling on / off of the switching element based on a current flowing through the second inductor;
It is characterized by providing.
前記LEDドライバ回路において、
前記第2のコンデンサは抵抗を介して放電可能に構成されていることを特徴とする。In the LED driver circuit,
The second capacitor is configured to be capable of discharging through a resistor.
前記LEDドライバ回路において、
前記制御部は、前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値を上回った場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止することを特徴とする。In the LED driver circuit,
The control unit stops the switching operation of the switching element when a voltage based on a voltage at the other end of the second capacitor exceeds a first threshold.
前記LEDドライバ回路において、
前記制御部は、前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧が前記第1の閾値より小さい第2の閾値を下回った場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を再開することを特徴とする。In the LED driver circuit,
The controller restarts the switching operation of the switching element when a voltage based on the voltage at the other end of the second capacitor falls below a second threshold value that is smaller than the first threshold value.
前記LEDドライバ回路において、
前記第1の閾値は、定常状態における前記出力端子の電圧の2倍より大きい電圧値に基づく値に設定されていることを特徴とする。In the LED driver circuit,
The first threshold value is set to a value based on a voltage value larger than twice the voltage of the output terminal in a steady state.
前記LEDドライバ回路において、
前記抵抗は、
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続された第1の分圧用抵抗と、
一端が前記第1の分圧用抵抗の他端に接続され、他端が第1のインダクタの一端に接続された第2の分圧用抵抗と、
を有し、
前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧は、前記第1の分圧用抵抗の他端の電圧であることを特徴とする。In the LED driver circuit,
The resistance is
A first voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the second capacitor;
A second voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor and the other end connected to one end of the first inductor;
Have
The voltage based on the voltage at the other end of the second capacitor is a voltage at the other end of the first voltage dividing resistor.
前記LEDドライバ回路において、
前記第2のインダクタの他端と前記第2のバッテリ端子との間には、コンデンサが設けられていないことを特徴とする。In the LED driver circuit,
A capacitor is not provided between the other end of the second inductor and the second battery terminal.
本発明の一態様に係るLED照明装置は、
前記LEDドライバ回路と、
前記LEDランプとを備え、
前記LEDランプは、
直列に接続された複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の何れかと並列に接続されたスイッチ回路と、
を含み、
前記スイッチ回路のオン/オフにより、点灯するLED素子の数が切り換えられることを特徴とする。An LED lighting device according to an aspect of the present invention is provided.
The LED driver circuit;
The LED lamp,
The LED lamp is
A plurality of LED elements connected in series;
A switch circuit connected in parallel with any of the plurality of LED elements;
Including
The number of LED elements to be lit is switched by turning on / off the switch circuit.
本発明の別の一態様に係るLEDドライバ回路は、
バッテリの正極に接続される第1のバッテリ端子と、
前記バッテリの負極に接続され且つLEDランプのアノード側が接続される第2のバッテリ端子と、
前記LEDランプのカソード側に接続された出力端子と、
一端が前記第1のバッテリ端子に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記第2のバッテリ端子に接続されたスイッチング素子と、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、他端が前記出力端子に接続された第2のインダクタと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され且つ他端が前記第2のバッテリ端子に接続され、前記第1のコンデンサの他端から前記第2のバッテリ端子に向かう方向が順方向となる第1の整流素子と、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続された第2のコンデンサと、
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続され且つ他端が前記第2のインダクタの他端に接続され、前記第2のコンデンサの他端から前記第2のインダクタの他端に向かう方向が順方向となる第2の整流素子と、
前記第2のインダクタに流れる電流に基づいて、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。An LED driver circuit according to another aspect of the present invention includes:
A first battery terminal connected to the positive electrode of the battery;
A second battery terminal connected to the negative electrode of the battery and connected to the anode side of the LED lamp;
An output terminal connected to the cathode side of the LED lamp;
A first inductor having one end connected to the first battery terminal;
A switching element having one end connected to the other end of the first inductor and the other end connected to the second battery terminal;
A first capacitor having one end connected to the other end of the first inductor;
A second inductor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the output terminal;
One end is connected to the other end of the first capacitor and the other end is connected to the second battery terminal, and the direction from the other end of the first capacitor toward the second battery terminal is the forward direction. A first rectifying element;
A second capacitor having one end connected to the second battery terminal;
One end is connected to the other end of the second capacitor, the other end is connected to the other end of the second inductor, and the direction from the other end of the second capacitor toward the other end of the second inductor is A second rectifying element in the forward direction;
A control unit for controlling on / off of the switching element based on a current flowing through the second inductor;
It is characterized by providing.
前記LEDドライバ回路において、
前記第2のコンデンサは抵抗を介して放電可能に構成されていることを特徴とする。In the LED driver circuit,
The second capacitor is configured to be capable of discharging through a resistor.
前記LEDドライバ回路において、
前記制御部は、前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値を下回った場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止することを特徴とする。In the LED driver circuit,
The controller may stop the switching operation of the switching element when a voltage based on a voltage at the other end of the second capacitor falls below a first threshold.
前記LEDドライバ回路において、
前記制御部は、前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧が前記第1の閾値より大きい第2の閾値を上回った場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を再開することを特徴とする。In the LED driver circuit,
The controller restarts the switching operation of the switching element when a voltage based on the voltage at the other end of the second capacitor exceeds a second threshold value that is greater than the first threshold value.
前記LEDドライバ回路において、
前記抵抗は、
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続された第1の分圧用抵抗と、
一端が前記第1の分圧用抵抗の他端に接続され、他端が第2のバッテリ端子に接続された第2の分圧用抵抗と、
を有し、
前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧は、前記第1の分圧用抵抗の他端の電圧であることを特徴とする。In the LED driver circuit,
The resistance is
A first voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the second capacitor;
A second voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor and the other end connected to a second battery terminal;
Have
The voltage based on the voltage at the other end of the second capacitor is a voltage at the other end of the first voltage dividing resistor.
前記LEDドライバ回路において、
前記第2のインダクタの他端と前記第2のバッテリ端子との間には、コンデンサが設けられていないことを特徴とする。In the LED driver circuit,
A capacitor is not provided between the other end of the second inductor and the second battery terminal.
本発明の一態様に係るLED照明装置は、
前記LEDドライバ回路と、
前記LEDランプとを備え、
前記LEDランプは、
直列に接続された複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の何れかと並列に接続されたスイッチ回路と、
を含み、
前記スイッチ回路のオン/オフにより、点灯するLED素子の数が切り換えられることを特徴とする。An LED lighting device according to an aspect of the present invention is provided.
The LED driver circuit;
The LED lamp,
The LED lamp is
A plurality of LED elements connected in series;
A switch circuit connected in parallel with any of the plurality of LED elements;
Including
The number of LED elements to be lit is switched by turning on / off the switch circuit.
