(57)【要約】【課題】簡易な構成で複数のランプの点灯の際におけるちらつきを防止するランプ点灯回路を提供する。【解決手段】ランプＬＰ１に供給される電源電圧のオンオフ切り替えをＭＯＳＦＥＴ７１にて行い、ランプＬＰ２に供給される電源電圧のオンオフ切り替えをＭＯＳＦＥＴ７２にて行う。ここで、発振回路５１及び駆動回路６１にてＭＯＳＦＥＴ７１のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を発振周波数ｆ１で出力するとともに、発振回路５２及び駆動回路６２にてＭＯＳＦＥＴ７２のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を発振周波数ｆ２で出力する。この発振回路５１及び駆動回路６１から出力される発振周波数ｆ１と発振回路５２及び駆動回路６２から出力される発振周波数ｆ２との差を５０Ｈｚ以上とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の複数のランプをそれぞれＰＷＭ制御によってオンオフを繰り返して点灯駆動するランプ点灯回路において、前記ＰＷＭ制御における前記各ランプをオンオフするスイッチング周波数の周波数差が、５０Ｈｚ以上であることを特徴とするランプ点灯回路。
【請求項２】
複数のランプをＰＷＭ制御により点灯駆動するランプ点灯回路であって、
一のランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第１のスイッチング素子と、
前記一のランプとは異なるランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を第１周波数で出力する第１のＰＷＭ駆動回路と、
前記第２のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を第２周波数で出力する第２のＰＷＭ駆動回路と、を備え、
前記第１周波数と前記第２周波数との差は、５０Ｈｚ以上であることを特徴とするランプ点灯回路。
【請求項３】
前記複数のランプは、車載電源からの電源電圧により点灯されることを特徴とする請求項２記載のランプ点灯回路。
【請求項４】
周波数設定回路における回路定数に応じた周波数で発振する発振回路と、この発振回路からの信号に基づきスイッチング素子を駆動するドライブ回路とを備えたＰＷＭ駆動回路と、このＰＷＭ駆動回路によってオンオフ切替が行われるスイッチング素子とを１チップ化すると共に前記周波数設定回路を外付けするための接続端子を有する半導体装置を少なくとも２個備え、
それらの半導体装置の前記ＰＷＭ駆動回路を前記第１及び第２のＰＷＭ駆動回路とし、それらの半導体装置の前記スイッチング素子を前記第１及び第２のスイッチング素子として使用し、各半導体装置の前記接続端子に異なる回路定数の周波数設定回路が接続されている請求項２又は３記載のランプ点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ制御によりランプの点灯駆動を行うランプ点灯回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の左右のヘッドライトのように、複数のライト（ランプ）をＰＷＭ制御して点灯させる際には、一般に、パワー素子である電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などを用いて、数十〜数百ヘルツで高速にオンオフスイッチングをさせ、これによりランプに電源電圧を供給して駆動するようになっているものがある。
【０００３】
一般に、ランプをＦＥＴにより点灯駆動する場合に、ランプに印加される電圧は、電源電圧から電源ラインにおける電圧降下を引いたものである。そして、電源ラインにおける電圧降下は、電流に比例する。
【０００４】
すると、複数のランプをＰＷＭ制御して点灯させる場合に、ランプの点灯タイミングが重なると、点灯タイミングが重ならない場合に比べて、電源ラインに流れる電流が大きくなるので、電源ラインにおける電圧降下が大きく、その分、ランプに印加される電圧が低下し、ランプの光量が低下する結果、ランプのチラツキとして現れる。
【０００５】
このような問題に対処する技術として下記の特許文献１に記載の発明がある。これは、図３に示すように、各ＦＥＴＭ１，Ｍ２をオンオフ制御する２つのＰＷＭ駆動回路５ａ，５ｂからの両ＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ２が、連続的に重なることがないように、それらのデューティー比及び周波数を設定しようとするものである。これにより、ランプＬＰ１，ＬＰ２の光量変化を連続して発生させないようにして光量変化が肉眼ではちらつきとして認識されないようにするものである。
