(57)【要約】【課題】ｎ型ＭＯＳＦＥＴを降圧用のスイッチング素子として採用した場合に、入力電圧の低下にも好適に対応できる半導体光源点灯回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯回路１０は、降圧モードにおいて、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオンオフにより、低い駆動電圧Ｖｄを生成する降圧部１０２と、昇圧モードにおいて、ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のオンオフにより、高い駆動電圧Ｖｄを生成する昇圧部１０４と、制御部１２４と、を備える。制御部１２４は、昇圧モードにおいて、駆動電圧Ｖｄからのポンプキャパシタへの充電と、充電されたポンプキャパシタからのブートストラップキャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部１３８と、充電されたブートストラップキャパシタの電圧を利用してハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のゲート電圧を生成するオンオフ制御部１４４と、を含む。【選択図】図１
2014175124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、
降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第１スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、
昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第２スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記第１スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされ、
前記制御部は、
前記制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、
降圧モードにおいて、前記第１スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第１キャパシタを充電するブートストラップ部と、
昇圧モードにおいて、駆動電圧が印加される端子からの第２キャパシタへの充電と、充電された前記第２キャパシタからの前記第１キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、
前記第１スイッチング素子をオンする際、充電された前記第１キャパシタの電圧を利用して、前記第１スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、前記第１スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、を含むことを特徴とする半導体光源点灯回路。
【請求項２】
前記制御部は、駆動電圧を駆動電圧よりも低い所定の電圧に変換し、変換された電圧を前記第２キャパシタに作用させるクランプ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体光源点灯回路。
【請求項３】
半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、
降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第１スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、
昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第２スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記第１スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされ、
前記制御部は、
前記制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、
降圧モードにおいて、前記第１スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第１キャパシタを充電するブートストラップ部と、
昇圧モードにおいて、第２キャパシタへの充電と、充電された前記第２キャパシタからの前記第１キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、
前記第１スイッチング素子をオンする際、充電された前記第１キャパシタの電圧を利用して、前記第１スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、前記第１スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、
昇圧モードにおいて、制御電圧が所定のしきい値電圧よりも低くなると、前記第１スイッチング素子を第１周波数でオンオフさせる制御を開始する補償部と、を含み、
昇圧モードにおける前記第２スイッチング素子のオンオフの第２周波数は第１周波数よりも高いことを特徴とする半導体光源点灯回路。
【請求項４】
前記第１スイッチング素子はｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体光源点灯回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の半導体光源点灯回路と、
前記半導体光源点灯回路によって駆動電圧が印加される半導体光源と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路および半導体光源点灯回路を備える車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、前照灯などの車両用灯具に、従来のフィラメントを有するハロゲンランプに代えてより長寿命で低消費電力のＬＥＤが利用されている。ＬＥＤの発光の度合いすなわち輝度はＬＥＤに流す電流の大きさに依存するので、ＬＥＤを光源として利用する場合にはＬＥＤに流れる電流を調節するための点灯回路が必要となる。そのような点灯回路は通常エラーアンプを有し、ＬＥＤに流れる電流が一定となるようにフィードバック制御する。
【０００３】
点灯回路への電力は、通常車載バッテリから供給される。車載バッテリは点灯回路以外にも車両の様々な部分に電力を供給するので、バッテリ電圧の変動は比較的大きい。このバッテリ電圧がＬＥＤの順方向降下電圧をまたいで変動しうる場合は、点灯回路はバッテリ電圧を昇圧する機能と降圧する機能とを兼ね備えることが望ましい。
【０００４】
