(57)【要約】【課題】入力電圧の変動にかかわらず、入力電圧と出力電圧との間の電圧差がスイッチング素子のオンオフ動作により制御可能な範囲を超えないように制御する。【解決手段】電圧変換回路１は、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を負荷９０１、９０２の一端に供給させ、負荷９０１、９０２の他端の電圧が所定の基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、負荷９０１、９０２に供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子１７の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路２０と、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整する基準電圧調整回路４０と、を有することを特徴とすることを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を負荷の一端に供給させ、前記負荷の他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、前記負荷に供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、
前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を調整する基準電圧調整回路と、
を有することを特徴とする電圧変換回路。
【請求項２】
前記入力電圧が入力される入力端子と、
前記負荷の一端が接続され、前記負荷に出力電圧を出力する第１負荷端子と、
前記負荷の他端が接続される第２負荷端子と、
前記入力端子と前記第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、
前記インダクタ又は負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、
前記制御回路は、前記スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて前記第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御する、請求項１に記載の電圧変換回路。
【請求項３】
前記電圧差が前記制御範囲内であるか否かの判定結果を示す判定結果信号を前記基準電圧調整回路に出力する電圧判定回路を更に有し、
前記基準電圧調整回路は、前記判定結果信号に対応する判定結果が、前記電圧差が前記制御範囲外であることを示すときに、前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を調整する、請求項１又は２に記載の電圧変換回路。
【請求項４】
前記電圧判定回路は、前記デューティ比に関連するデューティ比関連情報を取得し、取得した前記デューティ比関連情報に基づいて、前記デューティ比が前記制御範囲内であるか否かを判定する、請求項３に記載の電圧変換回路。
【請求項５】
前記電圧判定回路は、
前記スイッチング素子の入力電圧及び出力電圧の何れか一方のパルス幅をカウントし、前記パルス幅を示すカウント値を出力するカウンタ回路と、
前記カウント値に基づいて、前記デューティ比が前記制御範囲内であるか否かを判定するカウント判定回路とを有する、請求項４に記載の電圧変換回路。
【請求項６】
前記電圧判定回路は、前記入力電圧と前記出力電圧とを比較する比較回路を含み、
前記判定結果信号は、前記入力電圧と前記出力電圧との比較結果を示す、請求項３に記載の電圧変換回路。
【請求項７】
前記出力電圧は、前記入力電圧よりも高く、
前記電圧判定回路は、前記出力電圧を分圧した分圧電圧を前記比較回路に出力する分圧回路を更に含む、請求項６に記載の電圧変換回路。
【請求項８】
前記電圧判定回路は、前記出力電圧と所定の比較基準電圧を比較する比較回路を含み、
前記判定結果信号は、前記出力電圧と前記比較基準電圧との比較結果を示す、請求項３に記載の電圧変換回路。
【請求項９】
前記基準電圧調整回路は、前記入力電圧及び前記出力電圧の何れか一方の変化に比例して、前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を変化させる、請求項２に記載の電圧変換回路。
【請求項１０】
入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧をＬＥＤの一端に供給させ、前記ＬＥＤの他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、前記ＬＥＤに供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、
前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を調整する基準電圧調整回路と、
を有することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項１１】
前記入力電圧が入力される入力端子と、
前記ＬＥＤの一端が接続され、前記ＬＥＤに出力電圧を出力する第１負荷端子と、
前記ＬＥＤの他端が接続される第２負荷端子と、
前記入力端子と前記第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、
前記インダクタ又はＬＥＤに流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、
前記制御回路は、前記スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて前記第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御する、請求項１０に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１２】
入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を負荷の一端に供給させ、前記負荷の他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、前記負荷に供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、
前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を調整する基準電圧調整回路と、を有する電圧変換回路の制御方法であって、
前記デューティ比が前記制御範囲内であるか否かを判定し、
前記デューティ比が前記制御範囲外であると判定されたときに、前記デューティ比が前記制御範囲内になるように、前記基準電圧を調整する、
ことを含むことを特徴とする電圧変換回路の制御方法。
【請求項１３】
前記電圧変換回路は、
前記入力電圧が入力される入力端子と、
前記負荷の一端が接続され、前記負荷に出力電圧を出力する第１負荷端子と、
前記負荷の他端が接続される第２負荷端子と、
前記入力端子と前記第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、
前記インダクタ又は負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、
前記基準電圧を調整することは、前記スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて前記第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、前記入力電圧と前記出力電圧との間の電圧差を制御することを含む、請求項１２に記載の電圧変換回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換回路、ＬＥＤ駆動回路及び電圧変換回路の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ又は負荷に流れる電流をスイッチング素子によってオンオフすることにより、入力電圧を昇圧又は降圧する昇圧回路又は降圧回路の出力電圧を、ＬＥＤ等の負荷に供給する電圧変換回路が知られている。例えば、特許文献１には、入力電圧を昇圧した出力電圧をＬＥＤのアノードに印加するときに、出力電圧が一定になるように制御して、ＬＥＤに印加される負荷電圧を一定にする電圧変換回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４２８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の昇圧回路は、何らかの要因によって入力電圧が上昇し、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により昇圧可能な最小電圧よりも小さくなると、出力電圧を一定電圧に制御できなくなる。入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により昇圧可能な最小電圧よりも小さくなると、電圧変換回路の出力電圧は、入力電圧の上昇に応じて上昇する。従来の昇圧回路において、負荷電圧がＬＥＤの定格電圧以上の電圧まで上昇すると、ＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００５】
