DC‑DC转换器和车灯的制作方法与工艺

DC-DC转换器和车灯技术领域本发明涉及DC-DC转换器，以及设置有包括DC-DC转换器的照明电路的车灯。

背景技术：
用于通过升高或降低来自直流电源的输入电压来获得适合于负荷的输出电压的DC-DC转换器的各种方法和电路结构是公知的。一种具有作为开关调节器的电路部和执行其开关控制的控制电路部的结构被广泛用作此类DC-DC转换器。在某些情况下，多个这些类型的DC-DC转换器被设置在单个电路板上。例如，依赖于诸如发光二极管（LED）之类的光源通过DC-DC转换器产生驱动电压并将电流提供给光源的照明电路结构被用作车灯，在该车灯中诸如LED之类的半导体发光器件充当光源。在此，当设置多个系统的照明电路（诸如用于远光LED的照明电路和用于近光LED的照明电路）时，例如本身也设置多个DC-DC转换器。在公开号为2008-198915（JP2008-198915A）的日本专利申请中，为多个光源单元中的每一个设置DC-DC转换器（开关调节器）。当多个DC-DC转换器设置在车灯等中时，优选这些电路被设置在单个电路板上的结构，从而提高制造效率并减小整个装置的尺寸。但是，当多个DC-DC转换器被同时驱动时，由一个DC-DC转换器的开关电路所产生的噪声可影响另一个DC-DC转换器的控制电路部并导致故障。一般而言，形成开关调节器的诸如扼流线圈（绕线元件）、晶体管（开关元件）或二极管（整流元件）之类的电路元件为噪声源。例如，当开关调节器在近似数百KHz的开关频率上被驱动时，这些电路元件产生谐波（例如，数十到数百MHz），并且该谐波作为噪声影响控制电路部的IC的操作。另外，多个DC-DC转换器所产生的谐波噪声的辐射级别变高，这样也可能对其它电路产生负面影响。

技术实现要素：
如上所述，当多个DC-DC转换器被设置在单个电路板上并且这些DC-DC转换器被同时驱动时，可能发生由噪声导致的故障，或者噪声的辐射水平不再满足产品标准。因此，本发明提供一种DC-DC转换器和一种能够抑制由噪声导致的负面效应的车灯，同时将多个DC-DC转换器设置在单个电路板上。本发明的第一方面涉及一种DC-DC转换器，其包括多个转换部，每个所述转换部包括开关电路部和控制电路部，所述开关电路部被配置为通过使用包括开关元件、绕线元件和整流元件的开关转换电路升高或降低输入电压来获得输出电压，并且所述控制电路部被配置为通过控制所述开关电路部的所述开关元件来控制所述输出电压。所述多个转换部被设置在单个电路板上，使得每个所述转换部的所述开关电路部不与其余每个所述转换部的所述控制电路部相邻。根据此结构，一个转换部的所述开关电路部被设置为与所述电路板上的（多个）其它转换部的（多个）控制电路部物理分离，使得来自所述开关电路部的谐波噪声对（多个）其它转换部的（多个）控制电路部的影响能够被减小，从而能够抑制在所述控制电路部中发生故障。因此，也不必使用其它噪声抑制部件，这样能够简化电路结构并降低成本。所述DC-DC转换器可以包括第一转换部和第二转换部作为所述多个转换部，所述第一转换部包括第一开关电路部和第一控制电路部，所述第二转换部包括第二开关电路部和第二控制电路部。此时，所述第一转换部和所述第二转换部可被设置在所述电路板上，使得所述第一开关电路部与所述第二控制电路部不彼此相邻，并且所述第二开关电路部与所述第一控制电路部不彼此相邻。根据此结构，当所述第一和第二转换部被安装在单个电路板上时，来自所述开关电路部的谐波噪声对另一转换部的所述控制电路部的影响能够被减小，这样可以抑制发生故障。所述第一开关电路部、所述第一控制电路部、所述第二控制电路部和所述第二开关电路部可被设置为在所述电路板上沿一个方向按照所述第一开关电路部、所述第一控制电路部、所述第二控制电路部和所述第二开关电路部的顺序排列。根据此结构，产生大量热的所述第一开关电路部和所述第二开关电路部能够被设置为在所述电路板的两个端部上彼此距离最远，这样便于散热，提高效率并减小对所述控制电路部的热效应。