本発明の一態様に係るLEDドライバ回路は、スイッチング素子の動作中に負荷の接続状態が解放となって出力端子の電圧が大きく上昇する瞬間に、第2の整流素子を介して第2のコンデンサにエネルギーを蓄えることにより、出力端子の電圧上昇を抑えることができる。すなわち、負荷の接続状態が解放となったときの出力端子の電圧の変化を抑制することができる。 An LED driver circuit according to an aspect of the present invention includes a second capacitor via a second rectifier element at a moment when a connection state of a load is released and a voltage of an output terminal greatly increases during operation of the switching element. By storing energy in the output terminal, it is possible to suppress an increase in voltage at the output terminal. That is, it is possible to suppress a change in the voltage of the output terminal when the load connection state is released.
また、本発明の別の一態様に係るLEDドライバ回路は、スイッチング素子の動作中に負荷の接続状態が解放となって出力端子の電圧が大きく下落する瞬間に、第2の整流素子を介して第2のコンデンサに、接地に対してマイナスの電圧が充電されることにより、出力端子の電圧下落を抑えることができる。すなわち、負荷の接続状態が解放となったときの出力端子の電圧の変化を抑制することができる。 In addition, the LED driver circuit according to another aspect of the present invention is configured so that the connection state of the load is released during the operation of the switching element, and the voltage of the output terminal greatly drops via the second rectifier element. When the second capacitor is charged with a negative voltage with respect to the ground, the voltage drop at the output terminal can be suppressed. That is, it is possible to suppress a change in the voltage of the output terminal when the load connection state is released.
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1に示すように、第1の実施形態に係るLED照明装置100は、1つ又は直列に接続された複数のLED素子101aを有するLEDランプ101と、このLEDランプ101を駆動するLEDドライバ回路102と、を備える。なお、この図1においては、後述するバッテリ(直流電源)BATは図示されていない。(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
LEDランプ101は、直列に接続された複数のLED素子101aと、この複数のLED素子101aの何れかと並列に接続されたスイッチ回路SWと、を含む。
The
スイッチ回路SWのオン/オフにより、点灯するLED素子101aの数が切り換えられる。また、スイッチ回路SWは、ユーザによりオン/オフが切り替え可能になっている。
The number of
このLEDランプ101は、例えば、2輪車のヘッドランプである。スイッチ回路SWが並列に接続されていないLED素子101aは、例えば、LowビームのLED素子である。また、スイッチ回路SWに並列に接続されたLED素子101aは、例えば、HiビームのLED素子である。
The
そして、スイッチ回路SWがユーザによりオフに制御されることにより、すべてのLED素子101aに電流が流れる状態になる。
Then, when the switch circuit SW is controlled to be turned off by the user, a current flows through all the
一方、スイッチ回路SWがユーザによりオンに制御されることにより、スイッチ回路SWに並列に接続されたLED素子101aは、電流が流れない状態になる。
On the other hand, when the switch circuit SW is turned on by the user, the
このように、スイッチ回路SWのオン/オフにより、点灯するLED素子101aの数が切り換えられる。
Thus, the number of
このように点灯するLED素子101aの数が切り換えられることにより、LEDランプ101の負荷が変化することになる。
By switching the number of
また、LEDドライバ回路102は、LEDランプ101に電流を供給して、LEDランプ101を駆動する。
The
このLEDドライバ回路102は、図1に示すように、例えば、第1のバッテリ端子Txと、第2のバッテリ端子(接地端子)Tyと、出力端子Tzと、スイッチング素子M1と、第1のインダクタL1と、第1のコンデンサC1と、第2のインダクタL2と、第1の整流素子D1と、第2のコンデンサC2と、第2の整流素子D2と、第1の分圧用抵抗R1と、第2の分圧用抵抗R2と、第1の検出用抵抗R3と、第2の検出用抵抗R4と、制御部103と、端子T1〜T7と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
第1のバッテリ端子Txは、バッテリBATの正極TBaに接続されるようになっている。 The first battery terminal Tx is connected to the positive electrode TBa of the battery BAT.
第2のバッテリ端子Tyは、バッテリBATの負極TBbに接続され且つLEDランプ101の一端(カソード側)22に接続されるようになっている。
The second battery terminal Ty is connected to the negative electrode TBb of the battery BAT and to one end (cathode side) 22 of the
出力端子Tzは、LEDランプ101の他端(アノード側)21に接続されるようになっている。
The output terminal Tz is connected to the other end (anode side) 21 of the
スイッチング素子M1は、一端(ドレイン)が第1のバッテリ端子Txに接続され、他端(ソース)が、第2の検出用抵抗R4を介して、第1のインダクタL1の一端に接続されている。このスイッチ素子M1は、制御部103の端子T1から出力される信号により、オン/オフが制御される。
The switching element M1 has one end (drain) connected to the first battery terminal Tx and the other end (source) connected to one end of the first inductor L1 via the second detection resistor R4. . The switch element M1 is controlled to be turned on / off by a signal output from the terminal T1 of the
このスイッチング素子M1は、例えば、図1に示すように、MOSトランジスタである。この場合、制御部103の端子T1から出力される信号は、MOSトランジスタのゲートに供給される。
The switching element M1 is, for example, a MOS transistor as shown in FIG. In this case, the signal output from the terminal T1 of the
なお、このスイッチング素子M1は、バイポーラトランジスタであってもよい。 The switching element M1 may be a bipolar transistor.
また、第1のインダクタL1は、一端がスイッチング素子M1の他端に接続され、他端が第2のバッテリ端子Tyに接続されている。 The first inductor L1 has one end connected to the other end of the switching element M1 and the other end connected to the second battery terminal Ty.
第1のコンデンサC1は、一端が第1のインダクタL1の一端に接続されている。 One end of the first capacitor C1 is connected to one end of the first inductor L1.
第2のインダクタL2は、一端が、第1の検出用抵抗R3を介して、第1のコンデンサC1の他端に接続され、他端が出力端子Tzに接続されている。 One end of the second inductor L2 is connected to the other end of the first capacitor C1 via the first detection resistor R3, and the other end is connected to the output terminal Tz.
第1の整流素子D1は、一端が第2のバッテリ端子Tyに接続され且つ他端が第1のコンデンサC1の他端に接続されている。この第1の整流素子D1は、第2のバッテリ端子Tyから第1のコンデンサC1の他端に向かう方向が順方向となる。 The first rectifying element D1 has one end connected to the second battery terminal Ty and the other end connected to the other end of the first capacitor C1. In the first rectifying element D1, the direction from the second battery terminal Ty toward the other end of the first capacitor C1 is the forward direction.
