JPH10315849A - Protection device of electric apparatus for vehicle - Google Patents

Protection device of electric apparatus for vehicle

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JPH10315849A
JPH10315849A JP12768897A JP12768897A JPH10315849A JP H10315849 A JPH10315849 A JP H10315849A JP 12768897 A JP12768897 A JP 12768897A JP 12768897 A JP12768897 A JP 12768897A JP H10315849 A JPH10315849 A JP H10315849A
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Noboru Yamamoto
昇 山本
Kenji Yoneima
健二 米今
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To protect an electric apparatus for a vehicle without causing a fuse to blow when a battery is in reverse connection. SOLUTION: When a battery 1 is mounted in reverted polarity, reverse voltage which is going to be impressed on a discharge lamp device is shut off by the withstand voltage between drain and source of a MOS transistor 21 (withstand voltage of a parasitic diode formed in MOS transistor). Accordingly no over-current flows in a fuse 50, which can therefore be prevented from blowing. Just after turn-off of an ignition switch IG, a large voltage of positive polarity is generated at the earth terminal while a large voltage of negative polarity generated at the power source terminal. At this time, a gate voltage is impressed on the gate of the MOS transistor 21 by the electric charges stored in a capacitor 19, so that the MOS transistor 21 is put in the on condition forcedly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用電気機器装
置の保護装置に関するもので、特に車両用電気機器に逆
電圧が印加されたときの保護に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection device for a vehicular electric device, and more particularly to protection of a vehicular electric device when reverse voltage is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両用電気機器装置として、例えばトラ
ンスにて一次側の車載バッテリ(直流電源)の電圧を二
次側で高圧化して車両用前照灯(車両用電気機器)の点
灯を行うものが知られている。この従来装置では、例え
ば車載バッテリの点検交換時において、誤って車載バッ
テリを逆極性に取り付けてしまったときに、以下のよう
に対処している。(以下、これをバッテリ逆接時)。
2. Description of the Related Art As a vehicular electric apparatus, for example, the voltage of a primary vehicle-mounted battery (DC power supply) is increased on a secondary side by a transformer to turn on a vehicular headlamp (vehicle electric apparatus). Things are known. In this conventional apparatus, for example, when the vehicle-mounted battery is erroneously attached to the opposite polarity during inspection and replacement of the vehicle-mounted battery, the following measures are taken. (Hereinafter, when the battery is connected in reverse).

【0003】従来装置では、図3に示すようにバッテリ
300逆接時に車両前照灯301の電気回路素子を保護
するために、車両用前照灯301と並列にパワーツェナ
ダイオード302を設けていた。これにより、バッテリ
300逆接時には、パワーツェナダイオード302を流
れた過電流にてヒューズ303を溶断するようにしてい
た。
In the conventional device, as shown in FIG. 3, a power zener diode 302 is provided in parallel with the vehicle headlamp 301 in order to protect the electric circuit elements of the vehicle headlamp 301 when the battery 300 is reversely connected. Thus, when the battery 300 is reversely connected, the fuse 303 is blown by an overcurrent flowing through the power zener diode 302.

【0004】また、上記車載バッテリ300には、図4
に示すように上記車両用前照灯301の他に、大きなリ
アクタンスを有する車両電気機器304が設けられてい
る。例えば、上記車両用前照灯301の他に、この車両
用前照灯301と並列にオルタネータ304が設けられ
ている。このオルタネータ304は、車両のイグニッシ
ョンスイッチSWがオンされると、界磁コイルに界磁電
流が流れるようになっている。
[0004] The above-mentioned vehicle-mounted battery 300 has a structure shown in FIG.
As shown in FIG. 7, in addition to the vehicle headlight 301, a vehicle electric device 304 having a large reactance is provided. For example, in addition to the vehicle headlamp 301, an alternator 304 is provided in parallel with the vehicle headlamp 301. In the alternator 304, when an ignition switch SW of the vehicle is turned on, a field current flows through the field coil.

【0005】そして、上記従来装置では、例えば乗員の
操作により点灯スイッチSWがオンされており、車両用
前照灯301が点灯中で、イグニッションスイッチIG
をオフした直後には、多大なリアクタンスを有するオル
タネータの界磁コイルによって、車載バッテリ1の正極
側に極性が反転した負極性の大きな電圧が一瞬発生する
ことが知られている。
[0005] In the above-mentioned conventional device, the lighting switch SW is turned on by, for example, an occupant's operation, the vehicle headlight 301 is being lit, and the ignition switch IG is turned on.
It is known that immediately after the power supply is turned off, a large negative polarity voltage whose polarity is reversed is generated on the positive electrode side of the vehicle-mounted battery 1 for a moment by the field coil of the alternator having a large reactance.

【0006】この場合、パワーツェナダイオード302
を流れた過電流は、ヒューズ303に流れるのである
が、この過電流が流れる時間は、上記バッテリ300逆
接時に比べ一瞬であるので、ヒューズが溶断してしまう
ことは無い。
In this case, the power zener diode 302
Flows through the fuse 303, but the time during which the overcurrent flows is instantaneous as compared with the time when the battery 300 is connected in reverse, so that the fuse is not blown.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では誤ってバッテリ300を逆接すると、ヒュー
ズ303が溶断してしまうので、バッテリ300を正常
な取付状態に直しても、ヒューズを交換しない限り、車
両用前照灯301が点灯しないという問題がある。
However, in the above-described conventional apparatus, if the battery 300 is erroneously connected in reverse, the fuse 303 will be blown. There is a problem that the vehicle headlight 301 does not light.