また、従来の昇圧回路は、何らかの要因によって入力電圧が下降し、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により昇圧可能な最大電圧よりも大きくなると、出力電圧を一定電圧に制御できなくなる。入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により昇圧可能な最大電圧よりも大きくなると、電圧変換回路の出力電圧は、入力電圧の下降に応じて下降する。従来の昇圧回路において、負荷電圧がＬＥＤの発光しきい値以下の電圧まで下降すると、ＬＥＤが消灯するおそれがある。
【０００６】
また、従来の降圧回路は、何らかの要因によって入力電圧が下降し、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により降圧可能な最小電圧よりも小さくなると、出力電圧を一定電圧に制御できなくなる。入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により降圧可能な最小電圧よりも小さくなると、降圧回路の出力電圧は、入力電圧の下降に応じて下降する。従来の降圧回路において、負荷電圧がＬＥＤの発光しきい値以下の電圧まで下降すると、ＬＥＤが消灯するおそれがある。
【０００７】
また、従来の降圧回路は、何らかの要因によって入力電圧が上昇し、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により降圧可能な最大電圧よりも大きくなると、出力電圧を一定電圧に制御できなくなる。入力電圧と出力電圧との間の電圧差が、スイッチング素子のオンオフ動作により降圧可能な最大電圧よりも大きくなると、降圧回路の出力電圧は、入力電圧の上昇に応じて上昇する。従来の降圧回路において、負荷電圧がＬＥＤの定格電圧以上の電圧まで上昇すると、ＬＥＤが破損するおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、入力電圧の変動にかかわらず、入力電圧と出力電圧との間の電圧差がスイッチング素子のオンオフ動作により制御可能な範囲を超えないように制御することによって、負荷に印加される電圧を適切に制御可能な電圧変換回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を実現するため、本発明に係る電圧変換回路は、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を負荷の一端に供給させ、負荷の他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、負荷に供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整する基準電圧調整回路と、を有することを特徴とすることを含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る電圧変換回路は、入力電圧が入力される入力端子と、負荷の一端が接続され、負荷に出力電圧を出力する第１負荷端子と、負荷の他端が接続される第２負荷端子と、入力端子と第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、インダクタ又は負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、制御回路は、スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る電圧変換回路は、デューティ比が制御範囲内であるか否かの判定結果を示す判定結果信号を基準電圧調整回路に出力する電圧判定回路を更に有し、基準電圧調整回路は、判定結果信号に対応する判定結果が、デューティ比が制御範囲外であることを示すときに、基準電圧を調整することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、デューティ比に関連するデューティ比関連情報を取得し、取得したデューティ比関連情報に基づいて、デューティ比が制御範囲内であるか否かを判定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、スイッチング素子の入力電圧及び出力電圧の何れか一方のパルス幅をカウントし、パルス幅を示すカウント値を出力するカウンタ回路と、カウント値に基づいて、デューティ比が制御範囲内であるか否かを判定するカウント判定回路とを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、入力電圧と出力電圧とを比較する比較回路を含み、判定結果信号は、入力電圧と出力電圧との比較結果を示すことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る電圧変換回路では、出力電圧は、入力電圧よりも高く、電圧判定回路は、出力電圧を分圧した分圧電圧を比較回路に出力する分圧回路を更に含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、出力電圧と所定の比較基準電圧を比較する比較回路を含み、判定結果信号は、出力電圧と比較基準電圧との比較結果を示すことが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る電圧変換回路では、基準電圧調整回路は、入力電圧及び出力電圧の何れか一方の変化に比例して、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を変化させることが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧をＬＥＤの一端に供給させ、ＬＥＤの他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、ＬＥＤに供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整する基準電圧調整回路とを有することを特徴とすることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、入力電圧が入力される入力端子と、ＬＥＤの一端が接続され、ＬＥＤに出力電圧を出力する第１負荷端子と、ＬＥＤの他端が接続される第２負荷端子と、入力端子と第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、インダクタ又はＬＥＤに流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、制御回路は、スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御することが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明に係る電圧変換回路の制御方法は、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を負荷の一端に供給させ、負荷の他端の電圧が所定の基準電圧に一致するように、負荷に供給する電流をオンオフ制御するスイッチング素子の、オンオフ動作のデューティ比を所定の制御範囲において変化させて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御する制御回路と、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整する基準電圧調整回路と、を有する電圧変換回路の制御方法であって、デューティ比が制御範囲内であるか否かを判定し、デューティ比が制御範囲外であると判定されたときに、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整することを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る電圧変換回路の制御方法では、電圧変換回路は、入力電圧が入力される入力端子と、負荷の一端が接続され、負荷に出力電圧を出力する第１負荷端子と、負荷の他端が接続される第２負荷端子と、入力端子と第１負荷端子