JP4002072B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷の通常駆動電圧よりも高い出力電圧を有する電源を用いて該負荷を駆動させる負荷駆動装置に係り、特に、回路構成を簡素化し、且つ、発熱量を低減させることのできる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、乗用車やトラック等の車両に搭載されるバッテリ電源の電圧は、12ボルト、或いは24ボルトとされているのが一般的である。また、昨今の趨勢では、車両に搭載される各種の回路或いは負荷に流れる電流値を小さく押さえるために、バッテリ電源の電圧をより高い電圧(例えば、52ボルト)にしようとする試みがなされている。ところが、車両に搭載されるランプ等の負荷は、12ボルト或いは24ボルトの、従来のバッテリ電圧に対応するように設計されているため、これらの負荷を直接52ボルト直流電源に接続して駆動させることはできない。
【0003】
従って、車両に搭載される負荷を52ボルトの電圧の仕様のものに交換して、52ボルトのバッテリ電圧に対応させる必要がある。しかし、車両に搭載されているヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ルームランプ等の各種ランプは、駆動電圧を高くすると(即ち、52ボルト仕様とすると)、機器の大型化、コスト高を招いてしまい、実用的ではない。
【0004】
そこで、従来より、通常駆動電圧よりも高い電圧で、無理なく負荷を駆動させるための、負荷駆動装置が種々提案され、実用に供されている。このような負荷駆動装置の従来例として、例えば、特開平5−168164号公報(以下、従来例という)に記載されたものが知られている。
【0005】
図4は、従来例に記載された負荷駆動装置の回路図である。同図に示すように、この負荷駆動装置は、直流電源101と、負荷としてのランプ102に直列接続されたFET106と、を具備している。更に、電圧変動検出回路104、可変デューティPWM制御回路105、及びスイッチ103を有している。
【0006】
そして、可変デューティPWM制御回路105より出力されるパルス信号によりFET106をオン、オフ動作させて、ランプ102に供給される電圧の実効値が、直流電源101の出力電圧よりも小さくなるように制御し、ランプ102を無理なく点灯させている。
【0007】
ところが、上記従来例に係る負荷駆動装置では、PWM信号でFET106をスイッチング動作させるため、スイッチング損出が発生し、素子の発熱量が多くなり、放熱板が大型化するという問題が発生する。
【0008】
また、他の方法として、図5に示す如くのDC/DCコンバータを用いて、直流電源より供給される電圧を降圧する方法が提案されている。即ち、同図に示すように、このDC/DCコンバータは、メインスイッチ110、及び補助スイッチ111を所望するデューティー比にてスイッチング動作させることにより、直流電源より供給される入力電圧Vinをパルス波形状の電圧に変換し、更に、ダイオードD101、コイルL101、及びコンデンサC101にて、パルス電圧を整流、平滑化し、出力電圧Voutとしている。
【0009】
このようなDC/DCコンバータでは、補助スイッチ111、及びこれと接続された抵抗体R101を使用しているので、単にPWM制御を行う場合と比較して、スイッチング損出が小さくなるという利点がある。しかし、他方において、該DC/DCコンバータは、低電圧を常時出力し、且つ、フィルタとして用いられるコイルL101、及びコンデンサC101が必要になるので、回路構成が複雑になるという欠点がある。更には、コイルL101、及びコンデンサC101による発熱が発生するという問題が発生する。
【0010】
また、DC/DCコンバータを構成する各要素として、面実装部品を使用することができない場合には、これらの各部品にて発生する熱は、該部品を収納する筐体内部に放熱されることになり、筐体内部全体の温度が上昇してしまうという問題が発生する。
【0011】
更に、メインスイッチ110がオフの間にも、電力を供給するため、該メインスイッチ110の動作周波数を低くすることができないという問題があった。
【0012】
また、負荷を駆動させる全てのスイッチング素子(図4に示すFET106)に、図5に示す補助スイッチ111と同様の補助スイッチを設けることにより、スイッチング損出を低減する方法も考えられるが、スイッチング素子の個数が多くなるので、全体としてコスト高となってしまい、実用的ではないという問題があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、図4に示した従来の負荷駆動装置では、多くのスイッチング損出が発生するという欠点がある。また、図5に示したDC/DCコンバータでは、各構成部品からの発熱量が大きくなり、更に、動作周波数を低くすることができないという問題があった。