【0008】そこで、本発明は、バッテリの逆接時にヒ
ューズを溶断せずに、車両用電気機器装置を保護するこ
とを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to protect an electric device for a vehicle without blowing a fuse when a battery is connected in reverse.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、図5に示すような保護回路を検討し
た。このものでは、前記直流電源300の正極側にゲー
トが接続されたMOSトランジスタ306を有する。そ
して、直流電源300の逆接時には、MOSトランジス
タ306の導通状態は遮断状態にあり、MOSトランジ
スタ300のドレイン(D)−ソース(S)間の耐圧
(MOSトランジスタ内の寄生ダイオードの耐圧)で、
車両用電気機器301への逆電圧印加を遮断する。これ
により、前記直流電源300の極性が逆に取り付けられ
たときに、ヒューズが溶断することを防止できる。
The present inventors have studied a protection circuit as shown in FIG. 5 in order to achieve the above object. This device has a MOS transistor 306 whose gate is connected to the positive electrode side of the DC power supply 300. When the DC power supply 300 is reversely connected, the conduction state of the MOS transistor 306 is in the cutoff state, and the breakdown voltage between the drain (D) and the source (S) of the MOS transistor 300 (the breakdown voltage of a parasitic diode in the MOS transistor)
The application of the reverse voltage to the vehicle electric device 301 is cut off. This prevents the fuse from being blown when the DC power supply 300 is mounted with the polarity reversed.

【0010】しかしながら、このようなMOSトランジ
スタ306を使用すると、車両のイグニッションスイッ
チがオフされることで、他の車両用電気機器により大き
な逆電圧が発生した直後には、MOSトランジスタは遮
断状態となる。この結果、上記大きな逆電圧にてMOS
トランジスタが破損するという問題がある。このため、
本発明者は、上記問題に対処するために、MOSトラン
ジスタ306のドレイン−ソース間の耐圧をさらに大き
くすることを検討した。しかしながら、このようにする
と、MOSトランジスタ306がコスト高になるという
問題がある。
However, when such a MOS transistor 306 is used, the ignition switch of the vehicle is turned off, and immediately after a large reverse voltage is generated by another vehicle electric device, the MOS transistor is turned off. . As a result, the MOS is
There is a problem that the transistor is damaged. For this reason,
The present inventor has studied to further increase the withstand voltage between the drain and the source of the MOS transistor 306 in order to address the above problem. However, this causes a problem that the cost of the MOS transistor 306 increases.

【0011】そこで、上記問題を解決するために請求項
1ないし3記載の発明では、直流電源(1)の正極側に
ゲートが接続されると共に、直流電源(1)のアース側
にソースおよびドレインが接続されるMOSトランジス
タ(21)を有し、直流電源(1)の極性が逆に取り付
けられたときには、MOSトランジスタ(21)のドレ
イン−ソース間の耐圧にて車両用電気機器(100)へ
の逆電圧の印加を遮断するようになっており、車両のイ
グニッションスイッチがオフされることで、直流電源
(1)の正極側に負極性の逆電圧が発生したときでも、
MOSトランジスタ(21)を導通状態とする導通手段
(19)を有することを特徴としている。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, according to the first to third aspects of the present invention, the gate is connected to the positive electrode side of the DC power supply (1), and the source and drain are connected to the ground side of the DC power supply (1). Has a MOS transistor (21) connected thereto, and when the polarity of the DC power supply (1) is reversed, the MOS transistor (21) is connected to the vehicular electric device (100) by the withstand voltage between the drain and the source. When the ignition switch of the vehicle is turned off, even when a negative reverse voltage is generated on the positive electrode side of the DC power supply (1),
It is characterized by having a conducting means (19) for turning on the MOS transistor (21).

【0012】これにより、誤って直流電源の極性が逆に
取り付けられたときには、MOSトランジスタのドレイ
ンーソース間の耐圧にて車両用電気機器への逆電圧印加
を遮断できる。この結果、従来のようにヒューズを溶断
させる必要は無くなる。これに加え、導通手段により、
車両のイグニッションスイッチがオフされることで、直
流電源(1)の正極側に負極性の逆電圧が発生したとき
でも、MOSトランジスタを導通状態とするので、MO
Sトランジスタの上記耐圧を大きくせずに済み、この耐
圧は、上記直流電源の極性が逆になったときに、車両用
電気機器の逆電圧が印加されない程度にすることができ
る。
Thus, when the polarity of the DC power supply is erroneously mounted in reverse, the application of the reverse voltage to the vehicular electric equipment can be cut off by the withstand voltage between the drain and the source of the MOS transistor. As a result, it is not necessary to blow the fuse as in the related art. In addition to this, the conduction means
By turning off the ignition switch of the vehicle, the MOS transistor is turned on even when a negative reverse voltage is generated on the positive electrode side of the DC power supply (1).
It is not necessary to increase the withstand voltage of the S transistor, and the withstand voltage can be set so that the reverse voltage of the vehicular electric device is not applied when the polarity of the DC power supply is reversed.

