JP2001006886A - 放電灯点灯回路 - Google Patents
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Abstract
成の簡単化及びコスト削減を図る。 【解決手段】 点灯回路1において、直流電源回路3
と、該直流電源回路3の出力電圧を交流電圧に変換して
2つの放電灯に供給する直流−交流変換回路4と、放電
灯に係る電圧や電流の検出信号に応じて放電灯の点灯制
御を行う制御回路8を設ける。そして、直流電源回路3
から出力される正極性及び負極性の電圧についての電圧
切換のために直流−交流変換回路4内には4つのスイッ
チ素子からなるフルブリッジ型回路を構成し、各スイッ
チ素子が対をなして交番動作されることで得られる交流
電圧を各放電灯に供給する。放電灯を点灯させる場合に
は、その起動前に放電灯に供給される電圧の極性が正極
又は負極のいずれか一方に規定されるようにスイッチ素
子の状態を固定して、当該放電灯の点灯後に当該スイッ
チ素子の交番動作が行われるように制御する。
Description
構成する直流電源回路及び直流−交流変換回路の構成を
改良することで部品点数やコストの削減を図るための技
術に関する。
灯回路については、直流電源回路、直流−交流変換回
路、起動回路(所謂スタータ回路)を備えた構成が知ら
れている。例えば、直流電源回路にDC−DCコンバー
タの構成を用い、直流−交流変換回路にはフルブリッジ
型回路(4つの半導体スイッチ(あるいはスイッチン
グ)素子をそれぞれ2組にしてスイッチング制御を行う
ように構成された回路)及びそのドライバ回路を使用し
た構成では、DC−DCコンバータの出力する正極性の
電圧(正電圧)がフルブリッジ型回路において矩形波状
電圧に変換された後、放電灯に供給される。
は、放電灯が点灯する前に放電灯にかかる電圧を、一時
的にある程度高い電圧(所謂オーバーカレント電圧)に
しておく必要がある。これは起動回路によって発生する
起動パルスが放電灯に印加されて当該放電灯がブレーク
ダウンした時に放電灯の管電圧が低下することにより直
流電源回路内の平滑コンデンサの電荷あるいは直流電源
回路の後段に設けられる電流補助回路(例えば、特開平
9−223591号公報を参照。)内のコンデンサの電
荷が放電灯への電流となってアーク放電への移行をより
確実に行うことができるからである。
回路によって複数の放電灯を点灯させた場合には、各放
電灯に対して直流電源回路やフルブリッジ型構成の直流
−交流変換回路がそれぞれ必要となり、また、各直流電
源回路の後段に上記の電流補助回路がそれぞれ必要とな
るため回路構成が複雑化してしまうという問題がある。
使用する場合を例にすると、車輌前部の左右にそれぞれ
前照灯が付設される場合に、左右2つの放電灯とそれぞ
れの点灯回路が必要となる。また、ハイビーム(あるい
は走行ビーム)とロービーム(あるいはすれ違いビー
ム)とを別個の放電灯によってそれぞれ照射する構成を
採用した場合(所謂4灯式照明)には、左右に2個ずつ
の放電灯及びその点灯回路が必要である。
灯回路において回路構成の簡単化及びコスト削減を図る
ことを課題とする。
解決するために、直流入力電圧を受けて所望の直流電圧
を出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧
を交流電圧に変換した後にこれを複数の放電灯にそれぞ
れ供給するための直流−交流変換回路と、放電灯に係る
電圧又は電流を検出するための検出回路と、該検出回路
からの検出信号に応じて放電灯の電圧若しくは電流又は
供給電力を制御するための制御回路とを備えた放電灯点
灯回路において、下記の(イ)乃至(ハ)に示す構成を
有するものである。
それぞれ各別に出力される正極性及び負極性の電圧が上
記直流−交流変換回路に送出されること。
るために直流−交流変換回路内に設けられた2対のスイ
ッチ素子がフルブリッジ型の回路構成をなしており、各
スイッチ素子がそれらの駆動回路によって対をなして交
番動作されることで生成される交流電圧が各放電灯に供
給されるようにしたこと。
点灯させる場合には、当該放電灯の起動前に上記直流−
交流変換回路から放電灯に供給される電圧の極性が正極
又は負極のいずれか一方に規定されるようにスイッチ素
子の状態が固定され、当該放電灯の点灯後に当該スイッ
チ素子の交番動作が行われること。
対して直流−交流変換回路内に2対のスイッチ素子を設
けてフルブリッジ型回路を構成してこれらのスイッチ素
子が交番動作するように駆動制御を行えば良いので回路
構成が簡単になり、しかも放電灯の点灯前に当該放電灯
に供給される電圧の極性を一方の極性に固定することで
放電灯の点灯性を良好なものにすることができる。
路の基本構成を示すものであり、1つの放電灯に関する
回路構成を示している。
路3、直流−交流変換回路4、起動回路5を備えてい
る。
電圧(これを「Vin」と記す。)を受けて所望の直流電
圧を出力するものであり、後述する制御回路からの制御
信号に応じてその出力電圧が可変制御される。この直流
電源回路3には、スイッチングレギュレータの構成を有
するDC−DCコンバータ(チョッパー式、フライバッ
ク式等。)が用いられるが、正極性の電圧出力(正電圧
出力)を得るための第1の回路部(DC−DCコンバー
タ3A)と負極性の電圧出力(負電圧出力)を得るため
の第2の回路部(DC−DCコンバータ3B)とが互い