【0014】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スイッチング手段における損出を低減し、且つ、発熱量を低減することのできる負荷駆動装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、負荷の通常駆動電圧よりも高い出力電圧を有する電源を用いて、前記負荷を駆動させる負荷駆動装置において、メインスイッチを有し、該メインスイッチをオン、オフ動作させることにより、前記電源より出力される直流電圧を、所望のデューティー比となるパルス電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段と前記負荷との間に設置され、前記負荷を駆動させるべくスイッチ入力が与えられたときにオンとなるスイッチング手段と、前記電圧変換手段のメインスイッチ、及び前記スイッチング手段のオン、オフ動作を制御する制御手段と、を具備したことが特徴である。
【0016】
また、請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記電圧変換手段から出力されるパルス電圧がオフとされているときに、前記スイッチング手段をオンとするべく制御することを特徴とする。
【0017】
請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、前記負荷を駆動させないときには、前記電圧変換手段を停止させるべく制御することを特徴とする。
【0018】
請求項4に記載の発明は、前記メインスイッチに対して、並列的に補助スイッチと抵抗体との直列接続回路を配設し、前記制御手段は、前記メインスイッチがオフからオンに切り替わる直前に前記補助スイッチをオンとし、前記メインスイッチがオンからオフに切り替わった直後に前記補助スイッチをオフとするべく制御することを特徴とする。
【0019】
請求項5に記載の発明は、前記電源は、車両に搭載されるバッテリであることを特徴とする。
【0020】
請求項6に記載の発明は、前記負荷は、車両に搭載されるランプであることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明が適用された負荷駆動装置の一実施形態の構成を示す回路図である。同図に示すように、該負荷駆動装置1は、車両に搭載されるヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ルームランプ等の各種ランプ(負荷)4を、当該ランプの通常駆動時の電圧よりも高い電圧を用いて点灯させるための装置であり、当該負荷駆動装置1を総括的に制御するマイコン(制御手段)2と、直流電源E1より出力される直流電圧を所望するデューティー比となる矩形波パルス状の電圧に変換するDC/DCコンバータ(電圧変換手段)3と、複数(図では3個)のランプ4毎に設置される半導体リレー(スイッチング手段)5と、を具備している。
【0022】
直流電源E1は、車両に搭載されるバッテリであり、例えば52ボルトの直流電圧を出力する。また、ランプ4は、例えば12ボルト(従来より用いられるバッテリ電圧)で点灯する仕様とされている。
【0023】
図2は、DC/DCコンバータ3の詳細な構成を示す回路図であり、図示のように、該DC/DCコンバータ3は、トランジスタで構成され該トランジスタのゲートに印加されるパルス信号に同期してオン、オフ動作するメインスイッチ6を有している。更に、トランジスタからなる補助スイッチ7と抵抗体R1との直列接続回路が、メインスイッチ6に対して並列的に設置されている。そして、メインスイッチ6、及び補助スイッチ7の各ゲート(または、ベース)に矩形波パルス信号を供給することにより、各スイッチ6,7をオン、オフ動作させ、直流電源E1より出力される電圧(Vin)を、所望のデューティー比となる矩形波パルス状の電圧(Vout)に変換する。
【0024】
図1に示すマイコン2は、DC/DCコンバータ3へ出力する矩形波パルス信号を生成して出力し、且つ、スイッチ入力(車内LANを介して与えられるランプ4の点灯指令入力)を受けて、各半導体リレー5に駆動信号を出力する制御を行う。
【0025】