そして、第1の整流素子D1は、例えば、図1に示すように、アノードが第2のバッテリ端子Tyに接続され、カソードが第1のコンデンサC1の他端に接続されたダイオードである。 The first rectifying element D1 is, for example, a diode having an anode connected to the second battery terminal Ty and a cathode connected to the other end of the first capacitor C1, as shown in FIG.
なお、第1の整流素子D1は、例えば、スイッチング素子であってもよい。すなわち、第1の整流素子D1には、ダイオードだけでなくスイッチング素子も含まれる。 The first rectifying element D1 may be a switching element, for example. That is, the first rectifying element D1 includes not only a diode but also a switching element.
第2のコンデンサC2は、一端が第2のバッテリ端子Tyに接続されている。 One end of the second capacitor C2 is connected to the second battery terminal Ty.
第2の整流素子D2は、一端が第2のインダクタL2の他端に接続され且つ他端が第2のコンデンサC2の他端に接続されている。この第2の整流素子D2は、第2のインダクタL2の他端から第2のコンデンサC2の他端に向かう方向が順方向となる。 The second rectifying element D2 has one end connected to the other end of the second inductor L2 and the other end connected to the other end of the second capacitor C2. In the second rectifying element D2, the direction from the other end of the second inductor L2 toward the other end of the second capacitor C2 is the forward direction.
そして、第2の整流素子D2は、例えば、図1に示すように、アノードが第2のインダクタL2の他端に接続され、カソードが第2のコンデンサC2の他端に接続されたダイオードである。 The second rectifier element D2 is, for example, a diode having an anode connected to the other end of the second inductor L2 and a cathode connected to the other end of the second capacitor C2, as shown in FIG. .
なお、第2の整流素子D2は、例えば、スイッチング素子であってもよい。すなわち、第2の整流素子D2には、ダイオードだけでなくスイッチング素子も含まれる。 Note that the second rectifying element D2 may be a switching element, for example. That is, the second rectifying element D2 includes not only a diode but also a switching element.
第2のコンデンサC2は抵抗を介して放電可能に構成されている。より詳細には、第2のコンデンサC2の他端と第1のインダクタL1の一端との間に抵抗が接続されている。本実施形態では、この抵抗は、第1の分圧用抵抗R1と第2の分圧用抵抗R2とからなる。 The second capacitor C2 is configured to be able to discharge through a resistor. More specifically, a resistor is connected between the other end of the second capacitor C2 and one end of the first inductor L1. In the present embodiment, this resistor includes a first voltage dividing resistor R1 and a second voltage dividing resistor R2.
ここで、第1の分圧用抵抗R1は、一端が第2のコンデンサC2の他端に接続され、他端が端子T7に接続されている。 Here, one end of the first voltage dividing resistor R1 is connected to the other end of the second capacitor C2, and the other end is connected to the terminal T7.
また、第2の分圧用抵抗R2は、一端が第1の分圧用抵抗R1の他端に接続され、他端が第1のインダクタL1の一端に接続されている。 The second voltage dividing resistor R2 has one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor R1 and the other end connected to one end of the first inductor L1.
また、第1の検出用抵抗R3は、第1のコンデンサC1の他端と出力端子Tzとの間で、第2のインダクタL2と直列に接続されている。 The first detection resistor R3 is connected in series with the second inductor L2 between the other end of the first capacitor C1 and the output terminal Tz.
第2の検出用抵抗R4は、スイッチング素子M1の他端と第1のインダクタL1の一端との間に接続されている。 The second detection resistor R4 is connected between the other end of the switching element M1 and one end of the first inductor L1.
制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧(具体的には、制御部103の基準電位を基準とした第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧)に基づいて、スイッチング素子M1のスイッチング動作の停止又は再開を決定する。例えば、制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値を上回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止する。これにより、出力電圧の過電圧を検出したときに、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止することができる。
The
そして、制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧(具体的には、制御部103の基準電位を基準とした第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧)が第1の閾値より小さい第2の閾値を下回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を再開する。これにより、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第2の閾値になるまでは、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止することができ、その間はスイッチング素子M1に電流が流れないので、その分、素子の発熱を低減することができる。
The
ここで、端子T5は、制御部103の基準電位に接続されているが、制御部103の基準電位は接地端子からフローティングされた構成となっている。よって、制御部103の基準電位の電位は固定されておらず、スイッチング素子M1がスイッチング動作している状態(定常状態)における出力端子Tzの電圧をV1とすると、スイッチング素子M1がオフのときに制御部103の端子T5の電位が−V1まで低下する。第2のコンデンサC2の他端の電位がV1であるので、第2のコンデンサC2の他端と制御部103の基準電位と間の電圧は、2×V1である。よって、制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧が制御部103の基準電位に対して、2×V1より大きな電圧値を上回った場合にスイッチング素子M1のスイッチング動作を停止するように、第1の閾値は、定常状態における出力端子の電圧V1の2倍(2×V1)より大きい規定の電圧値に基づく値に設定されている。具体的には、第1の閾値は、この規定の電圧値になったときの制御部103の基準電位を基準点とした第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧値である。
Here, the terminal T5 is connected to the reference potential of the
制御部103は、第2のインダクタL2に流れる電流(以下、第1の電流という)に基づいて、スイッチング素子M1をオン/オフ制御する。なお、制御部103は、例えば、図1に示すように、第1の検出用抵抗R3に流れる電流を検出することにより、第1の電流の値を取得する。 例えば、制御部103は、第1の電流が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になるまで、スイッチング素子M1をオンする。
The
そして、制御部103は、第1の電流が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になったとき、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
そして、制御部103は、第1の電流が減少して第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも小さい第4の閾値(LOWER LIMIT)になるまで、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
そして、制御部103は、第1の電流が減少して第4の閾値(LOWER LIMIT)になったとき、スイッチング素子M1をオンする。
Then, the
このような制御部103の制御により、第2のインダクタL2に流れる第1の電流が第3の閾値(UPPER LIMIT)と第4の閾値(LOWER LIMIT)との間で遷移するように制御される。すなわち、出力端子TzからLEDランプ101に供給される出力電流が所定範囲内に制御される。
また、制御部103は、第2の検出用抵抗R4に流れる電流を検出することにより、スイッチング素子M1に流れる第2の電流の値を取得する。そして、制御部103は、スイッチング素子M1に流れる第2の電流が第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも大きい第5の閾値以上になった場合には、スイッチング素子M1を強制的にオフする。By such control of the
Further, the
これにより、過電流によるスイッチング素子M1等の素子の破壊を抑制することができる。 Thereby, destruction of elements, such as switching element M1 by overcurrent, can be suppressed.