特許文献１には昇降圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。このコンバータではハイサイドのスイッチング素子としてｐ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両用灯具の光源として使用されるＬＥＤには、要求される輝度を実現するために比較的大きな電流を流すことが多い。したがって、昇降圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータを使用してそのようなＬＥＤを点灯させる場合、ハイサイドのスイッチング素子として、一般的にｐ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタよりオン抵抗の低いｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを採用することが望ましい。
【０００７】
ｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタをオンするためにはゲート電圧をソース電圧よりも高める必要がある。これに対応して、従来、ｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ自体のオンオフ動作を使用して必要なゲート電圧を生成するブートストラップ回路が知られている。また、昇降圧コンバータの昇圧モードではハイサイドのｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを常時オンとしておかなくてはならないので、昇圧モードにおいてブートストラップキャパシタを充電するためのチャージポンプを別途設けることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、上記構成では、昇降圧コンバータへの入力電圧が低下すると、昇降圧コンバータは昇圧モードで動作する必要があるにもかかわらず、チャージポンプの充電能力は入力電圧の低下と共に低下する。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御端子に印加される電圧が入出力端子の電圧よりも高いとオンされるスイッチング素子を、昇降圧コンバータの降圧用のスイッチング素子として採用した場合に、入力電圧の低下にも好適に対応できる半導体光源点灯回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、半導体光源点灯回路に関する。この半導体光源点灯回路は、半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第１スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第２スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備える。第１スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされる。制御部は、制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、降圧モードにおいて、第１スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第１キャパシタを充電するブートストラップ部と、昇圧モードにおいて、駆動電圧が印加される端子からの第２キャパシタへの充電と、充電された第２キャパシタからの第１キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、第１スイッチング素子をオンする際、充電された第１キャパシタの電圧を利用して、第１スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、第１スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、を含む。
【００１１】
本発明の別の態様もまた、半導体光源点灯回路である。この半導体光源点灯回路は、半導体光源に駆動電圧を印加する半導体光源点灯回路であって、降圧モードにおいて、本半導体光源点灯回路への入力電圧が一端に印加される第１スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも低い駆動電圧を生成する降圧部と、昇圧モードにおいて、入力電圧よりも低い固定電圧が一端に印加される第２スイッチング素子のオンオフにより、入力電圧よりも高い駆動電圧を生成する昇圧部と、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備える。第１スイッチング素子は、制御端子に印加される電圧が他端の電圧よりも高いとオンされ、制御部は、制御部が動作するための制御電圧を入力電圧から生成する制御電圧生成部と、降圧モードにおいて、第１スイッチング素子の他端の電圧の変動に基づいて第１キャパシタを充電するブートストラップ部と、昇圧モードにおいて、第２キャパシタへの充電と、充電された第２キャパシタからの第１キャパシタへの放電と、を繰り返すチャージポンプ部と、第１スイッチング素子をオンする際、充電された第１キャパシタの電圧を利用して、第１スイッチング素子の他端の電圧よりも高い電圧を、第１スイッチング素子の制御端子に印加するスイッチ駆動部と、昇圧モードにおいて、制御電圧が所定のしきい値電圧よりも低くなると、第１スイッチング素子を第１周波数でオンオフさせる制御を開始する補償部と、を含む。昇圧モードにおける第２スイッチング素子のオンオフの第２周波数は第１周波数よりも高い。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、車両用灯具である。この車両用灯具は、上記のいずれかの半導体光源点灯回路と、その半導体光源点灯回路によって駆動電圧が印加される半導体光源と、を備える。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、制御端子に印加される電圧が入出力端子の電圧よりも高いとオンされるスイッチング素子を、昇降圧コンバータの降圧用のスイッチング素子として採用した場合に、入力電圧の低下にも好適に対応できる半導体光源点灯回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、昇圧モードおよび降圧モードにおけるＰＷＭ調光信号とハイサイド駆動信号との関係を示す波形図である。
【図３】図１のチャージポンプ部、ブートストラップ部およびクランプ部の構成を示す回路図である。
【図４】チャージポンプ部、ブートストラップ部および第１変形例に係るクランプ部の構成を示す回路図である。
【図５】第２変形例に係るチャージポンプ部およびブートストラップ部の構成を示す回路図である。
【図６】第２の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、電圧、電流あるいは抵抗などに付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値あるいは抵抗値を表すものとして用いることがある。