【特許文献１】特開２００３−３３８３９７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成では、両ＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ２のデューティー比及び周波数を光量の変化が単発的にしか発生させないようにするには、非常に高い精度でそれらのデューティー比及び周波数を維持しなくてはならない。
【０００７】
ところが、実際には構成部品の誤差等により、それらの精度を維持することは困難で、ＰＷＭ信号の周波数やデューティー比にずれが生じて光量の変化が連続的に発生するおそれがある。もちろん、高精度の部品を使用すれば、それらの精度を維持することは可能であるが、そのような部品は高価であり、製造コストが嵩む問題を生じさせる。
【０００８】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡易な構成で複数のランプの点灯の際におけるちらつきを防止するランプ点灯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】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明のランプ点灯回路は、複数のランプをＰＷＭ制御により点灯駆動するランプ点灯回路であって、
一のランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第１のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を第１周波数で出力する第１のＰＷＭ駆動回路と、
前記一のランプとは異なるランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第２のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を、前記第１周波数との差が５０Ｈｚ以上である第２周波数で出力する第２のＰＷＭ駆動回路と、を備える構成としたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項２の発明のランプ点灯回路は、複数のランプをＰＷＭ制御により点灯駆動するランプ点灯回路であって、一のランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第１のスイッチング素子と、前記一のランプとは異なるランプに供給される電源電圧のオンオフ切り替えを行う第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を第１周波数で出力する第１のＰＷＭ駆動回路と、前記第２のスイッチング素子のオンオフ切り替えを行うＰＷＭ信号を第２周波数で出力する第２のＰＷＭ駆動回路と、を備え、前記第１周波数と前記第２周波数との差は、５０Ｈｚ以上である構成としたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記複数のランプは、車載電源からの電源電圧により点灯されるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載のものにおいて、周波数設定回路における回路定数に応じた周波数で発振する発振回路と、この発振回路からの信号に基づきスイッチング素子を駆動するドライブ回路とを備えたＰＷＭ駆動回路と、このＰＷＭ駆動回路によってオンオフ切替が行われるスイッチング素子とを１チップ化すると共に前記周波数設定回路を外付けするための接続端子を有する半導体装置を少なくとも２個備え、それらの半導体装置の前記ＰＷＭ駆動回路を前記第１及び第２のＰＷＭ駆動回路とし、それらの半導体装置の前記スイッチング素子を前記第１及び第２のスイッチング素子として使用し、各半導体装置の前記接続端子に異なる回路定数の周波数設定回路が接続されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
＜請求項１及び請求項２の発明＞