次に、本実施形態に係る負荷駆動装置1の動作を、図3に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。マイコン2は、DC/DCコンバータ3のメインスイッチ6に、所望のデューティー比となる矩形波パルス信号を出力する。この際、出力される矩形波電圧(Vout)の実効値が略12ボルトとなるようにデューティー比を設定する。
【0026】
また、補助スイッチ7には、メインスイッチ6がオフからオンに切り替わる直前にオンとなり、メインスイッチ6がオンからオフに切り替わった直後にオフとなるようにオン、オフが切り替わる矩形波パルスが出力される。これにより、メインスイッチ6がオフからオンに切り替わるとき、或いはオンからオフに切り替わるときには、補助スイッチ7がオンとされ、メインスイッチ6の両端の電位差を略0ボルトとすることができる。
【0027】
そして、図3(a)に示す如くの、矩形波形状の電圧信号(実効値約12ボルト)が、DC/DCコンバータ3より出力される。
【0028】
また、図3(b)に示すように、車内LAN(図示省略)を介して、マイコン2にランプ4を点灯させるべくスイッチ入力が与えられると、マイコン2の制御下にて、同図(c)に示す如くの駆動信号が出力される。この際、駆動信号は、DC/DCコンバータ3の出力電圧が0ボルト(出力オフの状態)となっているときにオンとなるように制御される。即ち、仮にDC/DCコンバータ3の出力がオンとされているときにスイッチ入力が与えられた場合でも、その後DC/DCコンバータ3の出力がオフとなるまで待って、駆動信号をオンとする。
【0029】
そして、マイコン2より出力された駆動信号は、半導体リレー5に与えられるので、該半導体リレー5の両端に印加される電圧値(VCE)は、図3(d)に示すように変化する。即ち、駆動信号(図3(c))が出力されていないときには、電圧VCEはDC/DCコンバータ3の出力電圧に同期した電圧が発生し、駆動信号が出力された後には、電圧VCEは略0ボルトとなる。
【0030】
また、これに伴い、駆動信号がオンとされた後には、半導体リレー5に流れる電流ICEは、図3(e)に示すように、DC/DCコンバータ3の出力電圧に同期した電流値となる。
【0031】
従って、ランプ4には、駆動信号がオンとされた後、DC/DCコンバータ3より出力される矩形波状の電圧信号(実効値約12ボルト)が印加されるので、該ランプ4を安定に点灯させることができる。また、点灯状態とされているランプ4を消灯させる際には、マイコン2の制御下で駆動信号をオフとすれば良い。即ち、複数(図では3個)のランプ4毎にそれぞれ、駆動信号のオン、オフを制御すれば、各ランプ4の点灯、消灯を切り換えることができる。
【0032】
このようにして、本実施形態に係る負荷駆動装置1では、各半導体リレー5に出力する駆動信号のオン、オフを切り換えることにより、容易にランプ4の点灯、消灯を制御することができる。また、DC/DCコンバータ3のメインスイッチ6に対して並列的に補助スイッチ7、及び抵抗体R1を設置しており、メインスイッチ6のオン、オフ切り換え時において、補助スイッチ7がオンとなるように制御されるので、メインスイッチ6のスイッチング損出を低減することができる。
【0033】
また、DC/DCコンバータ3は、図5に示したコイルL101、コンデンサC101、及びダイオードD101を設ける必要がない。即ち、該DC/DCコンバータ3より出力される電圧(Vout)は、ランプ4に供給されるものであり、ランプ4は、定電力を必要とする負荷であり、定電圧を必要とするものではない。従って、DC/DCコンバータ3で生成される矩形波パルス状の電圧を整流、平滑化する必要がないので、一般的なDC/DCコンバータで用いられるコイル、コンデンサ、ダイオードといった、整流、平滑化のための素子が不要になる。
【0034】
これにより、回路規模を小型化することができ、コストダウンを図ることができる。また、素子が削減された分、発熱量が低減し、装置全体の温度上昇が小さくなり、放熱板を小さくすることができる。また、動作周波数を下げることができる。
【0035】
また、DC/DCコンバータ3より出力される電圧自体が矩形波パルス状の電圧となっているので、該半導体リレー5は、駆動信号に応じた単純なオン、オフ操作を行えばよい。従って、各半導体リレー5毎のデューティー比制御が不要となり、デューティー比制御に要するハードウェア、ソフトウェアを省略することができる。
【0036】
更に、各半導体リレー5に供給される駆動信号は、DC/DCコンバータ3の出力電圧がオフ(0ボルト)とされているときにオンとなるように制御されるので、半導体リレー5のスイッチング損出を低減することができる。
【0037】
また、マイコン2の制御下で、全てのランプ4がオフとされたときに、DC/DCコンバータ3を停止させるようにすれば、消費電力を低減させることができ、省エネルギーに寄与することができる。