【００１７】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂとの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路では、昇降圧コンバータのハイサイドのスイッチング素子として、制御端子に印加される電圧が入出力端子の電圧よりも高いとオンされるスイッチング素子が採用される。例えば、ハイサイドのスイッチング素子としてｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、以下、ｎ型ＭＯＳＦＥＴと称す）またはｎｐｎ型バイポーラトランジスタが採用される。特にｎ型ＭＯＳＦＥＴはｐ型ＭＯＳＦＥＴと比較して、流れる電流の大きいアプリケーションにより適している。
【００１９】
昇降圧コンバータは、ハイサイドのｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするためのブートストラップ部を有する。ブートストラップ部は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンオフされるときのｎ型ＭＯＳＦＥＴのソースの電圧の変動に基づいて、ブートストラップキャパシタを充電する。そのように充電されたブートストラップキャパシタの電圧は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートにソースよりも高い電圧を印加するために使用される。
【００２０】
昇降圧コンバータは、昇圧モードにおいてハイサイドのｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンを維持するためのチャージポンプ部を有する。チャージポンプ部は、昇圧モードにおいて、昇降圧コンバータの出力電圧を利用してブートストラップキャパシタを充電する。昇圧モードにおいては、昇降圧コンバータの出力電圧は昇降圧コンバータの入力電圧や制御ＩＣ（Integrated Circuit）の制御電圧よりも高い。したがって、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路によると、チャージポンプ部が入力電圧や制御電圧を利用してブートストラップキャパシタを充電する場合と比較して、昇圧モードにおけるハイサイドのｎ型ＭＯＳＦＥＴのオン状態をより安定的に維持することができる。
【００２１】
図１は、第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０の構成を示す回路図である。ＬＥＤ点灯回路１０は、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）２０および車載用のＬＥＤを３つ直列に接続して構成されるＬＥＤ４０と接続される。ＬＥＤ点灯回路１０およびＬＥＤ４０は前照灯などの車両用灯具に搭載される。
【００２２】
電子制御ユニット２０は、自動車などの車両の電気的な制御を総合的に行うためのマイクロコンピュータである。電子制御ユニット２０はスイッチＳＷを介して車載バッテリ３０と接続され、スイッチＳＷをオンさせることにより車載バッテリ３０からバッテリ電圧Ｖｂａｔを受ける。電子制御ユニット２０は、ＬＥＤ点灯回路１０に入力電圧Ｖｉｎとして直流のバッテリ電圧Ｖｂａｔを供給する。電子制御ユニット２０は、ＬＥＤ点灯回路１０に入力電圧Ｖｉｎよりも低い固定電圧すなわち接地電位ＶＧＮＤ（＝０Ｖ）を供給する。電子制御ユニット２０は、ＬＥＤ４０の発光の度合いすなわち輝度を調整する必要がある場合、調光指示信号Ｓａを生成しＬＥＤ点灯回路１０に供給する。調光指示信号Ｓａは、ＬＥＤ４０で実現されるべき調光率の設定値を示す信号である。
【００２３】
ＬＥＤ点灯回路１０は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧または降圧して駆動電圧Ｖｄを生成し、ＬＥＤ４０に印加するＤＣ／ＤＣコンバータである。ＬＥＤ点灯回路１０は、入力フィルタ１９２と、入力保護部１９４と、チョッパ方式の昇降圧コンバータ１００と、出力フィルタ１９６と、制御部１２４と、を備える。
【００２４】
昇降圧コンバータ１００には、入力フィルタ１９２および入力保護部１９４を介して入力電圧Ｖｉｎおよび接地電位ＶＧＮＤが供給される。昇降圧コンバータ１００の出力電圧は出力フィルタ１９６を介してＬＥＤ点灯回路１０から出力され、ＬＥＤ４０に印加される。入力フィルタ１９２および出力フィルタ１９６は公知のフィルタ技術を使用して構成されてもよい。入力保護部１９４は公知の入力保護技術を使用して構成されてもよい。
【００２５】
昇降圧コンバータ１００は、降圧部１０２と、昇圧部１０４と、入力キャパシタ１１０と、電流検出抵抗１１６と、を備える。入力キャパシタ１１０の一端には、入力フィルタ１９２および入力保護部１９４を経た入力電圧（これは、厳密にはＬＥＤ点灯回路１０に入力される入力電圧Ｖｉｎとは異なる場合もあるが、以下説明をより明瞭とするため入力電圧Ｖｉｎとして説明する）が印加され、他端は接地される。
【００２６】
電流検出抵抗１１６は、ＬＥＤ４０を流れる駆動電流ＩＬＥＤの経路上に配置される。本実施の形態では、電流検出抵抗１１６はＬＥＤ４０のカソードと接地端子との間に設けられる。電流検出抵抗１１６の一端は接地される。電流検出抵抗１１６の他端の電圧は電流検出電圧Ｖｇとして制御部１２４に提供される。電流検出抵抗１１６に駆動電流ＩＬＥＤが流れるので、電流検出電圧Ｖｇは駆動電流ＩＬＥＤの大きさに応じた電圧となる。
【００２７】
降圧部１０２、昇圧部１０４のトポロジーはいずれも一般的なものであるため簡潔に説明する。
降圧部１０２は、降圧モードにおいて、入力電圧Ｖｉｎがドレインに印加されるハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオンオフにより、入力電圧Ｖｉｎよりも低い駆動電圧Ｖｄを生成する。降圧部１０２は、出力キャパシタ１０８と、インダクタ１３０と、第２ダイオード１３２と、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４と、を含む。
【００２８】
ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のドレインは入力キャパシタ１１０の一端と接続され、ソースは第１接続ノードＮ１と接続される。第２ダイオード１３２のカソードは第１接続ノードＮ１と接続され、アノードは接地される。インダクタ１３０の一端は第１接続ノードＮ１と接続され、他端は第１ダイオード１２６を介して出力キャパシタ１０８の一端と接続される。出力キャパシタ１０８の一端はまた出力フィルタ１９６とも接続される。出力キャパシタ１０８の他端は接地される。第１接続ノードＮ１は制御部１２４と接続される。
出力キャパシタ１０８の一端の電圧と駆動電圧Ｖｄとは、出力フィルタ１９６の存在により厳密には異なる場合もある。しかしながら、以下では説明をより明瞭とするために、出力キャパシタ１０８の一端の電圧を駆動電圧Ｖｄとして説明する。
【００２９】
