(57)【要約】【課題】ＬＥＤをＰＷＭ制御する光源駆動装置において、入力フィルタを小型化することができる構成を提供する。【解決手段】ＤＣＤＣ制御部１６０は、スイッチング素子１４０がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングから駆動電流の電流値が一定の減少率で最低値まで減少していくように、ＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを小さくしていくフィードフォワード制御部１６２を有している。これによると、駆動部１５０がスイッチング素子１４０のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ制御を行う場合、スイッチング素子１４０がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングで駆動電流の電流値の変化が緩やかになる。このため、スイッチング素子１４０のスイッチングの瞬間のリンギングの低減や台形波の鈍りによってノイズ電流を低減することができる。したがって、入力フィルタ１１０を小型化することができる。【選択図】図１
2017062883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（２００）に接続される入力フィルタ（１１０）と、
所定のＤｕｔｙに基づいてスイッチング動作を繰り返すことにより、前記電源（２００）から前記入力フィルタ（１１０）を介して入力される直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ（１２０）と、
前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）から前記異なる電圧値に基づく駆動電流が供給されることによって発光するＬＥＤ（３００）と前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）との間に接続されるシャント抵抗（１３０）と、
前記ＬＥＤ（３００）に接続されるスイッチング素子（１４０）と、
前記スイッチング素子（１４０）を駆動する駆動部（１５０）と、
前記シャント抵抗（１３０）に流れる前記駆動電流を検出し、前記駆動電流の電流値が目標値に一致するように前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）の前記Ｄｕｔｙを制御するＤＣＤＣ制御部（１６０）と、
を備え、
前記ＤＣＤＣ制御部（１６０）は、前記駆動部（１５０）が前記スイッチング素子（１４０）のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ制御を行う場合、前記スイッチング素子（１４０）がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングから前記駆動電流の電流値が一定の変化率で最低値まで減少していくように、前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）の前記Ｄｕｔｙを小さくしていくフィードフォワード制御部（１６２）を有していることを特徴とする光源駆動装置。
【請求項２】
前記フィードフォワード制御部（１６２）は、前記駆動部（１５０）が前記ＰＷＭ制御を行う場合、前記スイッチング素子（１４０）がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングの一定時間前から前記スイッチング素子（１４０）がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングまで、前記駆動電流が一定の変化率で前記目標値まで増加していくように、前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）の前記Ｄｕｔｙを大きくしていくことを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
【請求項３】
前記ＤＣＤＣ制御部（１６０）は、前記ＤＣＤＣコンバータ（１２０）の前記スイッチング動作に用いられる前記Ｄｕｔｙの前記変化率が書き換え可能に記憶されたメモリ（１６３）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の光源駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてのＬＥＤを駆動する光源駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＥＤを調光制御するように構成された点灯装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、点灯装置では、ＬＥＤに接続されたスイッチ素子がＰＷＭ制御回路から入力されるオン／オフ信号によってＰＷＭ制御される。これにより、ＬＥＤが所定の色で発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＰＷＭ制御のためのオン／オフ信号がノイズ電流となって点灯装置に電気的に接続された他の装置に入力される可能性がある。