との間に接続されたインダクタと、インダクタ又は負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、を更に有し、基準電圧を調整することは、スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比を所定の制御範囲において変化させて第２負荷端子の電圧が基準電圧に一致するように、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を制御することを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入力電圧の変動にかかわらず、入力電圧と出力電圧との間の電圧差がスイッチング素子のオンオフ動作により制御可能な制御範囲を超えないように制御することによって、負荷に印加される電圧を適切に制御することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図２】図１に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】第２実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図４】図３に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】第３実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図６】図５に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】第４実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図８】図６に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】第５実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図１０】図９に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】第６実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図１２】図１１に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】第７実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図１４】図１３に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】第８実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【図１６】図１５に示す電圧変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】第９実施形態に係る電圧変換回路の回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の図面を参照して、本発明に係る電圧変換回路、ＬＥＤ駆動回路及び電圧変換回路の制御方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。本発明に係る電圧変換回路は、入力電圧と、負荷の一端に供給される出力電圧との間の電圧差が制御可能な範囲になるように、負荷の他端に印加される基準電圧を調整する。本発明に係る電圧変換回路は、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御可能な範囲になるように基準電圧を調整することで、入力電圧の変動にかかわらず、スイッチング素子の動作時のデューティ比が制御範囲を超えないように制御することによって、負荷（ＬＥＤ）印加される電圧を適切に制御制御することができる。
【００２５】
（第１実施形態に係る電圧変換回路）
図１は、第１実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００２６】
ＬＥＤ駆動回路１は、入力端子１０と、第１負荷端子１１と、第２負荷端子１２と、第３負荷端子１３と、インダクタ１４と、ダイオード１５と、キャパシタ１６と、スイッチング素子１７と、制御回路１８とを有する。ＬＥＤ駆動回路１は、電圧判定回路２０と、基準電圧調整回路３０と、出力電圧判定回路４０と、過電圧検出回路５０と、調光回路６０とを更に有する。ＬＥＤ駆動回路１は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔを負荷である第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２に出力する昇圧回路である。
【００２７】
入力端子１０は、入力キャパシタ９００を介して直流電圧である入力電圧Ｖｉｎが入力される。入力電圧Ｖｉｎは、一例では不図示の車載用蓄電池から入力される。車載用蓄電池等から入力される入力電圧Ｖｉｎは変動する。例えば、入力電圧Ｖｉｎは、負荷の変動に応じて変動し、車載用蓄電池の特性の経時変化に応じて下降する。第１負荷端子１１は、直列接続されたＬＥＤをそれぞれが含む第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２の初段のＬＥＤのアノードが接続され、第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２に出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。第２負荷端子１２は、第１ＬＥＤ列９０１の最終段のＬＥＤのカソードが接続され且つ第１ＬＥＤ列９０１で出力電圧Ｖｏｕｔから降下した第１負荷電圧ＶＬ１が印加される。第３負荷端子１３は、第２ＬＥＤ列９０２の最終段のＬＥＤのカソードが接続され且つ第２ＬＥＤ列９０２で出力電圧Ｖｏｕｔから降下した第２負荷電圧ＶＬ２が印加される。第１負荷電圧ＶＬ１及び第２負荷電圧ＶＬ２は、出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い電圧である。
【００２８】
インダクタ１４は、入力端子１０と第１負荷端子１１との間に接続される。インダクタ１４は、一端が入力端子１０に接続され且つ他端がダイオード１５のアノード及びスイッチング素子１７の一端に接続される。ダイオード１５のカソードは第１負荷端子１１及びキャパシタ１６の一端に接続される。キャパシタ１６の他端は接地される。
【００２９】
スイッチング素子１７は、ゲートが制御回路１８に接続され、ソースが接地され、且つドレインがインダクタ１４の他端及びダイオード１５のアノードに接続されたｎＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子１７は、制御回路１８から入力されるスイッチング制御信号に応じて、インダクタ１４に流れる電流をオンオフする。スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が所定の制御範囲内であるときに制御可能である。例えば、入力電圧Ｖｉｎが上昇して入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲の最小値に達すると、スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、制御可能な範囲の下限値に達する。また、入力電圧Ｖｉｎが下降して入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲の最大値に達すると、スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、制御可能な範囲の上限値に達する。スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比を制御可能な電圧差の制御範囲は、スイッチング素子１７の動作速度及び制御回路１８の処理速度等により規定される。
【００３０】
インダクタ１４、ダイオード１５、キャパシタ１６及びスイッチング素子１７は、スイッチング素子１７がオンオフ動作するときのデューティ比に応じて、入力端子１０に入力される入力電圧Ｖｉｎを昇圧して第１負荷端子１１から出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００３１】
