專利名稱：電源裝置以及燈具、車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用DC-DC變換電路的電源裝置，特別涉及將由發(fā)光二極管(LED)等 半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成的半導(dǎo)體光源作為負(fù)載的電源裝置。本發(fā)明還涉及使用該電源裝置的 前照燈等燈具以及車。
背景技術(shù)：
近年，代替鹵化物燈、放電燈等，將發(fā)光二極管(LED)等半導(dǎo)體發(fā)光元件作為光源 使用的電源裝置以及燈具的開發(fā)正盛行。這類電源裝置以及燈具伴隨著LED的發(fā)光效率等 性能的提高，即使用于車中，不僅用于車內(nèi)燈(roomlamp)、后組合(rear combination)燈， 也開始向著前照燈(headlamp)等發(fā)展。關(guān)于作為現(xiàn)有技術(shù)的前照燈的光源使用的鹵化物 燈、放電燈(HID lamp =High Intensity Discharge，即高強(qiáng)度放電燈)等光源已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化， 其各自的形狀、特性等已被規(guī)定。與此相對，關(guān)于使用LED的光源，現(xiàn)狀是還沒有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn) 化等，至少目前，按照前照燈的制品規(guī)格，才開始設(shè)定各種LED及其組合(專利文獻(xiàn)1、專利 文獻(xiàn)2)。另外，在作為用于對LED負(fù)載進(jìn)行點(diǎn)燈的電路的DC-DC變換電路中，提案了一種對 開關(guān)元件進(jìn)行接通斷開的控制方法(專利文獻(xiàn)3)，以使在構(gòu)成該DC-DC變換電路的電感組 件中流動的電流處于臨界模式(也稱為電流邊界模式等)。用電流邊界模式進(jìn)行DC-DC變 換電路的驅(qū)動是對現(xiàn)有技術(shù)的HID燈研究、實施較多的控制方法，但通過對LED也使用本控 制方法能夠減小損耗。但是，LED等半導(dǎo)體光源是具有規(guī)定的正向電壓的低阻抗負(fù)載。因此，具有以下特 性作為半導(dǎo)體光源的負(fù)載，即使供給的電壓有些許的脈動(ripple)分量，在流動的電流 中也易產(chǎn)生大的電流脈動。這會導(dǎo)致有很多脈動份的電流在朝向負(fù)載的配線中流動，并導(dǎo) 致不需要的輻射噪聲產(chǎn)生等，故噪聲對策是必不可少的。專利文獻(xiàn)1 JP特開2004-095479號公報專利文獻(xiàn)2 JP特開2004-0卯480號公報專利文獻(xiàn)3 JP特表2003-5048 號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題點(diǎn)而提出，其目的在于，提供一種電源裝置，其能夠?qū)?yīng) 各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載，且效率高，供給到負(fù)載的電流的脈動少。技術(shù)方案1的發(fā)明，為了解決上述課題，如圖1、圖2所示，對半導(dǎo)體光源負(fù)載2供 電而點(diǎn)燈的電源裝置具有DC-DC變換電路1和控制電路。在此，DC-DC變換電路1包括電 感組件Tl和開關(guān)元件Q1。此DC-DC變換電路1通過以下動作進(jìn)行電壓變換當(dāng)所述開關(guān) 元件Ql接通時，由輸入電源E對所述電感組件Tl蓄積能量，當(dāng)所述開關(guān)元件Ql斷開時，所 述電感組件Tl所蓄積的能量向負(fù)載2側(cè)放出。另外，控制電路控制所述開關(guān)元件Ql的接 通斷開動作以使DC-DC變換電路1的輸出電流Io與目標(biāo)值相同。而且，此電源裝置，其特征在于，至少在所述控制電路中設(shè)置對使所述開關(guān)元件Ql接通的定時(timing)進(jìn)行規(guī)定 的機(jī)構(gòu)8，以使在所述電感組件中流動的電流為連續(xù)模式動作。 關(guān)于技術(shù)方案2的發(fā)明，在技術(shù)方案1的發(fā)明中，如圖2所示，當(dāng)所述開關(guān)元件Ql 斷開時，對使所述開關(guān)元件Ql接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)8檢測由所述電感組件Tl向負(fù) 載側(cè)放出能量時流過的電流i2。而且，其特征在于，此機(jī)構(gòu)8的構(gòu)成滿足當(dāng)所檢測的電流 值在規(guī)定值以下時，使所述開關(guān)元件Ql接通。
技術(shù)方案3的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案2的發(fā)明中，進(jìn)行控制以使所述開關(guān) 元件Ql斷開的時間至少持續(xù)第一規(guī)定時間以上，且不超過第二規(guī)定時間(圖4)。技術(shù)方案4的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明中，所述DC-DC變換電路1 由反激式變換器(flyback converter)構(gòu)成。技術(shù)方案5的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明中，對使所述開關(guān)元件Ql接 通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動頻率決定部81構(gòu)成，其決定用于驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql的 頻率(圖5)。