降圧モードにおいて、制御部１２４からハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のゲートに出力されるハイサイド駆動信号Ｓ１は、ＬＥＤ４０に流れる駆動電流ＩＬＥＤの大きさに基づく電流フィードバック制御によりパルス幅変調された矩形波状の信号である。このハイサイド駆動信号Ｓ１の周波数である駆動周波数ｆ２は一例では数百ｋＨｚから数ＭＨｚである。ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４はハイサイド駆動信号Ｓ１により定まるオンデューティでオンオフし、出力キャパシタ１０８の両端電圧は入力電圧Ｖｉｎよりも低い駆動電圧Ｖｄとなる。昇圧モードではハイサイド駆動信号Ｓ１はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧よりも高い略一定の電圧を有し、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４はオン状態を維持する。
【００３０】
昇圧部１０４は、昇圧モードにおいて、接地電位ＶＧＮＤがソースに印加されるローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のオンオフにより、入力電圧Ｖｉｎよりも高い駆動電圧Ｖｄを生成する。昇圧部１０４は、出力キャパシタ１０８と、第１ダイオード１２６と、ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８と、インダクタ１３０と、を含む。
【００３１】
ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のドレインはインダクタ１３０の他端と第１ダイオード１２６のアノードとの第２接続ノードＮ２と接続され、ソースは接地される。
【００３２】
昇圧モードにおいて、制御部１２４からローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のゲートに出力されるローサイド駆動信号Ｓ２は、駆動電流ＩＬＥＤの大きさに基づく電流フィードバック制御によりパルス幅変調された矩形波状の信号であり、周波数は駆動周波数ｆ２である。ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８はローサイド駆動信号Ｓ２により定まるオンデューティでオンオフし、出力キャパシタ１０８の両端電圧は入力電圧Ｖｉｎよりも高い駆動電圧Ｖｄとなる。降圧モードではローサイド駆動信号Ｓ２の電圧は実質的に接地電位ＶＧＮＤに固定され、ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８はオフ状態を維持する。
【００３３】
制御部１２４は昇降圧コンバータ１００を制御するＩＣである。制御部１２４は、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４およびローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のオンオフを制御する。制御部１２４は、制御電圧生成部１３６と、チャージポンプ部１３８と、ブートストラップ部１４０と、クランプ部１４２と、オンオフ制御部１４４と、調光部１４６と、電圧電流検出部１４８と、を含む。
【００３４】
制御電圧生成部１３６は、入力電圧Ｖｉｎを受けて制御電圧ＶＣＣを生成する。制御電圧ＶＣＣは制御電圧生成部１３６から制御部１２４の各部に供給される。通常、制御電圧ＶＣＣは入力電圧Ｖｉｎ、駆動電圧Ｖｄのいずれよりも低く、一例では約５Ｖである。制御電圧ＶＣＣは入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。特に、入力電圧Ｖｉｎがある値以下の場合、制御電圧ＶＣＣは入力電圧Ｖｉｎが低下すると低下する。
【００３５】
電圧電流検出部１４８は、駆動電圧Ｖｄおよび駆動電流ＩＬＥＤを検出する。電圧電流検出部１４８は出力キャパシタ１０８の一端の電圧を駆動電圧Ｖｄとして検出する。電圧電流検出部１４８は電流検出電圧Ｖｇを取得することで駆動電流ＩＬＥＤを検出する。
【００３６】
オンオフ制御部１４４は、入力電圧Ｖｉｎが駆動電圧Ｖｄよりも十分低い場合は昇圧モードで昇降圧コンバータ１００を動作させ、入力電圧Ｖｉｎが駆動電圧Ｖｄよりも十分高い場合は降圧モードで昇降圧コンバータ１００を動作させ、入力電圧Ｖｉｎと駆動電圧Ｖｄとが略等しいか近い場合はハイブリッドモードで昇降圧コンバータ１００を動作させる。
【００３７】
オンオフ制御部１４４は、入力電圧Ｖｉｎと電圧電流検出部１４８によって検出された駆動電圧Ｖｄとを比較するなどして、どのモードで昇降圧コンバータ１００を動作させるかを決定する。オンオフ制御部１４４は、ハイブリッドモードにおいては、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４およびローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８の両方をオンオフさせる。オンオフ制御部１４４は、決定されたモードに対応するハイサイド駆動信号Ｓ１およびローサイド駆動信号Ｓ２を生成する。
【００３８】
オンオフ制御部１４４は、いずれのモードにおいても、電圧電流検出部１４８によって検出される駆動電流ＩＬＥＤの大きさが目標値に近づくように各ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンオフを制御する。特にオンオフ制御部１４４は、オンオフされるｎ型ＭＯＳＦＥＴのデューティ比を調整する。
【００３９】
調光部１４６は、調光指示信号Ｓａを受けてＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭを生成し、オンオフ制御部１４４に入力する。ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭは、ＬＥＤ４０を高速、例えば数百Ｈｚから数ｋＨｚの調光周波数ｆ１で点滅させるための信号である。調光周波数ｆ１は駆動周波数ｆ２よりも低い。より具体的にはＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭは、調光周波数ｆ１で電圧が矩形波状に変化する信号である。調光部１４６は、調光指示信号Ｓａによって示される調光率の設定値に基づいてＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭのデューティ比を設定する。ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭのデューティ比は調光率の設定値に対応する。ＬＥＤ４０の輝度を調整する必要がなく、調光指示信号Ｓａが設定値を示していない場合は、ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭは電圧が略一定の信号となる。
【００４０】
オンオフ制御部１４４は、いずれのモードにおいても、ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭのデューティ比をハイサイド駆動信号Ｓ１に反映させる。ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４は降圧部１０２のスイッチング素子としての機能と、昇降圧コンバータ１００全体のオンオフスイッチとしての機能と、を兼ね備える。したがって、ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭのデューティ比をハイサイド駆動信号Ｓ１に反映させることで、ＬＥＤ４０を点滅させることができる。