【0013】また、請求項3記載の発明では、直流電源
(1)の電源端子(1a)とゲート(G)との間に設け
られ、MOS型トランジスタ(21)とコンデンサ(1
9)との並列接続に対して直列接続された抵抗(17)
を有することを特徴としている。これにより、、コンデ
ンサと抵抗とが時定数回路を構成しているので、抵抗に
よってコンデンサの放電時間が延長される。この結果、
MOSトランジスタの導通時間を長くできるので、確実
にMOSトランジスタの破壊破損を防止できる。
According to the third aspect of the present invention, the MOS type transistor (21) and the capacitor (1) are provided between the power supply terminal (1a) of the DC power supply (1) and the gate (G).
9) A resistor (17) connected in series to a parallel connection with (17)
It is characterized by having. Accordingly, since the capacitor and the resistor constitute a time constant circuit, the resistor extends the discharging time of the capacitor. As a result,
Since the conduction time of the MOS transistor can be lengthened, destruction and damage of the MOS transistor can be reliably prevented.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。なお、本実施形態は本発明の放電灯装
置100を車両用前照灯に適用したものである。図1に
本実施形態における放電灯装置100の全体構成図、図
2に本実施形態における放電灯装置100の制御系のブ
ロック図を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the discharge lamp device 100 of the present invention is applied to a vehicle headlamp. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the discharge lamp device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of a control system of the discharge lamp device 100 according to the present embodiment.

【0015】1は車両に搭載された直流電源(以下、バ
ッテリという、定格電圧(バッテリ電圧VB)12V)
であり、1aは電源端子、1bはアース端子、2は車両
前照灯であるメタルハライドランプ等の高圧放電灯(以
下、ランプという)である。SWは、車室内に設けら
れ、使用者の操作により、上記ランプ2の点灯消灯を設
定する点灯スイッチである。50は、放電灯装置100
に過電流が流れたときに溶断するヒューズである。
Reference numeral 1 denotes a DC power source mounted on a vehicle (hereinafter referred to as a battery, a rated voltage (battery voltage VB) of 12 V).
1a is a power supply terminal, 1b is a ground terminal, and 2 is a high-pressure discharge lamp (hereinafter, referred to as a lamp) such as a metal halide lamp as a vehicle headlight. SW is a lighting switch that is provided in the vehicle interior and sets the turning on and off of the lamp 2 by a user's operation. 50 is a discharge lamp device 100
This fuse blows when an overcurrent flows through the fuse.

【0016】放電灯装置100は、図1に示すように逆
接保護回路3、平滑回路4、フライバックトランス29
を有する直流電源回路5、テークオーバー回路6、Hブ
リッジ回路7aを含むインバータ回路7、始動回路8等
の回路機能部を有する。本実施形態では、図2に示すよ
うに上記回路機能部を制御する制御回路として、PWM
(パルス幅変調)制御回路9、後述のランプ電圧VLお
よびランプ電流ILに基づいて、ランプ電力を所望電力
に制御するランプパワー制御回路10、上記Hブリッジ
回路7aを制御するHブリッジ制御回路11等を有す
る。
As shown in FIG. 1, the discharge lamp device 100 includes a reverse connection protection circuit 3, a smoothing circuit 4, and a flyback transformer 29.
And a circuit function unit such as a DC power supply circuit 5, a takeover circuit 6, an inverter circuit 7 including an H-bridge circuit 7a, and a starting circuit 8. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a control circuit for controlling the circuit function unit is a PWM circuit.
(Pulse width modulation) control circuit 9, lamp power control circuit 10 for controlling lamp power to desired power based on lamp voltage VL and lamp current IL described later, H-bridge control circuit 11 for controlling H-bridge circuit 7a, etc. Having.

【0017】また、本実施形態では、上記制御回路とし
てその他に、ランプ電圧VLを所定のタイミングでサン
プリングおよびホールドするサンプルホールド回路1
2、ランプ点灯開始時に、上記始動回路8を制御して、
ランプ2に高電圧を印加させてランプ2を電極間で絶縁
破壊させる高電圧発生制御回路13、放電灯装置100
が後述の異常状態となったときに、上記Hブリッジ制御
回路11を通じてHブリッジ回路7aを制御するフェイ
ルセーフ回路14と、ランプ2のコネクタ35の外れを
検出するコネクタ外れ検出回路15とを有している。
In this embodiment, a sample and hold circuit 1 for sampling and holding the lamp voltage VL at a predetermined timing is used as the control circuit.
2. At the start of lamp lighting, the starting circuit 8 is controlled to
A high voltage generation control circuit 13 for applying a high voltage to the lamp 2 to cause dielectric breakdown of the lamp 2 between the electrodes;
Has a fail-safe circuit 14 for controlling the H-bridge circuit 7a through the H-bridge control circuit 11 when an abnormal state described later occurs, and a connector disconnection detection circuit 15 for detecting disconnection of the connector 35 of the lamp 2. ing.

【0018】さらに、各制御回路9〜15の駆動電力は
バッテリ電圧VB等に基づいて行われるが、1次側電圧
が過電圧となった際に、この過電圧から各制御回路9〜
15を保護するための過電圧保護回路16も放電灯装置
100には備えられている。ここで、先ず、放電灯装置
100の点灯動作の概略を説明する。上記点灯スイッチ
SWがオンされると、フライバックトランス29にてバ
ッテリ電圧VBが昇圧され、これにより、Hブリッジ回
路7aを通じて始動回路8のコンデンサ53が充電され
る。そして、コンデンサ53が充電されると、始動回路
8にて充電された電荷が放電されて、トランス47にて
さらに高電圧化された電圧がランプ2に印加され、ラン
プ2が電極間で絶縁破壊し点灯されるようになる。
Further, the driving power of each of the control circuits 9 to 15 is performed based on the battery voltage VB and the like. When the primary side voltage becomes overvoltage, the control circuits 9 to 15 are driven from this overvoltage.
An overvoltage protection circuit 16 for protecting the discharge lamp 15 is also provided in the discharge lamp device 100. Here, first, an outline of the lighting operation of the discharge lamp device 100 will be described. When the lighting switch SW is turned on, the battery voltage VB is boosted by the flyback transformer 29, whereby the capacitor 53 of the starting circuit 8 is charged through the H-bridge circuit 7a. Then, when the capacitor 53 is charged, the charge charged in the starting circuit 8 is discharged, and a higher voltage is applied to the lamp 2 by the transformer 47, and the lamp 2 is broken down between the electrodes. And then come on.

