JP2009284721A - 電源装置および灯具、車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランスT1によって1次側の電流経路と2次側の電流経路が分離されているDC−DC変換回路1を有する電源装置において、DC−DC変換回路1の出力2端子c,aのうち一方の端子aと1次側の接地線gあるいはそれと同等の基準電位線の間に、電源装置の出力端に異常が生じた場合に流れる異常電流を制限するための電流制限用抵抗R1を接続し、電源装置の出力端の状態を検出するための出力電圧検出部3(抵抗R2,R3の直列回路)を備え、出力電圧検出部3からの出力電圧検出信号を受けて、当該信号が所定の範囲外となった場合に出力異常と判定する出力異常状態判定手段4を備え、電源装置の出力端が天絡した場合に、出力異常状態判定手段4の判定結果を受けて、出力動作を停止させる。
【選択図】図1
Description
図1に本発明の第1の実施の形態の回路図を示す。図1には、電源装置を構成するDC−DC変換回路1がフライバックコンバータであるものに対して、本発明の保護手段を適用した場合の回路図を示している。
図2に本発明の第2の実施の形態の回路図を示す。図2には、電源装置を構成するDC−DC変換回路1がフォワードコンバータであるものに対して、本発明の保護手段を適用した場合の回路図を示している。フォワードコンバータは、スイッチング素子SW1がオンのときにトランスT1の1次側に印加された電圧を、トランスT1で巻数比倍に増加させた電圧としてトランスT1の2次側に発生させ、その電圧をダイオードD1、ダイオードD2、コイルL1、コンデンサC1から構成される回路で整流・平滑し、入力電圧Viを出力電圧Voに変換した電圧を発生させるものである。スイッチング素子SW1がオンのときには、ダイオードD1はオンであり、トランスT1の2次巻線→ダイオードD1→コイルL1→コンデンサC1の経路で電流が流れる。また、スイッチング素子SW1がオフのときには、ダイオードD1はオフであり、コイルL1→コンデンサC1→ダイオードD2の経路で回生電流が流れることになる。出力調整部5の動作に関しては、基本的に第1の実施の形態と同じである。
図3に本発明の第3の実施の形態の回路図を示す。図3には、電源装置を構成するDC−DC変換回路1がプッシュプルコンバータであるものに対して、本発明の保護手段を適用した場合の回路図を示している。プッシュプルコンバータは、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2を交互にオンオフ動作させることによって、その際にトランスT1の2次側に発生する電圧を、ダイオードD1、ダイオードD2、コイルL1、コンデンサC1から構成される回路で整流・平滑し、入力電圧Viを出力電圧Voに変換した電圧を発生させるものである。出力調整部5の動作に関しては、基本的に第1の実施の形態と同じである。
図4に本発明の第4の実施の形態の回路図を示す。本実施の形態では、フライバックコンバータ構成の電源装置で、出力電流が所定値となるように電流制御がなされるものに、本発明を適用した場合の構成を詳細に説明する。
図5に本発明の第5の実施の形態の回路図を示す。本実施の形態と第4の実施の形態の違いは、出力の電位が正ではなく負であることである。詳しくは、フライバックコンバータ構成の電力変換装置において、トランスT1の2次側の整流・平滑回路の一方の出力端(b)は、電流検出抵抗R4を介して装置の出力端(a)に接続されており、他方は装置の出力端(c)に接続されている。図5では、出力端(b)の出力電位より出力端(c)の出力電位の方が低い回路構成になっているため、負荷2へ出力される電位は負となる。1次側の接地線あるいはそれと同等の基準電位線(g)と出力端(a)は、抵抗R1を介して接続されている。その他の構成は、第4の実施の形態と基本的に同じであるが、出力の電位が負であることに対応させて、過電圧検出回路4aと低電圧検出回路4bの基準電圧Vref1およびVref2を負の電圧として与えている。
図6に本発明の第6の実施の形態の回路図を示す。基本的には、第4の実施の形態で示した電源装置を用いて、発光ダイオード(LED)を複数個直列接続した半導体光源に電力を供給するようにした例を示している。LED負荷は、所定の順方向電圧を有した低インピーダンスの負荷であるため、出力電流制御に適した負荷のひとつである。その他、第4の実施の形態との違いは、入力フィルタ6を図示したこと、出力フィルタ7を図示したこと、筐体への接地点FGを図示したこと、抵抗R1と並列にコンデンサC2を設置したこと、出力異常状態判定手段4に計時回路(タイマ回路とラッチ回路)を設けたことである。