制御回路１８は、スイッチング素子１７がオンオフ動作するときのデューティ比を変化させて第２負荷端子１２及び第３負荷端子１３の電圧が基準電圧ＶＢに一致するように、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差を所定の制御範囲において制御する。具体的には、制御回路１８は、出力電圧判定回路４０から入力される出力電圧判定信号に応じて、スイッチング制御信号を生成して、生成したスイッチング制御信号をスイッチング素子１７に出力する。制御回路１８は、第１負荷電圧ＶＬ１又は第２負荷電圧ＶＬ２が基準電圧ＶＢよりも低いとき、デューティ比を大きくすることを示すスイッチング制御信号を生成する。制御回路１８は、第１負荷電圧ＶＬ１又は第２負荷電圧ＶＬ２が基準電圧ＶＢよりも高いとき、デューティ比を小さくすることを示すスイッチング制御信号を生成する。制御回路１８は、出力電圧判定信号が入力されないときに、スイッチング制御信号の出力を停止して、スイッチング素子１７のオンオフ動作を停止させる。
【００３２】
電圧判定回路２０は、カウンタ回路２１と、カウント判定回路２２とを有し、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であるか否かの判定結果を示す判定結果信号を出力する。カウンタ回路２１は、スイッチング素子１７に入力されるスイッチング制御信号の信号値が「Ｈ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２２に供給する。カウンタ回路２１がカウントするカウント値は、スイッチング制御信号の信号値が「Ｈ」である期間に対応する。すなわち、カウンタ回路２１がカウントするカウント値は、スイッチング素子１７がオンオフ動作するときのデューティ比に関連するデューティ比関連情報の一例である。
【００３３】
カウント判定回路２２は、カウンタ回路２１から供給されたカウント値が所定の最小カウント値以上であるか否かを判定する。カウント判定回路２２は、カウント値が所定の最小カウント値以上であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。また、カウント判定回路２２は、カウント値が所定の最小カウント値未満であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。カウント値が所定の最小カウント値未満であるということはスイッチング素子１７のオン時間（デューティ）が下限に達していると考えられるためである。
【００３４】
基準電圧調整回路３０は、第１基準電圧源３１と、第２基準電圧源３２と、第１基準スイッチ３３と、第２基準スイッチ３４と、基準インバータ３５とを有する。基準電圧調整回路３０は、判定結果信号に対応する判定結果が、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差、すなわちデューティ比が制御範囲外であることを示すときに、デューティ比が制御範囲内になるように、基準電圧を調整する。第１基準電圧源３１は第１基準電圧Ｖ１を供給可能であり、第２基準電圧源３２は第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２を供給可能である。第１基準スイッチ３３は基準インバータ３５で反転された判定結果信号が入力され、第２基準スイッチ３４は判定結果信号が入力される。電圧判定回路２０から入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号が入力されるとき、第１基準スイッチ３３がオンし且つ第２基準スイッチ３４はオフして第１基準電圧Ｖ１が基準電圧ＶＢとして出力される。また、電圧判定回路２０から入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されるとき、第１基準スイッチ３３がオフし且つ第２基準スイッチ３４はオンして第２基準電圧Ｖ２が基準電圧ＶＢとして出力される。
【００３５】
出力電圧判定回路４０は、第１基準電圧Ｖ１又は第２基準電圧Ｖ２の何れかの一方である基準電圧ＶＢと、第２負荷端子１２に印加される第１負荷電圧ＶＬ１及び第３負荷端子１３に印加される第２負荷電圧ＶＬ２とを比較する。出力電圧判定回路４０は、第１負荷電圧ＶＬ１及び第２負荷電圧ＶＬ２の少なくとも一方が基準電圧ＶＢ未満であるときに、第１負荷電圧ＶＬ１又は第２負荷電圧ＶＬ２が基準電圧ＶＢよりも低いことを示す出力電圧判定信号を出力する。出力電圧判定回路４０は、第１負荷電圧ＶＬ１及び第２負荷電圧ＶＬ２の双方が基準電圧ＶＢ以上であるときに、第１負荷電圧ＶＬ１又は第２負荷電圧ＶＬ２が基準電圧ＶＢよりも高いことを示す出力電圧判定信号を出力する。
【００３６】
過電圧検出回路５０は、過電流検出電圧源５１と、過電圧判定回路５２と、過電圧インバータ５３と、過電圧スイッチ５４とを有する。過電流検出電圧源５１は過電圧検出電圧ＶＲを供給可能であり、過電圧判定回路５２は第１負荷端子１１に印加される出力電圧Ｖｏｕｔと過電圧検出電圧ＶＲとを比較する。過電圧判定回路５２は、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出電圧ＶＲ以上であるときに、過電圧信号を過電圧インバータ５３を介して過電圧スイッチ５４に出力する。過電圧スイッチ５４は、過電圧信号が入力されると、制御回路１８と出力電圧判定回路４０との間の接続を遮断する。過電圧スイッチ５４が制御回路１８と出力電圧判定回路４０との間の接続を遮断すると、制御回路１８は、出力電圧判定信号が入力されないためスイッチング制御信号の出力を停止して、スイッチング素子１７のオンオフ動作を停止させる。
【００３７】
調光回路６０は、第１ＰＷＭ調光スイッチ６１と、第２ＰＷＭ調光スイッチ６２と、第１ＤＣ調光素子６３と、第２ＤＣ調光素子６４と、ＰＷＭ調光制御回路６５と、ＤＣ調光制御回路６６とを有する。第１ＰＷＭ調光スイッチ６１及び第２ＰＷＭ調光スイッチ６２は、ＰＷＭ調光制御回路６５から入力される制御信号に応じてオンオフして生成するパルスのパルス幅を変化させて、第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２が含むＬＥＤが発光する光を調光する。第１ＤＣ調光素子６３及び第２ＤＣ調光素子６４は、ＤＣ調光制御回路６６から入力される制御信号に応じて第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２に流れる電流を調整して第１ＬＥＤ列９０１及び第２ＬＥＤ列９０２が含むＬＥＤが発光する光を調光する。ＰＷＭ調光制御回路６５は、一例ではＥＣＵである上位制御装置９０３から入力される指令に応じて第１ＰＷＭ調光スイッチ６１及び第２ＰＷＭ調光スイッチ６２に出力する制御信号を生成する。ＤＣ調光制御回路６６は、上位制御装置９０３からＤＡコンバータ９０４を介して入力される指令に応じて第１ＤＣ調光素子６３及び第２ＤＣ調光素子６４に出力する制御信号を生成する。
【００３８】
図２は、ＬＥＤ駆動回路１の動作を示すタイミングチャートである。図２において、波形２０１は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形２０２は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形２０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形２０４はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示し、波形２０５はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、矢印２０６は、カウンタ回路２１のカウントを示す。
【００３９】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に伴って出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させずに一定値に維持するために、デューティ比を小さくすることを示すスイッチング制御信号をスイッチング素子１７のゲートに入力する。すなわち、制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くする。
【００４０】
カウンタ回路２１は、スイッチング素子１７に入力されるスイッチング制御信号の信号値が「Ｈ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２２に供給する。カウント判定回路２２は、矢印Ｃに示す時点で、カウンタ回路２１から供給されたカウント値が所定の最小カウント値未満であると判定する。カウント判定回路２２は、カウント値が所定の最小カウント値未満であると判定すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。基準電圧調整回路３０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２に変更する。基準電圧調整回路３０が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００４１】