に並列の関係をもって配置されている。
のである。
力端子「ta」に接続されることで電圧Vinが入力され
るようになっており、1次巻線Tpの他端は半導体スイ
ッチ素子SW(図には単にスイッチの記号で示すが、電
界効果トランジスタ等が用いられる。)及び電流検出用
抵抗Rsを介して接地されている(この抵抗Rsについ
ては任意であり、特に設けなくても良い)。尚、半導体
スイッチ素子SWの制御端子(FETの場合にはゲー
ト)には図示しない制御回路からの信号「Sc」が供給
されてそのスイッチング制御が行われる。
ダイオードD1のアノードに接続され、該ダイオードD
1のカソードがコンデンサC1を介して接地されてい
る。そして、コンデンサC1の端子電圧が端子「to
1」を介して出力電圧(これを「Vdcp」と記す。)と
なる。また、2次巻線Tsの他端は、ダイオードD2の
カソードに接続されており、該ダイオードD2のアノー
ドがコンデンサC2を介して接地されるとともに端子
「to2」に接続されており、当該端子を介して出力電
圧(これを「Vdcn」と記す。)が得られる。
負極性の電圧Vdcp(>0)、Vdcn(<0)を2つの出
力端子「to1」、「to2」から各別に出力する構成
となっている。
巻き始めを示しており、例えば、2次巻線Tsについて
はダイオードD2との接続端及び接地された中間タップ
における巻き始端にそれぞれ「・」印が付されている。
後段に配置されており(図1参照。)、該直流電源回路
3の出力電圧を交流電圧に変換した後にこれを放電灯6
に供給するために設けられており、直流電源回路3の2
つの出力端子からそれぞれ各別に出力される正極性及び
負極性の電圧が送出されてくる。そして、DC−DCコ
ンバータ3Aの出力電圧Vdcpと、DC−DCコンバー
タ3Bの出力電圧Vdcnとを切り換えるために、直流−
交流変換回路4内に設けられた1対の半導体スイッチ素
子sw1、sw2(これらの素子には電界効果トランジ
スタ等が用いられるが、図には単にスイッチの記号で示
す。)がそれらの駆動回路DRVによって交番動作さ
れ、これによって生成される交流電圧が放電灯6に供給
される。
直列に接続された2つのスイッチ素子sw1、sw2に
ついては、その一方sw1がDC−DCコンバータ3A
の出力端子に接続されるとともに、sw2を介してDC
−DCコンバータ3Bの出力端子に接続されている。そ
して、これらのスイッチ素子をそれぞれ相反的にスイッ
チング制御する駆動回路DRVについては、例えば、ハ
ーフブリッジドライバとして既知のIC(集積回路)が
使用される。つまり、駆動回路DRVからの各スイッチ
素子の制御端子にそれぞれ供給される信号により、素子
sw1がオン状態のとき、素子sw2がオフ状態とな
り、逆に素子sw1がオフ状態のとき、素子sw2がオ
ン状態となるようにハーフブリッジの交番動作が行われ
て直流電圧が交流電圧に変換される。
電圧Vdcnの負極性電圧に基づいて動作させる。従っ
て、このために駆動回路DRV用の電源電圧が必要にな
る。また、駆動回路DRVに入力される制御信号(クロ
ック信号)についても同様の配慮が必要である。
信号(高電圧パルス)を発生させて放電灯6に起動をか
けるために設けられており、当該起動信号は直流−交流
変換回路4の出力する交流電圧「Vout」に重畳されて
放電灯6に印加される。つまり、起動回路5内には誘導
性負荷(インダクタンス成分)が含まれており、放電灯
6の一方の電極端子が誘導性負荷を介して2つのスイッ
チ素子sw1、sw2同士の接続点Aに接続され、他方
の電極端子がグランド(GND)に直接又は電流検出手
段(電流検出用の抵抗やコイル等)を介して接続される
ことで接地されている。
めの検出回路としては、例えば、上記電流検出手段(図
1には電流検出用抵抗「Ri」を示す。)によって放電
灯に流れる電流を直接的に検出する構成の他、直流電源
回路3の後段において電流検出信号又は電圧検出信号を
取得する構成が挙げられる。例えば、後者の例として
は、図1に示すように、DC−DCコンバータ3A、3
Bの直後に電圧検出手段7A、7B(例えば、分圧抵抗
等を使って出力電圧を検出する回路)をそれぞれ設け、
当該手段によって検出される出力電圧の検出信号を放電
灯6にかかる電圧の検出信号の代替信号として用いるこ
とができる。
に応じて放電灯6の電圧若しくは電流又は供給電力を制
御するために設けられており、直流電源回路3に対して
制御信号を送出することでこれらの出力電圧を制御した
り、あるいは上記駆動回路DRVに制御信号を送出して
ブリッジの極性切換についての制御を行う。尚、放電灯
6の点灯前には当該放電灯への供給電圧をあるレベルま
で高めておくことで、放電灯の点灯を確実にするための
出力制御を行うことも制御回路8の役目である。
の間に設けられた電流補助回路9は、当該回路内に設け
られた容量性負荷に蓄積されたエネルギーを放電灯6の
起動時に当該放電灯に供給することによってグロー放電
からアーク放電への移行が確実に行われるように補助す
るために設けられている。尚、図1では電流補助回路9
がDC−DCコンバータ3Aの後段に設けられている
が、これは放電灯6の起動前に当該放電灯に供給される
電圧の極性が正極に規定されるためである(つまり、供
給電圧の極性が負極に規定される場合には、図1に1点
鎖線で示すように、DC−DCコンバータ3Bの後段に
電流補助回路9′を付設すれば良い。)。
であり、図中のコンデンサが上記容量性負荷に相当す
る。