技術(shù)方案6的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，至少基于所述DC-DC變 換電路的輸出電壓的值，決定驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql用的頻率(圖5)。關(guān)于技術(shù)方案7的發(fā)明，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，所述DC-DC變換電路，如圖7所 示，由反激式變換器構(gòu)成。其特征在于，當(dāng)輸入電壓為Vi、輸出電壓為Vo、輸出電流目標(biāo)值 為Ιο、構(gòu)成所述反激式變換器的變壓器Tl的初級一次級匝數(shù)比為N、初級側(cè)的電感值為Li、 驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql的頻率為f時，所述控制電路，如圖8所示，決定驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql 用的頻率以滿足f > 1/(2 -Ll-Io- Vo) · (Vi · Vo/(N · Vi+Vo))2 的條件(步驟 #9)。關(guān)于技術(shù)方案8的發(fā)明，在技術(shù)方案7的發(fā)明中，如圖8所示，在系數(shù) 為k的情況下，所述控制電路決定驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql用的頻率以滿足f(2 -Ll · Io - Vo) · (Vi ·νο/(Ν·ν +νο))2的條件(步驟#9)。而且，其特征在于，系數(shù)k的 值(步驟#2)至少為1. 05以上的值。技術(shù)方案9的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，在所述DC-DC變換電路 的輸入電源E通常所使用的電壓范圍內(nèi)，假定電壓值Vi為最高值的情況，決定驅(qū)動所述開 關(guān)元件Q的頻率(參照圖12的步驟#2、#9)。技術(shù)方案10的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，進(jìn)行控制以使驅(qū)動所述 開關(guān)元件Ql的頻率的值，至少在第一規(guī)定頻率以上，且在第二規(guī)定頻率以下(參照圖12的 步驟 #13、#14)。技術(shù)方案11的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql 用的頻率在電路動作處于停止之前的期間使用在電路動作開始時設(shè)定的值(圖14的標(biāo)記 FS所引起的控制)。技術(shù)方案12的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案5的發(fā)明中，驅(qū)動所述開關(guān)元件Ql 用的頻率使用對電源裝置預(yù)先設(shè)定的值(圖8、圖12、圖14的步驟#4)。技術(shù)方案13的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明中，其構(gòu)成滿足所述輸出 電流Io的目標(biāo)值Io*能夠從電源裝置的外部設(shè)定(參照圖7、圖11的輸出電流目標(biāo)值存 儲·調(diào)整部51、圖8的步驟Sl S3)。技術(shù)方案14的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明中，所述輸出電流Io的目標(biāo)值Io*使用對電源裝置預(yù)先設(shè)定的值(參照圖1、圖5的輸出電流目標(biāo)值設(shè)定部5)。技術(shù)方案15的發(fā)明是搭載了技術(shù)方案1 14中任意一項的電源裝置95的燈具 (圖㈤。技術(shù)方案16的發(fā)明是搭載了技術(shù)方案15的燈具的車100(圖16)。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能對應(yīng)各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載，且效率高、供給到負(fù) 載的電流的脈動少的電源裝置。另外，通過將本發(fā)明的電源裝置用于車用燈具等，能夠提供 功能好且低價的系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的實施方式的基本構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1的電路圖。圖3是本發(fā)明的實施方式1的動作波形圖。圖4是本發(fā)明的實施方式2的關(guān)鍵部分電路圖。圖5是本發(fā)明的實施方式3的電路圖。圖6是本發(fā)明的實施方式3的動作波形圖。圖7是本發(fā)明的實施方式4的電路圖。圖8是本發(fā)明的實施方式4的微機(jī)的動作說明圖。圖9是用于本發(fā)明的實施方式4的基準(zhǔn)電壓可變電路的電路圖。圖10是本發(fā)明的實施方式4的動作波形圖。圖11是本發(fā)明的實施方式5的電路圖。圖12是本發(fā)明的實施方式6的微機(jī)的動作說明圖。圖13是本發(fā)明的實施方式6的動作波形圖。圖14是本發(fā)明的實施方式7的微機(jī)的動作說明圖。圖15是本發(fā)明的實施方式8的燈具的截面圖。圖16是本發(fā)明的實施方式9的車的立體圖。圖中Tl變壓器Ql開關(guān)元件1DC-DC變換電路2負(fù)載3輸出電流檢測部4信號放大部5輸出電流目標(biāo)值設(shè)定部6誤差運(yùn)算部7PWM信號產(chǎn)生部8接通定時規(guī)定部具體實施方式