（第２実施形態に係る電圧変換回路）
図３は、第２実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００４２】
ＬＥＤ駆動回路２は、電圧判定回路２３が電圧判定回路２０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路１と相違する。ＬＥＤ駆動回路２の電圧判定回路２３以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路１の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４３】
電圧判定回路２３は、カウンタ回路２４と、カウント判定回路２５とを有し、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であるか否かの判定結果を示す判定結果信号を出力する。カウンタ回路２４は、スイッチング素子１７のドレイン電圧が「Ｌ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２５に供給する。カウンタ回路２４がカウントするカウント値は、スイッチング素子１７がオンオフ動作するときのデューティ比に関連するデューティ比関連情報の一例である。
【００４４】
カウント判定回路２５は、カウンタ回路２４から供給されたカウント値が所定の最小カウント値以上であるか否かを判定する。カウント判定回路２５は、カウント値が所定の最小カウント値以上であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。また、カウント判定回路２５は、カウント値が所定の最小カウント値未満であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。
【００４５】
図４は、ＬＥＤ駆動回路２の動作を示すタイミングチャートである。図４において、波形４０１は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形４０２は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形４０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形４０４はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形４０５はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示し、矢印４０６は、カウンタ回路２４のカウントを示す。
【００４６】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くすると共に、スイッチング素子１７のドレイン電圧の「Ｌ」の幅を徐々に広くする。
【００４７】
カウンタ回路２４は、スイッチング素子１７のドレイン電圧が「Ｌ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２５に供給する。カウント判定回路２５は、矢印Ｃに示す時点で、カウンタ回路２４から供給されたカウント値が所定の最小カウント値未満であると判定する。カウント判定回路２５は、カウント値が所定の最小カウント値未満であると判定すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。基準電圧調整回路３０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２に変更する。基準電圧調整回路３０が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００４８】
（第３実施形態に係る電圧変換回路）
図５は、第３実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００４９】
ＬＥＤ駆動回路３は、電圧判定回路７０が電圧判定回路２０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路１と相違する。ＬＥＤ駆動回路３の電圧判定回路７０以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路１の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５０】
電圧判定回路７０は、オフセットを有するコンパレータである。電圧判定回路７０は、一方の入力端子が入力端子１０とインダクタ１４との間に接続されて入力電圧Ｖｉｎが入力され、他方の入力端子が第１負荷端子１１とキャパシタ１６との間に接続されて出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。電圧判定回路７０のオフセットは、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差の制御範囲の最小値に一致するように調整される。電圧判定回路７０は、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎとオフセットとの合計電圧より高いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。また、電圧判定回路７０は、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎとオフセットとの合計電圧より低いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。
【００５１】
図６は、ＬＥＤ駆動回路３の動作を示すタイミングチャートである。図６において、波形６０１は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形６０２は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形６０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形６０４はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形６０５はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示す。
【００５２】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くする。
【００５３】
矢印Ｃに示す時点で、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎとオフセットとの合計電圧より低くなると、電圧判定回路７０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。基準電圧調整回路３０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２に変更する。基準電圧調整回路３０が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００５４】
（第４実施形態に係る電圧変換回路）
図７は、第４実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００５５】
ＬＥＤ駆動回路４は、第１判定抵抗７１及び第２判定抵抗７２が配置されることがＬＥＤ駆動回路３と相違する。ＬＥＤ駆動回路４は、電圧判定回路７３が電圧判定回路７０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路３と更に相違する。ＬＥＤ駆動回路４の第１判定抵抗７１、第２判定抵抗７２及び電圧判定回路７３以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路３の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５６】
第１判定抵抗７１の一端は第１負荷端子１１とキャパシタ１６との間に接続され、第１判定抵抗７１の他端は第２判定抵抗７２の一端に接続され、第２判定抵抗７２の他端は接地される。電圧判定回路７３は、オフセットを有さないコンパレータである。電圧判定回路７３は、一方の入力端子が入力端子１０とインダクタ１４との間に接続されて入力電圧Ｖｉｎが入力される。第１判定抵抗７１及び第２判定抵抗７２は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した分圧電圧Ｖｄを出力する分圧回路を形成する。
【００５７】
