(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車の放電ランプのバラストで生じる電磁妨害放射を低減させる。【解決手段】所定のチョッピング周波数で作動するチョッピング電源回路（４）と、出力端に配置され、前記チョッピング電源回路（４）によって生じる電磁妨害を低減するようになっているフィルタ手段（２）とを備えるバラストが提供される。チョッピング電源回路は、入力ターミナルのうちの１つ（Ａ１）と、チョッピング電源回路との間に直列に接続されたフィルタチョーク（１４）と、入力ターミナルとの間に接続された少なくとも１つの第１フィルタコンデンサ（１５、１６）を備える。本発明によれば、このバラストは、追加チョーク（１７）と直列な少なくとも１つの第２フィルタコンデンサ（１８）も有するフィルタ手段（２）を備えている。この第２コンデンサ（１８）は、入力ターミナルの間に位置し、チョッピング周波数に同調する共振回路を、追加チョークと共に形成している。【選択図】図３
2006202748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の電源（７）からのＤＣ電圧を受けるための入力ターミナル（Ａ；Ａ１、Ａ２）と、
放電ランプ（５）に加えられる電圧を出力として供給するよう、所定のチョッピング周波数で作動するチョッピング電源回路（４）と、
前記チョッピング電源回路（４）によって生じる電磁妨害を低減するようになっている、バラスト（１）への入力に配置されたフィルタ手段（２）とを備え、フィルタ手段（２）は、前記入力ターミナル（Ａ１）のうちの１つ（Ａ１）と前記チョッピング電源回路（４）との間に直列に接続されたフィルタチョーク（１４）と、前記入力ターミナル（Ａ；Ａ１、Ａ２）との間に接続された少なくとも１つの第１フィルタコンデンサ（１５、１６）とを備えた、放電ランプ（５）、特に自動車の照明／信号装置（６）のための放電ランプ用バラスト（１）において、
前記フィルタ手段（２）は、追加チョーク（１７）と直列の少なくとも１つの第２フィルタコンデンサ（１８）を備え、この第２コンデンサ（１８）は、前記入力ターミナル（Ａ；Ａ１、Ａ２）の間に位置し、前記チョッピング周波数に同調した共振回路を、前記追加チョーク（１７）と共に形成するようになっていることを特徴とするバラスト（１）。
【請求項２】
前記第２コンデンサ（１８）は、並列な複数のデカップリングコンデンサ（１８）から成ることを特徴とする、請求項１記載のバラスト。
【請求項３】
前記第２コンデンサ（１８）または前記デカップリングコンデンサ（１８）は、セラミックタイプであることを特徴とする、請求項１または２記載のバラスト。    
【請求項４】
前記追加チョーク（１７）は、表面実装部品タイプのものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のバラスト。
【請求項５】
前記追加チョーク（１７）は、プリントされたチョークタイプのものであり、前記バラスト（１）の電子部品（１４、１５、１６、１８）を支持するプリント回路（１９）の表面に直接形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のバラスト。
【請求項６】
前記第２コンデンサ（１８）または前記デカップリングコンデンサ（１８）は、表面実装部品タイプのものであり、かつ前記第２コンデンサ（１８）または前記デカップリングコンデンサ（１８）が設けられている面と反対の、前記プリント回路基板（１９）の面に前記追加チョーク（１７）が形成されていることを特徴とする、請求項５記載のバラスト。
【請求項７】
前記チョッピング周波数は、１５０ｋＨｚから３００ｋＨｚの間にあり、前記第２コンデンサ（１８）または前記デカップリングコンデンサ（１８）の容量は、約数μＦであり、前記追加チョーク（１７）のインダクタンスは、約数十ｎＨであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のバラスト。
【請求項８】
前記第２コンデンサ（１８）または前記デカップリングコンデンサ（１８）の浮遊インダクタンスを考慮して、前記周波数に従い、前記追加チョーク（１７）のインダクタンスを計算してあることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のバラスト。
【請求項９】
１５０ｋＨｚから、それよりも高い周波数の間にある、全周波数バンドにわたって、５０ｄＢμＶより低い電磁妨害レベルを課す規則上の制限を受けるようになっている自動車における、請求項１〜８のいずれかに記載のバラストの使用。
【請求項１０】