本構成のように、第１ＰＷＭ信号の周波数、第２ＰＷＭ信号の周波数との差を５０Ｈｚ以上とすることにより、電源電圧の電圧降下によりランプの光量変化が生じた場合であっても、一般に、人間の目には、ちらつきとして認識されない回数（単位時間当たりの回数）となる。したがって、第１ＰＷＭ信号の周波数と第２ＰＷＭ信号の周波数との差を５０Ｈｚ以上とするという簡易な構成で複数のランプの点灯の際におけるちらつきを防止することができる。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
車載電源を搭載した自動車等について、複数のランプがＰＷＭ制御により点灯駆動する場合に、ランプの定格電圧によっては、車載電源の電圧降下が発生しやすく、ランプの光量変化が生じてちらつきが発生しやすいと考えられる。そこで、本構成によれば、車載電源により点灯される複数のランプに本発明が適用されるから、よりランプのちらつきを防止することができる。
【００１５】
＜請求項４の発明＞
複数のスイッチング素子が異なる周波数でオンオフ切り替えさせるには、それらのスイッチング素子を駆動する複数のＰＷＭ駆動回路の発振周波数を異ならせる必要がある。この場合、ＰＷＭ駆動回路に含まれる発振回路を、各周波数毎に専用化すると、例えば２種類の周波数を使用する場合には２種類のＰＷＭ駆動回路を設計・製造しなくてはならない。
これに対して、本発明では、ＰＷＭ駆動回路の発振周波数を決定する周波数設定回路を１チップ化した半導体装置に対して外付けするようにしたから、周波数設定回路以外を１チップの半導体装置として１種類に共通化しながら、これに外付けする周波数設定回路の回路定数を異ならせることで複数のスイッチング素子を異なる周波数でオンオフ切り替えすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。
この発明の一の実施の形態に係るランプ点灯回路は、例えば、自動車のヘッドライト（両サイドのヘッドライト）等の複数のランプＬＰ１，ＬＰ２（例えば、定格１２Ｖ）を、共通（同一）の車載バッテリーからの電力（電源電圧等）によりＰＷＭ制御にて点灯させるものである。
【００１７】
１．ランプ点灯回路の電気的構成
ランプ点灯回路１は、図１に示すように、各ランプＬＰ１，ＬＰ２（例えば、定格電圧１２［Ｖ］）をそれぞれ点灯させる点灯回路１Ａ，１Ｂを備えて構成されている。なお、点灯回路１Ａと点灯回路１Ｂとは、後述するＣＲ回路３１及びＣＲ回路３２の構成以外は同様の構成となるため、主に、点灯回路１Ａについて説明する。
【００１８】
点灯回路１Ａは、調光信号ＳａによりオンオフされるＮＰＮトランジスタ１１と、ＮＰＮトランジスタ１１のオンオフに応じてランプ点灯時のデューティ比を設定するデューティ比設定回路２１と、ＰＷＭ信号の周波数を設定するＣＲ回路３１（本発明の「周波数設定回路」に相当）と、電源電圧のランプへの供給をＰＷＭ制御するＩＰＳ４１（インテリジェンスパワーディバイス。本発明の「半導体装置」に相当）と、を備えて構成されている。
【００１９】
ＮＰＮトランジスタ１１のベースには、ランプの点灯光量の指令（調光信号Ｓａ）として例えば、ユーザによる点灯スイッチ（図示しない）へのランプ点灯操作がされているときには、ハイレベル、ランプ点灯操作がされていないときにはローレベルの信号が与えられるようになっている。
【００２０】
デューティ比設定回路２１は、ＮＰＮトランジスタ１１のベースにハイレベルの調光信号Ｓａが与えられているとき、即ち、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間が導通しているときには、後述するＩＰＳ４１の発振回路５１から出力されるＰＷＭ信号Ｐａのデューティ比を１００％に設定する。一方、ＮＰＮトランジスタ１１のベースにローレベルの調光信号Ｓａが与えられているとき、即ち、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間が導通していないときには、ＰＷＭ信号Ｐｂのデューティ比を５０％となるように設定する。
【００２１】
これにより、ヘッドライトの昼間点灯が行われて、昼間の場合は対向車のまぶしさを軽減するためにＰＷＭ制御にて光量が下げられて減光されるようになっている。
【００２２】
ＣＲ回路３１は、図示しない抵抗とコンデンサとからなり、ＩＰＳ４１の外部接続端子４１Ａ（本発明の「接続端子」に相当）に接続されている。ＩＰＳ４１の発振回路５１における発振周波数は、このＣＲ回路３１における回路定数、すなわち上記抵抗の抵抗値及びコンデンサの容量によって定まる。本実施形態では、ＣＲ回路３１については、発振回路５１における発振周波数が５０Ｈｚになるように各抵抗値及び容量を設計している。