デンサCaとの直列回路とされ、抵抗Raの一端がDC
−DCコンバータ3Aの出力端子to1に接続されると
ともに、当該抵抗の他端がコンデンサCaを介して接地
されている。
bとツェナーダイオードZDとの直列回路とされ、コン
デンサCbの一端がDC−DCコンバータ3Aの出力端
子to1に接続されるとともに、その他端がツェナーダ
イオードZDのカソードに接続されており、該ツェナー
ダイオードZDのアノードが接地されている。
DC−DCコンバータ3Aの出力端子to1に接続され
るとともに、その他端がコンデンサCcと抵抗Rdとの
直列回路を介して接地されており、該抵抗Rdに対して
ダイオードDが並列に接続されている(ダイオードDの
カソードがコンデンサCcと抵抗Rdとの間に接続さ
れ、そのアノードが接地されている。)。
1つの放電灯に対して1対のスイッチ素子及びそれらの
駆動回路を用いたハーフブリッジ型の構成で済むことに
なり、また、電流補助回路についてはDC−DCコンバ
ータ3A又は3Bのうち、いずれか一方の後段に設ける
だけで良い。
灯させる構成へと拡張する場合の回路構成(制御回路に
ついてはその要部だけを示す。)を図4に従って説明す
る。尚、以下では、2つの放電灯61、62を例にして説
明するが、より一般には、61が第1の放電灯群、62が
第2の放電灯群を表すと考えれば良い。
に対して1対のスイッチ素子sw1、sw2と1個の駆
動回路DRVが必要とされたが、2つの放電灯61、62
に対する点灯回路1Aにおいてはその倍の構成要素、つ
まり、2対のスイッチ素子と2個の駆動回路が必要であ
る。
のDC−DCコンバータ3A、3Bについては、2つの
放電灯の間で共用されており、これらの後段に設けられ
る直流−交流変換回路4については、4つのスイッチ素
子sw1、sw2、sw3、sw4(図には単にスイッ
チの記号で示す。)からなるフルブリッジ型の回路構成
を有している。
直列接続とされることにより第1の組をなすスイッチ素
子sw1、sw2については、その一方sw1の一端が
DC−DCコンバータ3Aの後段に設けられた電流補助
回路9の出力端子に接続され、当該スイッチ素子sw1
の他端がスイッチ素子sw2を介してDC−DCコンバ
ータ3Bの出力端子to2に接続されている。そして両
スイッチ素子同士の接続点αに対して第1の放電灯61
が起動回路51(の誘導性負荷)を介して接続されてい
る。
組をなすスイッチ素子sw3、sw4については、その
一方sw3の一端が電流補助回路9の出力端子に接続さ
れ、当該スイッチ素子sw3の他端がスイッチ素子sw
4を介してDC−DCコンバータ3Bの出力端子to2
に接続されている。そして、両スイッチ素子同士の接続
点βに対して第2の放電灯62が起動回路52(の誘導性
負荷)を介して接続されている。
1及び第2の放電灯61、62のそれぞれの端子のうち、
上記接続点αやβに接続されない方の端子についてはこ
れを直接グランドに接続するか、又は電流検出手段(図
には電流用検出抵抗Ri1、Ri2を示す。)を介してグ
ランドに接続する。
もにハーフブリッジドライバ用のICが使用され、その
一方の駆動回路DRV1がスイッチ素子sw1、sw2
のオン/オフ制御を担当し、他方の駆動回路DRV2が
スイッチ素子sw3、sw4のオン/オフ制御を担当し
ている。即ち、ある時刻において、駆動回路DRV1に
よりスイッチ素子sw1がオン状態、スイッチ素子sw
2がオフ状態となるように各素子の状態を規定されたと
すると、このとき、駆動回路DRV2によりスイッチ素
子sw3がオフ状態、スイッチ素子sw4がオン状態と
なるように各素子の状態が規定される。また、別の時刻
において、駆動回路DRV1によりスイッチ素子sw1
がオフ状態、スイッチ素子sw2がオン状態となるよう
に各素子の状態を規定されたとすると、このとき、駆動
回路DRV2によりスイッチ素子sw3がオン状態、ス
イッチ素子sw4がオフ状態となるように各素子の状態
が規定される。このようにしてスイッチ素子sw1とs
w4とが同じ状態、スイッチ素子sw2とsw3とが同
じ状態となって、これらが相反的に交番動作する。
動作によって、例えば、第1の放電灯61に正極性の電
圧が供給される間、第2の放電灯62には負極性の電圧
が供給され、逆に、第1の放電灯61に負極性の電圧が
供給される間、第2の放電灯62には正極性の電圧が供
給されることになる。
検出用抵抗Ri1、Ri2によって電圧変換された各放電
灯の電流検出信号を受けて電流値を検出するとともに、
放電灯が点灯したか否かを判別するための回路であり、
電流検出回路10aと点灯判別回路10bとにより構成
される。
について注意を要する。
ドとの間に、放電灯に流れる電流を検出するための電流
検出手段としてシャント抵抗(Ri1やRi2)を介挿し
たとすると、当該抵抗に生じる電圧降下を検出すること
で放電灯の電流検出を行うことができるが、その際の検
出信号(図4では放電灯61に係る検出信号を「Si1」
と記し、放電灯62に係る検出信号を「Si2」と記
す。)の向きが問題となる。即ち、放電灯に流れる電流
の向きが矩形波の極性に応じて交番するために検出信号
が正値になったり負値となってしまう(例えば、矩形波
の正極(性)電圧が放電灯に供給されたときに流れる電
流の検出信号値を正値とすると、極性反転によって矩形
波の負極(性)電圧が放電灯に供給されたときに流れる
電流の検出信号値は負値となる。)。
号)の時間的変化(反転)は、これを利用する制御回路