キセノンランプに給電するための、請求項１〜８のいずれかに記載の自動車におけるバラストの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の照明／信号装置で使用される放電ランプバラストに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、自動車用の新世代ヘッドライトに備えられる放電ランプに対する電源用として好ましい用途があるが、必ずしも、この用途だけに限定されるものではない。
【０００３】
自動車のヘッドライトの光量、およびエネルギー効率の双方を改善するために、現在の技術開発においては、従来のフィラメントランプを、放電ランプに置き換えようとしている。自動車のバッテリーに直接接続されるようになっている従来の電球と異なり、この新しいランプは、ガス内で放電を生じさせ、これを維持するために、作動モードに応じて交流または直流となる高電圧を必要とする。
【０００４】
ランプのタイプごとに固有のこの高電圧（キセノンランプを点弧するためには約２５ｋＶ）は、バラストなる用語で知られている電源モジュールにより、車両電圧から発生される。この電源モジュールは、電力制御も行う。
【０００５】
米国特許第5,036,256号には、自動車用に適したバラストの一例が記載されている。
【０００６】
上記米国特許第5,036,256号によれば、放電ランプが始動すると、バラストは、１２Ｖの電圧のバッテリーから、５００〜７００Ｖの直流高電圧、および２５〜３０ｋＶのパルスを発生し、次に約９０Ｖの維持電圧を発生する。このように作動させるために、５０ｋＨｚで作動するチョッピング電源が使用される。
【０００７】
一般的な条件下では、放電ランプには、フィラメントランプよりも利点があるが、放電ランプが不適性に使用された場合、放電ランプの作動は、重大な無線周波数の妨害発生減となり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術において、このタイプの機器の電磁適合性（ＥＭＣ）により生じる問題が知られている。より複雑になっている電子システムに基づく車載機器の種々の部品は、妨害を受けるだけでなく、カーラジオも、自動車内のドライバーおよび乗客が明らかに認識できる程度の妨害を受けることが判っている。
【０００９】
フランス国特許公開第2703555号には、これらの問題に対する部分的な解決案が記載されている。
【００１０】
上記フランス国特許公開第2703555号によれば、電磁放射の拡散を制限するためにとられる対策は、ハウジング内に、バラストの少なくとも一部およびランプを収容することにより、ランプおよびバラストをコンパクトにした構造のヘッドライトを得ることである。コネクタ内には、ランプと直列なコイルと、並列なコンデンサとを備えたフィルタ回路が内蔵される。
【００１１】
しかし、上記フランス国特許公開第2703555号が教示する電磁妨害低減対策は、放電ランプ自身のアークが発生する妨害だけにしか関係せず、電流バラストの一部を形成するチョッピング電源によって生じるノイズには全く、対処していない。
【００１２】
効率をより高めるための技術的進歩および研究は、バラストの作動周波数を高めることに向かっている。
【００１３】
現在では、１００ｋＨｚ以上、２００ｋＨｚまたは３００ｋＨｚ以上のチョッピング周波数が使用されており、これらの周波数は、ラジオ放送における長波の範囲に対応している。これら状況では、放出される電磁妨害放射を低減することは、バラストおよび自動車機器のメーカーにとって深刻な負担となる。
【００１４】
「自動車に搭載される受信機を保護するための電磁妨害の限度およびその特性を測定する方法」に関する、電磁波妨害に関する特別国際委員会の作業から発行された、ヨーロッパ規格ＣＩＳＰＲ−２５は、１５０ｋＨｚを超える周波数に対して、ある数の制限を定めている。この規格は、クラス４における機器に対する自動車の電気ハーネス上での１５０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの周波数バンドにおける５０ｄＢμＶのパイプモードにおける最大妨害レベルを推奨している。
【００１５】
従来、電子技術者により、チョッピング電源におけるＥＭＣの最適化の全般的な問題が研究されている。例えば「Understanding and Optimising Electromagnetic Compatibilitiy in Switchmode Power Supplies（スイッチモードの電源における電磁コンパチビリティの理解と最適化）」と題するテキサスインスツルメンツ社により２００３年に出版されたアプリケーションノートにおいて、著者のＢ.マンモーノ並びにＢ.カルステン両氏は、放射モードまたはパイプモード、並びに後者のケースにおける共通モード、および差動モードの双方において放射される電磁妨害放射を低減する種々の公知の方法について言及している。
【００１６】