所述第一开关电路部和所述第二开关电路部中的每一者可以包括所述开关元件、所述绕线元件和所述整流元件作为电路元件。在此，所述第一开关电路部的电路元件和所述第二开关电路部的电路元件可被设置为使得流过所述第一开关电路部的开关元件的输入电流的路径、和流过所述第二开关电路部的开关元件的输入电流的路径在所述电路板的平面上以相反的方向旋转。根据此结构，使通过所述第一开关电路部和所述第二开关电路部的开关元件的输入电流路径在所述电路板的平面上以相反的旋转方向形成，使得在一个开关电路部中产生的噪声能够抵消在另一个开关电路部中产生的噪声，这样能够减少被辐射到所述DC-DC转换器中以及从所述DC-DC转换器辐射出的噪声。本发明的第二方面涉及一种车灯，其包括多个光源部和包括DC-DC转换器的照明电路，该照明电路被配置为驱动所述多个光源部。所述DC-DC转换器包括多个转换部，每个所述转换部包括开关电路部和控制电路部，所述开关电路部被配置为通过使用包括开关元件、绕线元件和整流元件的开关转换电路升高或降低输入电压来获得输出电压，并且所述控制电路部被配置为通过控制所述开关电路部的所述开关元件来控制所述输出电压。所述多个转换部被设置在单个电路板上，使得每个所述转换部的所述开关电路部不与其余每个所述转换部的所述控制电路部相邻。根据此结构，流过所述第一开关电路部的开关元件的输入电流路径和流过所述第二开关电路部的开关元件的输入电流路径在所述电路板的平面上以彼此相反的方向旋转，这样允许在一个开关电路部中产生的噪声抵消在另一个开关电路部中产生的噪声，并且允许减少被辐射到所述DC-DC转换器内以及从所述DC-DC转换器辐射出的噪声。附图说明下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例实例的DC-DC转换器在电路板上的布置的说明图；图2是根据比较实例的电路板布置的说明图；图3是根据实施例实例的DC-DC转换器的电路图；图4是根据实施例实例的DC-DC转换器在电路板上的布置的说明图；图5是根据实施例实例的电路板上的电流路径的说明图；图6是示意性地示出根据本发明的另一实施例实例的电路板上的布置的说明图；以及图7是示意性地示出根据本发明的又一实施例实例的电路板上的布置的说明图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述根据本发明的一个实施例实例的DC-DC转换器。该实施例实例的DC-DC转换器被用于车灯的照明电路。特别地，该照明电路被配置为车辆的前灯的照明电路，即，作为驱动充当远光灯光源的LED和充当近光灯光源的LED的电路。LED受照明电路驱动而发光。在此情况下，为车灯设置两个独立的照明电路，即，远光照明电路和近光照明电路。还为车灯设置两个独立的DC-DC转换器，这两个独立的DC-DC转换器获得要被输出到LED的输出电压。在描述中，该实施例实例的两个DC-DC转换器被总称为“DC-DC转换器”，通过被称为“转换部”来区分各DC-DC转换器。图1是示出当在电路板上安装两个转换部的电路部件时的电路布置状态的框架格式的图。下面将描述具体的电路结构，但是该实施例实例的DC-DC转换器具有设置在单个电路板1上的两个转换部2A和2B，如图1所示。转换部2A由开关电路部4A和控制电路部3A形成。开关电路部4A具有充当开关元件的晶体管T1（例如，场效应晶体管（FET））、充当绕线元件的扼流线圈L1和充当整流元件的二极管D1（例如，肖特基势垒二极管）作为主要电路元件。开关电路部4A具有用于通过升高或降低输入电压来获得输出电压的电路结构。另外，控制电路部3A通过控制晶体管T1的接通-关断状态来控制开关电路部4A的输出电压。该控制电路部3A主要包括用于执行开关控制的IC（集成电路）芯片IC1（下文称为“控制部IC1”），另外还包括未示出的位于IC1周围的周边电路元件。