なお、制御部103は、端子T6、第1のバッテリ端子Txを介して、バッテリBATの正極TBaに接続されている。この制御部103は、端子T6、第1のバッテリ端子Txを介して、バッテリBATの電圧Vccが供給されるようになっている。
Note that the
このような制御部103は、例えば、図1に示すように、出力電流検出部103aと、入力過電流検出部103bと、スイッチ制御部103cと、ドライバ103dと、出力過電圧検出部103eと、を備える。
For example, as shown in FIG. 1, the
出力電流検出部103aは、端子T2、T3を介して、第1の検出用抵抗R3に接続されている。この出力電流検出部103aは、第1の検出用抵抗R3に流れる電流を検出する。
The output
入力過電流検出部103bは、端子T4を介して第2の検出用抵抗R4の一端に接続されており、端子T5を介して第2の検出用抵抗R4の他端に接続されている。入力過電流検出部103bは、第2の検出用抵抗R4に流れる電流を検出する。なお、第2の検出抵抗R2の他端は、端子T5を介して、制御部103の基準電位に接続されている。また、本実施形態では、この基準電位については、接地端子からフローティングされた構成としている。
The input
例えば、本実施形態のように、スイッチング素子M1がn−ch MOSトランジスタの場合、ソース電位が接地電位からフローティングした電位となる為、制御部103の基準電位を接地電位とすると、ハイサイドドライバが必要になる。しかし、制御部103の基準電位を接地からフローティングされた構成にすることにより、このハイサイドドライバが不要になる。
For example, as in the present embodiment, when the switching element M1 is an n-ch MOS transistor, the source potential is a floating potential from the ground potential. Therefore, if the reference potential of the
スイッチ制御部103cは、入力過電流検出部103bが検出した電流、及び出力電流検出部103aが検出した電流に基づいて、制御信号を出力する。
The
例えば、スイッチ制御部103cは、第1の電流が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になるまで、スイッチング素子M1をオンするための制御信号を出力する。
For example, the
そして、スイッチ制御部103cは、第1の電流が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になったとき、スイッチング素子M1をオフするための制御信号を出力する。
Then, the
そして、スイッチ制御部103cは、第1の電流が減少して第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも小さい第4の閾値(LOWER LIMIT)になるまで、スイッチング素子M1をオフするための制御信号を出力する。
Then, the
そして、スイッチ制御部103cは、第1の電流が減少して第4の閾値(LOWER LIMIT)になったとき、スイッチング素子M1をオンするための制御信号を出力する。
Then, the
このようなスイッチ制御部103cの制御により、第2のインダクタL2に流れる第1の電流が第3の閾値(UPPER LIMIT)と第4の閾値(LOWER LIMIT)との間で遷移するように制御される。すなわち、出力端子TzからLEDランプ101に供給される出力電流が所定範囲内に制御される。
By such control of the
一方、スイッチ制御部103cは、第1の電流が規定の電流値を上回った場合、スイッチング素子M1をオフするための制御信号を出力する。
On the other hand, when the first current exceeds a specified current value, the
また、スイッチ制御部103cは、第2の電流が第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも大きい第5の閾値以上になった場合には、スイッチング素子M1を強制的にオフする制御信号を出力する。
In addition, the
これにより、過電流によるスイッチング素子M1等の素子の破壊を抑制することができる。 Thereby, destruction of elements, such as switching element M1 by overcurrent, can be suppressed.
また、ドライバ103dは、スイッチ制御部103cが出力した制御信号に応じて、スイッチング素子M1のゲート電圧を制御する。
The
出力過電圧検出部103eは、端子T7を介して第1の分圧用抵抗R1の他端に接続されている。この出力過電圧検出部103eは、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧(具体的には、制御部103の基準電位を基準点とした第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧)に基づいて、スイッチング素子M1のスイッチング動作の停止又は再開を決定する。例えば、出力過電圧検出部103eは、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値を上回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止する。これにより、出力電圧の過電圧を検出したときに、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止することができる。
The output
そして、出力過電圧検出部103eは、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧(具体的には、制御部103の基準電位を基準点とした第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧)が第1の閾値より小さい第2の閾値を下回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を再開する。これにより、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第2の閾値になるまでは、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止することができ、その間はスイッチング素子M1に電流が流れないので、その分、素子の発熱を低減することができる。
The output
ここで、LEDドライバ回路102は、第2のインダクタL2の他端と第2のバッテリ端子Tyとの間には、出力コンデンサが設けられていない。
Here, in the
そして、LEDドライバ回路102は、第2のバッテリ端子(接地端子)Tyと出力端子Tzとの間に、直列接続された第1の整流素子D1と第2のインダクタL2が設けられた構成を有する。このため、LEDドライバ回路102は、後述のように、出力コンデンサが設けられていなくとも、連続的な電流を出力することができる。
The
(通常時の制御方法について)
次に、以上のような構成を有するLEDドライバ回路102の通常時の制御方法の一例について説明する。(Regarding the normal control method)
Next, an example of a normal control method for the
既述のように、制御部103は、第2のインダクタL2に流れる第1の電流に基づいて、スイッチング素子M1をオン/オフ制御する。
As described above, the
例えば、制御部103は、第1の電流(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になるまで(例えば、図4の時刻t0〜t1、時刻t2〜t3)、スイッチング素子M1をオンする。
For example, the
これにより、スイッチング素子M1に電流I(M1)が流れる(図4)。また、電流I(M1)は、第2の検出用抵抗R4に流れる電流と等しい。この電流I(M1)は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I1a(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))と、第2の電流I2a(第1のインダクタL1に流れる電流I(L1))との和になる(図2、図4)。 Thereby, the current I (M1) flows through the switching element M1 (FIG. 4). The current I (M1) is equal to the current flowing through the second detection resistor R4. The current I (M1) includes a first current I1a flowing through the first detection resistor R3 (current I (L2) flowing through the second inductor L2) and a second current I2a (passing through the first inductor L1). And the sum of the flowing current I (L1)) (FIGS. 2 and 4).
第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)は、出力電流として、LEDランプ101に供給される。これにより、LEDランプ101が点灯する。
A current I (L2) flowing through the second inductor L2 is supplied to the
このとき、コンデンサC1が放電される。 At this time, the capacitor C1 is discharged.
そして、制御部103は、第1の電流I1a(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になったとき(例えば、図4の時刻t1、時刻t3)、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
これにより、スイッチング素子M1の電流I(M1)が、すなわち第2の検出用抵抗R4の電流が、遮断される(図3)。 As a result, the current I (M1) of the switching element M1, that is, the current of the second detection resistor R4 is cut off (FIG. 3).