(基本構(gòu)成)
圖1表示本發(fā)明的基本構(gòu)成圖。以下用圖1關(guān)于本發(fā)明的基本構(gòu)成進(jìn)行說明。 DC-DC變換電路1以直流電源E作為輸入，對負(fù)載2給出進(jìn)行電壓變換后的輸出。具體而 言，DC-DC變換電路1包括電感組件和開關(guān)元件。此DC-DC變換電路1，當(dāng)開關(guān)元件接通時， 由電源對電感組件蓄積能量，當(dāng)開關(guān)元件斷開時，電感組件所蓄積的能量向負(fù)載側(cè)放出。這 樣，DC-DC變換電路1向負(fù)載側(cè)供給電壓變換后的輸出。DC-DC變換電路1，具體而言，是反 激式變換器(flyback converter)、降升壓變換器(buck-boost converter)、升壓變換器 等，但最好由能夠?qū)ω?fù)載的變換電壓進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定的反激式變換器構(gòu)成。另外，DC-DC變換電路1通過以下構(gòu)成實現(xiàn)輸出電流控制。從DC-DC變換電路1輸 出的電流作為輸出電流檢測信號由電流檢測部3檢測，輸出電流檢測信號由信號放大部4 放大。其后，所放大的輸出電流檢測信號相對由輸出電流目標(biāo)值設(shè)定部5給出的輸出電流 的目標(biāo)值的誤差由誤差運(yùn)算部6求出。PWM信號產(chǎn)生部7接收來自誤差運(yùn)算部6的輸出，輸 出用于驅(qū)動DC-DC變換電路1的變換電路驅(qū)動信號。DC-DC變換電路1的開關(guān)元件根據(jù)變 換電路驅(qū)動信號進(jìn)行接通斷開動作。從而，實現(xiàn)反激式控制，DC-DC變換電路1的輸出電流 成為作為目標(biāo)的值。本發(fā)明的特征在于，在電源裝置中，除了上述輸出電流控制的構(gòu)成，還設(shè)置接通定 時規(guī)定部8。接通定時(timing)規(guī)定部8規(guī)定接通開關(guān)元件的定時，對PWM信號產(chǎn)生部7 給出信號，以使流過DC-DC變換電路1的電感組件的電流為連續(xù)模式動作。PWM信號產(chǎn)生部 7接收此信號，生成用于驅(qū)動DC-DC變換電路1的PWM信號，并將其作為變換電路驅(qū)動信號 輸出。這樣，一邊將在DC-DC變換電路1的電感組件中流動的電流維持為連續(xù)模式，一邊 進(jìn)行輸出電流控制動作。因此，能夠?qū)?yīng)各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載，能夠提供效率高、 供給到負(fù)載2的電流的脈動少的電源裝置。(實施方式1)將本發(fā)明的實施方式1的電路圖用圖2、動作波形的說明圖用圖3表示。以下用圖 2以及圖3關(guān)于本實施方式的具體內(nèi)容進(jìn)行說明。在本實施方式中，DC-DC變換電路是由變壓器Tl、開關(guān)元件Q1、整流用二極管D1、 平滑用電容Cl構(gòu)成的反激式變換器。所連接的負(fù)載2是將多個LED元件串聯(lián)連接的LED 負(fù)載。關(guān)于DC-DC變換電路的基本動作進(jìn)行說明。當(dāng)開關(guān)元件Ql接通時，電流il從電 源E流入變壓器Tl的初級側(cè)，由變壓器Tl蓄積能量。而且，當(dāng)開關(guān)元件Ql斷開時，由變壓 器Tl蓄積的能量從變壓器Tl的次級側(cè)以電流i2經(jīng)由二極管Dl放出到電容器Cl。這樣， 實現(xiàn)電壓變換，并向負(fù)載側(cè)供電。圖3是為使在本DC-DC變換電路的變壓器Tl中流動的電流連續(xù)而進(jìn)行動作時的 波形的例子。令變壓器Tl的初級側(cè)的電感值為Li，變壓器Tl的次級側(cè)的電感值為L2，初 級-次級間的匝數(shù)比為N，輸入電壓為Vi，輸出電壓為Vo。則當(dāng)開關(guān)元件Ql接通時流動的 電流il的斜率為Vi/Ll，當(dāng)開關(guān)元件Ql斷開時流動的電流i2的斜率為-Vo/L2。在此變壓器Tl的初級和次級的電感值Li、L2具有L2 = N2XL1的關(guān)系。則圖中 所記的電流il的峰值ilp與電流i2的峰值i2p的關(guān)系為1/N倍，且作為連續(xù)模式動作時 的電流的基值(base)份的i2b與ilb之間的關(guān)系為N倍。
在輸入輸出均完全被平滑的情況下，電流il的平均值為輸入電流的值，電流i2的 平均值為輸出電流的值。另外，假定沒有電路損耗的理想狀態(tài)的情況下，輸入功率的值與輸 出功率的值相等。因此，輸入電流即電流il的平均值與輸出電流即電流i2的平均值之間， (輸入電壓Vi/輸出電壓Vo)倍的關(guān)系成立。順便說一下，進(jìn)行驅(qū)動以使此電流的基值份的值i2b、ilb為O是電流邊界模式的 動作，在前述的現(xiàn)有技術(shù)例中提案按其進(jìn)行動作。即，在電流邊界模式中，在電流i2為O的 時點(diǎn)，通過再次接通開關(guān)元件Q1，實現(xiàn)在沒有上述電流的基值份的狀態(tài)下的動作。但是，在電流邊界模式下進(jìn)行動作的情況下，根據(jù)前述的各關(guān)系，在以特定的負(fù)載 為對象時，只要配合其負(fù)載的電壓和電流的值設(shè)定變壓器Tl等的常數(shù)，就能夠以假定的頻 率驅(qū)動開關(guān)元件Q1。