类似地，转换部2B由开关电路部4B和控制电路部3B形成。开关电路部4B具有充当开关元件的晶体管T51（例如，FET）、充当绕线元件的扼流线圈L51和充当整流元件的二极管D51（例如，肖特基势垒二极管）作为主要电路元件。开关电路部4B具有用于通过升高或降低输入电压来获得输出电压的电路结构。另外，控制电路部3B通过控制晶体管T51的接通-关断状态来控制开关电路部4B的输出电压。该控制电路部3B主要包括用于执行开关控制的IC芯片IC51（下文称为“控制部IC51”），另外还包括未示出的位于IC51周围的周边电路元件。连接部5被设置在电路板1上。连接部5包括用于接收到转换部2A和2B的输入电压的所需数量的端子，将输出电压发送到LED（未示出），以及发送和接收各种控制信号等。如图1所示，该实施例实例的DC-DC转换器具有被设置在电路板1上的转换部2A和2B以及连接部5。此时，两个转换部（2A和2B）被设置在电路板1上，使得每个转换部（2A和2B）的开关电路部（4A和4B）不与其它转换部（2B和2A）的控制电路部（3B和3A）相邻，从图中可看出这一点。即，开关电路部4A不与控制电路部3B相邻，而是与控制电路部3B分离对应于控制电路部3A的区域的量。另外，开关电路部4B不与控制电路部3A相邻，而是与控制电路部3A分离对应于控制电路部3B的区域的量。在此，图2是作为比较实例的两个转换部2A和2B的布置实例的图。这是当两个转换部2A和2B被设置在单个电路板1上时通常假设的布置。即两个DC-DC转换器的构图和元件布置根据原样排列的实例。在图2所示的实例中，控制电路部3A和开关电路部4B被设置为彼此相邻。尽管图2未示出，在执行开关操作时变为噪声源的元件（例如，上面描述的晶体管T51、扼流线圈L51和二极管D51）被设置在开关电路部4B上。因此，当转换部2A和2B同时被操作时，开关电路部4B所产生的噪声N可以影响控制电路部3A的控制部IC1，并导致控制部IC1中发生故障。与之相反，当该实施例实例的DC-DC转换器具有如图1所示的布置，开关电路部4A不与控制电路部3B相邻，并且开关电路部4B不与控制电路部3A相邻，这样，开关电路部4A和4B所产生的噪声N被有效地抑制，以免影响控制电路部3B和3A。结果，抑制在控制电路部3B和3A中发生故障。接下来，将参考图3和4更详细地描述电路结构和元件布置的实例。图3是作为形成车灯的照明电路的包括上述DC-DC转换器的电路结构的图。该照明电路包括车载（onboard）电池10、近光照明开关11A、远光照明开关11B、转换部2A和2B、作为近光灯光源部的LED17A和作为远光灯光源部的LED17B。当近光照明开关11A被接通时，来自车载电池10的直流电压被输入到转换部2A，转换部2A升高或降低该直流电压以获得用于点亮LED的预定电压作为输出电压。发光驱动电流作为转换部2A的输出被发送到LED17A以点亮LED17A。另外，当远光照明开关11B被接通时，来自车载电池10的直流电压被输入到转换部2B，转换部2B升高或降低该直流电压以获得用于点亮LED的预定电压作为输出电压。发光驱动电流作为转换部2B的输出被发送到LED17B以点亮LED17B。在附图中，为简化起见，仅示出LED17A和17B中每一者的一个，但是实际上，通常连接多个LED作为近光灯和远光灯的光源部。自然地，转换部2A和2B的输出电压是根据实际负荷（即，连接的LED的数量等）的所需电压。转换部2A的端子12A和13A通过近光照明开关11A连接到车载电池10的正极和负极，并且从车载电池10输入电压。转换部2A具有开关电路部4A和控制电路部3A。非隔离型升压扼流转换器在图3中被示出为转换部2A（和2B）的实例。因此，转换部2A的开关电路部4A被配置为使得扼流线圈L1、诸如N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET）之类的晶体管T1、肖特基势垒二极管D1、电容器C1和C2、以及电阻器R1和R2全部相连，如附图所示。