车辆用灯具及其驱动装置的制造方法_4

文档序号:9203257阅读:来源:国知局
的旁路电路40a的电路图。在旁路电路40a中,电平转换电路62a的结构与图4的电平转换电路62的结构不同。电平转换电路62a包含恒电流源66、电流电压变换用电阻Rd3、齐纳二极管ZD1。恒电流源66能够与控制信号SI相对应地对接通、断开进行切换,在接通状态下生成恒电流Ic。恒电流源66的结构不特别地限定,但例如通过将电阻Rel插入至输入晶体管Ql的发射极,从而能够构成简易的恒电流源。如果将控制信号SI为低电平时的输入晶体管Ql的基极电压设为V%,则恒电流Ic由式(12)表不。
[0101]Ic = {Vcc-(VBL+VBE)}/Rel...(12)
[0102]Vbe是输入晶体管Ql的基极发射极间电压,是大约0.6V的常数。
[0103]电阻Rd3设置于恒电流1。的路径。将电阻Rd3的电压降Rd3X I c从输出端子64作为驱动电压Ves输出。齐纳二极管ZDl对驱动电压V es进行限制,以使得不超过钳位电压Va。此外,在该变形例中,只要以满足Va〈Rd3 X I。的方式确定电路常数即可。
[0104]通过该变形例也能够得到与实施方式同样的效果。
[0105](第2变形例)
[0106]作为光源10,除了 LED以外,也可以使用LD (激光二极管)或有机EL (电致发光)等半导体光源。
[0107](第3变形例)
[0108]在图6的灯具单元500中,对在远光单元504中使用图3的车辆用灯具I的情况进行了说明,但也可以取代该方式、或者在该方式的基础上,在近光单元506中使用该车辆用灯具I。
[0109](第2实施方式)
[0110]图8是第2实施方式所涉及的车辆用灯具的框图。
[0111]车辆用灯具I具有光源10及驱动装置20a。光源10包含与N个子区域相关联的多个发光单元12_1?12_N。
[0112]驱动装置20a具有转换器30a、滤波器36、N个旁路电路40_1?40_N、控制器50a。对旁路电路40的结构不特别地限定,但可以如图4及图7所示地构成。
[0113]转换器30a及控制器50a的一部分与第I实施方式中的电流源30相对应。转换器30a将驱动电流Idkv供给至光源10。控制器50a包含电流控制器52及旁路控制器54。电流控制器52以使得驱动电流Idkv接近于规定的目标值IKEF的方式生成脉冲信号S2,对转换器30a进行控制。旁路控制器54对N个旁路电路40_1?40_N各自的接通、断开进行控制。
[0114]滤波器36插入至转换器30a和光源10之间。滤波器36将输出电流Iqut的脉动成分或噪音成分去除,将驱动电流Idkv供给至光源10。
[0115]对转换器30a的结构进行说明。转换器30a是Cuk转换器,具有开关晶体管M11、第I电感器L11、第2电感器L12、耦合电容器C11、输入电容器C12、检测电阻RU。也可以省略输入电容器C12。第I电感器LI I也可以具有第I磁体元件,第2电感器L12也可以具有第2磁体元件。检测电阻Rll设置于转换器30a生成的电流1_的路径上,产生与电流Itot成正比的电压降。电流控制器52基于检测电阻Rll的电压降对电流I.(即,驱动电流Idkv)进行检测,对旁路晶体管Ml进行控制。在Cuk转换器中,希望注意输出电压Vott为负的情况。
[0116]输入电容器C12、开关晶体管Ml 1、第I电感器LI I构成I次侧电路32。二极管Dl 1、第2电感器L12构成2次侧电路34。将第2电感器L12的电感记作Ls。I次侧电路32和2次侧电路34经由作为电容值C的耦合电容器Cll而耦合。
[0117]第I电感器Lll在开关晶体管Mll的接通时间内对能量进行储存,在断开时间内放出能量。放出的能量经由耦合电容器Cll传送至2次侧电路34。该能量(电流)由二极管Dll及第2电感器L12进行整流。与第2电感器L12的电感1^相对应地,确定转换器30a的输出电流Iqut的上升、下降速度。
[0118]旁路电路40的接通或断开所需的转变时间Ttkn确定为,在将接通或断开前后的输出电压的变化幅度设为AV时,满足式(I)。
[0119]AVXC < IeefXTten …(1)