【００２３】
ＩＰＳ４１は、１チップ化されており、ＣＲ回路３１の回路定数に応じた発振周波数ｆ１（本発明の「第１周波数」に相当）で、ＰＷＭ信号Ｐａ（パルス信号）を発振する発振回路５１と、発振回路５１からのＰＷＭ信号Ｐａの電圧レベルを増幅する駆動回路６１（本発明の「ドライブ回路」に相当）と、バッテリーからの電源電圧のオンオフ切り替えを行うＭＯＳＦＥＴ７１（本発明の「第１のスイッチング素子」に相当）と、を備えて構成されている。
【００２４】
発振回路５１は、ハイレベルとローレベルからなるＰＷＭ信号Ｐａを出力するものである。この発振回路５１には、ＰＷＭ信号Ｐａの発振周波数を定める機能は備えられておらず、上記したＣＲ回路３１により定められた発振周波数ｆ１のＰＷＭ信号Ｐａがデューティ比設定回路２１で設定されたデューティ比で出力されるようになっている。
【００２５】
駆動回路６１は、発振回路５１から入力されたＰＷＭ信号Ｐａの電圧レベル（ハイレベル）を、ＭＯＳＦＥＴ７１をオンする電圧レベルまで増幅する。
なお、発振回路５１及び駆動回路６１が本発明の第１のＰＷＭ駆動回路に相当する。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴ７１は、Ｐ型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、駆動回路６１からのＰＷＭ信号のハイレベルがゲートに入力されると、ソース−ドレイン間が導通し、バッテリーからランプＬＰ１に電流（電圧）が供給される。
【００２７】
一方、点灯回路１Ｂは、調光信号ＳｂによりオンオフされるＮＰＮトランジスタ１２と、ＮＰＮトランジスタ１２のオンオフに応じてランプ点灯時のデューティ比を設定するデューティ比設定回路２２と、ＰＷＭ信号Ｐｂの発振周波数ｆ２を設定するＣＲ回路３２（本発明の「周波数設定回路」に相当）と、電源電圧のランプへの供給をＰＷＭ制御するＩＰＳ４２（本発明の「半導体装置」に相当）と、を備えて構成されている。
【００２８】
これらのうち、ＣＲ回路３２については、点灯回路１Ａとは異なり、ＩＰＳ４２の発振回路５２における発振周波数が１０５Ｈｚになるように、回路定数を設計している。なお、ＣＲ回路３１、３２を構成する部品としての実際の抵抗及びコンデンサの値には、公称値からの誤差がある範囲で存在するが、ここで「発振回路５１における発振周波数が５０Ｈｚ或いは１０５Ｈｚになるように各抵抗値及び容量を設計する」とは、計算上で発振周波数が５０Ｈｚ或いは１０５Ｈｚになるように抵抗及びコンデンサの各値を決定し、そのような値を公称値として有する抵抗及びコンデンサを選定することをいう。
このように、点灯回路１ＡのＩＰＳ４１の発振回路５１における発振周波数ｆ１と、点灯回路１ＢのＩＰＳ４２の発振回路５２における発振周波数ｆ２とが、それぞれ５０Ｈｚ，１０５Ｈｚとなるように設計しておけば、仮にＣＲ回路３２の各抵抗及びコンデンサの値が公称値からの誤差は全くなくて公称値のままであるとすると、周波数差（ｆ１−ｆ２）の絶対値は５５Ｈｚとなるが、公称値からの誤差が一般的な範囲内であれば、その誤差を考慮しても、周波数差（ｆ１−ｆ２）の絶対値は５０Ｈｚ以上となる。
【００２９】
なお、ＩＰＳ４２は、ＣＲ回路３２の回路定数に応じた発振周波数ｆ２（本発明の「第２周波数」に相当）で、ＰＷＭ信号を発振する発振回路５２と、発振回路５２からのＰＷＭ信号の電圧レベルを増幅する駆動回路６２と、点灯回路１Ａと共通のバッテリーからの電源電圧のオンオフ切り替えを行うＭＯＳＦＥＴ７２（本発明の「第２のスイッチング素子」に相当）と、を備えて構成されている。なお、発振回路５２及び駆動回路６２が本発明の第２のＰＷＭ駆動回路に相当する。
【００３０】
２．本実施形態の効果
（１）複数のＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて複数のランプＬＰ１，ＬＰ２をそれぞれＰＷＭ制御する場合に、ランプＬＰ１，ＬＰ２のちらつきが認識されるのは、複数のランプＬＰ１，ＬＰ２が同時にオンする現象が肉眼で認識できる程度の周波数で繰り返される場合である。
【００３１】
ここで、図２に示すように、例えば、発振回路５１及び駆動回路６１から出力されるＰＷＭ信号Ｐａの発振周波数ｆ１と発振回路５２及び駆動回路６２から出力されるＰＷＭ信号Ｐｂの発振周波数ｆ２との差の絶対値が５０Ｈｚ以下（同図では、ｆ１＝５０Ｈｚ,ｆ２＝７０Ｈｚであるからｆ２−ｆ１＝２０Ｈｚ）であると、その周波数差２０Ｈｚで繰り返されるランプの光量低下が、人間の目にはちらつきとして認識される。