【0038】
以上、本発明の負荷駆動装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。例えば、上記した実施形態では、負荷としてランプ4を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、定電力で動作する(即ち、定電圧を必要としない)他の負荷についても適用することができる。
【0039】
また、上記した実施形態では、直流電源E1として車両に搭載されるバッテリを例に挙げ、負荷として、車両に搭載される各種ランプを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、負荷の通常駆動電圧よりも高い電圧を用いて当該負荷を駆動させる場合について適用することができるものである。
【0040】
更に、上記した実施形態では、3個のランプ(負荷)を駆動させる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1個以上の負荷を駆動させる場合について適用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る負荷駆動装置では、矩形波パルス状の電圧を出力する電圧変換手段を具備し、且つ、この電圧変換手段の出力信号のオン、オフをスイッチング手段を用いて切り換えることにより、負荷に電圧を供給するように制御している。従って、電圧変換手段は、整流、平滑化のための素子が不要となり、構成を簡素化することができ、且つ、発熱量を低減することができる。
【0042】
また、スイッチング手段は、駆動信号に応じて単にオン、オフ制御すれば良いので、PWM制御が不要となり、制御手段による処理を簡素化することができる。更に、電圧変換手段のメインスイッチに対して並列的に設置した補助スイッチをオン、オフ動作させることにより、メインスイッチにおけるスイッチング損出を低減することができる。
【0043】
また、スイッチング手段に供給する駆動信号は、電圧変換手段より出力されるパルス電圧がオフとされているときにオンとされるので、スイッチング手段におけるスイッチング損出を低減することができる。更に、全ての負荷が停止されているときには、電圧変換手段を停止させるように動作させることにより、消費電力を低減することができ、ひいては発熱量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された負荷駆動装置の一実施形態の構成を示す回路図である。
【図2】DC/DCコンバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図3】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャートであり、(a)はDC/DCコンバータ3の出力電圧、(b)はスイッチ信号、(c)は駆動信号、(d)は半導体リレーに印加される電圧(VCE)、(e)は半導体リレーに流れる電流ICEを示す。
【図4】従来例に記載された負荷駆動装置の構成を示す回路図である。
【図5】一般的なDC/DCコンバータの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 負荷駆動装置
2 マイコン(制御手段)
3 DC/DCコンバータ(電圧変換手段)
4 ランプ(負荷)
5 半導体リレー(スイッチング手段)
6 メインスイッチ
7 補助スイッチ
E1 直流電源
R1 抵抗体
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷の通常駆動電圧よりも高い出力電圧を有する電源を用いて該負荷を駆動させる負荷駆動装置に係り、特に、回路構成を簡素化し、且つ、発熱量を低減させることのできる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、乗用車やトラック等の車両に搭載されるバッテリ電源の電圧は、12ボルト、或いは24ボルトとされているのが一般的である。また、昨今の趨勢では、車両に搭載される各種の回路或いは負荷に流れる電流値を小さく押さえるために、バッテリ電源の電圧をより高い電圧(例えば、52ボルト)にしようとする試みがなされている。ところが、車両に搭載されるランプ等の負荷は、12ボルト或いは24ボルトの、従来のバッテリ電圧に対応するように設計されているため、これらの負荷を直接52ボルト直流電源に接続して駆動させることはできない。
【0003】