【００４１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、昇圧モードおよび降圧モードにおけるＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭとハイサイド駆動信号Ｓ１との関係を示す波形図である。図２（ａ）は降圧モードおよび調光なしの場合に対応する。ハイサイド駆動信号Ｓ１は駆動周波数ｆ２の矩形波信号であり、そのデューティ比は駆動電流ＩＬＥＤと目標値との差によって決まる。調光なしなのでＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭはハイレベルで略一定となっている。
【００４２】
図２（ｂ）は降圧モードおよび調光有りの場合に対応する。ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭは調光周波数ｆ１の矩形波信号であり、そのデューティ比は調光率の設定値に対応する。ハイサイド駆動信号Ｓ１にはＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭが重畳され、ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭがローレベルとなっている間はハイサイド駆動信号Ｓ１もローレベルのまま維持される。ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭがハイレベルとなっている間はハイサイド駆動信号Ｓ１は駆動周波数ｆ２の矩形波信号となる。このときのハイサイド駆動信号Ｓ１のデューティ比は駆動電流ＩＬＥＤと目標値との差によって決まる。
【００４３】
図２（ｃ）は昇圧モードおよび調光なしの場合に対応する。ハイサイド駆動信号Ｓ１はハイレベルで略一定となり、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４はオン状態で維持される。
図２（ｄ）は昇圧モードおよび調光有りの場合に対応する。ＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭは調光周波数ｆ１の矩形波信号であり、そのデューティ比は調光率の設定値に対応する。ハイサイド駆動信号Ｓ１にはＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭが重畳され、ハイサイド駆動信号Ｓ１の周波数およびデューティ比はＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭのものと実質的に同じになる。すなわち、ハイサイド駆動信号Ｓ１は調光周波数ｆ１の矩形波信号となる。したがって、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４は調光周波数ｆ１でオンオフを繰り返す。
【００４４】
ＬＥＤ４０の輝度を調整する方法として、オンオフ制御部１４４における電流フィードバック制御の目標値を変更することも考えられる。しかしながら、この場合、駆動電流ＩＬＥＤの変化によってＬＥＤ４０の色味または色温度が変わるカラーシフトが生じうるので好ましくない。本実施の形態のようにＰＷＭ調光を採用する場合、ＬＥＤ４０を流れる駆動電流ＩＬＥＤは基本的には目標値付近の値となるので、カラーシフトは生じにくい。
【００４５】
図１に戻り、ブートストラップ部１４０は、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４を駆動する。すなわちオンにするために必要な電圧をオンオフ制御部１４４に供給する。ブートストラップ部１４０はブートストラップキャパシタを有する。ブートストラップキャパシタの一端はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースと接続され、ブートストラップキャパシタの一端にはハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧が印加される。ブートストラップ部１４０は、降圧モードにおいて、オンオフを繰り返すハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧の変動に基づいて、ブートストラップキャパシタを充電する。充電されたブートストラップキャパシタの電圧はオンオフ制御部１４４に供給され、ハイサイド駆動信号Ｓ１のハイレベルを生成するために利用される。
【００４６】
ＰＷＭ調光が行われない昇圧モードでは、基本的にハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧の変動は抑制されるかまたはなくなる。したがって、昇圧モードでは、ブートストラップ部１４０の充電作用は抑制されるかまたは停止する。チャージポンプ部１３８は、昇圧モードにおいて、そのようなブートストラップ部１４０の充電作用の代わりにブートストラップキャパシタを充電する。チャージポンプ部１３８は、昇圧モードにおいて、出力キャパシタ１０８の一端からのポンプキャパシタへの充電と、充電されたポンプキャパシタからのブートストラップキャパシタへの放電と、を繰り返す。
【００４７】
クランプ部１４２は、出力キャパシタ１０８の一端とチャージポンプ部１３８との間に設けられる。クランプ部１４２は、出力キャパシタ１０８の一端の電圧である駆動電圧Ｖｄをそれよりも低いクランプ電圧に変換し、クランプ電圧をチャージポンプ部１３８のポンプキャパシタに作用させる。
【００４８】
図３は、チャージポンプ部１３８、ブートストラップ部１４０およびクランプ部１４２の構成を示す回路図である。図３にはオンオフ制御部１４４の一部も示されている。オンオフ制御部１４４は、第１発振器１５０と、第２発振器１５２と、第１ドライバ１５４と、第２ドライバ１５６と、を含む。
【００４９】
第１発振器１５０は、降圧モードにおいて、駆動周波数ｆ２の矩形波状の信号を生成し、第１ドライバ１５４に出力する。この信号のデューティ比はオンオフ制御部１４４の電流フィードバック制御によって決定される。第１発振器１５０はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースと接続される。第１発振器１５０は、昇圧モードにおいて、ハイレベルで略一定の信号を生成し、第１ドライバ１５４に出力する。
【００５０】
第１ドライバ１５４は、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースおよびブートストラップ部１４０と接続される。第１ドライバ１５４は、第１発振器１５０によって出力される信号に基づいてハイサイド駆動信号Ｓ１を生成し、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のゲートに供給する。ハイサイド駆動信号Ｓ１の位相は第１発振器１５０によって出力される信号の位相と実質的に同じである。ハイサイド駆動信号Ｓ１のローレベルはハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧であり、ハイレベルはブートストラップ部１４０によって供給されるブートストラップ電圧である。
