专利名称:半导体光源点灯电路的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种对LED (Light Emitting Diode)等半导体光源进行点灯的半导体光源点灯电路。
背景技术:
近年来,在前照灯等车辆用灯具中,取代现有的具有灯丝的卤素灯而使用寿命更长且消耗功率更低的LED。LED的发光程度即亮度与流过LED的电流大小相关,因此,在将LED用作为光源的情况下,需要用于对流过LED的电流进行调节的点灯电路。上述点灯电路通常具有误差指示灯,以使流过LED的电流恒定的方式进行反馈控制。例如,为了使前照灯具有远光状态和近光状态,另外为了易于符合标准,希望可以对LED的亮度进行调整。对LED的亮度进行改变的方法,已知连续改变电流值的方法;以及使电流接通/断开而改变其占空比的PWM (Pulse Width Modulation)减光。在前者中,有可能由于电流值改变而产生色调或色温变化的色偏。因此,车辆用灯具的LED点灯电路大多采用后者即PWM减光。本发明人在专利文献I中提出了一种采用PWM减光的点灯控制装置。专利文献1:日本特开2010-170704号公报
发明内容
在专利文献I所记载的点灯控制装置中,将在开关调节器的驱动期间检测出的LED电流的值,在该驱动期间经过后的停止期间中使用电容器模拟地进行保持。但是,通常电容器存在损耗,因此,保持在电容器中的电压值会微小地逐渐变化。在从停止期间向驱动期间转变时,为了将LED电流恢复为其在停止期间前的值,需要使在停止期间中如上所述发生了变化的电压值复原。但是,通常与LED电流的升高相比,电容器的电压值的变化平缓,因此,有可能产生过冲,即,在电压值恢复为原始的值之前LED电流就达到目标值,并从该目标值开始进一步上升。另外,并不限定于PWM减光的情况,在至点灯控制装置的输入电压急剧变化、或者要驱动的LED的数量大幅变化时,电流反馈环路中的误差量的变化无法追随上述变化,其结果,有可能导致LED电流的过冲或欠冲。本发明就是鉴于上述状况而提出的,其目的在于,提供一种可以抑制半导体光源的驱动电流的过冲或欠冲的半导体光源点灯电路。本发明的一个方式涉及一种半导体光源点灯电路。该半导体光源点灯电路具有开关调节器,其基于输入电压,使用开关元件生成半导体光源的驱动电流;以及控制电路,其对开关元件的闭合/断开进行控制,以使得驱动电流的大小接近目标值。在将开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时,使向开关调节器的输入电压,反复成为对应于开关调节器的活动状态的第I电压、和对应于非活动状态的第2电压。控制电路含有比较器,其对驱动电流的大小和目标值进行比较;可逆计数器,其以基于比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数;判定电路,其基于驱动电流的大小,对至开关调节器的输入电压是否偏离第I电压进行判定;寄存器,其将在判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一,取得由可逆计数器进行计数而得到的数字值,在判定电路中判定为已偏离的期间,对所取得的数字值进行保持;数字模拟变换器,其将由可逆计数器计数而得到的数字值变换为模拟信号;以及驱动电路,其基于由数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号,对开关元件的闭合/断开进行控制。可逆计数器在开关调节器从非活动状态成为活动状态时,读出由寄存器保持的数字值,作为由可逆计数器进行计数而得到的数字值。根据该方式,可以在判定电路判定为已偏离的期间,将驱动电流的大小和目标值之间的比较结果数字地进行保持。本发明的另一方式也是一种半导体光源点灯电路。该半导体光源点灯电路具有开关调节器,其使用开关元件生成半导体光源的驱动电流;以及控制电路,其对开关元件的闭合/断开进行控制,以使得驱动电流的大小接近目标值。