然而，在想對應(yīng)電壓和電流不同的各種所設(shè)定的負(fù)載的情況下，由于所 連接的負(fù)載而要等到電流i2變?yōu)?的時點(diǎn)，從而會產(chǎn)生各電流的峰值過大、頻率大幅下降 等課題。對此，在本發(fā)明中，在電流i2變?yōu)?之前，即在具有規(guī)定的基值份i2b的時點(diǎn)，實 施控制以使開關(guān)元件Ql再次轉(zhuǎn)向接通。這樣，解決了上述問題，能夠?qū)?yīng)各種所設(shè)定的負(fù)載。這些在本實施方式中由以下的構(gòu)成(圖2)實現(xiàn)。通過由電阻等構(gòu)成的檢測部， 得到一次電流檢測信號、二次電流檢測信號、輸出電流檢測信號。PWM信號產(chǎn)生部7由以下 構(gòu)成含置位/復(fù)位觸發(fā)器所構(gòu)成的振蕩電路0SC、將信號提供給振蕩電路OSC的置位輸入 Set的比較器Comp 1、將信號提供給復(fù)位輸入Reset的比較器Comp2等。PWM信號產(chǎn)生部7的基準(zhǔn)電壓Vref2提供用于與比較器Compl進(jìn)行比較的電壓， 比較器Compl比較基準(zhǔn)電壓Vref2的值和二次電流檢測信號的值。當(dāng)二次電流檢測信號的 值在基準(zhǔn)電壓Vref2以下時，比較器Compl的輸出為高(High)電平，振蕩電路OSC的輸出 Q為高電平。這樣，開關(guān)元件Ql接通，電流i2為0，電流il流動。輸出電流檢測信號由放大器Ampl放大，所放大的信號輸入到誤差運(yùn)算部6。在 誤差運(yùn)算部6中，將運(yùn)算所輸入的信號與作為輸出電流的目標(biāo)值即基準(zhǔn)電壓Vrefl之間的 誤差并放大(在本圖中為比例積分PI)的結(jié)果，作為一次電流峰值指令信號提供給比較器 Comp2。比較器Comp2比較此一次電流峰值指令信號的值和一次電流檢測信號的值。當(dāng)一 次電流檢測信號的值在一次電流峰值指令信號的值以上時，比較器Comp2對振蕩電路OSC 的復(fù)位輸入Reset提供高電平信號，振蕩電路OSC的輸出Q變?yōu)榈碗娖?。這樣，開關(guān)元件Ql 斷開，電流il變?yōu)?，電流i2流動。根據(jù)以上構(gòu)成，開關(guān)元件Ql由變換電路驅(qū)動信號驅(qū)動而實現(xiàn)輸出電流的控制，以 使輸出電流Io與在基準(zhǔn)電壓Vrefl下所設(shè)定的目標(biāo)值相同。在本實施方式中，構(gòu)成PWM信號產(chǎn)生部7的比較器Compl和其基準(zhǔn)電壓Vref2，還 兼構(gòu)成接通定時規(guī)定部8，根據(jù)基準(zhǔn)電壓Vref2的值，能夠規(guī)定使開關(guān)元件Ql接通的定時。 即，根據(jù)基準(zhǔn)電壓Vref2，在電流i2減小達(dá)到某值的時點(diǎn)，能夠任意地決定是否使開關(guān)元件 Ql再次接通(相當(dāng)于圖3中的i2b)。根據(jù)本實施方式，假定對應(yīng)各種所設(shè)定的負(fù)載，不僅是變壓器Tl等常數(shù)，還能夠 適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電流連續(xù)模式下動作時的電流的基值份，故能夠提供對應(yīng)其負(fù)載的電源裝置。 另外，對于現(xiàn)有技術(shù)的例子，沒有各電流的峰值過大、頻率大幅降低等情況，故對各種所設(shè)定的負(fù)載一般能夠供給效率高且脈動少的穩(wěn)定的輸出。(實施方式2)圖4表示本發(fā)明的第2實施方式的關(guān)鍵部分電路圖。本實施方式對前實施方式所 示的電路圖(圖2)的振蕩電路OSC設(shè)置比較器Comp3和其周邊電路。由此，對振蕩電路的 輸出Q為低電平的時間，即開關(guān)元件Ql為斷開狀態(tài)的時間能夠設(shè)定上限以及下限。電流源Is、電容器Cs和開關(guān)元件Qs的并聯(lián)電路連接在比較器Comp3的同相輸入 端子上。在此，電流源Is和電容器Cs用于構(gòu)成計時器，開關(guān)元件Qs用于使電容器Cs的電 荷放電、復(fù)位為0。開關(guān)元件Qs由置位/復(fù)位觸發(fā)器SR-FF的輸出Q驅(qū)動。另一方面，在 比較器Comp3的反相輸入端子上設(shè)置了基準(zhǔn)電壓Vsl、Vs2和根據(jù)振蕩電路OSC的置位輸入 Set的信號狀態(tài)選擇Vsl、Vs2的切換開關(guān)(在此，具有Vsl < Vs2的關(guān)系)。根據(jù)上述構(gòu)成，即使在振蕩電路OSC的置位輸入Set上輸入高電平的信號，在電容 器Cs中產(chǎn)生的電壓值達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vsl的值以上之前的時間，比較器Comp3的輸出也不是 高電平。因此，振蕩電路OSC的輸出Q維持低(Low)電平，開關(guān)元件Ql也維持?jǐn)嚅_狀態(tài)。此外，相反地，即使在振蕩電路OSC的置位輸入Set上輸入低電平的信號(圖示 狀態(tài))的情況下，在電容器Cs中產(chǎn)生的電壓值達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vs2的值以上的時點(diǎn)，比較器 Comp3的輸出成為高電平。因此，振蕩電路OSC的輸出Q變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)元件Ql也處于接 通狀態(tài)。