差動モードでノイズを低減するための基本的方法は、直列の数十μＨのチョークと、並列の数千μＦのコンデンサとを備えたフィルタを、チョッピング電源と電気システムとの間に挿入することである。しかし、かかるチョークの浮遊容量と、必然的に電解タイプとなるこのような値を有するコンデンサの浮遊インダクタンスによって、この程度に簡略なフィルタは作動しなくなる。
【００１７】
コンデンサの等価インダクタンスの効果を低減するために、より小さい値の数個のコンデンサを並列に関連させ、チョークの浮遊容量を低減するために、単層の特殊な巻線を使用することが提案されている。
【００１８】
このアプリケーションノートによれば、過電圧または自己発振を生じさせ得る共振を防止するために、追加ステージ内でＬＣ回路を使用し、ＲＣ回路により必要とされるような、ステージのダンピングを行うこともできる。
【００１９】
しかし、後者の方法には、基本フィルタの構成がより複雑となるという欠点がある。そのため、設けられる部品の数が増加するが、このことは、当然追加コストの問題に触れることなく、できるだけコンパクトにしなければならないバラスト回路にとって不可能なことである。
【００２０】
よって本発明の目的は、効率的に、かつ簡略にし、しかも嵩を最小限にするという大きい課題に応えるとともに、優れたＥＭＣ性能を発揮しうるようになっている改良されたバラストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
自動車の照明／信号装置のための本発明に係わるバラストは、
自動車の電源からのＤＣ電圧を受けるための入力ターミナルと、
放電ランプに加えられる電圧を出力として供給するよう、所定のチョッピング周波数で作動するチョッピング電源回路と、
前記チョッピング電源回路によって生じる電磁妨害を低減するようになっている、バラストへの入力に配置されたフィルタ手段とを備え、このフィルタ手段は、前記入力ターミナルのうちの１つと前記チョッピング電源回路との間に直列に接続されたフィルタチョークと、前記入力ターミナルとの間に接続された少なくとも１つの第１フィルタコンデンサ）とを備えている。
【００２２】
本発明によれば、前記フィルタ手段は、追加チョークと直列の少なくとも１つの第２フィルタコンデンサをも備え、この第２コンデンサは、前記入力ターミナルの間に位置し、前記チョッピング周波数に同調した共振回路を、前記追加チョークと共に形成するようになっている。
【００２３】
チョッピング電源によって生じるノイズを低減しようとしているフィルタにおける共振現象の発生は、当業者の慣行、および全般的な知識に反するものであることを、本明細書において強調しておく。その理由は、フィルタに存在するＬＣ回路をダンピングすることが、当業者にアドバイスされているからである。
【００２４】
当業者のこのようなプラクティスに関し、読者は、チョッピング電源のＥＭＣに関する、上で引用しテキサスインスツルメンツ社のアプリケーションノートを、有利に参照することができる。このノートによれば、フィルタの誤動作を防止する１つの方法は、チョークを追加することでなく、フィルタコンデンサと直列な抵抗を追加することである。
【００２５】
このバラストの別の特徴によれば、第２コンデンサは、並列の複数のデカップリングコンデンサから成っている。この共振回路の第２フィルタコンデンサまたはデカップリングコンデンサは、セラミックタイプのものであることが好ましい。
【００２６】
第１実施例においては、本発明に係わるバラストの共振回路のチョークは、表面実装部品タイプのものである。
【００２７】
別の実施例においては、追加チョークは、プリントされたチョークタイプのものであり、バラストの電子部品を支持するプリント回路の表面に直接形成されている。共振回路の第２フィルタコンデンサ、またはデカップリングコンデンサは、表面実装部品タイプのものであることが好ましく、プリントされたチョークは、前記コンデンサが設けられた面と反対の、プリント回路の表面に形成されている。
【００２８】
プリントされたチョークを有する上記実施例は、特にコストの点で有利である。更に、発明を行う組織によって行われたテストによれば、こうして得られるプリントチョークは、特に安定であり、一旦研究室において経験的に調節されたプロトタイプは、大量生産で完全に再現可能であるということが証明されている。
【００２９】
本発明に係わるバラストの好ましい実施例によれば、チョッピング周波数は、１５０ｋＨｚから３００ｋＨｚの間にあり、第２コンデンサまたはデカップリングコンデンサの容量は、約数μＦであり、追加チョークのインダクタンスは、約数十ｎＨである。
【００３０】
本発明は、１５０ｋＨｚから、これよりも高い周波数の間にある周波数バンドにおいて、６０ｄＢμＶより低い電磁妨害レベルを課した規則上の制限を受ける自動車において、上に簡単に説明したようなバラストを使用することにも関する。
【００３１】
本発明は、キセノンランプに給電するための自動車における、上に簡単に説明したようなバラストの使用にも関する。