[0120]如果将同时接通的旁路电路40的个数设为nw,将同时断开的旁路电路40的个数设为nQFF,则AV= I (n0N- n 0FF) | XVf。即,Δ V与同时控制的旁路电路40的个数相对应而取不同的值。如果将ΔΥ能取得的最大值设为AVmax,则得到关系式(la)。
[0121]AVmaxX C/IKEF< Tten …(Ia)
[0122]假设在N个旁路电路40中能够实现最多使k个同时进行接通、断开的切换。在此情况下,△ V的最大值在k个旁路电路40同时从接通转变为断开时、或相反情况时成为最大。因此,Δ V的最大值Λ Vmax,利用在发光单元12中流动驱动电流Idkv时的正向电压Vf,由 AVMx=kXVf 得出。
[0123]此外,如后述所示,虽然式(I)是用于保护发光单元12的条件,但在η个旁路电路40能够全部同时进行接通、断开切换的情况下,不存在应予以保护的发光单元12,因而没有意义。因此,在此情况下,也可以是AVmax= (n-1) XVf0
[0124]例如在假设AVmax= 50V、C= 1.0 μ F、Ikef= 1.0A 时,只要 T τκν>50 μ s 即可。
[0125]此外,对于后述的过电流的抑制效果,使耦合电容器Cll的电容C越小、另外使转变时间Ttkn越长,则越有效。但是,如果电容C过小,则容易发生振荡,从I次侧电路32向2次侧电路34的能量的传送量降低,转换器30a的输出电力降低。另外,如果使转变时间Ttkn过长,则旁路电路40中的电力损失增大,或PWM调光产生延迟,调光精度恶化。因此,转变时间Tten只要满足式(I),并且考虑到效率及耐振荡性而确定即可。
[0126]另外,转换器30a构成为,在将发光单元12的最大额定电流设为Imax、将开关晶体管Mll的开关周期设为Tsw、将第2电感器L12的电感设为1^时,满足式(2)。
[0127]IeefX AVXTsw2/Tten< LsX (Imx2-1EEF2)/2 …⑵
[0128]以上是第2实施方式所涉及的车辆用灯具Ia的结构。下面,对其动作进行说明。图9(a)、(b)是涉及旁路电路40的接通动作的波形图。图9(a)表示满足式(I)的情况,图9(b)表示不满足式(I)的情况。
[0129]在Cuk转换器中,耦合电容器Cll的两端间电压成为输出电压VOTT。因此,为了使输出电压Vtot变化Δν,需要使耦合电容器Cll的电荷充电或放电AVXC。由于Λ V的变化速度是旁路电路40的转变时间ΤΤΚΝ,因此,在转变时间Ttkn的期间内输出电压V 发生Λ V的电压变化时,耦合电容器Cll的充放电电流Itot为
[0130]1ut= ^VX C/T ΤΕΝ
[0131]如果1titMkef,则超过Ikef的电流I ■在光源10中流动,成为过电流状态。因此,如图9(b)所示,如果根据不满足式(I)的转变时间ΤΤΚΝ,使旁路电路40高速地断开,则输出电流1tjt过冲,过电流在发光单元12中流动。
[0132]与此相对,如果以满足式(I)的方式确定耦合电容器Cll的电容C及转变时间Τ?,则使耦合电容器Cl I的两端间电压变化Δν时的电流Itm不超过目标值IKEF。因此,能够抑制输出电流1tt的过冲,能够防止在发光单元12中流动大电流。
[0133]图10是涉及开关晶体管Mll的开关动作的波形图。与图9所示的旁路电路40的转变时间Ttkn相对应的电流变动是几十μ S的时间等级,与此相对,与这里说明的旁路晶体管Ml的开关相伴的电流变动是比几μ s短的时间等级。
[0134]假设在转换器30a的输出电流1_稳定于目标电流I KEF时,伴随着旁路电路40的控制,输出电压Vtm经过转变时间T TKN而降低Λ V ΜΧ?此时,在旁路电路40的切换后,在转换器30a的I次侧电路32中,产生与AVmaxX Ikef相对应的剩余能量。
[0135]电流控制器52在对电流1tt进行滞环控制的情况下,如果输出电流I _超过目标值Ikef,则开关停止。因此,能量储存的最大时间是I个开关周期Tsw。在该开关周期Tsw的期间内,输出电压Vqut变化M,= AVmaxXTswAtenO即,剩余能量Wex由式(3)得出。
[0136]Wex — I EEFX Δ V Tsw — I EEFX Δ Vma
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