このため、他の装置が誤動作を引き起こす可能性がある。したがって、ノイズ電流を点灯装置の外部に出力しないようにするために、点灯装置に入力フィルタを設けることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、ＰＷＭ制御のためのオン／オフ信号は例えば数百Ｈｚの低周波である。このため、入力フィルタとして定数が大きいものが必要となり、ひいては入力フィルタの体格が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、ＬＥＤをＰＷＭ制御する光源駆動装置において、入力フィルタを小型化することができる構成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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電源（２００）に接続される入力フィルタ（１１０）と、所定のＤｕｔｙに基づいてスイッチング動作を繰り返すことにより、電源（２００）から入力フィルタ（１１０）を介して入力される直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ（１２０）と、を備えている。
【０００８】
また、ＤＣＤＣコンバータ（１２０）から異なる電圧値に基づく駆動電流が供給されることによって発光するＬＥＤ（３００）とＤＣＤＣコンバータ（１２０）との間に接続されるシャント抵抗（１３０）と、ＬＥＤ（３００）に接続されるスイッチング素子（１４０）と、スイッチング素子（１４０）を駆動する駆動部（１５０）と、を備えている。
【０００９】
さらに、シャント抵抗（１３０）に流れる駆動電流を検出し、駆動電流の電流値が目標値に一致するようにＤＣＤＣコンバータ（１２０）のＤｕｔｙを制御するＤＣＤＣ制御部（１６０）を備えている。
【００１０】
そして、ＤＣＤＣ制御部（１６０）は、駆動部（１５０）がスイッチング素子（１４０）のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ制御を行う場合、スイッチング素子（１４０）がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングから駆動電流の電流値が一定の減少率で最低値まで減少していくように、ＤＣＤＣコンバータ（１２０）のＤｕｔｙを小さくしていくフィードフォワード制御部（１６２）を有していることを特徴とする。
【００１１】
これによると、スイッチング素子（１４０）がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングで駆動電流の電流値の変化が緩やかになるので、駆動電流の急峻な変化を抑制することができる。このため、スイッチング素子（１４０）のスイッチングの瞬間のリンギングの低減や台形波の鈍りによってノイズ電流を低減することができる。したがって、入力フィルタ（１１０）を小型化することができる。
【００１２】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光源駆動装置の構成を示した図である。
【図２】スイッチング素子、ＤＣＤＣコンバータ、Ｄｕｔｙ、及び電源電流を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る光源駆動装置は、例えば車両に搭載された光源としてのＬＥＤを駆動するものである。
【００１５】
図１に示されるように、光源駆動装置１００は、電源端子１０１、１０２に接続された電源２００から電源電流（ＩＢ）が供給されることで動作する。また、光源駆動装置１００は、コネクタ端子１０３、１０４に接続された光源としてのＬＥＤ３００に駆動電流（ＩＬ）を供給することでＬＥＤ３００を発光させる。ＬＥＤ３００は、例えば車両のライトを夜間点灯や中間点灯するための光源を構成している。
【００１６】
なお、光源駆動装置１００は、電源端子１０１、１０２及びコネクタ端子１０３、１０４の他に、図示しない外部装置に接続するための別の端子を備えている。
【００１７】
電源２００は、例えば車載バッテリである。ＬＥＤ３００は、例えば数個から数百個の白色のＬＥＤチップによって構成された光源である。また、光源駆動装置１００は、入力フィルタ１１０、ＤＣＤＣコンバータ１２０、シャント抵抗１３０、スイッチング素子１４０、駆動部１５０、及びＤＣＤＣ制御部１６０を備えて構成されている。
【００１８】
入力フィルタ１１０は、光源駆動装置１００へのノイズの侵入及び光源駆動装置１００から外部へのノイズの出力を抑制するノイズフィルタ回路として構成されている。入力フィルタ１１０は、抵抗やコンデンサ等のノイズ対策部品によって構成されている。入力フィルタ１１０は、電源端子１０１、１０２に接続されている。
【００１９】
ＤＣＤＣコンバータ１２０は、電源２００から入力フィルタ１１０を介して入力される直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力する電力変換回路である。ＤＣＤＣコンバータ１２０は、所定のＤｕｔｙに基づいてスイッチング動作を繰り返すことにより電力変換を行い、電力変換後の電圧値に基づく駆動電流をシャント抵抗１３０に流す。ＤｕｔｙはＤＣＤＣ制御部１６０によって制御される。