電圧判定回路７３は、他方の入力端子が第１判定抵抗７１と第２判定抵抗７２との間に接続されて、出力電圧Ｖｏｕｔを第１判定抵抗７１及び第２判定抵抗７２で分圧した分圧電圧Ｖｄが入力される。第１判定抵抗７１及び第２判定抵抗７２の抵抗値は、入力電圧Ｖｉｎと分圧電圧Ｖｄとが一致したときに、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差の制御可能な範囲の最小値に一致するように調整される。電圧判定回路７０は、分圧電圧Ｖｄが入力電圧Ｖｉｎより高いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。また、電圧判定回路７０は、分圧電圧Ｖｄが入力電圧Ｖｉｎより低いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。
【００５８】
図８は、ＬＥＤ駆動回路４の動作を示すタイミングチャートである。図８において、波形８０１は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形８０２は分圧電圧Ｖｄを示し、波形８０３は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形８０４は基準電圧ＶＢを示す。また、波形８０５はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形８０６はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示す。
【００５９】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くする。
【００６０】
矢印Ｃに示す時点で、入力電圧Ｖｉｎが分圧電圧Ｖｄに一致すると、電圧判定回路７３は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。基準電圧調整回路３０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２に変更する。基準電圧調整回路３０が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００６１】
（第５実施形態に係る電圧変換回路）
図９は、第５実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００６２】
ＬＥＤ駆動回路５は、比較基準電圧源７４及び電圧判定回路７５が電圧判定回路２０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路１と相違する。ＬＥＤ駆動回路５の比較基準電圧源７４及び電圧判定回路７５以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路１の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６３】
比較基準電圧源７４は、出力電圧Ｖｏｕｔの定格値よりも大きい比較基準電圧Ｖ３を供給可能である。電圧判定回路７５は、オフセットを有さないコンパレータである。電圧判定回路７５は、一方の入力端子が第１負荷端子１１とキャパシタ１６との間に接続されて出力電圧Ｖｏｕｔが入力され、他方の入力端子が比較基準電圧源７４に接続されて比較基準電圧Ｖ３が入力される。電圧判定回路７５は、出力電圧Ｖｏｕｔが比較基準電圧Ｖ３より低いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御可能な範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。また、電圧判定回路７５は、出力電圧Ｖｏｕｔが比較基準電圧Ｖ３より高いとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御可能な範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。
【００６４】
図１０は、ＬＥＤ駆動回路５の動作を示すタイミングチャートである。図１０において、波形１００１は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形１００２は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形１００３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形１００４はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形１００５はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示す。
【００６５】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くする。
【００６６】
矢印Ｃに示す時点で、出力電圧Ｖｏｕｔが比較基準電圧Ｖ３に一致すると、電圧判定回路７５は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３０に出力する。基準電圧調整回路３０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも高い第２基準電圧Ｖ２に変更する。基準電圧調整回路３０が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００６７】
（第６実施形態に係る電圧変換回路）
図１１は、第６実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００６８】
ＬＥＤ駆動回路６は、電圧判定回路２０が配置されないこと、及び基準電圧調整回路８０が基準電圧調整回路３０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路１と相違する。ＬＥＤ駆動回路６の基準電圧調整回路８０以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路１の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６９】
基準電圧調整回路８０は、第１変更抵抗８１と、第２変更抵抗８２と、第３変更抵抗８３と、第４変更抵抗８４と、加算電圧源８５と、オペアンプ８６を有し、入力電圧Ｖｉｎと加算電圧源８５が供給する加算電圧ＶＡとを加算する加算回路として機能する。第１変更抵抗８１の一端は入力端子１０とインダクタ１４との間に接続されて入力電圧Ｖｉｎが入力され、第１変更抵抗８１の他端はオペアンプ８６の一方の入力端子に接続される。第２変更抵抗８２の一端は第１変更抵抗８１と共にオペアンプ８６の一方の入力端子に接続され、第２変更抵抗８２の他端は加算電圧ＶＡを供給可能な加算電圧源８５に接続される。第３変更抵抗８３の一端はオペアンプ８６の出力端子に接続されて基準電圧ＶＢが印加され、第３変更抵抗８３の他端は他端が接地される第４変更抵抗８４の一端及びオペアンプ８６の他方の入力端子に接続される。オペアンプ８６は、入力電圧Ｖｉｎと加算電圧ＶＡとを加算して基準電圧ＶＢを出力する。
【００７０】
図１２は、ＬＥＤ駆動回路６の動作を示すタイミングチャートである。図１２において、波形１２０１は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形１２０２は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形１２０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形１２０４はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形１２０５はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示す。
【００７１】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。基準電圧ＶＢは入力電圧Ｖｉｎの上昇に比例して上昇し、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧ＶＢの上昇に従って上昇する。ＬＥＤ駆動回路６では、入力電圧Ｖｉｎの上昇に比例して出力電圧Ｖｏｕｔが上昇するので、制御回路１８は、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を略変更しない。
【００７２】
（第７実施形態に係る電圧変換回路）
図１３は、第７実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００７３】