【００５１】
第２発振器１５２は、昇圧モードにおいて、駆動周波数ｆ２の矩形波状の信号を生成し、第２ドライバ１５６に出力する。この信号のデューティ比はオンオフ制御部１４４の電流フィードバック制御によって決定される。第２発振器１５２は、降圧モードにおいて、ローレベルで略一定の信号を生成し、第２ドライバ１５６に出力する。
【００５２】
第２ドライバ１５６は、第２発振器１５２によって出力される信号に基づいてローサイド駆動信号Ｓ２を生成し、ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８のゲートに供給する。ローサイド駆動信号Ｓ２の位相は第２発振器１５２によって出力される信号の位相と実質的に同じである。ローサイド駆動信号Ｓ２のローレベルは接地電位ＶＧＮＤであり、ハイレベルは制御電圧ＶＣＣである。
【００５３】
ブートストラップ部１４０は、ブートストラップキャパシタ１５８と、第３ダイオード１６０と、を含む。ブートストラップキャパシタ１５８の一端はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースと接続される。ブートストラップキャパシタ１５８の他端の電圧はブートストラップ電圧として第１ドライバ１５４に供給される。第３ダイオード１６０のアノードには制御電圧ＶＣＣが印加され、カソードはブートストラップキャパシタ１５８の他端と接続される。
【００５４】
降圧モードにおいて、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４がオフされると第２ダイオード１３２が導通し、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧が接地電位ＶＧＮＤ付近へ低下する。するとブートストラップキャパシタ１５８は制御電圧ＶＣＣから第３ダイオード１６０を介して充電される。充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧は、第３ダイオード１６０の順方向降下電圧をＶｆとすると、ＶＣＣ−Ｖｆとなる。次にハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４がオンされるタイミングで、充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧が第１ドライバ１５４に供給される。ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオンオフの周期を、ブートストラップキャパシタ１５８のリークを無視できる程度に短くすることで、第１ドライバ１５４には、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧よりもＶＣＣ−Ｖｆ分高いブートストラップ電圧が供給される。
【００５５】
クランプ部１４２は、第６ダイオード１７２と、第７ダイオード１７４と、クランプ抵抗１７６と、を含む。クランプ抵抗１７６の一端は出力キャパシタ１０８の一端と接続され、クランプ抵抗１７６の一端には駆動電圧Ｖｄが印加される。クランプ抵抗１７６の他端は第６ダイオード１７２のアノードおよび第７ダイオード１７４のアノードと接続される。第６ダイオード１７２のカソードには制御電圧ＶＣＣが印加される。第７ダイオード１７４のカソードはチャージポンプ部１３８と接続される。
【００５６】
第６ダイオード１７２および第７ダイオード１７４の順方向降下電圧をいずれも第３ダイオード１６０の順方向降下電圧と同じＶｆとすると、クランプ抵抗１７６および第６ダイオード１７２の作用により、第７ダイオード１７４のアノードの電圧はＶＣＣ＋Ｖｆにクランプされる。したがって、クランプ部１４２の出力電圧すなわち第７ダイオード１７４のカソードの電圧は、制御電圧ＶＣＣにクランプされる。
【００５７】
チャージポンプ部１３８は、第３発振器１６２と、第３ドライバ１６４と、ポンプキャパシタ１６６と、第４ダイオード１６８と、第５ダイオード１７０と、を含む。第３発振器１６２は、所定の周波数の矩形波状の信号を生成し、第３ドライバ１６４に出力する。第３ドライバ１６４はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースと接続される。第３ドライバ１６４は、第３発振器１６２によって出力される信号に基づいてポンプ駆動信号Ｓ３を生成し、ポンプキャパシタ１６６の一端に供給する。ポンプ駆動信号Ｓ３の位相は第３発振器１６２によって出力される信号の位相と実質的に同じである。ポンプ駆動信号Ｓ３のローレベルは接地電位ＶＧＮＤであり、ハイレベルはハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧である。
【００５８】
ポンプキャパシタ１６６の他端は第４ダイオード１６８のカソードと第３接続ノードＮ３において接続される。第３接続ノードＮ３は、第５ダイオード１７０のアノードおよびクランプ部１４２の第７ダイオード１７４のカソードと接続される。したがって、第３接続ノードＮ３にはクランプ部１４２から制御電圧ＶＣＣが印加される。第４ダイオード１６８のアノードには制御電圧ＶＣＣが印加される。第５ダイオード１７０のカソードはブートストラップキャパシタ１５８の他端と接続される。
【００５９】
昇圧モードにおいて、ポンプ駆動信号Ｓ３がローレベルとなると、ポンプキャパシタ１６６はクランプ部１４２から充電される。充電されたポンプキャパシタ１６６の電圧は制御電圧ＶＣＣである。次にポンプ駆動信号Ｓ３がハイレベル（すなわち、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧）となるタイミングで、充電されたポンプキャパシタ１６６は第５ダイオード１７０を介してブートストラップキャパシタ１５８へ電荷を放電する。ポンプキャパシタ１６６の放電により充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧は、第５ダイオード１７０の順方向降下電圧を第３ダイオード１６０の順方向降下電圧と同じＶｆとすると、ＶＣＣ−Ｖｆとなる。したがって、昇圧モードにおいて、第１ドライバ１５４には、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧よりもＶＣＣ−Ｖｆ分高いブートストラップ電圧が供給される。
【００６０】
本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０の利点を説明するために、図３に示される構成から、出力キャパシタ１０８の一端から第３接続ノードＮ３に至る経路を除去した比較例を考える。比較例では、昇圧モードにおいて、ポンプ駆動信号Ｓ３がローレベルとなると、ポンプキャパシタ１６６は制御電圧ＶＣＣから第４ダイオード１６８を介して充電される。第４ダイオード１６８の順方向降下電圧を第３ダイオード１６０の順方向降下電圧と同じＶｆとすると、充電されたポンプキャパシタ１６６の電圧はＶＣＣ−Ｖｆである。次にポンプ駆動信号Ｓ３がハイレベルとなるタイミングで、充電されたポンプキャパシタ１６６は第５ダイオード１７０を介してブートストラップキャパシタ１５８へ電荷を放電する。ポンプキャパシタ１６６の放電により充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧はＶＣＣ−２×Ｖｆとなる。