本発明の第7の実施の形態の回路図を図7に、マイコン40の動作説明図を図8に示す。本実施の形態では、出力異常状態の判定をマイコン40を用いて実施している点、出力が異常と判定された場合に使用者に対して異常を知らせる外部出力を設けた点が、先の実施の形態に対して大きく異なる点である。その他、本実施の形態と第6の実施の形態との違いは、入力部に入力フィルタ6ではなく電源逆接続保護回路8を図示している点、2次側の整流・平滑回路の後段にコイルL4とコンデンサC7からなるフィルタを接続している点、PWM信号発生部53を電流モード制御とした点が挙げられる。
上記のようにして、本実施の形態では、電流モード制御を実現している。
図10に本発明の第8の実施の形態の灯具の断面図を示す。図示した灯具は、車両用のヘッドランプ90の構成の概要を示したものである。前述の構成を有し、金属の筐体でケーシングされた電源装置95が、ヘッドランプ90の筐体の下面部に取り付け搭載されている。複数個のLED素子により構成されたLEDモジュール20が放熱板92に取り付けられており、レンズや反射板で構成される光学ユニット91とともに、光源ユニットを構成している。光源ユニットは、ヘッドランプ90の筐体に光源ユニット固定用治具93で固定されている。電源装置95の入力の電源線96はバッテリ(図示せず)へ、異常報知用の信号線97は車両側のユニット(図示せず)へ接続されている。電源装置95の出力線94は、LEDモジュール20へ接続されている。
図11に本発明の第9の実施の形態の車両の斜視図を示す。前述の灯具を車両100のヘッドランプ101として用いた例である。配線の不備や何らかの事故などによって配線切れや配線被覆の剥離などが生じ、電源装置の出力に天絡や地絡が発生しても、運転者の夜間の視界の確保が可能であることにより、使用者の安全を確保可能な車両を提供することが可能となる。
T1 トランス
1 DC−DC変換回路
2 負荷
3 出力電圧検出部
4 出力異常状態判定手段
5 出力調整部
Claims (10)
- トランスによって1次側の電流経路と2次側の電流経路が分離されているDC−DC変換回路を有する電源装置において、
前記DC−DC変換回路の出力2端子のうち一方の端子と1次側の接地線あるいはそれと同等の基準電位線の間に、電源装置の出力端に異常が生じた場合に流れる異常電流を制限するための電流制限用抵抗を接続し、
電源装置の出力端の状態を検出するための出力電圧検出部を備えてなり、
前記出力電圧検出部からの出力電圧検出信号を受けて、当該信号が所定の範囲外となった場合に出力異常と判定する出力異常状態判定手段を備え、
電源装置の出力端が天絡した場合に、前記出力異常状態判定手段の判定結果を受けて、出力動作を停止させるようにしたことを特徴とする電源装置。 - 電源装置の前記電流制限用抵抗を接続した側の出力端が地絡した場合には、出力動作を継続させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の電源装置。
- 前記電流制限用抵抗の値は、少なくとも電源装置に供給される電源電圧が前記電流制限用抵抗の両端間に直接加わったとしても、当該抵抗および電源装置の許容損失以下となるように設定されることを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。
- 前記電流制限用抵抗と並列に、コンデンサを接続したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電源装置。
- 電源装置は金属の筐体を有し、前記DC−DC変換回路の1次側と前記電流制限用抵抗の接続点において、前記筐体への接地がなされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電源装置。
- 出力異常状態判定手段による出力異常の判定は、異常とされる状態が所定時間以上継続して発生した場合に出力異常と判定することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電源装置。
- 出力が異常であると判定したときには、出力の異常を使用者へ知らせるための信号を出力する手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電源装置。
- 前記DC−DC変換回路は、出力電流が所定値となるように制御されるものであり、接続される負荷は、発光ダイオードなどの低インピーダンス負荷であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電源装置。
- 請求項8記載の電源装置を搭載したことを特徴とする灯具。
- 請求項9記載の灯具を搭載したことを特徴とする車両。
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