即，开关电路部4A被配置为使得电流路径（输入电流Ia）由在端子12A与13A之间串联连接的扼流线圈L1、晶体管T1的漏-源和电阻器R2形成。另外，肖特基势垒二极管D1的阳极连接到扼流线圈L1与晶体管T1的连接点，肖特基势垒二极管D1的阴极通过电阻器R1连接到端子16A。端子16A和15A连接到LED17A的阳极和阴极。结果，基于来自转换部2A的输出电压的发光驱动电流Ida通过肖特基势垒二极管D1和电阻器R1被提供给LED17A。电阻器R1是发光驱动电流Ida的电流检测电阻器。即，在该开关电路部4A中，当晶体管T1被接通时，上述输入电流Ia流过并且电磁能被存储在扼流线圈L1中。当晶体管T1被关断时，通过释放扼流线圈L1中的电磁能进行升高电压来获得输出电压。另外，在该开关电路部4A中，发光驱动电流Ida通过肖特基势垒二极管D1流动，并且LED17A被驱动以进行发光。通过肖特基势垒二极管D1和电容器C2保护LED17A以免出现过电流。控制电路部3A具有控制部IC1和未示出的周边电路。周边电路例如为温度检测电路和保护电路等。控制部IC1由微计算机形成，并且执行晶体管T1的开关控制。即，控制部IC1检测电阻器R1中的电压下降，并且检测发光驱动电流Ida的电流值。控制部IC1然后根据检测到的电流值通过将接通-关断控制信号输出到晶体管T1的栅极来实现转换部2A的调节操作。如果通过温度检测等检测到异常，控制部IC1会从端子14将异常信号SE输出到未示出的电子控制单元（ECU）。转换部2B具有与转化部2A基本相似的电路结构。端子12B和13B通过远光照明开关11B连接到车载电池10的正极和负极，并且从车载电池10输入电压。与开关电路部4A类似，转换部2B的开关电路部4B被配置为使得扼流线圈L51、诸如N沟道MOS-FET之类的晶体管T51、肖特基势垒二极管D51、电容器C51和C52、以及电阻器R51和R52全部相连，如附图所示。即，电流路径（输入电流Ib）由在端子12A与13A之间串联连接的扼流线圈L51、晶体管T51的漏-源和电阻器R52形成。另外，肖特基势垒二极管D51的阳极连接到扼流线圈L51与晶体管T51的连接点，肖特基势垒二极管D51的阴极通过电阻器R51连接到端子16B。端子16B和15B连接到LED17B的阳极和阴极。结果，基于来自转换部2B的输出电压的发光驱动电流Idb通过肖特基势垒二极管D51和电流检测电阻器R51被提供给LED17B。通过晶体管T51的接通-关断操作的升高电压和发光驱动电流Idb的输出状态与在开关电路部4A中相同。控制电路部3B具有控制部IC51和未示出的周边电路。控制部IC51由微计算机形成，并且执行晶体管T51的开关控制。即，控制部IC51检测电阻器R51中的电压下降，并且检测发光驱动电流Idb的电流值。控制部IC51然后根据检测到的电流值通过将接通-关断控制信号输出到晶体管T51的栅极来实现转换部2B的调节操作。异常检测信号SE只需要从转换部2A侧（即，控制部IC1）输出。控制部IC51不需要具有异常检测信号输出功能。图4是设置在电路板1上的配备这些类型的转换部2A和2B的该实施例实例的DC-DC转换器的图。在图4中，示出电路板1上的电路元件，并且省略布线图案。图4示出对应于图3中每个电路元件的参考符号。就像前面参考图1描述的那样，DC-DC转换器是这样的，两个转换部（2A和2B）被设置为使得每个转换部（2A和2B）的开关电路部（4A和4B）（如被示出为虚线所围绕）在电路板1上不与其它转换部（2B和2A）的控制电路部（3B和3A）相邻。即，开关电路部4A不与控制电路部3B相邻，而是与控制电路部3B分离对应于控制电路部3A的区域的量。另外，开关电路部4B不与控制电路部3A相邻，而是与控制电路部3A分离对应于控制电路部3B的区域的量。