にとって取り扱いが面倒であるため好ましくないので、
検出信号の極性を一定化させるには、例えば、絶対値回
路や、図5に示すように電流検出用抵抗Ri1(又はR
i2)による電圧降下に対して非反転増幅回路及び反転
増幅回路を互いに並列に設け、両者の出力電圧を選択的
に出力する回路構成が挙げられる。
増幅回路を構成しており、その非反転入力端子が抵抗R
1aを介して放電灯61(又は62)と電流検出用抵抗R
i1(又はRi2)との間に接続されている。尚、ダイオ
ードD1aはそのカソードが演算増幅器OP1の非反転
入力端子に接続され、そのアノードが接地されている
(当該ダイオードD1aや後述するダイオードD2aは
演算増幅器への入力電圧が負値に反転したときに当該演
算増幅器を保護する目的で付設される。)。
D1bのアノードに接続され、該ダイオードD1bのカ
ソードが電流検出端子「tDET」に接続されている。そ
して、演算増幅器OP1の反転入力端子は抵抗R1bを
介して接地されるとともに抵抗R1cを介してダイオー
ドD1bのカソードに接続されている。尚、抵抗R1
a、R1b、R1cの各抵抗値は同じ値に設定されてい
る。
ており、その反転入力端子が抵抗R2aを介して放電灯
61(又は62)と電流検出用抵抗Ri1(又はRi2)と
の間に接続されている。尚、ダイオードD2aはそのカ
ソードが演算増幅器OP2の反転入力端子に接続され、
そのアノードが接地されている。
D2bのアノードに接続され、該ダイオードD2bのカ
ソードが電流検出端子tDETに接続されるとともに抵抗
R2cを介して接地されている。尚、演算増幅器OP2
の反転入力端子は抵抗R2b(その抵抗値は抵抗R2a
の抵抗値の2倍に設定されている。)を介してダイオー
ドD2bのカソードに接続されており、また、演算増幅
器OP2の非反転入力端子は接地されている。
1(又はRi2)による電圧降下が、演算増幅器OP1に
よる非反転増幅回路によって2倍の電圧に増幅され、他
方、演算増幅器OP2による反転増幅回路によって「−
2」倍の電圧に増幅される。そして、各演算増幅器の出
力端子に設けられたダイオードD1b、D2bによって
両者のうち高い方の電圧が選択されて、これが電流検出
端子tDETに取り出される。即ち、放電灯6への正極電
圧(あるいは矩形波における正電圧)の供給時には、演
算増幅器OP1による非反転増幅回路の出力電圧が電流
検出端子tDETに得られ、また、放電灯6への負極電圧
(あるいは矩形波における負電圧)の供給時には、演算
増幅器OP2による反転増幅回路の出力電圧が電流検出
端子tDETに得られることになる。尚、こうして得られ
る検出電圧は放電灯が点灯したか否かを判断するための
信号や、放電灯の点灯状態を判別して供給電力を規定す
るための信号等に用いることができる。
に対してそれぞれ設けられた電流検出回路からの信号
(放電灯61に係る信号を「SI1」、放電灯62に係る
信号を「SI2」と記す。)を受けて、これらの信号レ
ベルを所定の基準電圧と比較することで、各放電灯の点
消灯状態を示す判別信号を2値(化)信号として得るこ
とができる。
り、電流検出回路10aからの信号SI1がコンパレー
タCMP1のプラス入力端子に供給され、該コンパレー
タのマイナス入力端子には定電圧源「Eref1」で示す基
準電圧が供給される。よって、信号SI1のレベルがそ
の基準電圧より高い場合にコンパレータCMP1の出力
するH(ハイ)レベル信号が出力端子tc1から出力さ
れる。また、電流検出回路10aからの信号SI2がコ
ンパレータCMP2のプラス入力端子に供給され、該コ
ンパレータのマイナス入力端子には定電圧源「Eref2」
で示す基準電圧が供給される。よって、信号SI2のレ
ベルがその基準電圧より高い場合にコンパレータCMP
2の出力するHレベル信号が出力端子tc2から出力さ
れる。尚、図では出力端子tc1から得られる信号を
「S1」(S1がHレベル信号であるとき放電灯61が
点灯状態、S1がL(ロー)レベル信号のとき放電灯6
1が消灯状態と識別される。)と記し、出力端子tc2
から得られる信号を「S2」(S2がHレベル信号であ
るとき放電灯62が点灯状態、S2がLレベル信号のと
き放電灯62が消灯状態と識別される。)と記してい
る。また、各コンパレータの出力端子と電源電圧「Vc
c」の電源端子との間に介挿された抵抗はプルアップ抵
抗である。
放電灯61、62に対するそれぞれの点灯指示信号(これ
は手動点灯の場合には操作スイッチにより生成され、自
動点灯の場合には自動点灯制御回路により生成される信
号であり、61に対する点灯指示信号を「LT1」、62
に対する点灯指示信号を「LT2」と記す。)及び上記
した点灯判別回路10bからの点灯判別信号S1、S2
を受けて直流−交流変換回路4内の駆動回路DRV1、
DRV2にそれぞれ送出する制御信号を生成するために
設けられており、図7にその回路例(論理ゲートを使っ
た構成例)を示す。
信号生成回路から送られて来る信号であり、放電灯の点
灯周波数(例えば、250〜500Hz程度)に対応す
る基本周波数の矩形波状信号である。当該信号CKは抵
抗Rx及びコンデンサCxの直列回路を経て2入力AN
D(論理積)ゲート「AD1」、2入力NOR(否定論
理和)ゲート「NR1」にそれぞれ送出される。つま
り、抵抗Rx及びコンデンサCxからなる時定数回路
は、信号CKの立ち上がり時点と立ち下がり時点で短い