そして、制御部103は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I1b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が減少して第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも小さい第4の閾値(LOWER LIMIT)になるまで(例えば、図4の時刻t1〜t2)、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
このとき、図3に示すように第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I1b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))は、出力端子Tz、LEDランプ101、第2のバッテリ端子Ty、第1の整流素子D1を順に流れる(図3)。
At this time, as shown in FIG. 3, the first current I1b flowing through the first detection resistor R3 (current I (L2) flowing through the second inductor L2) is the output terminal Tz, the
さらに、第1のインダクタL1に流れる電流I(L1)は、第1の整流素子D1、第1のコンデンサC1を順に流れる(図3)。 Furthermore, the current I (L1) flowing through the first inductor L1 flows through the first rectifier element D1 and the first capacitor C1 in order (FIG. 3).
したがって、第1の整流素子D1に流れる電流I(D1)は、電流I(L1)と電流I(L2)との和になる(図3、図4)。 Therefore, the current I (D1) flowing through the first rectifier element D1 is the sum of the current I (L1) and the current I (L2) (FIGS. 3 and 4).
そして、制御部103は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I1b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が減少して第4の閾値(LOWER LIMIT)になったとき(例えば、図4の時刻t2)、スイッチング素子M1をオンする。
Then, the
以降、同様の動作が繰り返される。 Thereafter, the same operation is repeated.
以上のLEDドライバ回路102の動作により、第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)が第3の閾値(UPPER LIMIT)と第4の閾値(LOWER LIMIT)との間で遷移するように制御される。
By the operation of the
すなわち、出力端子TzからLEDランプ101に供給される出力電流が所定範囲内に制御される。
That is, the output current supplied from the output terminal Tz to the
そして、既述のように、LEDドライバ回路102は、第2のバッテリ端子(接地端子)Tyと出力端子Tzとの間に、直列に接続された第1の整流素子D1とインダクタ(第2のインダクタL2)が設けられた構成を有するため、出力コンデンサが設けられていなくとも、連続的な電流を出力することができる(図2〜図4)。
As described above, the
(負荷解放時の電流経路について)
続いて、スイッチング素子M1の動作中に負荷(LED素子101a)の接続状態が解放となったときの、LEDドライバ回路102の動作について説明する。(Current path when releasing the load)
Next, the operation of the
図5のスイッチング素子M1のゲート電圧V(G)が示すようにスイッチング素子M1の動作中に、LED素子101aの接続状態が解放となったとき(例えば、図5の時刻t4)、出力端子Tzの電圧Voが大きく上昇する瞬間に、第2の整流素子D2を介して、第2のコンデンサC2に電荷を蓄える。これにより、出力端子Tzの電圧上昇を抑制する。そして、コンデンサC2の電圧V(C2)の上昇に伴って端子T7の電圧V(T7)が上昇することによって、制御部103の基準電位を基準点とした端子T7の電圧V(T7)が第1の閾値を上回った場合(例えば、図5の時刻t5)、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止する。
When the connection state of the
その後、一旦第2のコンデンサC2に蓄えられた電荷は、出力端子Tzの電位Voが0になった後も保持されて、第1の分圧用抵抗R1と第2の分圧用抵抗R2を介して徐々に放電される。制御部103は、制御部103の基準電位を基準点とした端子T7の電圧V(T7)が減少して、第1の閾値より小さい第2の閾値になるまで、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止したままにする。そして、制御部103の基準電位を基準点とした端子T7の電圧V(T7)が第2の閾値を下回った場合(例えば、図5の時刻t6)、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を再開する。
After that, the electric charge once stored in the second capacitor C2 is held even after the potential Vo of the output terminal Tz becomes 0, via the first voltage dividing resistor R1 and the second voltage dividing resistor R2. It is gradually discharged. The
以降、同様の動作が繰り返される。 Thereafter, the same operation is repeated.
以上、第1の実施形態におけるLEDドライバ回路102は、スイッチング素子M1の動作中に負荷の接続状態が解放となって出力端子の電圧が大きく上昇する瞬間に、第2の整流素子D2を介して第2のコンデンサC2にエネルギーを蓄えることにより、出力端子の電圧上昇を抑えることができる。すなわち、負荷の接続状態が解放となったときの出力端子Tzの電圧の変化を抑制することができる。
As described above, in the
また、第2のコンデンサC2の電圧が上昇することにより、制御部103の基準電位を基準点とした第1の抵抗R1の他端の電圧が第1の閾値を上回った場合、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止させる。その後、第2のコンデンサC2に蓄えられた電荷は、第1の抵抗R1及び第2の抵抗R2を介して徐々に放電される。そして、LEDドライバ回路102は、制御部103の基準電位を基準点とした第1の抵抗R1の他端の電圧が(第1の閾値よりも小さい)第2の閾値を下回るまで、スイッチング素子M1のスイッチング動作の停止を維持することにより、負荷がない状態でのエネルギー損失を抑えることができる。
In addition, when the voltage of the second capacitor C2 rises and the voltage at the other end of the first resistor R1 with the reference potential of the
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態について説明する。図6に示すように、第2の実施形態におけるLED照明装置100bの構成は、第1の実施形態におけるLED照明装置100の構成に対して、LEDドライバ回路102がLEDドライバ回路102bに変更されたものになっている。第1の実施形態におけるLEDドライバ回路102が、第1のバッテリ端子Txと出力端子Tzとの間でスイッチング素子M1、コンデンサC1及び第2のインダクタL2が直列に接続されており、コンデンサC1の一端が第1のインダクタL1を介して第2のバッテリ端子Tyと接続されている。それに対し、第2の実施形態におけるLEDドライバ回路102bは、第1のバッテリ端子Txと出力端子Tzとの間で第1のインダクタL1、コンデンサC1及び第2のインダクタL2が直列に接続されており、コンデンサC1の一端がスイッチング素子M1を介して第2のバッテリ端子Tyに接続されている。なお、この図6においては、後述するバッテリ(直流電源)BATは図示されていない。(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the configuration of the
LEDドライバ回路102bは、第1の実施形態におけるLEDドライバ回路102と同様に、LEDランプ101に電流を供給して、LEDランプ101を駆動する。
The
このLEDドライバ回路102bは、図6に示すように、例えば、第1のバッテリ端子Txと、第2のバッテリ端子(接地端子)Tyと、出力端子Tzと、第1のインダクタL1と、スイッチング素子M1と、第1のコンデンサC1と、第2のインダクタL2と、第1の整流素子D1と、第2のコンデンサC2と、第2の整流素子D2と、第1の検出用抵抗R3と、第2の検出用抵抗R4と、制御部103と、端子T1〜T7と、を備える。
As shown in FIG. 6, the
第1のバッテリ端子Txは、バッテリの正極TBaに接続されるようになっている。 The first battery terminal Tx is connected to the positive electrode TBa of the battery.