【００２０】
シャント抵抗１３０は、ＤＣＤＣコンバータ１２０から供給される駆動電流が流れるセンシング用の抵抗素子である。シャント抵抗１３０は、ＤＣＤＣコンバータ１２０のハイサイドとコネクタ端子１０３との間に接続されている。つまり、シャント抵抗１３０はＤＣＤＣコンバータ１２０とＬＥＤ３００との間に接続され、ＬＥＤ３００のハイサイドに直列に接続される。
【００２１】
スイッチング素子１４０は、駆動部１５０からの指令に従ってＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＬＥＤ３００に駆動電流を流すか否かを制御するためのスイッチ回路である。スイッチング素子１４０は、ＤＣＤＣコンバータ１２０とコネクタ端子１０４との間に接続されることでＬＥＤ３００のローサイドに直列に接続される。また、スイッチング素子１４０は、ＮＭＯＳトランジスタで構成されている。
【００２２】
駆動部１５０は、スイッチング素子１４０のゲートを駆動する駆動回路部である。すなわち、駆動部１５０は、スイッチング素子１４０のゲート電圧を制御する。駆動部１５０は、外部装置の指令に基づいて、スイッチング素子１４０を常にＯＮするフルオン制御、またはスイッチング素子１４０のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ制御を行う。駆動部１５０は１つのＩＣとして構成されている。
【００２３】
ＤＣＤＣ制御部１６０は、シャント抵抗１３０に流れる駆動電流に基づいてＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを制御するデジタル回路部である。ＤＣＤＣ制御部１６０は１つのＩＣとして構成されている。ＤＣＤＣ制御部１６０は、フィードバック制御部１６１、フィードフォワード制御部１６２、及びメモリ１６３を有している。
【００２４】
フィードバック制御部１６１は、シャント抵抗１３０に流れる駆動電流を検出し、駆動電流の電流値が目標値に一致するようにＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを制御するデジタル回路部である。フィードバック制御部１６１は、電流検出部１６４、基準部１６５、比較部１６６、及びフィードバック部１６７を有している。
【００２５】
電流検出部１６４は、シャント抵抗１３０の両端の電圧差に基づいてシャント抵抗１３０に流れる駆動電流を検出する回路部である。基準部１６５は、ＬＥＤ３００に流れる駆動電流の目標電流値を出力する回路部である。
【００２６】
比較部１６６は、電流検出部１６４の検出結果と基準部１６５の目標電流値とを比較し、その比較結果を出力する回路部である。フィードバック部１６７は、比較部１６６の比較結果に応じてＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを制御する回路部である。
【００２７】
フィードフォワード制御部１６２は、駆動部１５０がスイッチング素子１４０のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ制御を行う場合に動作する回路部である。具体的に、フィードフォワード制御部１６２は、スイッチング素子１４０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミング、及びスイッチング素子１４０がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングでＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを制御する。
【００２８】
具体的に、フィードフォワード制御部１６２は、スイッチング素子１４０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングの一定時間前からスイッチング素子１４０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングまで、駆動電流が一定の変化率で目標値まで増加していくように、ＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを大きくしていく。また、フィードフォワード制御部１６２は、スイッチング素子１４０がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングから駆動電流の電流値が一定の変化率で最低値まで減少していくように、ＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを小さくしていく。
【００２９】
メモリ１６３は、ＤＣＤＣコンバータ１２０のスイッチング動作に用いられるＤｕｔｙの変化率が書き換え可能に記憶された記憶部である。すなわち、メモリ１６３は、Ｄｕｔｙの変化率として、Ｄｕｔｙの増加率及び減少率を記憶している。Ｄｕｔｙの増加率及び減少率は、駆動電流の変化時間に対する駆動電流の変化量に基づいて設定されている。このように、メモリ１６３を備えることで、光源駆動装置１００毎にＤｕｔｙの変化率を設定することができる。以上が、光源駆動装置１００の構成である。