根據(jù)本實施方式，如上所述，對開關(guān)元件Ql斷開的時間設(shè)定上限以及下限。這樣， 能夠通過控制滿足開關(guān)元件Ql的斷開狀態(tài)至少持續(xù)基準(zhǔn)電壓Vsl下所設(shè)定的規(guī)定時間以 上，且不超過基準(zhǔn)電壓Vs2下所設(shè)定的規(guī)定時間。即，能夠設(shè)定開關(guān)元件Ql斷開時間的最 大值以及最小值，故相對前實施方式能夠提供一種能夠可靠地對應(yīng)更寬特性范圍的負(fù)載的 電源裝置。(實施方式3)圖5表示本發(fā)明的第3實施方式的電路圖。本實施方式與上述實施方式在構(gòu)成上 的不同點(diǎn)在于作為對使開關(guān)元件Ql的接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)，設(shè)置驅(qū)動頻率設(shè)定部 81來代替第1實施方式的接通定時規(guī)定部8，該驅(qū)動頻率設(shè)定部用于設(shè)定對開關(guān)元件Ql進(jìn) 行驅(qū)動的頻率。將輸入電壓檢測信號、輸出電壓檢測信號、從輸出電流目標(biāo)值設(shè)定部5給出的目 標(biāo)電流值輸入到驅(qū)動頻率設(shè)定部81，基于此，驅(qū)動頻率設(shè)定部81設(shè)定變換電路驅(qū)動信號的 驅(qū)動頻率。所設(shè)定的驅(qū)動頻率作為基準(zhǔn)振蕩信號提供給PWM信號產(chǎn)生部7。PWM信號產(chǎn)生 部7根據(jù)所給出的基準(zhǔn)振蕩信號對使開關(guān)元件Ql接通的定時進(jìn)行規(guī)定，并作為變換電路驅(qū) 動信號驅(qū)動開關(guān)元件Ql。在本實施方式中，其構(gòu)成滿足由電阻Rl進(jìn)行輸出電流Io的檢測，由電阻R2和電 阻R3進(jìn)行輸出電壓Vo的檢測。在驅(qū)動頻率設(shè)定部81中決定基準(zhǔn)振蕩信號以使在DC-DC變換電路的電感組件 (在本實施方式中為變壓器Tl)中流動的電流為連續(xù)模式。這樣，能夠提供一種電源裝置， 其能夠?qū)?yīng)各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載2，且效率高，供給到負(fù)載2的電流的脈動少。圖6是本發(fā)明的實施方式3的動作波形的說明圖。圖6的(a)以及(b)的波形用 于與本發(fā)明的動作波形(c)以及⑷對比，從而說明本發(fā)明的效果。(a)以及(b)的波形，如現(xiàn)有技術(shù)例的說明所述，是假定以下情況的波形以減少電路損耗為目的，使反激式變換 器在電流邊界模式下進(jìn)行動作。關(guān)于負(fù)載2，例如，通過串聯(lián)兩個LED光源構(gòu)成LED負(fù)載，各LED光源是由四個LED 元件串聯(lián)連接并收納于一個封裝中而構(gòu)成。在將作為目標(biāo)電流的輸出電流Io供給到LED 負(fù)載的情況下，流過變壓器Tl的電流如圖6(a)所示。此時，將電流i2的波形面積S2a以開關(guān)周期進(jìn)行平均后的值，等于輸出電流 Io (假設(shè)輸出電壓Vo被充分地平滑，且輸出電流Io固定的情況)。另外，DC-DC變換電路的理想狀態(tài)為假設(shè)進(jìn)行變換動作時不發(fā)生損耗的情況下， 面積Sh以開關(guān)周期取平均的值和輸出電壓Vo相乘后的值、與電流i 1的波形面積Sla以開 關(guān)周期取平均的值和輸入電壓Vi相乘后的值相等(各值相當(dāng)于輸出功率以及輸入功率)。此外，在電流il的峰值與電流i2的峰值之間，在變壓器Tl的初級一次級間的匝 數(shù)比為N的情況下，1/N倍的關(guān)系成立。圖6 (b)是以下情況的波形通過串聯(lián)連接三個所述LED光源構(gòu)成LED負(fù)載，并通 過控制成為與上述LED負(fù)載相同的輸出電流。通過將負(fù)載的構(gòu)成從兩個串聯(lián)改變到三個串 聯(lián)，從而輸出電壓Vo變?yōu)?/2倍。輸出電流Io相同，故輸出功率與輸入功率的關(guān)系也隨之 變?yōu)?/2倍。此時，電流il的波形面積Slb相對于面積Sla成為3/2X (周期比)倍，電流i2 的波形面積S2b相對于面積Sh成為(周期比)倍(面積Slb、S2b以開關(guān)周期取平均的值 為各自的輸入電流以及輸出電流)。另外，由于輸出電壓Vo變?yōu)?/2倍，電流i2的斜率也直接變?yōu)?/2倍。如上所述，當(dāng)改變連接的負(fù)載時，電流il以及電流i2的峰值將大幅度升高。這在 實際電路中會導(dǎo)致開關(guān)損耗的增加，并會引起脈動電壓的增加以及脈動電流的增加。圖6(c)以及圖6(d)表示在使用本發(fā)明情況下的動作波形。為了與前面說明的作 為現(xiàn)有技術(shù)的邊界模式下的動作的波形(a)以及(b)進(jìn)行對比，在此表示了當(dāng)由驅(qū)動頻率 設(shè)定部81決定基準(zhǔn)振蕩信號以使各自的開關(guān)頻率相同時的波形(電感值Ll以及L2相對 于波形(a)、(b)大，除此之外的變壓器Tl的匝數(shù)比等相同)。在此，開關(guān)元件Ql在一個周期中接通的期間(onduty 接通占空比)由輸入電壓 Vi、輸出電壓Vo和變壓器匝數(shù)比N決定。其結(jié)果，波形(c)以及(d)的接通占空比與波形 (a)以及(b)的接通占空比分別相同。另外，面積Slc以及S2c與面積Sla以及S2a分別相 同，面積Sld以及S2d與面積Slb以及S2b分別相同。