幅のパルスを作り出すために設けられており(抵抗Rx
の抵抗値及びコンデンサCxの静電容量で決まる時定数
は極く小さな値に設定されている。)、コンデンサCx
の端子電圧がNOT(論理否定)ゲート「NT1」を介
してゲートAD1及びNR1の一方の端子にそれぞれ送
られる(これらのゲートの他方の入力端子には信号CK
がそれぞれ入力される。)。
2入力ANDゲート「AD2」の一方の入力端子に送出
され、その他方の入力端子には後述するDフリップフロ
ップのQバー出力信号(Q出力信号の反転信号)が入力
される。このゲートAD2の出力信号は後段の2入力A
NDゲート「AD3」における一方の入力信号となる。
入力ANDゲート「AD4」の一方の入力端子に送出さ
れ、その他方の入力端子には後述するDフリップフロッ
プのQ出力信号が入力される。このゲートAD4の出力
信号は後段の2入力ANDゲート「AD5」における一
方の入力信号となる。
Dゲート「AD6」の一方の入力端子に供給され、当該
ゲートの他方の入力端子には上記点灯判別信号S1がN
OTゲート「NT2」を介して入力される。そして、こ
のゲートAD6の出力信号はNOTゲート「NT3」を
介して上記ゲートAD5への入力信号とされる。
力ANDゲート「AD7」の一方の入力端子に供給さ
れ、当該ゲートの他方の入力端子には上記点灯判別信号
S2がNOTゲート「NT4」を介して入力される。そ
して、このゲートAD7の出力信号はNOTゲート「N
T5」を介して2入力OR(論理和)ゲート「OR1」
の一方の入力端子に供給される。該ゲートOR1の他方
の入力端子には上記ゲートAD6の出力信号が供給され
るようになっており、ゲートOR1の出力信号は上記ゲ
ートAD3への入力信号となる。
2入力ORゲート「OR2」の入力端子には、AD3、
AD5の出力信号がそれぞれ入力されるようになってお
り、該ゲートOR2の出力信号が、Dフリップフロップ
「D−FF」のクロック信号入力端子(CLK)に入力
される。
Qバー出力端子(図にはQの上にバー記号「−」を付し
て示す。)に接続されることでT型フリップフロップの
構成となっており、Q出力信号が信号「Sdrv1」として
上記駆動回路DRV1に送出され、また、Qバー出力信
号が信号「Sdrv2」として上記駆動回路DRV2に送出
される。
R1によって得られる、信号CKの立ち上がりや立ち下
がりの時点での生成パルスが後段のゲートAD3、AD
5、OR2を介してDフリップフロップ「D−FF」の
クロック信号入力端子CLKに送出されるためには、ゲ
ートNT3やOR1の出力信号がHレベル信号とされる
必要がある。
S1がHレベル信号)、放電灯62が消灯状態である
(信号S2がLレベル信号)とした場合に、放電灯62
に対して信号LT2がHレベル信号になった(つまり、
放電灯62の点灯指示が出された)とする。
あるためにゲートAD6の出力信号がLレベルであり、
これに対してNT3での否定により得られるHレベル信
号がゲートAD5に送出される。
り、これに対するNT4での否定信号と、LT2(Hレ
ベル信号)とがゲートAD7に入力された後、NT5で
否定された信号(Lレベル信号)がゲートOR1に送出
される。その際、ゲートAD6からOR1に送られる信
号のレベルがLレベルであるため、ゲートOR1の出力
信号はLレベル信号となる。
下がり時点に同期して生成されるパルスが入力される
が、仮にDフリップフロップのQ出力信号がHレベル信
号である場合には、当該パルスがゲートAD5に送られ
る。このゲートAD5にはNT3からのHレベル信号が
入力されることになるため、当該ゲート及び後段ゲート
OR2を素通りしてDフリップフロップの端子CLKに
パルスが送られる結果、フリップフロップの状態が反転
してQ出力信号がLレベル信号となる。尚、ゲートAD
4に入力されるDフリップフロップのQ出力信号がLレ
ベル信号である場合にはAD4ゲートの出力信号がLレ
ベルとなるので、Dフリップフロップの状態はそのまま
となってQ出力信号はLレベル信号のままである。従っ
て、信号Sdrv1のレベルがLレベルの状態に固定され
る。
信号S2がHレベル信号となるので、NT4からの否定
信号によりゲートAD7の出力信号がLレベル信号とな
る。よって、ゲートNT5における否定により得られる
Hレベル信号がゲートOR1を素通りしてゲートAD3
に送出される。これにより、信号CKの立ち上り時点に
同期して生成されるパルスがゲートAD1からAD2、
AD3、OR2を通ってDフリップフロップの端子CL
Kに入力されるため、Dフリップフロップの状態反転が
継続的に行われ、信号Sdrv1やSdrv2として所定の基本
周波数(例えば、500Hz)をもった矩形波状信号が
得られることになる。
が消灯状態である場合に、当該放電灯61に対する点灯
指示が出されたときには、放電灯61が点灯するまでの
間、信号Sdrv1のレベルがHレベルに固定されることは
容易に確かめられる(ゲートAD3にはOR1からのH
レベル信号が入力され、ゲートAD5にはNT3からの
Lレベル信号が入力されているので、仮にDフリップフ
ロップのQバー出力信号がHレベル信号であるとすると
ゲートAD1の出力するHレベル信号によってDフリッ
プフロップの状態反転が行われ、Q出力信号がHレベル
信号に規定されてしまうから。)。
になる(「H」はHレベル信号、「L」はLレベル信号
をそれぞれ示す。)。
きには、Sdrv1=「H」、Sdrv2=「L」となる (b)LT2=「H」、S2=「L」のときには、LT1