【0019】その後、ランプ2が点灯すると、Hブリッ
ジ回路7aによりランプ2への放電電圧の極性(放電電
流の向き)を交互に切り換えることで、ランプ2を交流
点灯させる。次に、上記回路機能部および上記制御回路
の構成の概略について簡単に説明する。
After that, when the lamp 2 is turned on, the polarity of the discharge voltage to the lamp 2 (direction of the discharge current) is alternately switched by the H-bridge circuit 7a, so that the lamp 2 is turned on by the alternating current. Next, an outline of the configuration of the circuit function unit and the control circuit will be briefly described.

【0020】逆接保護回路3は、抵抗17、コンデンサ
19、およびMOSトランジスタ12とからなる。逆接
保護回路3は、後述する電源端子に負極性の高電圧が発
生したときに、MOSトランジスタ21を保護するもの
である。また、バッテリ1を極性が逆にして車両に取り
付けるといった逆接時には、ヒューズ50を溶断しない
ようにするものである。
The reverse connection protection circuit 3 comprises a resistor 17, a capacitor 19, and a MOS transistor 12. The reverse connection protection circuit 3 protects the MOS transistor 21 when a negative high voltage is generated at a power supply terminal described later. Further, the fuse 50 is prevented from being blown at the time of reverse connection such as mounting the battery 1 on a vehicle with the polarity reversed.

【0021】平滑回路4は、上記電源端子1aに発生す
る電圧を平滑するものであり、コンデンサ23、25
と、コイル27とからなるコンデンサ入力型平滑回路
(チョーク入力型平滑回路)である。直流電源回路5
は、一次側と二次側とが共に巻線で構成されたフライバ
ックトランス29を有している。フライバックトランス
29は、バッテリ側に配された一次巻線29aと、ラン
プ2側に配された二次巻線29bを有している。また、
フライバックトランス29は、図1に示すように一次巻
線29aと二次巻線29bとは電気的に導通可能となっ
ている。直流電源回路5には、上記PWM回路9により
スイッチング制御されるMOSトランジスタ31が設け
られている。上記一次巻線29aの一次電流は、このM
OSトランジスタ31により制御される。
The smoothing circuit 4 smoothes the voltage generated at the power supply terminal 1a.
And a coil 27 (a choke input type smoothing circuit). DC power supply circuit 5
Has a flyback transformer 29 in which both the primary side and the secondary side are constituted by windings. The flyback transformer 29 has a primary winding 29a provided on the battery side and a secondary winding 29b provided on the lamp 2 side. Also,
In the flyback transformer 29, as shown in FIG. 1, the primary winding 29a and the secondary winding 29b can be electrically connected. The DC power supply circuit 5 is provided with a MOS transistor 31 whose switching is controlled by the PWM circuit 9. The primary current of the primary winding 29a is M
It is controlled by the OS transistor 31.

【0022】つまり、フライバックトランス29は、M
OSトランジスタ31がオンのときには、一次巻線29
aに一次電流が流れることで、一次巻線29aにエネル
ギーが蓄えられるようになっている。そして、フライバ
ックトランス29は、MOSトランジスタ31がオフに
なると、一次巻線29aのエネルギーを二次巻線29b
に供給するようになっている。
That is, the flyback transformer 29
When the OS transistor 31 is on, the primary winding 29
When a primary current flows through a, energy is stored in the primary winding 29a. When the MOS transistor 31 is turned off, the flyback transformer 29 transfers the energy of the primary winding 29a to the secondary winding 29b.
To be supplied.

【0023】また、直流電源回路5の二次巻線29bに
は、整流用のダイオード33と、平滑用コンデンサ35
が設けられている。テークオーバー回路6は、コンデン
サ37と抵抗39とからなる。コンデンサ37は、上記
点灯スイッチSWがオンされると電荷が充電されるよう
になっている。テークオーバー回路6は、上記始動回路
8によりランプ2を電極間で絶縁破壊させたのち、速や
かにアーク放電に移行させるものである。
The secondary winding 29b of the DC power supply circuit 5 has a rectifying diode 33 and a smoothing capacitor 35.
Is provided. The takeover circuit 6 includes a capacitor 37 and a resistor 39. The capacitor 37 is charged with electric charge when the lighting switch SW is turned on. The takeover circuit 6 causes the lamp 2 to break down between the electrodes by the starting circuit 8, and then promptly shifts to arc discharge.

【0024】インバータ回路7は、フライバックトラン
ス29の二次巻線29b側に設けられ、バッテリ1から
の電力を交流変換することで、ランプ2を交流点灯させ
るものである。インバータ回路7を構成するHブリッジ
回路7aは、ランプ2の放電電流の向きを交互に反転さ
せるものである。Hブリッジ回路7aは、Hブリッジ状
に配置された複数のブリッジ用半導体スイッチング素子
をなす4つのMOSトランジスタ41a〜41dを有す
る。これら4つのMOSトランジスタ41a〜41d
は、図中43a、43bにて示すブリッジ駆動回路(本
例ではIC素子、以下、IC素子という)によって制御
される。
The inverter circuit 7 is provided on the side of the secondary winding 29b of the flyback transformer 29, and converts the electric power from the battery 1 into an alternating current, thereby lighting the lamp 2 with an alternating current. The H-bridge circuit 7a constituting the inverter circuit 7 alternately reverses the direction of the discharge current of the lamp 2. The H-bridge circuit 7a has four MOS transistors 41a to 41d that form a plurality of bridge-type semiconductor switching elements arranged in an H-bridge shape. These four MOS transistors 41a to 41d
Are controlled by bridge driving circuits (in this example, IC elements, hereinafter referred to as IC elements) indicated by 43a and 43b in the figure.