應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行動作以使流過變壓器Tl的電流為連續(xù)模式，故圖6(c)以及(d) 的波形成為在電流il以及i2中具有基值份的波形。將當(dāng)假定的LED負(fù)載的構(gòu)成為兩個串聯(lián)以及三個串聯(lián)時的波形(c)以及(d)與現(xiàn) 有技術(shù)的波形(a)以及(b)比較，可以確定具有以下的特征和效果。電流il以及i2，其各自的電流峰值相對于現(xiàn)有技術(shù)的波形均降低。面積相同而峰 值低，故各波形的有效值變低，其結(jié)果是對于脈動電流、脈動電壓的降低有效(脈動的降低 不僅是對于輸出，對于輸入也有效果)。另外，關(guān)于DC-DC變換電路的效率，如現(xiàn)有技術(shù)例所述，與不連續(xù)模式動作相比， 顯然邊界模式動作一方有更低的損耗。但是，當(dāng)比較邊界模式動作和連續(xù)模式動作時，也不能一概而論邊界模式動作的效率就更高。在實際的電路中，根據(jù)當(dāng)開關(guān)元件Ql轉(zhuǎn)向接通、或者轉(zhuǎn)向斷開時產(chǎn)生的開關(guān)損 耗、當(dāng)開關(guān)元件Ql為接通狀態(tài)時流動的電流產(chǎn)生的損耗、由在變壓器Tl中流動的電流產(chǎn)生 的損耗(銅損以及鐵損)、在二極管Dl上產(chǎn)生的損耗等各種損耗，決定DC-DC變換電路的 總損耗。試分別比較圖6的波形(a)以及(b)、波形(c)以及(d)，認(rèn)為當(dāng)開關(guān)元件Ql轉(zhuǎn)向 接通時的開關(guān)損耗在連續(xù)模式動作下增加。反之，認(rèn)為當(dāng)開關(guān)元件Ql轉(zhuǎn)向斷開時的開關(guān)損 耗、或當(dāng)開關(guān)元件Ql為接通狀態(tài)下的損耗等在連續(xù)模式動作下減小。實際上，在實際生產(chǎn) 確認(rèn)的結(jié)果是確認(rèn)了在連續(xù)模式動作下總的損耗減小、且變換效率提高。這樣，根據(jù)本發(fā)明，由驅(qū)動頻率設(shè)定部81決定基準(zhǔn)振蕩信號以使流過DC-DC變換 電路的變壓器Tl的電流為連續(xù)模式。這樣，能夠提供一種電源裝置，其對應(yīng)各種所設(shè)定的 半導(dǎo)體光源負(fù)載，且效率高，供給負(fù)載的電流的脈動少，進(jìn)一步地由脈動分量產(chǎn)生的噪聲也 減少。此外，對于實施方式1以及2，即使不檢測電流i2也可，故有能夠簡單構(gòu)成電路的優(yōu) 點(diǎn)。但是，為了進(jìn)行連續(xù)動作模式，從前述的各關(guān)系等可以導(dǎo)出，在驅(qū)動頻率決定部81 中決定頻率f以使?jié)M足至少以下關(guān)系即可。f > 1/(2 · Ll · Io · Vo) · (Vi · Vo/(N · Vi+Vo))2在此，Ll為變壓器Tl的初級側(cè)的電感值，N為初級一次級間的匝數(shù)比，Vi為輸入 電壓，Vo為輸出電壓，Io為輸出電流。如本實施方式所述，為變成與邊界模式動作相同的頻率，在以下的關(guān)系式中，設(shè)定 頻率f，設(shè)定系數(shù)k以使成為希望的頻率即可。f = k/(2 · Ll · Io · Vo) · (Vi · Vo/(N · Vi+Vo))2(其中 k>l)但是，作為系數(shù)k的值，為適度地包含連續(xù)動作時的電流的基值，優(yōu)選設(shè)定為至少 1.05以上的值，最好是1. 1以上的值。由此，能夠更好地得到本發(fā)明的效果。(實施方式4)圖7表示本發(fā)明的第4實施方式的電路圖。另外，圖8表示本發(fā)明的實施方式的 微機(jī)9的動作說明圖。在本實施方式中，使用微機(jī)9構(gòu)成控制電路的一部分?；緞幼魅缦?。流過負(fù)載2的電流由電流檢測電阻Rl作為輸出電流檢測信號檢 測，并由信號放大部4放大信號。其后，被放大的信號在誤差運(yùn)算部6中與基準(zhǔn)電壓Vrefl 比較，其結(jié)果作為PWM指令信號被輸入到PWM信號產(chǎn)生部7。PWM信號產(chǎn)生部7產(chǎn)生規(guī)定的 PWM信號，并作為接通斷開控制信號(變換電路驅(qū)動信號)供給到開關(guān)元件Ql。這樣，構(gòu)成 反饋控制系統(tǒng)以進(jìn)行輸出電流的調(diào)整。在本實施方式中，令信號放大部4為由運(yùn)算放大器Amp3和其周邊的電阻R12、R13、 R14構(gòu)成的反轉(zhuǎn)放大電路。令誤差運(yùn)算部6為由運(yùn)算放大器Amp2和其周邊電阻R10、R11以 及電容器ClO構(gòu)成的比例積分電路。從微機(jī)9的TIMER端口 HF提供用于驅(qū)動DC-DC變換電路的基準(zhǔn)振蕩信號(與成 為變換電路驅(qū)動信號的生成基礎(chǔ)的變換電路驅(qū)動信號相同的頻率的信號)，將基準(zhǔn)振蕩信 號輸入到鋸齒波產(chǎn)生器OSCl。鋸齒波產(chǎn)生器OSCl的構(gòu)成滿足接收此基準(zhǔn)振蕩信號，產(chǎn)生 以同樣頻率振蕩的鋸齒波，并在基準(zhǔn)振蕩信號上升沿的定時使輸出為O。