控制电路含有比较器,其对驱动电流的大小和目标值进行比较;可逆计数器,其以基于比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数;数字模拟变换器,其将由可逆计数器进行计数而得到的数字值变换为模拟信号;以及驱动电路,其基于由数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号,对开关元件的闭合/断开进行控制。驱动电流的大小和目标值的差越大,可逆计数器就越快地对数字值进行计数。根据该方式,以数字方式处理驱动电流的大小和目标值之间的比较结果。此外,上述构成要素的任意组合、或者将本发明的构成要素或表现在装置、方法、系统等之间彼此替换而得到的方式,也是作为本发明的方式而有效的。发明的效果根据本发明,可以抑制半导体光源的驱动电流的过冲或欠冲。
图1是表示具有实施方式所涉及的半导体光源点灯电路的车载电路的结构的电路图。图2是表示图1的动作时钟选择电路的结构的电路图。图3是表示在PWM减光模式中,图1的半导体光源点灯电路的动作状态的时序图。图4是表示在非减光模式中输入电压急剧变化的情况下,图1的光导体光源点灯电路的动作状态的时序图。图5是表示图1的第I控制电源电路的变形例的结构的电路图。
具体实施例方式下面,对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、信号,标注相同标号而适当地省略重复说明。另外,在各附图中,将对于说明不重要的部件的一部分省略而进行表示。另外,针对电压、电流或电阻等添加的标号,根据需要而有时用于表示各个电压值、电流值或电阻值。在本说明书中,“部件A与部件B连接的状态”除了部件A和部件B物理地直接连接的情况之外,还包括部件A和部件B经由不会对电气连接状态产生影响的其它部件而间接连接的情况。图1是表示车载电路10的结构的电路图。车载电路10具有实施方式所涉及的半导体光源点灯电路100、发动机控制单元(Engine Control Unit) 20、车载蓄电池30、以及将3个车载用LED串联连接而构成的LED 40。LED 40也可以构成为,可以通过未图示的旁路开关等针对每一个LED而单独地控制LED的点灯·熄灯。发动机控制单元20是用于集中进行汽车的电气控制的微控制器。发动机控制单元20与车载蓄电池30连接,从车载蓄电池30承受大约12V的蓄电池电压Vbat。发动机控制单元20向半导体光源点灯电路100供给固定电压即接地电位V_ (= 0V)。发动机控制单元20针对LED 40的控制具有下述2种模式。1. PWM减光模式在PWM减光模式中,发动机控制单元20使用减光用开关元件62,生成以从几百Hz至几kHz的减光频率f I且以矩形波形状变化的输入电压Vin。例如,如果减光用开关元件62闭合,则输入电压Vin向与蓄电池电压Vbat相同的例如13V左右的供给电压上升,如果减光用开关元件62断开,则输入电压Vin向接地电位下降。将输入电压Vin的变动周期(=1/Π,下面称为减光周期Tl)设定为与输入电压Vin的上升时或下降时的转变时间相比更长。因此,输入电压Vin反复成为供给电压和接地电位附近的电压。发动机控制单元20将生成的输入电压Vin向半导体光源点灯电路100供给。通过上述的输入电压Vin的脉冲调制,LED 40以减光频率fl点灭,从而人的眼睛感觉到的亮度降低 。输入电压Vin的占空比设定为能够得到所需的发光程度。在该情况下,由于在LED 40点灯时,流过LED 40的电流大小的变动被抑制,从而抑制了色偏。下面,有时将减光用开关元件62闭合,半导体光源点灯电路100经由发动机控制单元20承受来自车载蓄电池30的电力供给的情况,表示为输入电压Vin的供给。另外,有时将减光用开关元件62断开,将从车载蓄电池30至半导体光源点灯电路100的电力供给停止的情况,表示为输入电压Vin的断路。2.非减光模式在非减光模式中,发动机控制单元20基本上将供给电压作为输入电压Vin向半导体光源点灯电路100供给。但是,在发动机启动时等对车载蓄电池30施加了急剧变化的负荷时,蓄电池电压Vbat下降,在负荷消失时,蓄电池电压Vbat上升。与此相伴,输入电压Vin也产生变动,有时偏移至与供给电压不同的例如16V左右的突变电压。半导体光源点灯电路100含有控制电路102、开关调节器104及输入电容器148。输入电容器148设置在开关调节器104的输入段。分别向输入电容器148的一端施加输入电压Vin,向另一端施加接地电位。