【００３２】
これに対し、本実施形態のように、発振回路５１及び駆動回路６１から出力される発振周波数ｆ１と発振回路５２及び駆動回路６２から出力される発振周波数ｆ２との差を５０Ｈｚ以上（設計上は、ｆ１＝５０Ｈｚ,ｆ２＝１０５Ｈｚであるから、周波数差はｆ２−ｆ１＝５５Ｈｚ）とすると、電源電圧の電圧降下によるランプの光量変化が人間の目には認識できない程度の速さ（周波数５０Ｈｚ以上）で繰り返されることになるから、結局、ランプのちらつきとしては認識されない。
このように、本発明では、ランプのちらつきを防止するために、各発振回路５１，５２の発振周波数を、最終的に周波数差が５０Ｈｚ以上（この実施形態では５５Ｈｚ）となるように設計するだけでよい。すなわち、各部品の精度が低いならば、その精度（誤差）を考慮して、余裕を持った周波数差となるような設計をして、それらの誤差を考慮しても最終的に周波数差が５０Ｈｚ以上となるようにすればよい。従って、高精度のマイクロコンピュータや、高精度の部品を必要としないから、比較的安価な部品を使用することが可能になる。
（２）また、本実施形態では、１チップ化したＩＰＳ４１，４２（半導体装置）に対して、ＰＷＭ駆動回路の発振周波数ｆ１，ｆ２を決定するＣＲ回路３１（周波数設定回路）を外付けするようにしたから、ＣＲ回路３１，３２以外を１チップのＩＰＳ４１，４２（半導体装置）として１種類に共通化しながら、これに外付けするＣＲ回路３１，３２の回路定数を異ならせることで複数のＭＯＳＦＥＴ７１，７２を異なる周波数でオンオフ切り替えすることができる。これにより、ＩＰＳ４１，４２を共通化して大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ＣＲ回路３１の回路定数は、発振回路５１における発振周波数ｆ１が５０Ｈｚとなるように設定されるとともに、ＣＲ回路３２の回路定数は、発振回路５２における発振周波数ｆ２が１０５Ｈｚとなるように設定される構成とした。これにより、発振周波数の差ｆ１−ｆ２の絶対値が肉眼ではちらつきとして認識されない５５Ｈｚとしたが、発振周波数の差が５０Ｈｚ以上であれば、ＣＲ回路３１，３２の回路定数は、これに限られない。
例えば、ＣＲ回路３１の回路定数は、発振回路５１における発振周波数ｆ１が１００Ｈｚとなるように設定されるとともに、ＣＲ回路３２の回路定数は、発振回路５２における発振周波数ｆ２が１５０Ｈｚとなるように設定されるようにすることで、発振周波数の差ｆ１−ｆ２の絶対値が肉眼ではちらつきとして認識されない５０Ｈｚとするようにしてもよい。これ以外にも、もちろん、発振周波数の差ｆ１−ｆ２の絶対値が５０Ｈｚよりも大きい値となるように、ＣＲ回路３１，３２の回路定数を設定し、ランプの光量低下が肉眼ではちらつきとして認識されないようにしてもよい。
【００３４】
（２）上記実施形態のランプ点灯回路１については、点灯回路が２つのものについて説明したが、点灯回路が３つ以上のものであってもよい。また、ＭＯＳＦＥＴ１個に対して複数のランプに共通の電源電圧が供給されて各ランプが点灯するものでもよい。
【００３５】
（３）発振周波数を定める周波数設定回路は、ＣＲ回路としたが、ＰＷＭ信号の周波数を設定可能であれば、ＣＲ回路に限られない。例えば、ＬＣ回路等でもよい。また、周波数設定回路を１チップ化した半導体装置の内部に設ける構成も可能であり、その場合、共通の回路構成としながら例えば半導体装置の入力端子群に対する接続状態を異ならせることによってＰＷＭ信号の周波数を調整可能とすれば、部品の共通化によって一層のコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態のランプ点灯回路の電気的構成を示すブロック図
【図２】発振回路から出力される発振周波数のタイミングチャート
【図３】従来のランプ点灯回路の電気的構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３７】
３１，３２…ＣＲ回路（周波数設定回路）
４１，４２…ＩＰＳ（半導体装置）
５１，５２…発振回路
６１，６２…駆動回路（ドライブ回路）
７１，７２…ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
ｆ１…発振周波数（第１周波数）
ｆ２…発振周波数（第２周波数）
ＬＰ１，ＬＰ２…ランプ
【図１】
2007305474.tif 000003
【図２】
2007305474.tif 000004
【図３】
2007305474.tif 000005