第2のバッテリ端子Tyは、バッテリの負極TBbに接続され且つLEDランプ101の一端(アノード側)22に接続されるようになっている。
The second battery terminal Ty is connected to the negative electrode TBb of the battery and is connected to one end (anode side) 22 of the
出力端子Tzは、LEDランプ101の他端(カソード側)21に接続されるようになっている。
The output terminal Tz is connected to the other end (cathode side) 21 of the
第1のインダクタL1は、一端が第1のバッテリ端子Txに接続されている。 One end of the first inductor L1 is connected to the first battery terminal Tx.
スイッチング素子M1は、一端(ドレイン)が、第1のインダクタL1の他端に接続され、他端(ソース)が、第2の検出用抵抗R4を介して、第2のバッテリ端子Tyに接続されている。このスイッチ素子M1は、制御部103の端子T1から出力される信号により、オン/オフが制御される。
The switching element M1 has one end (drain) connected to the other end of the first inductor L1, and the other end (source) connected to the second battery terminal Ty via the second detection resistor R4. ing. The switch element M1 is controlled to be turned on / off by a signal output from the terminal T1 of the
このスイッチング素子M1は、例えば、図1に示すように、MOSトランジスタである。この場合、制御部103の端子T1から出力される信号は、MOSトランジスタのゲートに供給される。
The switching element M1 is, for example, a MOS transistor as shown in FIG. In this case, the signal output from the terminal T1 of the
なお、このスイッチング素子M1は、バイポーラトランジスタであってもよい。 The switching element M1 may be a bipolar transistor.
第1のコンデンサC1は、一端が第1のインダクタL1の他端に接続されている。 One end of the first capacitor C1 is connected to the other end of the first inductor L1.
第2のインダクタL2は、一端が第1のコンデンサC1の他端に接続され、他端が第1の検出用抵抗R3を介して、出力端子に接続されている。 One end of the second inductor L2 is connected to the other end of the first capacitor C1, and the other end is connected to the output terminal via the first detection resistor R3.
第1の整流素子D1は、一端が第1のコンデンサC1の他端に接続され且つ他端が第2のバッテリ端子Tyに接続されている。この第1の整流素子D1は、第1のコンデンサC1の他端から第2のバッテリ端子Tyに向かう方向が順方向となる。 The first rectifying element D1 has one end connected to the other end of the first capacitor C1 and the other end connected to the second battery terminal Ty. In the first rectifying element D1, the direction from the other end of the first capacitor C1 toward the second battery terminal Ty is the forward direction.
そして、第1の整流素子D1は、例えば、図6に示すように、アノードが第1のコンデンサC1の他端に接続され、カソードが第2のバッテリ端子Tyに接続されたダイオードである。 For example, as shown in FIG. 6, the first rectifying element D1 is a diode having an anode connected to the other end of the first capacitor C1 and a cathode connected to the second battery terminal Ty.
なお、第1の整流素子D1は、スイッチング素子であってもよい。すなわち、第1の整流素子D1には、ダイオードだけでなくスイッチング素子も含まれる。 The first rectifying element D1 may be a switching element. That is, the first rectifying element D1 includes not only a diode but also a switching element.
第2のコンデンサC2は、一端が第2のバッテリ端子Tyに接続されている。 One end of the second capacitor C2 is connected to the second battery terminal Ty.
第2の整流素子D2は、一端が第2のコンデンサC2の他端に接続され且つ他端が第1の検出用抵抗R3を介して、第2のインダクタL2の他端に接続されている。この第2の整流素子D2は、第2のコンデンサC2の他端から第2のインダクタL2の他端に向かう方向が順方向となる。 The second rectifying element D2 has one end connected to the other end of the second capacitor C2 and the other end connected to the other end of the second inductor L2 via the first detection resistor R3. In the second rectifying element D2, the direction from the other end of the second capacitor C2 toward the other end of the second inductor L2 is the forward direction.
そして、第2の整流素子D2は、例えば、図6に示すように、アノードが第2のコンデンサC2の他端に接続され、カソードが第1の検出用抵抗R3を介して、第2のインダクタL2の他端に接続されたダイオードである。 For example, as shown in FIG. 6, the second rectifying element D2 has an anode connected to the other end of the second capacitor C2, and a cathode connected to the second inductor via the first detection resistor R3. This is a diode connected to the other end of L2.
なお、第2の整流素子D2は、スイッチング素子であってもよい。すなわち、第2の整流素子D2には、ダイオードだけでなくスイッチング素子も含まれる。 The second rectifying element D2 may be a switching element. That is, the second rectifying element D2 includes not only a diode but also a switching element.
第2のコンデンサC2は抵抗を介して放電可能に構成されている。より詳細には、第2のコンデンサC2の他端と第2のバッテリ端子Tyとの間に抵抗が接続されている。本実施形態では、この抵抗は、第1の分圧用抵抗R1と第2の分圧用抵抗R2とからなる。 The second capacitor C2 is configured to be able to discharge through a resistor. More specifically, a resistor is connected between the other end of the second capacitor C2 and the second battery terminal Ty. In the present embodiment, this resistor includes a first voltage dividing resistor R1 and a second voltage dividing resistor R2.
ここで、第1の分圧用抵抗R1は、一端が第2のコンデンサC2の他端に接続され、他端が端子T7に接続されている。 Here, one end of the first voltage dividing resistor R1 is connected to the other end of the second capacitor C2, and the other end is connected to the terminal T7.
また、第2の分圧用抵抗R2は、一端が第1の分圧用抵抗R1の他端に接続され、他端が第2のバッテリ端子Tyに接続されている。 The second voltage dividing resistor R2 has one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor R1 and the other end connected to the second battery terminal Ty.
また、第1の検出用抵抗R3は、第1のコンデンサC1の他端(第1の整流素子D1の一端)と出力端子Tzとの間で、第2のインダクタL2と直列に接続されている。 The first detection resistor R3 is connected in series with the second inductor L2 between the other end of the first capacitor C1 (one end of the first rectifying element D1) and the output terminal Tz. .
第2の検出用抵抗R4は、スイッチング素子M1の他端と第2のバッテリ端子Tyとの間に接続されている。なお、第2の検出抵抗R2の他端は、端子T5を介して、接地に接続されている。 The second detection resistor R4 is connected between the other end of the switching element M1 and the second battery terminal Ty. Note that the other end of the second detection resistor R2 is connected to the ground via a terminal T5.