【００３２】
添付図面を参照し、非限定的な例を示す次の特定の実施例の説明を読めば、本発明の上記以外の特徴および利点が、より明らかとなると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１には、本発明に関するバラストタイプの機能上のアーキテクチャが示されている。
【００３４】
電子モジュール１は、自動車の電気ハーネス３と共にインターフェースＡ、Ｂを形成するフィルタユニット２と、車載電源７からヘッドライト６の放電ランプ５を始動し、連続モードで機能させるのに必要な種々の電圧を出力Ｃとして供給するようになっているチョッピング電源４とから、基本的に構成されている。
【００３５】
ランプ５は、特に約２５ｋＶの始動電圧を必要とする高強度キセノンランプである。この高電圧は、通常の態様で配置されたチョッピング電源により、バッテリー７の１２Ｖ電圧から発生される。すなわち、チョッピング電源４は、ＤＣ−ＤＣチョッピングコンバータ８と、それに続くＤＣ−ＡＣコンバータ９とを有している。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８のチョッピングパルスの幅は、レギュレータ回路１０により、チョッピング電源４の負荷５に従って、公知の態様で制御される。
【００３７】
図２は、現在のバラスト１内で使用されるＤＣ−ＤＣコンバータ８、特に昇圧トランス１２の一次電流をスイッチングするＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ１１の配置を示す。トランジスタ１が開状態のときに、トランス１２の一次巻線に接続されているコンデンサは充電され、トランス１１が閉状態になると、コンデンサは、回路にエネルギーを供給するようになっている。
【００３８】
チョッピングパルスによって制御されるこのトランジスタ１１は、コンバータ８を給電配線Ｂ１、Ｂ２を通して自動車３の電気ハーネスに向かって伝搬する、チョッピング周波数、およびその高調波の無線妨害波の発生源となっている。
【００３９】
フィルタユニット２は、＋１２Ｖの電源と直列のチョーク１４を備え、このチョークは、エネルギー保存コンデンサ１３と共に、従来のフィルタリングセルを構成している。このセルの前方には、フィルタリングユニット２の入力ターミナルＡ１、Ａ２と並列に、第１フィルタリングコンデンサ１５、１６が追加されており、これらのコンデンサは、ローパスフィルタを構成している。
【００４０】
フィルタリング手段１５、１６の全容量は、一般に約数百μＦであり、これらフィルタリング手段は、並列な電解コンデンサ１６と、数個のセラミックコンデンサ１５を備えている。このようなコンデンサの配置を採用した理由は、電解コンデンサ１６は、直列浮遊インダクタンスが大きく、この大きくなっている浮遊インダクタンスを、高周波でインピーダンスが小さく、容量が数μＦに制限されているセラミックコンデンサによって補償しなければならないからである。
【００４１】
図２を参照して上に説明したバラストのＥＭＣ性能を改善するために、ｄＢμＶを大きくするべく、フィルタリング手段１５、１６の全容量を増すことよる公知の解決案に従い、数個のコンデンサが並列に追加される。
【００４２】
この解決案によると、部品の数は増すが、このバラストの形状係数を増加する危険を冒すことなく、既に部品密度が大きくなっているバラスト内に、かかる部品を設置することはできない。
【００４３】
同じ理由から、例えば本明細書の冒頭で引用したテキサスインスツルメンツ社のアプリケーションノートが教示するように、バラスト内にフィルタリングセルを増設することは考えられない。
【００４４】
発明を行う組織によって行われた多くのテストだけでなく、ＳＰＩＣＥタイプの部品のモデルに基づくコンピュータシミュレーションによっても、図２のバラスト内に使用されるセラミックコンデンサ１５の浮遊インダクタンスによる自然共振周波数が、約２ＭＨｚとなることが分かっている。
【００４５】
本発明によれば、セラミックコンデンサ１５のこの浮遊インダクタンスは、極めて小さい値の単一追加チョーク１７と共に、チョッピング周波数を除去する追加ステージを形成するのに使用されている。
【００４６】
図３に示す本発明のバラストは、入力ターミナルＡ１とＡ２の間において、並列な３つのデカップリングコンデンサ１８と直列に接続された追加チョーク１７を、フィルタリング手段２が備えている。このデカップリングコンデンサ１８と、チョーク１７とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ８のチョッピング周波数と同調した直列共振回路を形成している。
【００４７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８のチョッピング周波数では、数μＦとなっているデカップリングコンデンサ１８の浮遊インダクタンスにより、必要な直列インダクタンスは、約数十ｎＨにすぎない。