従って、車両に搭載される負荷を52ボルトの電圧の仕様のものに交換して、52ボルトのバッテリ電圧に対応させる必要がある。しかし、車両に搭載されているヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ルームランプ等の各種ランプは、駆動電圧を高くすると(即ち、52ボルト仕様とすると)、機器の大型化、コスト高を招いてしまい、実用的ではない。
【0004】
そこで、従来より、通常駆動電圧よりも高い電圧で、無理なく負荷を駆動させるための、負荷駆動装置が種々提案され、実用に供されている。このような負荷駆動装置の従来例として、例えば、特開平5−168164号公報(以下、従来例という)に記載されたものが知られている。
【0005】
図4は、従来例に記載された負荷駆動装置の回路図である。同図に示すように、この負荷駆動装置は、直流電源101と、負荷としてのランプ102に直列接続されたFET106と、を具備している。更に、電圧変動検出回路104、可変デューティPWM制御回路105、及びスイッチ103を有している。
【0006】
そして、可変デューティPWM制御回路105より出力されるパルス信号によりFET106をオン、オフ動作させて、ランプ102に供給される電圧の実効値が、直流電源101の出力電圧よりも小さくなるように制御し、ランプ102を無理なく点灯させている。
【0007】
ところが、上記従来例に係る負荷駆動装置では、PWM信号でFET106をスイッチング動作させるため、スイッチング損出が発生し、素子の発熱量が多くなり、放熱板が大型化するという問題が発生する。
【0008】
また、他の方法として、図5に示す如くのDC/DCコンバータを用いて、直流電源より供給される電圧を降圧する方法が提案されている。即ち、同図に示すように、このDC/DCコンバータは、メインスイッチ110、及び補助スイッチ111を所望するデューティー比にてスイッチング動作させることにより、直流電源より供給される入力電圧Vinをパルス波形状の電圧に変換し、更に、ダイオードD101、コイルL101、及びコンデンサC101にて、パルス電圧を整流、平滑化し、出力電圧Voutとしている。
【0009】
このようなDC/DCコンバータでは、補助スイッチ111、及びこれと接続された抵抗体R101を使用しているので、単にPWM制御を行う場合と比較して、スイッチング損出が小さくなるという利点がある。しかし、他方において、該DC/DCコンバータは、低電圧を常時出力し、且つ、フィルタとして用いられるコイルL101、及びコンデンサC101が必要になるので、回路構成が複雑になるという欠点がある。更には、コイルL101、及びコンデンサC101による発熱が発生するという問題が発生する。
【0010】
また、DC/DCコンバータを構成する各要素として、面実装部品を使用することができない場合には、これらの各部品にて発生する熱は、該部品を収納する筐体内部に放熱されることになり、筐体内部全体の温度が上昇してしまうという問題が発生する。
【0011】
更に、メインスイッチ110がオフの間にも、電力を供給するため、該メインスイッチ110の動作周波数を低くすることができないという問題があった。
【0012】
また、負荷を駆動させる全てのスイッチング素子(図4に示すFET106)に、図5に示す補助スイッチ111と同様の補助スイッチを設けることにより、スイッチング損出を低減する方法も考えられるが、スイッチング素子の個数が多くなるので、全体としてコスト高となってしまい、実用的ではないという問題があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、図4に示した従来の負荷駆動装置では、多くのスイッチング損出が発生するという欠点がある。また、図5に示したDC/DCコンバータでは、各構成部品からの発熱量が大きくなり、更に、動作周波数を低くすることができないという問題があった。
【0014】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スイッチング手段における損出を低減し、且つ、発熱量を低減することのできる負荷駆動装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、負荷の通常駆動電圧よりも高い出力電圧を有する電源を用いて、前記負荷を駆動させる負荷駆動装置において、メインスイッチを有し、該メインスイッチをオン、オフ動作させることにより、前記電源より出力される直流電圧を、所望のデューティー比となるパルス電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段と前記負荷との間に設置され、前記負荷を駆動させるべくスイッチ入力が与えられたときにオンとなるスイッチング手段と、前記電圧変換手段のメインスイッチ、及び前記スイッチング手段のオン、オフ動作を制御する制御手段と、を具備したことが特徴である。