制御部103は、端子T6、第1のバッテリ端子Txを介して、バッテリの正極TBaに接続されている。この制御部103は、端子T6、第1のバッテリ端子Txを介して、バッテリの電圧Vccが供給されるようになっている。
The
制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧(具体的には第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧)に基づいて、スイッチング素子M1のスイッチング動作の停止又は再開を決定する。例えば、制御部103は、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値を下回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止する。そして、制御部103は、例えば、第2のコンデンサC2の他端の電圧に基づく電圧が第1の閾値より大きい第2の閾値を上回った場合、スイッチング素子M1のスイッチング動作を再開する。
The
また、制御部103は、第2のインダクタL2に流れる電流(第1の電流)に基づいて、スイッチング素子M1をオン/オフ制御する。なお、制御部103は、例えば、図9に示すように、第1の検出用抵抗R3に流れる電流を検出することにより、第1の電流の値を取得する。制御部103の構成は、第1の実施形態に係る制御部103の構成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
Further, the
次に、以上のような構成を有するLEDドライバ回路102bの制御方法の一例について説明する。
既述のように、制御部103は、第2のインダクタL2に流れる電流(第1の電流)に基づいて、スイッチング素子M1をオン/オフ制御する。Next, an example of a method for controlling the
As described above, the
例えば、制御部103は、第1の電流(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になるまで(例えば、図9の時刻t10〜t11、時刻t12〜t13)、スイッチング素子M1をオンする。
For example, the
これにより、スイッチング素子M1に電流I(M1)が流れる(図7)。この電流I(M1)は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I3a(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))と、第1のインダクタL1に流れる電流I(L1)である第2の電流I4aとの和になる(図7、図9)。 Thereby, the current I (M1) flows through the switching element M1 (FIG. 7). The current I (M1) includes a first current I3a flowing through the first detection resistor R3 (current I (L2) flowing through the second inductor L2) and a current I (L1) flowing through the first inductor L1. And the second current I4a (FIGS. 7 and 9).
第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)は、出力電流として、LEDランプ101に供給される。これにより、LEDランプ101が点灯する。
A current I (L2) flowing through the second inductor L2 is supplied to the
そして、制御部103は、第1の電流I3a(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が増加して第3の閾値(UPPER LIMIT)になったとき(例えば、図9の時刻t11、時刻t13)、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
これにより、スイッチング素子M1の電流I(M1)が、すなわち第2の検出用抵抗R4の電流が、遮断される(図8)。 Thereby, the current I (M1) of the switching element M1, that is, the current of the second detection resistor R4 is cut off (FIG. 8).
そして、制御部103は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I3b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が減少して第3の閾値(UPPER LIMIT)よりも小さい第4の閾値(LOWER LIMIT)になるまで(例えば、図9の時刻t11〜t12)、スイッチング素子M1をオフする。
Then, the
このとき、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I3b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))は、第1の整流素子D1、第2のバッテリ端子Ty、LEDランプ101、及び出力端子Tzの順に流れる(図8)。
At this time, the first current I3b flowing through the first detection resistor R3 (current I (L2) flowing through the second inductor L2) is the first rectifying element D1, the second battery terminal Ty, and the
さらに、第1のインダクタL1に流れる電流I(L1)は、第1のコンデンサC1、及び第1の整流素子D1の順に流れる(図8)。 Furthermore, the current I (L1) flowing through the first inductor L1 flows in the order of the first capacitor C1 and the first rectifier element D1 (FIG. 8).
したがって、第1の整流素子D1に流れる電流I(D1)は、電流I(L1)と電流I(L2)との和になる(図8、図9)。 Therefore, the current I (D1) flowing through the first rectifier element D1 is the sum of the current I (L1) and the current I (L2) (FIGS. 8 and 9).
そして、制御部103は、第1の検出用抵抗R3に流れる第1の電流I3b(第2のインダクタL2に流れる電流I(L2))が減少して第4の閾値(LOWER LIMIT)になったとき(例えば、図9の時刻t12)、スイッチング素子M1をオンする。
Then, the
以降、同様の動作が繰り返される。 Thereafter, the same operation is repeated.
以上のLEDドライバ回路102bの動作により、第2のインダクタL2に流れる電流I(L2)が第3の閾値(UPPER LIMIT)と第4の閾値(LOWER LIMIT)との間で遷移するように制御される。
By the operation of the
すなわち、出力端子TzからLEDランプ101に供給される出力電流が所定範囲内に制御される。
That is, the output current supplied from the output terminal Tz to the
そして、既述のように、LEDドライバ回路102bは、第2のバッテリ端子(接地端子)Tyと出力端子Tzとの間に、直列に接続された第1の整流素子D1とインダクタ(第2のインダクタL2)が設けられた構成を有するため、出力コンデンサが設けられていなくとも、連続的な電流を出力することができる(図7〜図9)。
As described above, the
(負荷解放時の電流経路について)
続いて、スイッチング素子M1の動作中に負荷(LED素子101a)の接続状態が解放となったときの、LEDドライバ回路102bの動作について説明する。(Current path when releasing the load)
Next, the operation of the
図10のスイッチング素子M1のゲート電圧V(G)が示すようにスイッチング素子M1の動作中に、LED素子101aの接続状態が解放となったとき(例えば、図10の時刻t14)、出力端子Tzの電圧Voが大きく減少する瞬間に、第2の整流素子D2を介して、第2のコンデンサC2に、接地に対してマイナスの電圧が充電される。これにより、出力端子Tzの電圧下落を抑制する。そして、第2のコンデンサの電圧V(C2)の下落に伴って端子T7の電圧V(T7)が下落することによって、端子T7の電圧V(T7)が第1の閾値を下回った場合(例えば、図10の時刻t15)、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止する。
When the connection state of the
その後、一旦第2のコンデンサC2に充電されたマイナスの電圧は、出力端子Tzの電位Voが0に上昇した後も保持されて、第1の分圧用抵抗R1と第2の分圧用抵抗R2を介して徐々に放電され、接地電位に近づく方向で電圧が上昇する。制御部103は、端子T7の電圧V(T7)が上昇して、第1の閾値より大きい第2の閾値になるまで、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止したままにする。そして、端子T7の電圧V(T7)が第2の閾値を上回った場合(例えば、図10の時刻t16)、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を再開する。
Thereafter, the negative voltage once charged in the second capacitor C2 is held even after the potential Vo of the output terminal Tz rises to 0, and the first voltage dividing resistor R1 and the second voltage dividing resistor R2 are connected. The voltage gradually rises in a direction approaching the ground potential. The
以降、同様の動作が繰り返される。 Thereafter, the same operation is repeated.