【0025】ブリッジ制御回路11は、IC素子43
a、43bを制御することで、Hブリッジ回路7aのう
ち対角線上にあるMOSトランジスタ41a、41dが
オフ状態であるときは、対角線上にあるMOSトランジ
スタ41b、41cをオン状態に切換制御し、MOSト
ランジスタ41b、41cがオン状態であるときは、M
OSトランジスタ41aと41dをオフ状態に切換制御
する。この結果、ランプ2の放電電流の向きが交互に切
り換わる、言い換えるとランプ2の印加電圧(放電電
圧)の極性が反転することで、ランプ2は交流点灯す
る。
The bridge control circuit 11 includes an IC element 43
When the MOS transistors 41a and 41d on the diagonal line of the H-bridge circuit 7a are in the off state by controlling the a and 43b, the MOS transistors 41b and 41c on the diagonal line are switched to the on state, and When the transistors 41b and 41c are on, M
The OS transistors 41a and 41d are controlled to be turned off. As a result, the direction of the discharge current of the lamp 2 is alternately switched, in other words, the polarity of the applied voltage (discharge voltage) of the lamp 2 is inverted, so that the lamp 2 is turned on by AC.

【0026】Hブリッジ回路7aは、ランプ点灯開始時
には長い一定周期でMOSトランジスタ41a〜41d
をオン・オフさせ、その後は短い一定周期でMOSトラ
ンジスタ41a〜41dをオン・オフさせるようになっ
ている。なお、図中45は、Hブリッジ回路7aを点灯
始動時に発生する高圧パルスから保護する保護用のコン
デンサである。
The H-bridge circuit 7a has MOS transistors 41a to 41d at a long constant cycle at the start of lamp lighting.
Are turned on and off, and then the MOS transistors 41a to 41d are turned on and off at short fixed cycles. Reference numeral 45 in the figure denotes a protection capacitor for protecting the H-bridge circuit 7a from a high-voltage pulse generated at the time of starting lighting.

【0027】始動回路8は、ランプ2を点灯開始させる
ものであって、上記Hブリッジ回路7aの中点電位点
と、アース端子1bとの間に設置されている。始動回路
8は、一次巻線47aと二次巻線47bとからなるトラ
ンス47、ダイオード49、51、コンデンサ53、抵
抗55、および一方向性半導体素子であるサイリスタ5
7とからなる。
The starting circuit 8 starts the lighting of the lamp 2 and is provided between the midpoint potential point of the H-bridge circuit 7a and the ground terminal 1b. The starting circuit 8 includes a transformer 47 including a primary winding 47a and a secondary winding 47b, diodes 49 and 51, a capacitor 53, a resistor 55, and a thyristor 5 that is a unidirectional semiconductor element.
7

【0028】サイリスタ57は、上記点灯スイッチSW
がオンされたときには、オフとなっており、これによ
り、コンデンサ53は充電を開始する。その後、上記高
電圧発生制御回路13によりサイリスタ57がオンとさ
れる。この結果、コンデンサ53は放電を開始する。す
ると、コンデンサ53に蓄えられたエネルギーが、トラ
ンス47を通じて高電圧化されることで、ランプ2に高
電圧が印加される。この結果、ランプ2は、電極間で絶
縁破壊し点灯する。
The thyristor 57 is connected to the lighting switch SW.
Is turned off when is turned on, whereby the capacitor 53 starts charging. Thereafter, the thyristor 57 is turned on by the high voltage generation control circuit 13. As a result, the capacitor 53 starts discharging. Then, the energy stored in the capacitor 53 is raised to a high voltage through the transformer 47, so that a high voltage is applied to the lamp 2. As a result, the lamp 2 is lit by dielectric breakdown between the electrodes.

【0029】PWM制御回路9は、鋸歯状波に対するス
レッショルドレベルを可変にすることで、上記MOSト
ランジスタ31のオン・オフ時間、つまりデューティー
比を制御するものである。ランプパワー制御回路10
は、ランプ電流ILと、上記サンプルホールド回路12
によってサンプルホールドされたランプ電圧VLとに基
づいて、ランプ電力が所望値となるように制御するもの
である。なお、ランプ電流ILは、Hブリッジ回路7a
に設けられた電流検出用抵抗59にて検出される。
The PWM control circuit 9 controls the on / off time of the MOS transistor 31, that is, the duty ratio by making the threshold level for the sawtooth wave variable. Lamp power control circuit 10
Is the lamp current IL and the sample and hold circuit 12
Based on the sampled and held lamp voltage VL, the lamp power is controlled to a desired value. Note that the lamp current IL is equal to the H-bridge circuit 7a.
The current is detected by a current detection resistor 59 provided in the circuit.

【0030】本実施形態におけるランプパワー制御回路
10によるランプパワー制御は、以下のようなものであ
る。ランプパワー制御回路10は、ランプ2の点灯開始
時にランプ2の電極温度が低いと、ランプ2に立ち消え
が生じ易いので、ランプ電力を大きな値(例えば75
W)として電極温度を迅速に高め、電極温度が徐々に高
くなると、ランプ電力を徐々に低下させていき、ランプ
2が安定状態になるとランプ電力を所定値(35W)一
定に制御するものである。
The lamp power control by the lamp power control circuit 10 in the present embodiment is as follows. If the electrode temperature of the lamp 2 is low at the start of lighting of the lamp 2, the lamp power control circuit 10 tends to cause the lamp 2 to go out.
W), the electrode temperature is rapidly increased, and when the electrode temperature is gradually increased, the lamp power is gradually decreased. When the lamp 2 is in a stable state, the lamp power is controlled to a predetermined value (35 W). .