根据这种设置，抑制由开关电路部4A的扼流线圈L1、晶体管T1和肖特基势垒二极管D1所产生的噪声，以免影响控制电路部3B的控制部IC51。另外，抑制由开关电路部4B的扼流线圈L51、晶体管T51和肖特基势垒二极管D51所产生的噪声，以免影响控制电路部3A的控制部IC1。因此，即使转换部2A和2B被同时驱动，也能抑制转换部2A和/或2B发生故障。另外，可使用具有较少故障的DC-DC转换器形成两个照明电路，从而能够实现稳定的操作。此外，还可以获得通过在单个电路板上安装多个转换部2A和3A实现的诸如制造效率提高和整个装置的尺寸减小之类的效果。进一步地，由于能够通过转换部2A和2B的布置来抑制噪声所导致的故障，因此不再需要增加噪声抑制部件，这样还能促进减小尺寸，提高制造效率和降低成本。另外，特别地，对于图4（图1）所示的布置，开关电路部4A、控制电路部3A、控制电路部3B和开关电路部4B被布置为在图中沿一个方向按照此顺序从电路板1的左端到右端排列。通过这种布置，两个开关电路部4A和4B被置于电路板的两端（即，在每端一个）。具有扼流线圈L1和L51、晶体管T1和T51、以及肖特基势垒二极管D1和D51的开关电路部4A和4B也产生相对较多的热量。通过这种方式在电路板1的端部布置开关电路部4A和4B也允许增加散热效率并简化散热机构的构造。而且，也能减小对控制部IC1和IC51的热影响。另外，图4所示的连接部5安装在电路板1上，作为具有图3中的端子12A、13A、14、15A和16A以及端子12B、13B、15B和16B的连接器。即，此时，转换部2A和2B的输入和输出端子可通过单个连接部件实现，因此能够获得诸如部件数量减少、制造效率提高和成本降低的效果。另外，图4中的开关电路部4A和4B的部件相对于中心线（图5中的中心线CT）对称地布置。输入电流Ia和Ib的路径在图3中示出。这些路径在图5中从电路板1上面示出。输入电流Ia沿着从扼流线圈L1经由晶体管T1到电阻器R2的电流路径流动，在电路板上形成沿逆时针方向的电流环路，如图5所示。另一方面，输入电流Ib沿着从扼流线圈L51经由晶体管T51到电阻器R52的电流路径流动，在电路板上形成沿顺时针方向的电流环路。即，由开关电路部4A的输入电流Ia形成的电流环路和由开关电路部4B的输入电流Ib形成的电流环路以彼此相反的方向旋转。此时，由扼流线圈L1和晶体管T1所产生的噪声和由扼流线圈L51和晶体管T51所产生的噪声相互抵消。因此，能够获得进一步减小噪声影响控制部IC1和IC51的效应，还能够减小电路板1周围辐射的噪声，从而能够抑制对周边电路的负面影响。到此为止，已经描述了根据实施例实例的DC-DC转换器和车灯的照明电路，但是本发明不限于该实施例实例，也可以构想根据本发明的电路板1上的各种其它电路布置实例。图6和7是示出电路板1上的这些电路布置实例的图。图6是在布置转换部2A和2B时，开关电路部4A、控制电路部3A、控制电路部3B和开关电路部4B被布置为与图4类似沿一个方向按照此顺序从电路板1的左端到右端排列的实例的图。在图7的实例中，两个连接部5in和5out安装在电路板1上。连接部5in例如是具有图3中的端子12A、13A、12B和13B（即，输入侧端子）的连接器，并且连接部5out例如是具有端子15A、16A、15B和16B（即，LED侧输出端子）的连接器。取决于电路板本身怎样被安装在车辆中，可以优选地提供多个连接部5in和5out，并通过此方式在连接部之间划分端子。对于转换部2A和2B，通过此布置能够获得诸如上述抑制故障之类的效果。还可提供多个连接器作为转换部2A侧连接器和转换部2B侧连接器，而非作为输入侧连接器和输出侧连接器。而且，取决于电路板怎样被安装，还可以提供甚至更大数量的连接器。到此为止，已经通过在单个电路板上安装两个转换部2A和2B的实例描述了本发明，但是还可以构想在单个电路板上安装三个或更多个转换部。图7是示出布置四个转换部2A、2B、2C和2D的实例的图。