ＬＥＤ駆動回路７は、第１分圧抵抗８７及び第２分圧抵抗８８が配置されることがＬＥＤ駆動回路６と相違する。ＬＥＤ駆動回路７の第１分圧抵抗８７及び第２分圧抵抗８８以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路６の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７４】
第１分圧抵抗８７の一端は第１負荷端子１１とキャパシタ１６との間に接続されて出力電圧Ｖｏｕｔが入力され、第１分圧抵抗８７の他端は第１変更抵抗８１の一端に接続される。第２分圧抵抗８８の一端は第１分圧抵抗８７と共に第１変更抵抗８１の一端に接続され、第２分圧抵抗８８の他端は接地される。第１分圧抵抗８７及び第２分圧抵抗８８は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した分圧電圧Ｖｄを出力する分圧回路を形成する。基準電圧調整回路８０は、出力電圧Ｖｏｕｔと加算電圧ＶＡとを加算する加算回路として機能する。
【００７５】
図１４は、ＬＥＤ駆動回路７の動作を示すタイミングチャートである。図１４において、波形１４０１は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形１４０２は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形１４０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形１４０４はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、波形１４０５はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示す。
【００７６】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に上昇する。基準電圧ＶＢは入力電圧Ｖｉｎの上昇に比例して上昇し、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧ＶＢの上昇に従って上昇する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの上昇に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に狭くする。
【００７７】
矢印Ｃに示す時点で、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外になると、基準電圧ＶＢは入力電圧Ｖｉｎの上昇に比例して上昇し、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧ＶＢの上昇に従って上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔは上昇することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００７８】
（第８実施形態に係る電圧変換回路）
図１５は、第８実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００７９】
ＬＥＤ駆動回路８は、電圧判定回路２６及び基準電圧調整回路３６が電圧判定回路２０及び基準電圧調整回路３０の代わりに配置されることがＬＥＤ駆動回路１と相違する。ＬＥＤ駆動回路８の電圧判定回路２６及び基準電圧調整回路３６以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路１の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８０】
電圧判定回路２６は、カウンタ回路２７と、カウント判定回路２８とを有し、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であるか否かの判定結果を示す判定結果信号を出力する。カウンタ回路２７は、スイッチング素子１７に入力されるスイッチング制御信号の信号値が「Ｌ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２８に供給する。カウント判定回路２８は、カウンタ回路２７から供給されたカウント値が所定の最小カウント値以上であるか否かを判定する。カウント判定回路２８は、カウント値が所定の最大カウント値以下であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３６に出力する。また、カウント判定回路２８は、カウント値が所定の最大カウント値より大であると判定するとき、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３６に出力する。カウント値が所定の最大カウント値より大であるということはスイッチング素子１７のオン時間（デューティ）が上限に達していると考えられるためである。
【００８１】
基準電圧調整回路３６は、第４基準電圧源３７が第２基準電圧源３２の代わりに配置されることが基準電圧調整回路３０と相違する。基準電圧調整回路３６の第４基準電圧源３７以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された基準電圧調整回路３０の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。第４基準電圧源３７は第１基準電圧Ｖ１よりも高い第４基準電圧Ｖ４を供給可能である。
【００８２】
図１６は、ＬＥＤ駆動回路８の動作を示すタイミングチャートである。図１６において、波形１６０１は入力電圧Ｖｉｎを示し、波形１６０２は出力電圧Ｖｏｕｔを示し、波形１６０３は基準電圧ＶＢを示す。また、波形１６０４はスイッチング素子１７のドレイン電圧を示し、波形１６０５はスイッチング素子１７のゲート電圧を示し、矢印１４０６は、カウンタ回路２７のカウントを示す。
【００８３】
入力電圧Ｖｉｎは、双方向矢印Ａで示す期間では一定の電圧を維持するが、矢印Ｂに示す時点から徐々に下降する。制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの下降に伴って出力電圧Ｖｏｕｔを下降させずに一定値に維持するために、デューティ比を大きくすることを示すスイッチング制御信号をスイッチング素子１７のゲートに入力する。すなわち、制御回路１８は、入力電圧Ｖｉｎの下降に応じて、スイッチング素子１７のゲートに入力されるスイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｈ」の幅を徐々に広くすると共に、スイッチング制御信号に対応する信号値の「Ｌ」の幅を徐々に狭くする。
【００８４】
カウンタ回路２７は、スイッチング素子１７に入力されるスイッチング制御信号の信号値が「Ｌ」である期間をカウントし、カウント値をカウント判定回路２８に供給する。カウント判定回路２８は、矢印Ｃに示す時点で、カウンタ回路２７から供給されたカウント値が所定の最大カウント値より大であると判定する。カウント判定回路２８は、カウント値が所定の最大カウント値より大であると判定すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３６に出力する。基準電圧調整回路３６は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも低い第４基準電圧Ｖ４に変更する。基準電圧調整回路３６が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第４基準電圧Ｖ４に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは下降する。出力電圧Ｖｏｕｔは下降することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００８５】
（第９実施形態に係る電圧変換回路）
図１７は、第９実施形態に係る電圧変換回路の一例であるＬＥＤ駆動回路の回路ブロック図である。
【００８６】
ＬＥＤ駆動回路９は、インダクタ１４、ダイオード１５及びスイッチング素子１７の配置関係がＬＥＤ駆動回路８と相違する。ＬＥＤ駆動回路９のインダクタ１４、ダイオード１５及びスイッチング素子１７以外の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＬＥＤ駆動回路８の構成要素と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８７】
ＬＥＤ駆動回路９は、スイッチング素子１７がオンオフ動作するときのデューティ比に応じて、入力端子１０に入力される入力電圧Ｖｉｎを下降して第１負荷端子１１から出力電圧Ｖｏｕｔを出力する降圧回路である。
【００８８】