【0031】また、ランプ電圧VLが高電圧(例えば4
00V)となってランプ2の点灯が開始された直後で
は、ランプ電圧VLは最も小さくなり、その後ランプ電
圧VLは徐々に大きくなる。一方、ランプ電流ILは、
ランプ2の点灯が開始された直後には、ランプ電圧VL
に反して徐々に小さくなる。そして、このようなランプ
パワー制御を行うために、上記PWM制御回路9は、上
記ランプパワー制御回路10の指令信号を受けて、上記
MOSトランジスタ31のオン・オフのディーティ比を
可変することで、ランプ電力を制御する。
Further, when the lamp voltage VL is a high voltage (for example, 4
00V), the lamp voltage VL becomes the smallest immediately after the lighting of the lamp 2 is started, and then the lamp voltage VL gradually increases. On the other hand, the lamp current IL is
Immediately after the lighting of the lamp 2 is started, the lamp voltage VL
Contrary to this, it gradually becomes smaller. In order to perform such lamp power control, the PWM control circuit 9 receives a command signal from the lamp power control circuit 10 and varies the ON / OFF duty ratio of the MOS transistor 31 by changing the duty ratio. Control lamp power.

【0032】上記サンプルホールド回路12は、ランプ
電圧VLのうち、Hブリッジ回路7aの切換時に発生す
る後述の過渡電圧をマスクし、上記ランプパワー制御回
路10による制御を精度良く行うものである。上記フェ
イルセーフ回路14は、放電灯装置100に何らかの異
常が生じたときに、上記PWM制御回路9の制御を停止
するとともに、Hブリッジ回路7aのMOSトランジス
タ41a〜41dの導通を全てオフするものである。
The sample-and-hold circuit 12 masks a transient voltage, which will be described later, which is generated when the H-bridge circuit 7a is switched among the lamp voltages VL, and controls the lamp power control circuit 10 with high accuracy. The fail-safe circuit 14 stops the control of the PWM control circuit 9 and turns off all the MOS transistors 41a to 41d of the H-bridge circuit 7a when any abnormality occurs in the discharge lamp device 100. is there.

【0033】なお、上記制御回路9〜15は、全て図示
しない集積回路内に設けられている。次に本発明の要部
である逆接保護回路3について図6を用いて説明する。
なお、図6は図1に車両用電気機器であるオルタネータ
等の電気負荷71を加えたものである。
The control circuits 9 to 15 are all provided in an integrated circuit (not shown). Next, the reverse connection protection circuit 3 as a main part of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is obtained by adding an electric load 71 such as an alternator which is an electric device for a vehicle to FIG.

【0034】逆接保護回路3は、図1に示すようにバッ
テリ1と、ランプ2との間に設けられている。MOSト
ランジスタ21のゲート(G)は、抵抗17を介してバ
ッテリの正極側(電源端子1a)に接地されている。M
OSトランジスタ21のソース(S)およびドレイン
(D)は、アース端子1b側に接続され、放電灯装置1
00を流れた電流がソースからドレインに向かって流れ
るようになっている。
The reverse connection protection circuit 3 is provided between the battery 1 and the lamp 2 as shown in FIG. The gate (G) of the MOS transistor 21 is grounded to the positive electrode side (power supply terminal 1a) of the battery via the resistor 17. M
The source (S) and the drain (D) of the OS transistor 21 are connected to the ground terminal 1b side, and the discharge lamp device 1
00 flows from the source to the drain.

【0035】上記点灯スイッチSWをオンすると、バッ
テリ1からゲート(G)にゲート電圧を与えられ、MO
Sトランジスタ21は導通状態となり、バッテリ1の電
力が放電灯装置100に供給される。これにより、放電
灯装置100が作動する。MOSトランジスタ21のゲ
ート−ソース間には、導通手段であるコンデンサ19が
並列に接続されている。上記抵抗17は、電源端子1a
とMOSトランジスタ21のゲートとの間で、MOS型
トランジスタ21とコンデンサ19との並列接続と直列
に接続されている。
When the lighting switch SW is turned on, a gate voltage is applied from the battery 1 to the gate (G), and
The S transistor 21 is turned on, and the power of the battery 1 is supplied to the discharge lamp device 100. Thus, the discharge lamp device 100 operates. A capacitor 19 serving as a conduction means is connected in parallel between the gate and the source of the MOS transistor 21. The resistor 17 is connected to the power terminal 1a.
And the gate of the MOS transistor 21 are connected in series with the parallel connection of the MOS transistor 21 and the capacitor 19.

【0036】そして、上記点灯スイッチSWがオンされ
ると、抵抗17を介してコンデンサ19が充電される。
コンデンサ19の充電電流経路は、バッテリ1の正極側
から抵抗17、コンデンサ19、MOSトランジスタ2
1のソース−ドレイン間の寄生ダイオードを介して、バ
ッテリ1の負極側に流れる。そして、コンデンサ19の
充電電圧が所定値に達すると、MOSトランジスタ21
はオンとなる。また、MOSトランジスタ21がオンす
るまでは、放電灯装置100を流れる電流は、MOSト
ランジスタ21のソース−ドレイン間の寄生ダイオード
を通じて流れる。
When the lighting switch SW is turned on, the capacitor 19 is charged via the resistor 17.
The charging current path of the capacitor 19 is from the positive electrode side of the battery 1 to the resistor 17, the capacitor 19, and the MOS transistor 2
The current flows to the negative electrode side of the battery 1 through a parasitic diode between the source and the drain of the battery 1. When the charging voltage of the capacitor 19 reaches a predetermined value, the MOS transistor 21
Turns on. Until the MOS transistor 21 is turned on, the current flowing through the discharge lamp device 100 flows through the parasitic diode between the source and the drain of the MOS transistor 21.