【００６１】
車載バッテリ３０の消耗や車載バッテリ３０を使用する他の電装品の起動等によりバッテリ電圧Ｖｂａｔが低下すると、入力電圧Ｖｉｎも低下する。入力電圧Ｖｉｎが低下すると、ＬＥＤ点灯回路のモードは降圧モードからハイブリッドモードへ変化し、さらに入力電圧Ｖｉｎが低下すると、ＬＥＤ点灯回路のモードはハイブリッドモードから昇圧モードへ変化する。昇圧モードでは、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオン状態を維持する必要がある。
【００６２】
ここで、制御電圧ＶＣＣは入力電圧Ｖｉｎから生成されるので、入力電圧Ｖｉｎが低下すると制御電圧ＶＣＣも低下する。したがって、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオン状態を維持しにくくなる。特に、制御電圧ＶＣＣが低下した結果、ＶＣＣ−２×Ｖｆが、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のゲートしきい値電圧を下回ると、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオン状態を維持できなくなり、駆動電圧Ｖｄが低下する。この駆動電圧Ｖｄの低下は、ＬＥＤ４０の発光特性に悪影響を与えうる。
【００６３】
例えば、ゲートしきい値電圧＝３．０Ｖ、２×Ｖｆ＝２．０Ｖ、制御電圧生成部１３６の電圧降下＝０．５Ｖと仮定すると、入力電圧Ｖｉｎが５．５Ｖ以下となるとハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のオン状態を維持できなくなる。
【００６４】
そこで、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０では、チャージポンプ部１３８のポンプキャパシタ１６６は、昇圧モードにおいて、制御電圧ＶＣＣや入力電圧Ｖｉｎよりも高い駆動電圧Ｖｄが印加される端子からの充電電流により充電される。したがって、上述の通り、ポンプキャパシタ１６６の放電により充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧はＶＣＣ−Ｖｆとなる。すなわち、充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧は、比較例と比べてＶｆ分高くなる。その結果、より低い入力電圧Ｖｉｎに対しても十分な駆動電圧Ｖｄを維持することができるので、入力電圧Ｖｉｎの変動に対する発光特性維持能力が向上する。
【００６５】
また、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０では、クランプ部１４２を設けることで、出力キャパシタ１０８の一端からチャージポンプ部１３８に作用する電圧をクランプする。アプリケーションや環境により駆動電圧Ｖｄは増減する。クランプ部１４２を設けることで、駆動電圧Ｖｄが比較的高くなっても、チャージポンプ部１３８やブートストラップ部１４０の素子の耐圧故障を抑制または防止することができる。
【００６６】
図４は、チャージポンプ部１３８、ブートストラップ部１４０および第１変形例に係るクランプ部２４２の構成を示す回路図である。クランプ部２４２は出力キャパシタ１０８の一端とチャージポンプ部１３８の第３接続ノードＮ３との間に設けられている。クランプ部２４２は、第１抵抗２４４と、第２抵抗２４６と、カレントミラー部２４８と、ツェナーダイオード２５０と、を含む。
【００６７】
第１抵抗２４４の一端および第２抵抗２４６の一端はそれぞれ出力キャパシタ１０８の一端と接続される。第１抵抗２４４の他端および第２抵抗２４６の他端はそれぞれカレントミラー部２４８と接続される。ツェナーダイオード２５０のカソードはカレントミラー部２４８と接続され、アノードは接地される。カレントミラー部２４８の入力電流は第２抵抗２４６およびツェナーダイオード２５０を流れ、出力電流は第１抵抗２４４を流れて第３接続ノードＮ３に供給される。
【００６８】
第１抵抗２４４の抵抗値と第２抵抗２４６の抵抗値とが実質的に等しい場合、クランプ部２４２から第３接続ノードＮ３に印加される電圧は、ツェナーダイオード２５０のツェナー電圧にクランプされる。昇圧モードにおいて、ポンプ駆動信号Ｓ３がローレベルとなると、ポンプキャパシタ１６６はクランプ部２４２から充電される。充電されたポンプキャパシタ１６６の電圧はツェナーダイオード２５０のツェナー電圧である。したがって、入力電圧Ｖｉｎや制御電圧ＶＣＣの低下によるブートストラップキャパシタ１５８の充電電圧への悪影響を低減することができる。
【００６９】
図５は、第２変形例に係るチャージポンプ部３３８およびブートストラップ部１４０の構成を示す回路図である。チャージポンプ部３３８は、昇圧モードにおいて、ローサイド駆動信号Ｓ２の電圧の変動を利用してブートストラップキャパシタ１５８を充電する。チャージポンプ部３３８は、ポンプキャパシタ３６６と、第８ダイオード３６８と、第９ダイオード３７０と、を含む。
【００７０】
ポンプキャパシタ３６６の一端にはローサイド駆動信号Ｓ２が入力される。ポンプキャパシタ３６６の他端は第８ダイオード３６８のカソードと第４接続ノードＮ４において接続される。第４接続ノードＮ４には第９ダイオード３７０のアノードも接続される。第８ダイオード３６８のアノードはハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースと接続される。第９ダイオード３７０のカソードはブートストラップキャパシタ１５８の他端と接続される。第４接続ノードＮ４は、クランプ部１４２と同様の構成を有し、駆動電圧Ｖｄをハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧に変換する別のクランプ部（不図示）と接続される。ポンプキャパシタ３６６は、出力キャパシタ１０８の一端から別のクランプ部を介して第４接続ノードＮ４に至る充電経路を流れる充電電流により充電される。
【００７１】
昇圧モードにおいて、ローサイド駆動信号Ｓ２がローレベルとなると、ポンプキャパシタ３６６は出力キャパシタ１０８の一端からの充電経路を介して充電される。充電されたポンプキャパシタ３６６の電圧はハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧（≒入力電圧Ｖｉｎ）である。次にローサイド駆動信号Ｓ２がハイレベル（すなわち、制御電圧ＶＣＣ）となるタイミングで、充電されたポンプキャパシタ３６６は第９ダイオード３７０を介してブートストラップキャパシタ１５８へ電荷を放電する。ポンプキャパシタ３６６の放電により充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧は、第９ダイオード３７０の順方向降下電圧を第３ダイオード１６０の順方向降下電圧と同じＶｆとすると、ＶＣＣ−Ｖｆとなる。したがって、昇圧モードにおいて、第１ドライバ１５４には、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧よりもＶＣＣ−Ｖｆ分高いブートストラップ電圧が供給される。