【0016】
また、請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記電圧変換手段から出力されるパルス電圧がオフとされているときに、前記スイッチング手段をオンとするべく制御することを特徴とする。
【0017】
請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、前記負荷を駆動させないときには、前記電圧変換手段を停止させるべく制御することを特徴とする。
【0018】
請求項4に記載の発明は、前記メインスイッチに対して、並列的に補助スイッチと抵抗体との直列接続回路を配設し、前記制御手段は、前記メインスイッチがオフからオンに切り替わる直前に前記補助スイッチをオンとし、前記メインスイッチがオンからオフに切り替わった直後に前記補助スイッチをオフとするべく制御することを特徴とする。
【0019】
請求項5に記載の発明は、前記電源は、車両に搭載されるバッテリであることを特徴とする。
【0020】
請求項6に記載の発明は、前記負荷は、車両に搭載されるランプであることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明が適用された負荷駆動装置の一実施形態の構成を示す回路図である。同図に示すように、該負荷駆動装置1は、車両に搭載されるヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ルームランプ等の各種ランプ(負荷)4を、当該ランプの通常駆動時の電圧よりも高い電圧を用いて点灯させるための装置であり、当該負荷駆動装置1を総括的に制御するマイコン(制御手段)2と、直流電源E1より出力される直流電圧を所望するデューティー比となる矩形波パルス状の電圧に変換するDC/DCコンバータ(電圧変換手段)3と、複数(図では3個)のランプ4毎に設置される半導体リレー(スイッチング手段)5と、を具備している。
【0022】
直流電源E1は、車両に搭載されるバッテリであり、例えば52ボルトの直流電圧を出力する。また、ランプ4は、例えば12ボルト(従来より用いられるバッテリ電圧)で点灯する仕様とされている。
【0023】
図2は、DC/DCコンバータ3の詳細な構成を示す回路図であり、図示のように、該DC/DCコンバータ3は、トランジスタで構成され該トランジスタのゲートに印加されるパルス信号に同期してオン、オフ動作するメインスイッチ6を有している。更に、トランジスタからなる補助スイッチ7と抵抗体R1との直列接続回路が、メインスイッチ6に対して並列的に設置されている。そして、メインスイッチ6、及び補助スイッチ7の各ゲート(または、ベース)に矩形波パルス信号を供給することにより、各スイッチ6,7をオン、オフ動作させ、直流電源E1より出力される電圧(Vin)を、所望のデューティー比となる矩形波パルス状の電圧(Vout)に変換する。
【0024】
図1に示すマイコン2は、DC/DCコンバータ3へ出力する矩形波パルス信号を生成して出力し、且つ、スイッチ入力(車内LANを介して与えられるランプ4の点灯指令入力)を受けて、各半導体リレー5に駆動信号を出力する制御を行う。
【0025】
次に、本実施形態に係る負荷駆動装置1の動作を、図3に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。マイコン2は、DC/DCコンバータ3のメインスイッチ6に、所望のデューティー比となる矩形波パルス信号を出力する。この際、出力される矩形波電圧(Vout)の実効値が略12ボルトとなるようにデューティー比を設定する。
【0026】
また、補助スイッチ7には、メインスイッチ6がオフからオンに切り替わる直前にオンとなり、メインスイッチ6がオンからオフに切り替わった直後にオフとなるようにオン、オフが切り替わる矩形波パルスが出力される。これにより、メインスイッチ6がオフからオンに切り替わるとき、或いはオンからオフに切り替わるときには、補助スイッチ7がオンとされ、メインスイッチ6の両端の電位差を略0ボルトとすることができる。
【0027】
そして、図3(a)に示す如くの、矩形波形状の電圧信号(実効値約12ボルト)が、DC/DCコンバータ3より出力される。
【0028】
また、図3(b)に示すように、車内LAN(図示省略)を介して、マイコン2にランプ4を点灯させるべくスイッチ入力が与えられると、マイコン2の制御下にて、同図(c)に示す如くの駆動信号が出力される。この際、駆動信号は、DC/DCコンバータ3の出力電圧が0ボルト(出力オフの状態)となっているときにオンとなるように制御される。即ち、仮にDC/DCコンバータ3の出力がオンとされているときにスイッチ入力が与えられた場合でも、その後DC/DCコンバータ3の出力がオフとなるまで待って、駆動信号をオンとする。