比較器Comp4對輸入到反相輸入端子的、來自鋸齒波產(chǎn)生器OSCl的信號和輸入到 同相輸入端子的來自誤差運(yùn)算部6的PWM指令信號的值進(jìn)行比較。而且，比較器Comp4以 鋸齒波產(chǎn)生器OSCl規(guī)定的(S卩，由基準(zhǔn)振蕩信號規(guī)定的)頻率，根據(jù)信號的比較結(jié)果，輸出 決定接通占空比的脈沖信號。將比較器Comp4的輸出作為變換電路驅(qū)動信號提供給DC-DC 變換電路，對開關(guān)元件Ql進(jìn)行接通斷開驅(qū)動。根據(jù)上述構(gòu)成，能夠由驅(qū)動頻率設(shè)定部81規(guī)定接通開關(guān)元件Ql的定時，DC-DC變 換電路由驅(qū)動頻率設(shè)定部81所決定的頻率驅(qū)動。但是，微機(jī)9將電阻R2和電阻R3對DC-DC變換電路的輸出電壓Vo分壓而得到的 電壓作為輸出電壓檢測信號Vout由A/D變換端口讀入。此外，微機(jī)9將輸入電壓Vi作為 輸入電壓檢測信號Vin同樣地由A/D變換端口讀入。進(jìn)一步地，由串行通信用端口 Write 通過通信單元給出的輸出電流的目標(biāo)值由輸出電流目標(biāo)值存儲·調(diào)整部51存儲。輸出電 流目標(biāo)值存儲 調(diào)整部51由第二 TIMER端口輸出基準(zhǔn)電壓調(diào)整信號Vref Control，并且將 輸出電流的目標(biāo)值提供給由軟件構(gòu)成的驅(qū)動頻率設(shè)定部81，以使誤差運(yùn)算部6的基準(zhǔn)電壓 Vrefl成為與目標(biāo)電流值相當(dāng)?shù)闹?。?qū)動頻率設(shè)定部81基于輸入電壓檢測信號、輸出電壓 檢測信號以及輸出電流目標(biāo)值的值，由第一 TIMER端口將基準(zhǔn)振動信號HF送出到PWM信號 產(chǎn)生部7。接下來，用圖8關(guān)于微機(jī)9的動作進(jìn)行說明。首先，在使電路動作開始前的初期階 段，如上所述，使用通信單元進(jìn)行輸出電流目標(biāo)值的設(shè)定。一旦實行步驟S 1的輸出電流目 標(biāo)值存儲的處理(圖8 (b))，則在步驟S2中，就從電源裝置的外部讀入作為Io*的輸出電流 的目標(biāo)值。而且，在步驟S3中，在微機(jī)9的內(nèi)部存儲器或者在微機(jī)9的外部設(shè)置的外部存 儲器中存儲作為目標(biāo)電流值Io*的所讀入的值。下一步，實行步驟S4的輸出電流目標(biāo)值調(diào)整的處理(圖8(c))。在步驟S5中， 由微機(jī)9的第二 TIMER端口輸出使誤差運(yùn)算部6的基準(zhǔn)電壓Vrefl向與在電路動作時所 存儲的輸出電流的目標(biāo)值Io*相當(dāng)?shù)闹底兓男盘?，該信號作為基?zhǔn)電壓調(diào)整信號Vref_ Control0這樣，誤差運(yùn)算部6的基準(zhǔn)電壓Vrefl成為與輸出電流目標(biāo)值Io*相當(dāng)?shù)闹?。在此，用圖9表示用于使基準(zhǔn)電壓Verfl可變的具體的電路構(gòu)成的一例。由微機(jī) 的第二 TIMER端口在高頻下給出作為接通斷開信號的基準(zhǔn)電壓調(diào)整信號Vref_C0ntr0l。圖 9的基準(zhǔn)電壓Vref是由其他用途電路生成的控制用的穩(wěn)定的電壓。考慮開關(guān)元件Q20始終 斷開時，此時作為基準(zhǔn)電壓Vrefl輸出的電壓是由電阻R20和電阻21對基準(zhǔn)電壓Vref分 壓后的值(令此值為Vrefljiiax)。另外，相反地，考慮開關(guān)元件Q20始終接通時，此時作為 基準(zhǔn)電壓Vrefl輸出的電壓是由電阻R20、并聯(lián)連接的電阻R21以及電阻R22的合成電阻對 基準(zhǔn)電壓Vrefl分壓后的值(令此值為Vrefjiiin)。在使開關(guān)元件Q20以一定的頻率接通 斷開動作時，作為基準(zhǔn)電壓Vrefl輸出的值，能夠由其接通占空比設(shè)定為所述Vrefljiiax和 Vrefljnin之間的值。將構(gòu)成本電路的其他的電阻R23、電容器C21等作為濾波器設(shè)置，這樣可以實現(xiàn)基 準(zhǔn)電壓Vrefl的穩(wěn)定化。順便一提的是，要使誤差運(yùn)算部6的基準(zhǔn)電壓Vrefl可變，如果是 具有D/A變換功能的微機(jī)，則只要為能夠使用D/A變換端口的模擬輸出直接提供的結(jié)構(gòu)即 可。另外，采用的方法可以如本例所示，使用TIMER端口，由來自微機(jī)9的接通斷開信號(基 準(zhǔn)電壓調(diào)整信號)和外部的積分濾波器電路(圖9)實質(zhì)地構(gòu)成D/A變換器，或者用其他方法，只要能夠達(dá)成目的，具體的構(gòu)成不受限制。接下來，關(guān)于圖8(a)的步驟#1以后的驅(qū)動頻率設(shè)定的微機(jī)動作進(jìn)行說明。在后 述的步驟#9中進(jìn)行驅(qū)動頻率f的算出，但首先在步驟2中，進(jìn)行其所用的常數(shù)k、Ll、N的設(shè)定。在步驟#3中，取得由輸出電流目標(biāo)值存儲(步驟Sl S3)存儲的輸出電流的目 標(biāo)值Ιο*。在步驟#4中，將DC-DC變換電路的驅(qū)動開始時使用的頻率的初始值設(shè)定為驅(qū)動頻 率f。到此為止的動作為電路輸出動作開始前所進(jìn)行的處理。在步驟S5中，進(jìn)行電路動作是否為可能狀態(tài)的確認(rèn)。電路動作是否可能的判斷， 在此由未表示的驅(qū)動頻率設(shè)定以外的其他流程進(jìn)行，但具體而言，基于輸入電壓檢測信號 的值是否在動作可能范圍中等情報進(jìn)行判斷。當(dāng)在步驟#5中確認(rèn)的結(jié)果是電路動作為非可能的狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移到步驟#6，停止基 準(zhǔn)振蕩信號的輸出(在未輸出的情況下維持其狀態(tài))，返回到步驟#5，重復(fù)進(jìn)行狀態(tài)的確 認(rèn)。