=「L」又はS1=「H」の場合に、Sdrv1=「L」、
Sdrv2=「H」となる (c)それ以外は信号Sdrv1、Sdrv2には矩形波状信号
が得られる(ゲートNT3とOR1の出力信号がともに
Lレベル信号になることはありえないことに注意を要す
る。)。
記したスイッチ素子sw1がオン状態、素子sw2がオ
フ状態に規定され、また、信号Sdrv2=「L」のときに
素子sw3がオフ状態、素子sw4がオン状態に規定さ
れるように構成されている場合において、上記(a)で
は放電灯61への供給電圧が正極性の電圧に規定され、
放電灯62への供給電圧が負極性の電圧に規定される。
また、上記(b)では放電灯61への供給電圧が負極性
の電圧に規定され、放電灯62への供給電圧が正極性の
電圧に規定される。
係る信号と放電灯62に係る信号とが対称的にはなって
いないが、これは放電灯61の点灯を優先させる機能を
採用したためである。即ち、両放電灯がともに消灯状態
(S1=「L」、S2=「L」)であって、これらに点
灯指示信号が出された場合(LT1=「H」、LT2=
「H」)には、上記(a)により、先ずSdrv1=「H」
となって放電灯61への供給電圧の極性が正極に固定さ
れ、その後に放電灯61が点灯した時点で(S1=
「H」)、上記(b)により、Sdrv2=「H」となって
放電灯62への供給電圧極性が正極に固定される。この
ように放電灯の点灯前には供給電圧の極性を固定した
後、制御回路によって直流電源回路の出力電圧(この場
合には「Vdcp」)を必要十分なレベルまで高めておい
てから起動パルスを放電灯に印加することによって放電
灯の点灯性を確実なものにすることができる。
の放電灯を点灯させる場合に当該放電灯の起動前に直流
−交流変換回路から放電灯に供給される電圧の極性が正
極又は負極のいずれか一方に規定されるようにスイッチ
素子の状態を固定しておき(上記の例では、点灯させた
い放電灯への供給電圧の極性が正極となるように規定さ
れている。勿論、この極性を負極にするためには、信号
Sdrv1やSdrv2と各スイッチ素子のオン/オフ状態との
規定関係を逆転させれば良い。)、当該放電灯の点灯後
に各スイッチ素子の交番動作が行われるように制御する
ことが望ましい。例えば、放電灯の点灯前にこのような
極性規定を行わない場合には上記したDC−DCコンバ
ータ3A、3Bのそれぞれに電流補助回路が必要となる
(∵極性が定まっていないために一方のコンバータにつ
いてのみ電流補助回路を設けたのでは、当該回路内のコ
ンデンサを十分に充電できないか又はコンバータの昇圧
能力を高くしなければならないため。)が、本発明によ
れば上記電流補助回路についてはDC−DCコンバータ
3A又は3Bのいずれか一方の後段にだけ設ければ良い
ので構成が簡単になる。
変換回路4から放電灯に供給される電圧の極性に対応し
た直流電源回路3の一方の出力端子to1(又はto
2)に対してのみ電流補助回路を付設すれば良い。例え
ば、上記したように、放電灯への供給電圧の極性を正極
に規定する場合には、電圧「Vdcp」を出力するDC−
DCコンバータ3Aの後段にのみ電流補助回路9(図4
参照。)が付設される。その際、他方のDC−DCコン
バータ3Bの出力電圧については、放電灯の点灯前にD
C−DCコンバータ3Aにおいて必要とされる電圧まで
高くする必要がなくなる。換言すれば、上記フルブリッ
ジ型回路を構成する2対のスイッチ素子のうち、負極性
の電圧を放電灯に供給する側のスイッチ素子(低段側の
スイッチ素子sw2、sw4)の耐圧を下げることがで
きるということである。つまり、当該スイッチ素子の耐
圧については、下記に示す範囲が好ましい。
上であること ・点灯前における放電灯への供給電圧の極性が一時的に
正極に固定される場合において、DC−DCコンバータ
3Aによって放電灯に対して一時的に供給される電圧を
「Vovc」とするとき、「Vovc」より小さいこと(望ま
しくはVovcの2分の1以下であること。)。
変換回路から放電灯に供給される電圧の極性とは逆極性
の電圧を出力する直流電源回路の出力端子(極性を正極
に規定する場合にはVdcnの出力端子to2、また、極
性を負極に規定する場合にはVdcpの出力端子to1で
ある。)については、当該出力端子から得られる出力電
圧を、直流電源回路の他の出力端子から得られる出力電
圧に比して常に低い電圧となるように規定するか、ある
いは当該電圧を制限する(具体的には図2におけるスイ
ッチ素子SWへの制御信号Scのデューティーサイクル
について上限を規定する等。)ことによって回路素子の
耐圧設計に余裕をもたせることができる。
これらを別々の回路として付設するよりは、2つの放電
灯61、62の間で回路の共通化を図ることが部品点数や
コストの削減にとって好ましい。
を示したものである。
の1次巻線12aに対して2次巻線12b1、12b2が
設けられており、各2次巻線がそれぞれに対応する放電
灯61、62に対して各別に接続されている。
1次側回路には、コンデンサCS及びスイッチ素子SW
gが設けられており、1次用電圧「Vp」によってコン
デンサCSが充電された後、スイッチ素子SWgの導通
(あるいは降伏)によってコンデンサCSが放電し、こ
の時の発生電圧がトランス12によって昇圧された後、
各2次巻線12b1、12b1を介して放電灯61、62に
それぞれ印加される。
例えば、下記に示すようにいくつかの方法が挙げられる