【００３０】
次に、光源駆動装置１００の作動について説明する。まず、Ｈｉビーム等の夜間点灯の指令が外部装置から光源駆動装置１００に入力された場合、駆動部１５０はスイッチング素子１４０をフルオン制御、すなわち常時ＯＮする。これにより、ＬＥＤ３００は駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００３１】
続いて、デイライト等の昼間点灯の指令が外部装置から光源駆動装置１００に入力された場合、駆動部１５０はスイッチング素子１４０をＰＷＭ制御する。これにより、ＬＥＤ３００に対する印加電力が低下するので、ＬＥＤ３００の発光量を低下させることができる。
【００３２】
具体的には、図２に示されるように、スイッチング素子１４０のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。図２ではＯＮ／ＯＦＦの繰り返しの一部であるＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦを示している。スイッチング素子１４０は時点Ｔ２でＯＮし、時点Ｔ３でＯＦＦする。
【００３３】
このスイッチング素子１４０のＯＮ／ＯＦＦのタイミングに対して、スイッチング素子１４０がＯＮする時点Ｔ２の一定時間前である時点Ｔ１でＤＣＤＣコンバータ１２０が動作を開始する。そして、ＤＣＤＣコンバータ１２０は、時点Ｔ１からスイッチング素子１４０がＯＮする時点Ｔ２までの期間、駆動電流が最低値（ＩＬ２）から一定の増加率で目標値（ＩＬ１）まで増加していくように、Ｄｕｔｙを大きくしていく。これにより、電源電流は時点Ｔ１から時点Ｔ２まで、一定の増加率で増加する。
【００３４】
また、スイッチング素子１４０がＯＦＦする時点Ｔ３から一定時間後である時点Ｔ４までＤＣＤＣコンバータ１２０が動作を続ける。そして、ＤＣＤＣコンバータ１２０は、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの期間、駆動電流の電流値が目標値（ＩＬ１）から一定の減少率で最低値（ＩＬ２）まで減少していくように、ＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを小さくしていく。これにより、電源電流は時点Ｔ３から時点Ｔ４まで、一定の減少率で減少する。
【００３５】
上記のように、ＤＣＤＣコンバータ１２０は、スイッチング素子１４０がＯＮしている期間だけでなく、スイッチング素子１４０をＯＦＦからＯＮに切り替える前の一定時間、及び、ＯＮからＯＦＦに切り替えた後の一定時間の各期間も動作する。したがって、電源電流は、矩形波の立ち上がり及び立ち下がりの急峻な変化が無くなって緩やかになる。駆動電流はＤＣＤＣコンバータ１２０によって所望の電圧値に変換されるので、電流波形は電源電流と同じ台形波になる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、スイッチング素子１４０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングより前の一定期間と、ＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングから一定期間で電源電流及び駆動電流の急峻な変化を抑制することができる。このため、スイッチング素子１４０のスイッチングの瞬間に発生しやすいノイズ電流を低減することができる。すなわち、入力フィルタ１１０の構成部品を小型化することができ、ひいては入力フィルタ１１０を小型化することができる。
【００３７】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された光源駆動装置１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、光源駆動装置１００は車両のライトに適用される場合に限られず、車両の様々な光源を駆動するものに適用できる。もちろん、光源は車載用に限られない。
【００３８】
上記の実施形態では、電源電流の立ち上がり時及び立ち下がり時の両方でＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを変化させていたが、これはＤｕｔｙの制御の一例である。例えば、電源電流の立ち下がり時にＤＣＤＣコンバータ１２０のＤｕｔｙを変化させてもノイズ電流を低減させることができる。
【００３９】
上記の実施形態では、ＤＣＤＣ制御部１６０にメモリ１６３が設けられていたが、これは構成の一例である。すなわち、ＤＣＤＣ制御部１６０にメモリ１６３が設けられていない構成でも良い。例えば、フィードフォワード制御部１６２にＤｕｔｙが予め設定されていても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１１０  入力フィルタ
１２０  ＤＣＤＣコンバータ
１３０  シャント抵抗
１４０  スイッチング素子
１５０  駆動部
１６０  ＤＣＤＣ制御部
１６２  フィードフォワード制御部
【図１】
2017062883.tif 000003
【図２】
2017062883.tif 000004