【0037】上記MOSトランジスタ21は、以下のよ
うなときに放電灯装置100に逆電圧が印加されないよ
うに保護する保護機能を有する。例えば、バッテリ1の
交換時に、誤ってバッテリ1の極性が逆に取り付けられ
て、この状態で乗員の操作により上記点灯スイッチSW
がオンされたとする。この場合は、放電灯装置100に
印加される逆電圧は、バッテり電圧VB(第1逆電圧)
である。
The MOS transistor 21 has a protection function of protecting the discharge lamp device 100 from applying a reverse voltage in the following cases. For example, when the battery 1 is replaced, the polarity of the battery 1 is erroneously attached in reverse, and in this state, the lighting switch SW is operated by an occupant.
Is turned on. In this case, the reverse voltage applied to the discharge lamp device 100 is the battery voltage VB (first reverse voltage).
It is.

【0038】そして、このように放電灯装置100にバ
ッテリ1の極性が逆に取り付けられたときには、MOS
トランジスタ21のドレインーソース間の耐圧にて放電
灯装置100への逆電圧印加を遮断し、放電灯装置10
0を保護する。これにより、従来のようにツェナーダイ
オードを通じてヒューズ50に過電流が流れるといった
ことが無く、ヒューズ50の溶断を未然に防止できる。
When the battery 1 is attached to the discharge lamp device 100 with the polarity reversed, the MOS
The reverse voltage application to the discharge lamp device 100 is interrupted by the withstand voltage between the drain and the source of the transistor 21, and the discharge lamp device 10
Protect 0. As a result, an overcurrent does not flow through the fuse 50 through the Zener diode as in the related art, and it is possible to prevent the fuse 50 from being blown.

【0039】上記オルタネータ71は、バッテリ1に対
して上記放電灯装置100と並列に接続されている。オ
ルタネータ71は、図示しない界磁コイル等のリアクタ
ンス成分を有する誘導性負荷(車両用電気機器)であ
り、車両の走行駆動源を起動する手段であるイグニッシ
ョンスイッチIGがオンされると、発電を開始する。そ
して、上記イグニッションスイッチIGがオンで点灯ス
イッチSWがオンの状態から、イグニッションスイッチ
IGがオフされると、オルタネータ71に流れていた電
流が遮断されることで、電源端子1aに負極性の大きな
パルス電圧が発生する。このため、放電灯装置100に
は、上記バッテリ1の逆接時より大きな逆電圧が印加さ
れることになる。
The alternator 71 is connected to the battery 1 in parallel with the discharge lamp device 100. The alternator 71 is an inductive load (vehicle electric device) having a reactance component such as a field coil (not shown), and starts power generation when an ignition switch IG that is a means for starting a driving source of the vehicle is turned on. I do. When the ignition switch IG is turned off from the state where the ignition switch IG is on and the lighting switch SW is on, the current flowing through the alternator 71 is cut off, so that a large negative pulse is applied to the power supply terminal 1a. Voltage is generated. Therefore, a higher reverse voltage is applied to the discharge lamp device 100 than when the battery 1 is connected in reverse.

【0040】しかし、この際、コンデンサ19に充電さ
れた電荷は、コンデンサ19と抵抗17とで決まる時定
数にて放電される。これにより、MOSトランジスタ2
1のゲートには所定時間、ゲート電圧が印加されるの
で、MOSトランジスタ21は所定時間導通状態が維持
される。なお、電源端子1aとアース端子1bとの間
に、大きなパルス電圧が一瞬発生したときには、オンし
ているMOSトランジスタ21を介してMOSトランジ
スタ31のソース−ドレイン間の寄生ダイオード、フラ
イバックトランス29の一次巻線29a、コイル27と
いった電流経路でパルス電流を流すことにより、負極性
パルスのエネルギーを消費する。
However, at this time, the electric charge charged in the capacitor 19 is discharged with a time constant determined by the capacitor 19 and the resistor 17. Thereby, the MOS transistor 2
Since a gate voltage is applied to one gate for a predetermined time, the MOS transistor 21 is kept conductive for a predetermined time. When a large pulse voltage is momentarily generated between the power supply terminal 1a and the ground terminal 1b, a parasitic diode between the source and the drain of the MOS transistor 31 and the flyback transformer 29 By supplying a pulse current through a current path such as the primary winding 29a and the coil 27, the energy of the negative pulse is consumed.

【0041】このように、電源端子1aとアース端子1
bとの間に、大きな逆電圧が発生したときには、コンデ
ンサ19によりMOSトランジスタ21が強制的に導通
状態に維持されるので、MOSトランジスタ21の上記
耐圧を全く考慮せずに済む。つまり、この耐圧は、上記
バッテリ1の逆接時に、放電灯装置100に逆電圧が印
加されない程度(例えば12V強)であれば良い。
As described above, the power supply terminal 1a and the ground terminal 1
When a large reverse voltage is generated between the MOS transistor 21 and the capacitor b, the MOS transistor 21 is forcibly maintained in the conductive state by the capacitor 19, so that the withstand voltage of the MOS transistor 21 need not be considered at all. In other words, the withstand voltage may be such that a reverse voltage is not applied to the discharge lamp device 100 when the battery 1 is connected in reverse (for example, a little over 12 V).