如图中所示，连接部5AB在图中被布置在电路板1的上端，转换部2A的开关电路部4A和控制电路部3A、以及转换部2B的控制电路部3B和开关电路部4B被布置为在电路板1的上半区域中按照此顺序从左端到右端排列。控制电路部3A和3B被布置为在区域中尽可能接近上端。连接部5AB具有转换部2A和2B的输入和输出端子。另外，转换部2C的开关电路部4C和控制电路部3C、以及转换部2D的控制电路部3D和开关电路部4D被布置为在电路板1的下半区域中按照此顺序从左端到右端排列。控制电路部3C和3D被布置为在区域中尽可能接近下端。连接部5CD被布置在电路板1的下端。连接部5CD具有转换部2C和2D的输入和输出端子。通过这种布置，转换部2A、2B、2C和2D能够被布置为使得一个转换部的开关电路部（4A、4B、4C和4D）不与其余每个转换部的控制电路部（3A、3B、3C和3D）相邻。即，开关电路部4A不与控制电路部3B、3C或3D相邻。另外，开关电路部4B不与控制电路部3A、3C或3D相邻。开关电路部4C不与控制电路部3A、3B或3D相邻。开关电路部4D不与3A、3B或3C相邻。因此，即使这些转换部2A、2B、2C和2D中的两个或更多个同时执行操作，也能抑制来自一个开关电路部的噪声，以免影响另一转换部的控制电路部和导致故障。在此，给出四个转换部作为实例，但是，当在单个电路板上布置三个或五个或更多个转换部时，还可以构想根据本发明的各种布置实例。另外，在上述实施例实例中，描述了作为车灯的前灯的近光照明电路和远光照明电路的转换部被布置在单个电路板上的实例，但是本发明也适用于例如各种灯（诸如刹车灯和尾灯、雾灯、转向灯或小灯）的照明电路的多个DC-DC转换器被布置在单个电路板上的情况。另外，图3示出了升压型转换器实例，但是本发明当然还适用于降压型转换器或升压/降压型转换器。此外，本发明还适用于使用变压器（transformer）代替扼流线圈作为绕线元件的DC-DC转换器的情况。即，本发明还适用于通过控制开关元件来控制输出电压的各种类型的开关DC-DC转换器。另外，本发明不限于车灯的照明电路，而是可以广泛地用作在单个电路板上布置多个DC-DC转换器的技术。如上所述，根据本发明的DC-DC转换器包括多个转换部，每个转换部包括开关电路部和控制电路部，并且多个转换部被设置在单个电路板上，使得每个转换部的开关电路部不与其余每个转换部的控制电路部相邻。DC-DC转换器可以包括第一转换部和第二转换部作为多个转换部，所述第一转换部包括第一开关电路部和第一控制电路部，所述第二转换部包括第二开关电路部和第二控制电路部。此时，第一转换部和第二转换部可被设置在电路板上，使得第一开关电路部与第二控制电路部不彼此相邻，并且第二开关电路部与第一控制电路部不彼此相邻。根据此结构，当第一和第二转换部被安装在单个电路板上时，来自开关电路部的谐波噪声对另一转换部的控制电路部的影响能够被减小，这样可以抑制故障发生。第一开关电路部、第一控制电路部、第二控制电路部和第二开关电路部可被设置为在电路板上沿一个方向按照第一开关电路部、第一控制电路部、第二控制电路部和第二开关电路部的顺序排列。根据此结构，产生大量热的第一开关电路部和第二开关电路部能够被设置为在电路板的两个端部上彼此距离最远，这样便于散热，提高效率并减小对控制电路部的热效应。第一开关电路部和第二开关电路部中的每一者可以包括开关元件、绕线元件和整流元件作为电路元件。在此，第一开关电路部的电路元件和第二开关电路部的电路元件可被设置为使得流过第一开关电路部的开关元件的输入电流的路径、和流过第二开关电路部的开关元件的输入电流的路径在电路板的平面上以相反的方向旋转。根据此结构，流过第一开关电路部的开关元件的输入电流路径和流过第二开关电路部的开关元件的输入电流路径在电路板的平面上以彼此相反的方向旋转，这样允许在一个开关电路部中产生的噪声抵消在另一个开关电路部中产生的噪声，并且允许减少被辐射到DC-DC转换器中以及从DC-DC转换器辐射出的噪声。