がその如何は問わない。
路の出力電圧から得る方法 (II)直流電源回路又は直流−交流変換回路の出力電
圧を倍電圧回路等を通して昇圧することにより1次用電
圧を得る方法 (III)直流電源回路内に設けられるコンバータトラ
ンスの2次側に巻線を付設して、該2次巻線の出力を整
流・平滑することで1次用電圧を得る方法。
1、12b2については、それらの巻き始め(又は巻き終
わり)を放電灯との接続端子側に規定することにより接
続関係を統一することが好ましい(図には巻き始めを
「・」印で示す。)。尚、その理由の詳細は省略する
が、放電灯への起動信号の極性を統一することでトラン
スの耐圧設計を有利にすること及び1次エネルギーの供
給の向きを揃えることで再点孤電圧発生時における2次
巻線間の電磁結合の影響を低減すること、そして放電灯
の点灯後における極性の切り換わり時に放電灯が消灯し
易くなるのを防止することが目的である。
態から両放電灯を同時に点灯させる場合には、各放電灯
に同様の起動(パルス)信号が印加されるため、同時
(あるいはほぼ同時)に放電灯を起動することができ
る。尚、一方の放電灯61が問題なく点灯し、他方の放
電灯62についてはその点灯を仮に失敗したとしても、
再び起動信号を発生させて後者の放電灯62に起動をか
けることで当該放電灯を点灯させることができる。その
際、点灯している放電灯61に対しても起動信号が印加
されることになるが、点灯時の放電灯のインピーダンス
が低いため、発生電圧は直に減衰するので何等影響を与
えない。他方、点灯していない方の放電灯62について
は、これに接続された2次巻線12b2に発生する電圧
が高周波の電圧であるため、他の放電灯61に接続され
た2次巻線12b1での電圧減衰にはほとんど影響を受
けることなく、予定した起動信号が放電灯62に印加さ
れる。
り、車輌用前照灯への適用例(2つの放電灯を使用する
場合の回路構成例)を示している。
端子電圧が入力フィルタ部15を介して2つのDC−D
Cコンバータ16P、16N(その一方16Pが正極電
圧出力用、他方16Nが負極電圧出力用とされる。)に
供給される。
は、それらの出力電圧を制御するために制御回路17が
設けられており、該制御回路17の発する制御信号が各
コンバータにそれぞれ送出される(つまり、この場合に
はトランス内の2つの1次巻線に対してそれぞれ接続さ
れたスイッチ素子が制御信号を受けてオン/オフ制御さ
れることで各コンバータの出力電圧が制御される。)。
電流の検出信号又はそれらの相当信号(DC−DCコン
バータ16Pの後段に設けられた検出部からの検出信号
等)に基づいて放電灯への電力供給について制御を行う
ために設けられており、例えば、放電灯の管電圧−管電
流特性図における制御曲線に従って、放電灯初期には定
格電力を越える過大な電力を供給した後、供給電力を徐
々に低減して定格電力での定電力制御へと移行させるた
めの信号を演算増幅器等を使って構成した回路(特開平
4−141988号公報等を参照。)が挙げられる。
流補助回路18が設けられている(つまり、本実施例で
は点灯前の放電灯に対して供給される電圧の極性が一時
的に正極に固定される。) DC−ACコンバータ19は、フルブリッジ型回路19
a(その内部は図7を参照。)と、そのブリッジ駆動回
路19b(2つのハーフブリッジドライバからなる。)
から構成され、図4の直流−交流変換回路4に相当す
る。つまり、フルブリッジ型回路19a内に設けられた
4つの半導体スイッチ素子を2組に分けて相反的にスイ
ッチング制御することで直流入力電圧を矩形波状電圧に
変換する。そのために各スイッチ素子への制御信号を発
生するのがブリッジ駆動回路19bであり、上記した制
御回路17から送られてくる信号を受けて動作する。
の後段において、2つの放電灯61、62に対して共通に
設けられている。尚、各放電灯については、その一方6
1が車輌前部の左側に付設される前照灯の光源、他方62
が右側に付設される前照灯の光源としてそれぞれ用いら
れると考えても良いし、あるいは、その一方61がハイ
ビーム用光源、他方62がロービーム用光源の光源とし
てそれぞれ用いられると考えても良い(その場合には、
ビームの切換に応じて使用しない方の放電灯が点灯して
しまわないように制御する必要がある。)。
した通りであるので説明の重複を避けるために、その詳
細は割愛するが、本例ではスイッチ素子としてスパーク
ギャップ素子を使用している。つまり、当該素子の降伏
時にコンデンサの放電電流によって発生する電圧が2次
巻線を介して放電灯に印加される。
から、一方の放電灯61だけを点灯させたい場合には、
当該放電灯に対して正極電圧が供給されるようにフルブ
リッジ型回路19a内の各スイッチ素子のオン/オフ状
態を規定し、その期間内における放電灯61への供給電
圧(Vdcp)をDC−DCコンバータ16Pにより必要
なレベル(Vovc)まで高めた上で、起動信号を発生さ
せて放電灯61に起動をかければ良い。また、他方の放
電灯62だけを点灯させたい場合には、当該放電灯に対
して正極電圧が供給されるようにフルブリッジ型回路1
9a内の各スイッチ素子のオン/オフ状態を規定し、そ
の期間内における放電灯61への供給電圧(Vdcp)をD
C−DCコンバータ16Pにより必要なレベル(Vov
c)まで高めた上で、起動信号を発生させて放電灯62に
起動をかければ良い。このような制御方法に従うシーケ
ンスを採ることにより、電流補助回路18についてはこ