【0042】従って、MOSトランジスタ21の上記耐
圧を非常に小さくすることができ、これにより、MOS
トランジスタ21の駆動抵抗を小さくでき、MOSトラ
ンジスタ21での電力損失が小さくできる。ひいては、
MOSトランジスタ21のチップサイズを小さくするこ
とができ、安価なMOSトランジスタ21を使用でき
る。
Therefore, the withstand voltage of the MOS transistor 21 can be made very small.
The driving resistance of the transistor 21 can be reduced, and the power loss in the MOS transistor 21 can be reduced. In turn,
The chip size of the MOS transistor 21 can be reduced, and an inexpensive MOS transistor 21 can be used.

【0043】また、上述したようにコンデンサ19に
て、MOSトランジスタ21は強制的に導通状態となる
が、コンデンサ19と抵抗17が時定数回路を構成して
いるので、抵抗17によってコンデンサ19の放電時間
が延長される。この結果、MOSトランジスタ21の導
通時間を長くできるので、確実にMOSトランジスタ2
1の破壊破損を防止できる。なお、本発明者の検討によ
ると、上記時定数回路の時定数は、0.01秒以上とす
ると、上記パルス電圧が発生している間、確実にMOS
トランジスタ21をオン状態にすることができ、確実に
放電灯装置100を保護できる。
As described above, the MOS transistor 21 is forcibly turned on by the capacitor 19, but the capacitor 17 and the resistor 17 form a time constant circuit. Time is extended. As a result, since the conduction time of the MOS transistor 21 can be lengthened, the MOS transistor 2
1 can be prevented from being destroyed. According to the study of the present inventor, if the time constant of the time constant circuit is set to 0.01 second or more, it is ensured that the MOS constant while the pulse voltage is generated.
The transistor 21 can be turned on, and the discharge lamp device 100 can be reliably protected.

【0044】(他の実施形態)上記実施形態では、車両
用電気機器装置として放電灯を適用したが、本発明は放
電灯に係わらず、車両に搭載された電気機器装置であれ
ばどの様なものでも適用できる。
(Other Embodiments) In the above embodiment, a discharge lamp is applied as an electric device for a vehicle. However, the present invention is not limited to the discharge lamp, but may be any electric device mounted on a vehicle. Anything can be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態における放電灯装置の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge lamp device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施形態における放電灯装置の制御系の構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the discharge lamp device in the embodiment.

【図3】従来の放電灯装置の保護装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional protection device for a discharge lamp device.

【図4】本発明者が検討した放電灯装置の保護装置を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a protection device for a discharge lamp device studied by the present inventors.

【図5】上記実施形態における放電灯装置の保護装置を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a protection device for a discharge lamp device in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流電源、2…放電灯、17…抵抗、19…コンデ
ンサ、21…MOSトランジスタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply, 2 ... Discharge lamp, 17 ... Resistance, 19 ... Capacitor, 21 ... MOS transistor.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両に搭載された直流電源(1)から電
力を得ることで、車両用電気機器(100)が作動する
車両用電気機器装置の保護装置であって、 前記直流電源(1)の正極側にゲートが接続されると共
に、前記直流電源(1)のアース側にソースおよびドレ
インが接続されるMOSトランジスタ(21)を有し、 前記直流電源(1)の極性が逆に取り付けられたときに
は、前記MOSトランジスタ(21)のドレイン−ソー
ス間の耐圧にて前記車両用電気機器(100)への逆電
圧の印加を遮断するようになっており、 車両のイグニッションスイッチがオフされることで、前
記直流電源(1)の正極側に負極性の逆電圧が発生した
ときでも、前記MOSトランジスタ(21)を導通状態
とする導通手段(19)を有することを特徴とする車両
用電気機器装置の保護装置。
1. A protection device for a vehicular electric device that operates a vehicular electric device (100) by obtaining electric power from a DC power source (1) mounted on a vehicle, wherein the DC power source (1) A MOS transistor (21), whose gate is connected to the positive electrode side and whose source and drain are connected to the ground side of the DC power supply (1), wherein the polarity of the DC power supply (1) is reversed. In such a case, application of a reverse voltage to the vehicular electric device (100) is interrupted by the withstand voltage between the drain and the source of the MOS transistor (21), and the ignition switch of the vehicle is turned off. And a conduction means (19) for keeping the MOS transistor (21) conductive even when a negative reverse voltage is generated on the positive side of the DC power supply (1). Protection device for vehicular electrical equipment.
【請求項2】 前記導通手段(19)は、前記MOSト
ランジスタ(21)と並列に設けられ、前記車両用電気
機器(100)が作動しているときに充電されるコンデ
ンサ(19)を有することを特徴とする請求項1記載の
車両用電気機器装置の保護装置。
2. The conduction means (19) includes a capacitor (19) provided in parallel with the MOS transistor (21) and charged when the vehicle electrical device (100) is operating. The protection device for an electric device for a vehicle according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記直流電源(1)の電源端子(1a)
と前記ゲート(G)との間に設けられ、前記MOSトラ
ンジスタ(21)と前記コンデンサ(19)との並列接
続に対して直列接続された抵抗(17)を有することを
特徴とする請求項2記載の車両用電気機器装置の保護装
置。
3. A power supply terminal (1a) of the DC power supply (1).
And a resistor (17) provided between the MOS transistor (21) and the capacitor (19) and connected in series to a parallel connection of the MOS transistor (21) and the capacitor (19). A protection device for an electric device for a vehicle according to the above.
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