【0029】
そして、マイコン2より出力された駆動信号は、半導体リレー5に与えられるので、該半導体リレー5の両端に印加される電圧値(VCE)は、図3(d)に示すように変化する。即ち、駆動信号(図3(c))が出力されていないときには、電圧VCEはDC/DCコンバータ3の出力電圧に同期した電圧が発生し、駆動信号が出力された後には、電圧VCEは略0ボルトとなる。
【0030】
また、これに伴い、駆動信号がオンとされた後には、半導体リレー5に流れる電流ICEは、図3(e)に示すように、DC/DCコンバータ3の出力電圧に同期した電流値となる。
【0031】
従って、ランプ4には、駆動信号がオンとされた後、DC/DCコンバータ3より出力される矩形波状の電圧信号(実効値約12ボルト)が印加されるので、該ランプ4を安定に点灯させることができる。また、点灯状態とされているランプ4を消灯させる際には、マイコン2の制御下で駆動信号をオフとすれば良い。即ち、複数(図では3個)のランプ4毎にそれぞれ、駆動信号のオン、オフを制御すれば、各ランプ4の点灯、消灯を切り換えることができる。
【0032】
このようにして、本実施形態に係る負荷駆動装置1では、各半導体リレー5に出力する駆動信号のオン、オフを切り換えることにより、容易にランプ4の点灯、消灯を制御することができる。また、DC/DCコンバータ3のメインスイッチ6に対して並列的に補助スイッチ7、及び抵抗体R1を設置しており、メインスイッチ6のオン、オフ切り換え時において、補助スイッチ7がオンとなるように制御されるので、メインスイッチ6のスイッチング損出を低減することができる。
【0033】
また、DC/DCコンバータ3は、図5に示したコイルL101、コンデンサC101、及びダイオードD101を設ける必要がない。即ち、該DC/DCコンバータ3より出力される電圧(Vout)は、ランプ4に供給されるものであり、ランプ4は、定電力を必要とする負荷であり、定電圧を必要とするものではない。従って、DC/DCコンバータ3で生成される矩形波パルス状の電圧を整流、平滑化する必要がないので、一般的なDC/DCコンバータで用いられるコイル、コンデンサ、ダイオードといった、整流、平滑化のための素子が不要になる。
【0034】
これにより、回路規模を小型化することができ、コストダウンを図ることができる。また、素子が削減された分、発熱量が低減し、装置全体の温度上昇が小さくなり、放熱板を小さくすることができる。また、動作周波数を下げることができる。
【0035】
また、DC/DCコンバータ3より出力される電圧自体が矩形波パルス状の電圧となっているので、該半導体リレー5は、駆動信号に応じた単純なオン、オフ操作を行えばよい。従って、各半導体リレー5毎のデューティー比制御が不要となり、デューティー比制御に要するハードウェア、ソフトウェアを省略することができる。
【0036】
更に、各半導体リレー5に供給される駆動信号は、DC/DCコンバータ3の出力電圧がオフ(0ボルト)とされているときにオンとなるように制御されるので、半導体リレー5のスイッチング損出を低減することができる。
【0037】
また、マイコン2の制御下で、全てのランプ4がオフとされたときに、DC/DCコンバータ3を停止させるようにすれば、消費電力を低減させることができ、省エネルギーに寄与することができる。
【0038】
以上、本発明の負荷駆動装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。例えば、上記した実施形態では、負荷としてランプ4を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、定電力で動作する(即ち、定電圧を必要としない)他の負荷についても適用することができる。
【0039】
また、上記した実施形態では、直流電源E1として車両に搭載されるバッテリを例に挙げ、負荷として、車両に搭載される各種ランプを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、負荷の通常駆動電圧よりも高い電圧を用いて当該負荷を駆動させる場合について適用することができるものである。
【0040】