【００４８】
このインダクタンスはＳＭＣ（表面実装部品）レンジ内に存在し、従って、この部品は、追加電解コンデンサを取り付けできない、バラスト１のプリント回路（ＰＣＢ）に容易に埋め込みできる。
【００４９】
変形実施例では、チョーク１７の小さい値によって、いわゆる「プリントチョーク」技術に従い、部品１４、１５、１６、１８と反対のプリント回路の面に、直接巻線をエッチングすることもできる。
【００５０】
上記変形実施例における本発明に係わるバラスト１のプリント回路１９は、図４ａおよび図４ｂでは、種々の機能ユニットと、特にフィルタユニット２と共に、略図で示されている。
【００５１】
ＰＣＢ１９の上部（図４ａ）には、フィルタリングチョーク１４、電気ケミカルフィルタコンデンサ１６、セラミックフィルタコンデンサ１５、および３つのセラミックデカップリングコンデンサ１８（タイプＣＭＳ）が配置されている。
【００５２】
ＰＣＢの反対の面（図４ｂ）には、デカップリングコンデンサ１８と対向する、螺旋銅メッキトラックによって形成された追加チョーク１７が設けられている。
【００５３】
発明を行う組織によって行われたＥＭＣテストによれば、本発明の原理に従って製造され、自動車の電気ハーネスによて接続されたバラストは、このタイプの機器のための規格ＣＩＳＰＲ−２５を、完全に満たすことを証明できた。
【００５４】
図５に示すように、１５０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚのバンド内の結果を示すと、得られる５６ｄＢμＶの最大値は、規格に定められている６０ｄＢμＶの限度よりも、かなり小さくなる。
【００５５】
言うまでもなく本発明は、上に説明した特定の実施例だけに限定されるものでなく、むしろその逆に、すべての可能な変形実施例も含むものである。
【００５６】
特に本発明は、１５０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの周波数に、チョッピング周波数が存在するバラストだけに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、別の周波数バンドにあるチョッピング周波数も、選択できることは明らかである。
【００５７】
更に、これまでの説明で特定したフィルタコンデンサ１５、１６、またはデカップリングコンデンサ１８の数およびタイプだけでなく、ＰＣＢ上のこれらの配置も制限されるものではない。
【００５８】
「ＣＭＳ」タイプの、および「プリントチョーク」タイプの追加チョーク１７を使用することは、当業者が取り得る可能性の１つにすぎない。使用されるチョッピング周波数に適合した、他のタイプと置換できる場合のバラスト１は、特許請求の範囲によって、追加チョーク１７のインダクタンスおよび配置が特定される限り、本発明の範囲から逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明が関係する、自動車用放電ランプバラストのタイプおよびその使用を示す全体のブロック図である。
【図２】本発明が関係するタイプの、従来技術のバラストのうちのフィルタおよびその後に続くＤＣ−ＤＣコンバータの電気図である。
【図３】本発明に係わるバラストのうちのフィルタおよびそれに続くＤＣ−ＤＣコンバータの電気図である。
【図４ａ】プリントチョークの位置を示す、本発明に係わるバラストの特定の実施例の略図である。
【図４ｂ】プリントチョークの位置を示す、本発明に係わるバラストの特定の実施例の略図である。
【図５】本発明に係わる改良されたバラストの特定の実施例で得られる自動車の電気ハーネスの電磁妨害レベルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１    電子モジュール
２    フィルタユニット
３    電気ハーネス
４    チョッピング電源
５    放電ランプ
６    ヘッドライト
７    車載電源
８    ＤＣ−ＤＣチョッピングコンバータ
９    ＤＣ−ＡＣコンバータ
１０    レギュレータ回路
１１    パワートランジスタ
１２    昇圧トランス
１３    コンデンサ
１４    チョーク
１５、１６    フィルタコンデンサ
１７    追加チョーク
１８    デカップリングコンデンサ
１９    プリント回路
Ａ、Ｂ    インターフェース
Ｃ        出力
【図１】
2006202748.tif 000003
【図２】
2006202748.tif 000004
【図３】
2006202748.tif 000005
【図４ａ】
2006202748.tif 000006
【図４ｂ】
2006202748.tif 000007
【図５】
2006202748.tif 000008