输入电容器148的容量较大,实现提高动作稳定性、以及降低无线电噪声的作用。此外,输入电容器148也可以形成为开关调节器104的一部分。开关调节器104 使用可以为 M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)等晶体管的开关元件122,将从发动机控制单元20输入的输入电压Vin变换为适用于LED40的正向电压Vf的输出电压Vout,并向LED 40的正极施加。如果从电流的观点出发,开关调节器104基于输入电压Vin,使用开关元件122生成流过LED40的驱动电流Iu;D。开关调节器104的接地电位是由发动机控制单元20供给的。
开关调节器104在输入电压Vin大于或等于开关调节器104的最低动作电压的期间,使用开关元件122生成驱动电流1_。开关调节器104在输入电压Vin小于开关调节器104的最低动作电压的期间,不生成驱动电流1_。因此,在将开关调节器104生成驱动电流的状态称为活动状态时,在PWM减光模式中,输入电压Vin反复成为与活动状态对应的供给电压或突变电压、以及与非活动状态对应的接地电位附近的电压。控制电路102对开关元件122的闭合/断开进行控制,以使驱动电流Imi的大小接近目标值。控制电路102含有驱动电路106、D/A变换器120、可逆计数器118、误差比较器116、电流检测部112、动作时钟选择电路150、基本时钟生成电路110、保持电路160、基准电压源114、第I控制电源电路130、第2控制电源电路140及POR (Power On Reset)电路146。电流检测部112检测驱动电流Imi的大小。电流检测部112例如是流过驱动电流Iled的电流检测电阻,生成与驱动电流U的大小对应的检测电压Vd,并向误差比较器116的非反转输入端子施加。电流检测部112将检测电压Vd向动作时钟选择电路150供给。检测电压Vd是以接地电位等固定电压为基准而生成的。基准电压源114生成与驱动电流Im大小的目标值对应的基准电压Vref,并向误差比较器116的反转输入端子施加。基准电压源114将基准电压Vref向动作时钟选择电路150供给。基准电压Vref是以固定电压为基准而生成的。误差比较器116对检测电压Vd和基准电压Vref进行比较。即,误差比较器116对检测电压Vd示出的驱动电流Imi的大小和基准电压Vref示出的目标值进行比较。误差比较器116根据检测电压V d和基准电压Vref之间的大小关系,将设为有效或无效的误差信号S2输出至可逆计数器118。特别地,误差信号S2在Vd彡Vref时设为有效,误差信号S2的电压为高电平。误差信号S2在Vd < Vref时设为无效,误差信号S2的电压为低电平。可逆计数器118以根据在误差比较器116中的比较结果而确定的计数器的方向对控制数字值进行计数。作为可逆计数器118,例如也可以采用具有与作为标准逻辑IC的74系列的’ 191相同功能的元件。可逆计数器118具有输入误差信号S2的U/D控制端子118a、输入动作时钟信号S3的时钟脉冲输入端子118b、与所计数的控制数字值的位数对应数量的输出端子118c、与所计数的控制数字值的位数对应数量的数据输入端子118d、控制是否将从数据输入端子118d输入的数字值作为控制数字值进行载入的载入端子118e。可逆计数器118将控制数字值从输出端子118c向D/A变换器120输出。表I是可逆计数器118所涉及的真值表。表I可逆计数器118在输入至载入端子IlSe的信号为低电平时,将输入至数据输入端
权利要求
1.一种半导体光源点灯电路,其特征在于,具有 开关调节器,其基于输入电压,使用开关元件生成半导体光源的驱动电流;以及控制电路,其对所述开关元件的闭合/断开进行控制,以使得驱动电流的大小接近目标值, 在将所述开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时,至所述开关调节器的输入电压,反复成为对应于所述开关调节器的活动状态的第I电压、和对应于非活动状态的第2电压, 所述控制电路含有 比较器,其对驱动电流的大小和目标值进行比较; 可逆计数器,其以基于所述比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数; 