更に、上記した実施形態では、3個のランプ(負荷)を駆動させる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1個以上の負荷を駆動させる場合について適用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る負荷駆動装置では、矩形波パルス状の電圧を出力する電圧変換手段を具備し、且つ、この電圧変換手段の出力信号のオン、オフをスイッチング手段を用いて切り換えることにより、負荷に電圧を供給するように制御している。従って、電圧変換手段は、整流、平滑化のための素子が不要となり、構成を簡素化することができ、且つ、発熱量を低減することができる。
【0042】
また、スイッチング手段は、駆動信号に応じて単にオン、オフ制御すれば良いので、PWM制御が不要となり、制御手段による処理を簡素化することができる。更に、電圧変換手段のメインスイッチに対して並列的に設置した補助スイッチをオン、オフ動作させることにより、メインスイッチにおけるスイッチング損出を低減することができる。
【0043】
また、スイッチング手段に供給する駆動信号は、電圧変換手段より出力されるパルス電圧がオフとされているときにオンとされるので、スイッチング手段におけるスイッチング損出を低減することができる。更に、全ての負荷が停止されているときには、電圧変換手段を停止させるように動作させることにより、消費電力を低減することができ、ひいては発熱量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された負荷駆動装置の一実施形態の構成を示す回路図である。
【図2】DC/DCコンバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図3】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャートであり、(a)はDC/DCコンバータ3の出力電圧、(b)はスイッチ信号、(c)は駆動信号、(d)は半導体リレーに印加される電圧(VCE)、(e)は半導体リレーに流れる電流ICEを示す。
【図4】従来例に記載された負荷駆動装置の構成を示す回路図である。
【図5】一般的なDC/DCコンバータの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 負荷駆動装置
2 マイコン(制御手段)
3 DC/DCコンバータ(電圧変換手段)
4 ランプ(負荷)
5 半導体リレー(スイッチング手段)
6 メインスイッチ
7 補助スイッチ
E1 直流電源
R1 抵抗体
Claims (6)
- 負荷の通常駆動電圧よりも高い出力電圧を有する電源を用いて、前記負荷を駆動させる負荷駆動装置において、
メインスイッチを有し、該メインスイッチをオン、オフ動作させることにより、前記電源より出力される直流電圧を、所望のデューティー比となるパルス電圧に変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段と前記負荷との間に設置され、前記負荷を駆動させるべくスイッチ入力が与えられたときにオンとなるスイッチング手段と、
前記電圧変換手段のメインスイッチ、及び前記スイッチング手段のオン、オフ動作を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする負荷駆動装置。 - 前記制御手段は、前記電圧変換手段から出力されるパルス電圧がオフとされているときに、前記スイッチング手段をオンとするべく制御することを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御手段は、前記負荷を駆動させないときには、前記電圧変換手段を停止させるべく制御することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の負荷駆動装置。
- 前記メインスイッチに対して、並列的に補助スイッチと抵抗体との直列接続回路を配設し、前記制御手段は、前記メインスイッチがオフからオンに切り替わる直前に前記補助スイッチをオンとし、前記メインスイッチがオンからオフに切り替わった直後に前記補助スイッチをオフとするべく制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の負荷駆動装置。
- 前記電源は、車両に搭載されるバッテリであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の負荷駆動装置。
- 前記負荷は、車両に搭載されるランプであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の負荷駆動装置。
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