【００７２】
本変形例によると、実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。また、本変形例に係るチャージポンプ部３３８と実施の形態に係るチャージポンプ部１３８との主な差異は以下の通りである。
【００７３】
実施の形態に係るチャージポンプ部１３８では、チャージポンプ用の発振器を別に設ける。この場合、ポンプキャパシタ１６６の耐圧は制御電圧ＶＣＣ程度で済むため、ポンプキャパシタ１６６をＩＣの中へ組み込むことがより容易となる。これに対して、本変形例に係るチャージポンプ部３３８では、ローサイド駆動信号Ｓ２生成のための発振器とチャージポンプ部３３８の駆動のための発振器とを共通化する。第２発振器１５２は、ローサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２８の駆動およびチャージポンプ部３３８の駆動によって共用される。この場合、ポンプキャパシタ３６６の耐圧を入力電圧Ｖｉｎ以上とする必要があるが、チャージポンプ部３３８専用の発振器を設ける必要は無くなる。したがって、回路規模の増大を抑えることができる。
【００７４】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、昇圧モードにおけるブートストラップキャパシタの充電電圧を、駆動電圧Ｖｄを利用してより高めている。これにより制御電圧ＶＣＣの低下による悪影響が軽減される。第２の実施の形態では、昇圧モードにおいて制御電圧ＶＣＣが低下すると、ＰＷＭ調光機能を強制的に開始させる。これにより、ブートストラップ部１４０が機能し、ブートストラップキャパシタの充電電圧の低下が抑制される。
【００７５】
図６は、第２の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路４１０の構成を示す回路図である。ＬＥＤ点灯回路４１０は、入力フィルタ１９２と、入力保護部１９４と、昇降圧コンバータ１００と、出力フィルタ１９６と、制御部４２４と、を備える。
【００７６】
制御部４２４は、制御電圧生成部１３６と、調光判定部４４２と、チャージポンプ部４３８と、ブートストラップ部１４０と、オンオフ制御部１４４と、調光部４４６と、電圧電流検出部１４８と、を含む。チャージポンプ部４３８は、図３に示されるチャージポンプ部１３８の構成から、出力キャパシタ１０８の一端から第３接続ノードＮ３に至る経路を除去した構成を有する。
【００７７】
調光判定部４４２は、昇圧モードにおいて、制御電圧生成部１３６によって生成される制御電圧ＶＣＣが所定のしきい値制御電圧よりも低くなると、調光部４４６にＰＷＭ調光制御を開始させる。調光判定部４４２は、強制調光指示信号Ｓｂを生成して調光部４４６に出力する。調光判定部４４２は、昇圧モードにおいて、制御電圧ＶＣＣがしきい値制御電圧よりも低くなると、強制調光指示信号Ｓｂをローレベルからハイレベルに遷移させる。調光判定部４４２は、降圧モードにおいては強制調光指示信号Ｓｂをローレベルで維持する。調光判定部４４２における制御電圧ＶＣＣとしきい値制御電圧との比較や強制調光指示信号Ｓｂの生成はコンパレータ等を用いた一般的回路で実現されてもよい。
【００７８】
調光部４４６と調光指示信号Ｓａとの関係は、第１の実施の形態における調光部１４６のものと同様である。調光部４４６は、強制調光指示信号ＳｂがハイレベルとなるとＰＷＭ調光信号ＳＰＷＭを生成し、オンオフ制御部１４４に入力する。昇圧モードにおいてＰＷＭ調光を実施すると、図２（ｄ）にも示される通り、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４は調光周波数ｆ１でオンオフを繰り返す。したがって、ハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４のソース電圧は調光周波数ｆ１で変動する。このソース電圧の変動によりブートストラップ部１４０が駆動され、ブートストラップキャパシタ１５８は充電される。
【００７９】
本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路４１０によると、強制的なＰＷＭ調光制御により充電されるブートストラップキャパシタ１５８の電圧はＶＣＣ−Ｖｆである。これに対して、チャージポンプ部４３８のポンプキャパシタの放電により充電されるブートストラップキャパシタ１５８の電圧はＶＣＣ−２×Ｖｆである。したがって、昇圧モードにおいてＰＷＭ調光制御を強制的に開始することにより、第１の実施の形態のようなクランプ部１４２を設けなくても、充電されたブートストラップキャパシタ１５８の電圧をＶｆ分高めることができる。その結果、より低い入力電圧Ｖｉｎに対しても十分な駆動電圧Ｖｄを維持することができるので、入力電圧Ｖｉｎの変動に対する発光特性維持能力が向上する。
【００８０】
また、本実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路４１０では、入力電圧Ｖｉｎの低下に応じてＰＷＭ調光制御を開始するので、入力電圧Ｖｉｎの低下に応じてＬＥＤ４０の輝度を低下させることができる。このように、昇圧モードにおいてハイサイドｎ型ＭＯＳＦＥＴ１３４を使用したＰＷＭ調光を採用することで、ブートストラップキャパシタ１５８の充電電圧の低下抑制および入力電圧Ｖｉｎに応じた輝度調整の両方を実現することができる。
【００８１】
以上、実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。例えば、第１の実施の形態に係るＬＥＤ点灯回路１０に、第２の実施の形態に係る強制的なＰＷＭ調光制御を組み込んでもよい。
【００８２】
第１の実施の形態では、チャージポンプ部１３８が第４ダイオード１６８を含む場合について説明したが、これに限られず、チャージポンプ部は第４ダイオード１６８を有さなくてもよい。また、第２の実施の形態では、チャージポンプ部３３８が第８ダイオード３６８を含む場合について説明したが、これに限られず、チャージポンプ部は第８ダイオード３６８を有さなくてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０  ＬＥＤ点灯回路、  ２０  電子制御ユニット、  ３０  車載バッテリ、  ４０  ＬＥＤ、  １００  昇降圧コンバータ、  １０２  降圧部、  １０４  昇圧部、  １２４  制御部、  １３６  制御電圧生成部、  １３８  チャージポンプ部、  １４０  ブートストラップ部、  １４２  クランプ部、  １４４  オンオフ制御部、  １４６  調光部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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