以上、第2の実施形態に係るLEDドライバ回路102bは、スイッチング素子M1の動作中に負荷の接続状態が解放となって出力端子の電圧が大きく下落する瞬間に、第2の整流素子D2を介して第2のコンデンサC2に、接地に対してマイナスの電圧が充電されることにより、出力端子Tzの電圧下落を抑えることができる。すなわち、負荷の接続状態が解放となったときの出力端子Tzの電圧の変化を抑制することができる。
As described above, the
また、第2のコンデンサC2の電圧が下落することにより、第1の抵抗R1の他端の電圧が第1の閾値を下回った場合、制御部103は、スイッチング素子M1のスイッチング動作を停止させる。その後、第2のコンデンサC2に充電されたマイナスの電圧が、第1の分圧用抵抗R1及び第2の分圧用抵抗R2を介して徐々に放電され、接地電位に近づく方向で当該電圧が上昇する。そして、LEDドライバ回路102bは、第1の分圧用抵抗R1の他端の電圧が(第1の閾値よりも大きい)第2の閾値を上回るまで、スイッチング素子M1のスイッチング動作の停止を維持することにより、負荷がない状態での素子の発熱を抑えることができる。
In addition, when the voltage of the second capacitor C2 drops and the voltage at the other end of the first resistor R1 falls below the first threshold, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Claims (15)
前記バッテリの負極に接続され且つLEDランプのカソード側が接続された第2のバッテリ端子と、
前記LEDランプのアノード側に接続された出力端子と、
一端が前記第1のバッテリ端子に接続されたスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子の他端に接続され、他端が前記第2のバッテリ端子に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの一端に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、他端が前記出力端子に接続された第2のインダクタと、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続され且つ他端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、前記第2のバッテリ端子から前記第1のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となる第1の整流素子と、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続された第2のコンデンサと、
一端が前記第2のインダクタの他端に接続され且つ他端が前記第2のコンデンサの他端に接続され、前記第2のインダクタの他端から前記第2のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となる第2の整流素子と、
前記第2のインダクタに流れる電流に基づいて、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御部と、
を備えることを特徴とするLEDドライバ回路。A first battery terminal connected to the positive electrode of the battery;
A second battery terminal connected to the negative electrode of the battery and connected to the cathode side of the LED lamp;
An output terminal connected to the anode side of the LED lamp;
A switching element having one end connected to the first battery terminal;
A first inductor having one end connected to the other end of the switching element and the other end connected to the second battery terminal;
A first capacitor having one end connected to one end of the first inductor;
A second inductor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the output terminal;
One end is connected to the second battery terminal and the other end is connected to the other end of the first capacitor, and the direction from the second battery terminal toward the other end of the first capacitor is the forward direction. A first rectifying element;
A second capacitor having one end connected to the second battery terminal;
One end is connected to the other end of the second inductor, the other end is connected to the other end of the second capacitor, and the direction from the other end of the second inductor to the other end of the second capacitor is A second rectifying element in the forward direction;
A control unit for controlling on / off of the switching element based on a current flowing through the second inductor;
An LED driver circuit comprising:
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続された第1の分圧用抵抗と、
一端が前記第1の分圧用抵抗の他端に接続され、他端が第1のインダクタの一端に接続された第2の分圧用抵抗と、
を有し、
前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧は、前記第1の分圧用抵抗の他端の電圧である請求項2に記載のLEDドライバ回路。The resistance is
A first voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the second capacitor;
A second voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor and the other end connected to one end of the first inductor;
Have
The LED driver circuit according to claim 2, wherein the voltage based on the voltage at the other end of the second capacitor is a voltage at the other end of the first voltage dividing resistor.
前記LEDランプとを備え、
前記LEDランプは、
直列に接続された複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の何れかと並列に接続されたスイッチ回路と、
を含み、
前記スイッチ回路のオン/オフにより、点灯するLED素子の数が切り換えられるLED照明装置。An LED driver circuit according to claim 1;
The LED lamp,
The LED lamp is
A plurality of LED elements connected in series;
A switch circuit connected in parallel with any of the plurality of LED elements;
Including
An LED lighting device in which the number of LED elements to be lit is switched by turning on / off the switch circuit.
前記バッテリの負極に接続され且つLEDランプのアノード側が接続される第2のバッテリ端子と、
前記LEDランプのカソード側に接続された出力端子と、
一端が前記第1のバッテリ端子に接続された第1のインダクタと、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が前記第2のバッテリ端子に接続されたスイッチング素子と、
一端が前記第1のインダクタの他端に接続された第1のコンデンサと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され、他端が前記出力端子に接続された第2のインダクタと、
一端が前記第1のコンデンサの他端に接続され且つ他端が前記第2のバッテリ端子に接続され、前記第1のコンデンサの他端から前記第2のバッテリ端子に向かう方向が順方向となる第1の整流素子と、
一端が前記第2のバッテリ端子に接続された第2のコンデンサと、
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続され且つ他端が前記第2のインダクタの他端に接続され、前記第2のコンデンサの他端から前記第2のインダクタの他端に向かう方向が順方向となる第2の整流素子と、
前記第2のインダクタに流れる電流に基づいて、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御部と、
を備えるLEDドライバ回路。A first battery terminal connected to the positive electrode of the battery;
A second battery terminal connected to the negative electrode of the battery and connected to the anode side of the LED lamp;
An output terminal connected to the cathode side of the LED lamp;
A first inductor having one end connected to the first battery terminal;
A switching element having one end connected to the other end of the first inductor and the other end connected to the second battery terminal;
A first capacitor having one end connected to the other end of the first inductor;
A second inductor having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the output terminal;
One end is connected to the other end of the first capacitor and the other end is connected to the second battery terminal, and the direction from the other end of the first capacitor toward the second battery terminal is the forward direction. A first rectifying element;
A second capacitor having one end connected to the second battery terminal;
One end is connected to the other end of the second capacitor, the other end is connected to the other end of the second inductor, and the direction from the other end of the second capacitor toward the other end of the second inductor is A second rectifying element in the forward direction;
A control unit for controlling on / off of the switching element based on a current flowing through the second inductor;
LED driver circuit comprising:
一端が前記第2のコンデンサの他端に接続された第1の分圧用抵抗と、
一端が前記第1の分圧用抵抗の他端に接続され、他端が第2のバッテリ端子に接続された第2の分圧用抵抗と、
を有し、
前記第2のコンデンサの他端の電圧に基づく電圧は、前記第1の分圧用抵抗の他端の電圧である請求項10に記載のLEDドライバ回路。The resistance is
A first voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the second capacitor;
A second voltage dividing resistor having one end connected to the other end of the first voltage dividing resistor and the other end connected to a second battery terminal;
Have
The LED driver circuit according to claim 10, wherein a voltage based on a voltage at the other end of the second capacitor is a voltage at the other end of the first voltage dividing resistor.
前記LEDランプとを備え、
前記LEDランプは、
直列に接続された複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の何れかと並列に接続されたスイッチ回路と、
を含み、
前記スイッチ回路のオン/オフにより、点灯するLED素子の数が切り換えられるLED照明装置。An LED driver circuit according to claim 9;
The LED lamp,
The LED lamp is
A plurality of LED elements connected in series;
A switch circuit connected in parallel with any of the plurality of LED elements;
Including
An LED lighting device in which the number of LED elements to be lit is switched by turning on / off the switch circuit.
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