判定电路,其基于驱动电流的大小,对至所述开关调节器的输入电压是否偏离第I电压进行判定; 寄存器,其将在所述判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一,取得由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值,在所述判定电路中判定为已偏离的期间,对所取得的数字值进行保持; 数字模拟变换器,其将由所述可逆计数器计数而得到的数字值变换为模拟信号;以及驱动电路,其基于由所述数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号,对所述开关元件的闭合/断开进行控制, 所述可逆计数器在所述开关调节器从非活动状态成为活动状态时,读出由所述寄存器保持的数字值,作为由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值。
2.—种半导体光源点灯电路,其特征在于,具有 开关调节器,其使用开关元件生成半导体光源的驱动电流;以及控制电路,其对所述开关元件的闭合/断开进行控制,以使得驱动电流的大小接近目标值, 所述控制电路含有 比较器,其对驱动电流的大小和目标值进行比较; 可逆计数器,其以基于所述比较器中的比较结果而确定的计数方向对数字值进行计数; 数字模拟变换器,其将由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值变换为模拟信号;以及 驱动电路,其基于由所述数字模拟变换器进行变换的结果而得到的模拟信号,对所述开关元件的闭合/断开进行控制, 驱动电流的大小和目标值的差越大,所述可逆计数器就越快地对数字值进行计数。
3.根据权利要求2所述的半导体光源点灯电路,其特征在于, 所述控制电路还含有时钟生成部,其生成时钟信号,该时钟信号随着驱动电流的大小和目标值的差越大而频率越高, 所述可逆计数器基于由所述时钟生成部生成的时钟信号进行计数动作。
4.根据权利要求2或3所述的半导体光源点灯电路,其特征在于,在将所述开关调节器生成驱动电流的状态称为活动状态时,使向所述开关调节器的输入电压,反复成为对应于所述开关调节器的活动状态的第I电压、和对应于非活动状态的第2电压, 所述控制电路还含有 判定电路,其基于驱动电流的大小,对至所述开关调节器的输入电压是否偏离第I电压进行判定;以及 寄存器,其将在所述判定电路中判定为没有偏离的情况作为条件之一,取得由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值,在所述判定电路中判定为已偏离的期间,对所取得的数字值进行保持, 所述可逆计数器在所述开关调节器从非活动状态成为活动状态时,读出由所述寄存器保持的数字值,作为由所述可逆计数器进行计数而得到的数字值。
5.根据权利要求4所述的半导体光源点灯电路,其特征在于, 如果在所述判定电路中判定为已偏离,则所述可逆计数器以与在所述判定电路中判定为没有偏离的情况相比更快地对数字值进行计数。
全文摘要
本发明提供一种半导体光源点灯电路,其使电路规模更小。半导体光源点灯电路(10)具有开关调节器(104),其基于输入电压(Vin),使用开关元件(122)生成驱动电流(ILED);以及控制电路(102)。控制电路(102)含有误差比较器(116),其对驱动电流(ILED)的大小和目标值进行比较;可逆计数器(118),其基于比较结果,对控制数字值进行计数;动作时钟选择电路(150),其基于驱动电流(ILED)的大小,判断输入电压(Vin)是否被断路;以及寄存器(162),其基于判断结果,取得或不取得控制数字值,并对所取得的控制数字值进行保持。可逆计数器(118)在开关调节器(104)从非活动状态成为活动状态时,将由寄存器(162)保持的数字值作为控制数字值读出。
文档编号H05B37/02GK103037571SQ201210375028
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月29日 优先权日2011年10月6日
发明者菊池贤, 盐津文规, 难波高范, 伊藤昌康 申请人:株式会社小糸制作所