スイッチング素子１７は、ゲートが制御回路１８に接続され、ソースがダイオード１５のカソードに接続され、且つドレインが入力端子１０及びインダクタ１４の一端に接続されたｎＭＯＳＦＥＴである。インダクタ１４の他端は第１負荷端子１１及びキャパシタ１６の一端に接続され、ダイオード１５のアノードは接地される。スイッチング素子１７は、制御回路１８から入力されるスイッチング制御信号に応じて、インダクタ１４に流れる電流をオンオフする。スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が所定の制御範囲内であるときに制御可能である。例えば、入力電圧Ｖｉｎが上昇して入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲の最大値に達すると、スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、制御可能な範囲の下限値に達する。また、入力電圧Ｖｉｎが下降して入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲の最小値に達すると、スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比は、制御可能な範囲の上限値に達する。スイッチング素子１７がオンオフするときのデューティ比を制御可能な電圧差の制御範囲は、スイッチング素子１７の動作速度及び制御回路１８の処理速度等により規定される。
【００８９】
カウント判定回路２８は、入力電圧Ｖｉｎが下降してカウント値が所定の最小カウント値未満であると判定すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号を基準電圧調整回路３６に出力する。基準電圧調整回路３６は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲外であることを示す判定結果信号が入力されると、基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第１基準電圧Ｖ１よりも低い第４基準電圧Ｖ４に変更する。基準電圧調整回路３６が基準電圧ＶＢを第１基準電圧Ｖ１から第４基準電圧Ｖ４に変更することに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは下降する。出力電圧Ｖｏｕｔは下降することで入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の電圧差が制御範囲内になる。
【００９０】
（実施形態に係る電圧変換回路の作用効果）
実施形態に係る電圧変換回路は、入力電圧と負荷の一端に印加される出力電圧との間の電圧差、すなわちスイッチング素子のオンオフ動作時のデューティ比が所定の制御範囲内になるように、負荷の他端に接続される第２負荷端子に印加される基準電圧を調整する。実施形態に係る電圧変換回路は、基準電圧を調整して出力電圧を変化させることで、スイッチング素子のオンオフ動作時のデューティ比が制御範囲を超えないように制御することができる。
【００９１】
また、実施形態に係る電圧変換回路は、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定する電圧判定回路を有し、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲外になったときに、基準電圧を調整する。実施形態に係る電圧変換回路は、基電圧判定回路の判定結果に応じて基準電圧を調整するので、入力電圧と出力電圧との間の電圧差に応じて適切な基準電圧を設定できる。
【００９２】
また、第１及び第２実施形態に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、スイッチング制御信号の幅等のデューティ比に関連するデューティ比関連情報に基づいて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定する。第１及び第２実施形態に係る電圧変換回路は、デューティ比に関連するデューティ比関連情報に基づいて入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定するので、入力電圧と出力電圧との間の電圧差を高精度で判定できる。
【００９３】
ここで、電圧判定回路は、スイッチング素子の入出力電圧の何れか一方のパルス幅をカウントし、パルス幅を示すカウント値を出力するカウンタ回路と、カウント値に基づいて、デューティ比が制御範囲内であるか否かを判定するカウント判定回路とを有する。第１及び第２実施形態に係る電圧変換回路は、カウンタ回路を使用してデューティ比が制御範囲内であるか否かを判定するので、回路構成を簡単にできる。
【００９４】
また、第３及び第４実施形態に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、入力電圧と出力電圧とを比較する比較回路の比較結果に基づいて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定する。第３及び第４実施形態に係る電圧変換回路は、比較回路の比較結果に基づいて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定するので、電圧判定回路を簡易な回路構成で実現することができる。
【００９５】
また、第４実施形態に係る電圧変換回路では、電圧判定回路の比較回路は、入力電圧よりも高い出力電圧を入力電圧と一致するように分圧した分圧電圧を使用する。第４実施形態に係る電圧変換回路は、比較回路が出力電圧を入力電圧と一致するように分圧した分圧電圧を使用するので、出力電圧よりも低い入力電圧に定格電圧を合せて比較回路を選択することができる。第４実施形態に係る電圧変換回路は、比較的低い入力電圧に定格電圧を合せて比較回路を選択することができるので、比較的安価な比較回路を採用することで製造コストを削減することができる。
【００９６】
また、第５実施形態に係る電圧変換回路では、電圧判定回路は、出力電圧と、所定の比較基準電圧を比較する比較回路に基づいて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定する。第５実施形態に係る電圧変換回路は、第３及び４実施形態に係る電圧変換回路と同様に、比較回路の比較結果に基づいて、入力電圧と出力電圧との間の電圧差が制御範囲内であるか否かを判定するので、電圧判定回路を簡易な回路構成で実現することができる。
【００９７】
また、第６及び７実施形態に係る電圧変換回路は、電圧判定回路が省略されるため、回路構成が更に簡素化される。
【００９８】
（実施形態に係る電圧変換回路の変形例）
第１〜第９実施形態に係る電圧変換回路は、負荷がＬＥＤであるＬＥＤ駆動回路であるが、実施形態に係る電圧変換回路は、ＬＣＤ等の表示装置、ＥＣＵ等の制御装置等のＬＥＤ以外の装置を負荷としてもよい。
【００９９】
また、第１及び第２実施形態に係る電圧変換回路では、カウント判定回路がカウントするカウント値を、スイッチング素子がオンオフ動作するときのデューティ比に関連するデューティ比関連情報として使用する。しかしながら、実施形態に係る電圧変換回路は、スイッチング制御信号を生成する制御回路からデューティ比に関連するデューティ比関連情報を取得する等してもよい。
【０１００】
また、第２〜第７実施形態及び第９実施形態に係る電圧変換回路は、第８実施形態に係る電圧変換回路のように、スイッチング素子１７のデューティが下限に達したときに基準電圧を低くするように変形してもよい。
【０１０１】
また、第２〜第８実施形態に係る電圧変換回路は、第９実施形態に係る電圧変換回路のように、降圧回路を昇圧回路の代わりに配置するように変形してもよい。
【０１０２】
また、第１〜第９実施形態に係る電圧変換回路は、一体の電源ＩＣとして形成されてもよい。また、第１〜第９実施形態に係る電圧変換回路では、インダクタ及びスイッチング素子等の比較的大型の構成素子は、電源ＩＣに含まれている必要はなく、必要に応じて電源ＩＣに外付けする構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１〜９    ＬＥＤ駆動回路（電圧変換回路）
１０    入力端子
１１    第１負荷端子
１２    第２負荷端子
１３    第３負荷端子
１４    インダクタ
１５    ダイオード
１６    キャパシタ
１７    スイッチング素子
１８    制御回路
２０、２３、２６、７０、７３、７５    電圧判定回路
３０、３６、８０    基準電圧調整回路
４０    出力電圧判定回路
５０    過電圧検出回路
６０    調光回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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