れをDC−DCコンバータ16Pの後段にのみ設けるだ
けで済むので、回路構成が簡単になる。
に、請求項1に係る発明によれば、複数の放電灯に対し
て2対のスイッチ素子を直流−交流変換回路内に設けて
当該素子からなるフルブリッジ型回路の交番動作により
各放電灯の点灯制御が可能になるので、回路構成が簡単
になり、部品点数やコストの削減、装置の小型化、省ス
ペース化を図ることができる。そして、放電灯の点灯前
に当該放電灯に供給される電圧の極性を一方の極性に固
定することで放電灯の点灯性を良好なものにすることが
できる。
灯を点灯させる点灯回路において直流電源回路を共用化
し、かつ4つのスイッチ素子を用いたフルブリッジ型構
成の直流−交流変換回路を採用することによって回路構
成を簡単化することができる(従来の構成に比べてスイ
ッチ素子及びその駆動回路の数が半分で済む。)。
路の2つの出力端子についてその一方の出力端子に対し
てのみ電流補助回路を設けるだけで良いので、従来の回
路に比して電流補助回路を1個削減できる。
路の2つの出力端子のうち一方の出力端子から得られる
出力電圧を、他方の出力端子から得られる出力電圧より
常に低い電圧に制限することによって、直流−交流変換
回路を構成するスイッチ素子の耐圧を低く抑えることが
できる。
回路ブロック図である。
図である。
るための回路構成例を示す図である。
る。
御信号を生成する回路の構成例例を示す回路図である。
成例を示す回路図である。
る。
3B…回路部、4…直流−交流変換回路、6、61、62
…放電灯、7A、7B、10a…検出回路、8…制御回
路、9、9′…電流補助回路、sw1、sw2、sw
3、sw4…スイッチ素子、DRV、DRV1、DRV2
…駆動回路、Ri、Ri1、Ri2…電流検出手段、C
a、Cb、Cc…容量性負荷
Claims (4)
- 【請求項1】 直流入力電圧を受けて所望の直流電圧を
出力する直流電源回路と、該直流電源回路の出力電圧を
交流電圧に変換した後にこれを複数の放電灯にそれぞれ
供給するための直流−交流変換回路と、放電灯に係る電
圧又は電流を検出するための検出回路と、該検出回路か
らの検出信号に応じて放電灯の電圧若しくは電流又は供
給電力を制御するための制御回路とを備えた放電灯点灯
回路において、 (イ)上記直流電源回路の2つの出力端子からそれぞれ
各別に出力される正極性及び負極性の電圧が上記直流−
交流変換回路に送出されること、 (ロ)上記直流電源回路の出力電圧を切り換えるために
直流−交流変換回路内に設けられた2対のスイッチ素子
がフルブリッジ型の回路構成をなしており、各スイッチ
素子がそれらの駆動回路によって対をなして交番動作さ
れることで生成される交流電圧が各放電灯に供給される
ようにしたこと、 (ハ)上記複数の放電灯のうち、ある放電灯を点灯させ
る場合には、当該放電灯の起動前に上記直流−交流変換
回路から放電灯に供給される電圧の極性が正極又は負極
のいずれか一方に規定されるように上記スイッチ素子の
状態が固定され、当該放電灯の点灯後に当該スイッチ素
子の交番動作が行われること、 を特徴とする放電灯点灯回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載の放電灯点灯回路におい
て、 (イ)直流電源回路が正極性の電圧を出力する1つの回
路部と、負極性の電圧を生成する1つの回路部とを有し
ており、直流−交流変換回路の後段においてその出力端
子に2つの放電灯が接続されること、 (ロ)4つのスイッチ素子のうち、互いに直列接続とさ
れることにより第1の組をなすスイッチ素子同士の接続
点に対して第1の放電灯が接続され、また、互いに直列
接続されることで第2の組をなすスイッチ素子同士の接
続点に対して第2の放電灯が接続されていること、 (ハ)上記第1及び第2の放電灯のそれぞれの端子のう
ち、上記(ロ)の接続点に接続されない方の端子が直接
に又は電流検出手段を介してグランドに接続されている
こと、 (ニ)上記2組のスイッチ素子のオン/オフ動作によっ
て、第1の放電灯に正極性の電圧が供給される間、第2
の放電灯には負極性の電圧が供給され、逆に、第1の放
電灯に負極性の電圧が供給される間、第2の放電灯には
正極性の電圧が供給されること、 を特徴とする放電灯点灯回路。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の放電灯点
灯回路において、 (イ)直流電源回路と直流−交流変換回路との間には、
回路内に設けられた容量性負荷に蓄積されたエネルギー
を放電灯の起動時に供給することによってグロー放電か
らアーク放電への移行が確実に行われるように補助する
ための電流補助回路が設けられていること、 (ロ)放電灯の起動前に直流−交流変換回路から放電灯
に供給される電圧の極性に対応した直流電源回路の一方
の出力端子に対してのみ上記電流補助回路が設けられて
いること、 を特徴とする放電灯点灯回路。 - 【請求項4】 請求項3に記載の放電灯点灯回路におい
て、 放電灯の起動前に直流−交流変換回路から放電灯に供給
される電圧の極性とは反対極性の電圧を出力する直流電
源回路の出力端子については、当該出力端子からの出力
電圧が、直流電源回路の他方の出力端子からの出力電圧
より常に低い電圧となるように規定されていることを特
徴とする放電灯点灯回路。
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