當(dāng)在步驟#5中確認(rèn)的結(jié)果是電路動作為可能的狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移到步驟#7，令基準(zhǔn)振 蕩信號的輸出為許可(在已經(jīng)輸出的情況下維持其狀態(tài))，并轉(zhuǎn)移到步驟#8。在步驟#8中，作為經(jīng)A/D變換后的值取得輸出電壓檢測信號Vout、輸入電壓檢測 信號Vin。在步驟#9中，使用以上的各值由下式算出驅(qū)動頻率f。f = k/(2 · Ll · Ιο* · Vout) · (Vin · Vout/ (N · Vin+Vout))2在步驟#10中，對在步驟9中算出的頻率f的值和現(xiàn)在的頻率f的值進(jìn)行大小關(guān) 系的判定。根據(jù)此判定，當(dāng)算出的值比現(xiàn)狀的值大時轉(zhuǎn)移到步驟#12，將頻率f的值增加預(yù) 定的規(guī)定值量。反之，當(dāng)算出的值在現(xiàn)狀的值以下時，轉(zhuǎn)移到步驟#11，將頻率f的值減少預(yù) 定的規(guī)定值量。其后，返回到步驟#5，重復(fù)上述的動作。這樣，驅(qū)動頻率設(shè)定部81按照由輸出電流目標(biāo)值存儲·調(diào)整部51存儲的電流目 標(biāo)值Io*的值和現(xiàn)在的輸出電壓檢測信號Vout、輸入電壓檢測信號Vin的值，逐次算出驅(qū)動 頻率f的值進(jìn)行設(shè)定以使DC-DC變換電路為電流連續(xù)模式下的動作。作為驅(qū)動頻率f所設(shè)定的值，由微機(jī)9的第一 TIMER端口 HF，作為基準(zhǔn)振蕩信號 提供到PWM信號產(chǎn)生部7，其結(jié)果是，DC-DC變換電路的開關(guān)元件Ql由所算出的頻率f驅(qū) 動。這樣，在本實施方式中，通過規(guī)定開關(guān)元件Ql的接通定時，能夠?qū)崿F(xiàn)電流連續(xù)模式下的 動作。接下來，與圖6相同，圖10表示使用本實施方式改變輸出電流目標(biāo)值來進(jìn)行動作 時的動作波形與、假定現(xiàn)有技術(shù)的邊界模式下的動作的情況進(jìn)行對比。圖10的(a)以及(b) 的波形，用于與作為本發(fā)明的動作波形的(c)以及(d)對比來說明本發(fā)明的效果，是假定使 反激式變換器在電流邊界模式下動作時的波形。例如，當(dāng)以某LED負(fù)載為目標(biāo)供給電流時， 流過變壓器Tl的電流如圖10(a)所示。接下來，假定作為目標(biāo)的電流的值增大到1.25倍 的情況，此時的動作波形如同圖(b)所示。通過對相同的LED負(fù)載將輸出電流改變到1.25 倍，從而輸出功率以及輸入功率也變?yōu)?. 25倍(但是，在此為了簡單，以假設(shè)電流增加引起的LED負(fù)載的電壓值不變化進(jìn)行說明)。此時，電流il的波形面積Slb相對于面積Sla為1. 25X (周期的比)倍，電流i2 的波形面積S2b相對于面積Sh為1. 25 X (周期的比)倍。順便一提的是，將面積S2a、S2b 以開關(guān)周期取平均的值是各自的輸入電流值以及輸出電流值。如上所述，當(dāng)將輸出電流增 加到1. 25倍時，電流il以及電流i2的峰值將大幅升高。這種情況在實際電路中伴隨開關(guān) 損耗的增加而引起脈動電壓的增加以及脈動電流的增加。圖10(c)以及(d)表示使用本發(fā)明時的動作波形。為了與前面說明的現(xiàn)有技術(shù)的 邊界模式下的動作時的波形(a)以及(b)進(jìn)行對比，在此表示由驅(qū)動頻率決定部81決定頻 率以使各自的開關(guān)頻率相同時的波形(令電感值Ll以及L2相對于圖10的(a)、(b)大，除 此之外的變壓器Tl的匝數(shù)比等相同)。在此，開關(guān)元件Ql在一周期中接通的期間(接通占空比)由輸入電壓Vi、輸出電 壓Vo和變壓器匝數(shù)比N決定。其結(jié)果是波形(c)以及(d)的接通占空比，與圖10的(a) 以及(b)的接通占空比分別相同。此外，面積Slc以及S2c分別與面積Sla以及Sh相同， 面積Sld以及S2d分別與面積Slb以及S2b相同。圖10的(c)以及(d)的波形，使用本發(fā) 明進(jìn)行動作以使流過變壓器Tl的電流為連續(xù)模式，故為電流il以及i2中具有基值份的波 形。若將當(dāng)由本發(fā)明動作時的波形(C)以及(d)分別與當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的邊界模式下動作 時的波形(a)以及(b)進(jìn)行比較，能夠確定具有以下特征、效果。電流il以及i2，其各自的電流峰值相對于現(xiàn)有技術(shù)的波形均降低。面積相同而 峰值低，故各波形的有效值變低，其結(jié)果是對于脈動電流、脈動電壓的降低有效(脈動的降 低不僅是對輸出，對輸入也有效果)。另外，關(guān)于DC-DC變換電路的效率，與本發(fā)明的實施 方式3所述相同，試分別比較圖6的波形(a)以及(b)、波形(c)以及(d)，認(rèn)為當(dāng)開關(guān)元件 Ql轉(zhuǎn)向接通時的開關(guān)損耗在連續(xù)模式動作增加。但是，反之，認(rèn)為當(dāng)開關(guān)元件Ql轉(zhuǎn)向斷開 時的開關(guān)損耗和當(dāng)開關(guān)元件Ql為接通狀態(tài)下的損耗等降低。實際上，實際生產(chǎn)確認(rèn)的結(jié)果 是確認(rèn)了在連續(xù)模式動作下總的損耗減小、且變換效率提高。這樣，根據(jù)本發(fā)明，由驅(qū)動頻率設(shè)定部81決定基準(zhǔn)振蕩信號以使流過DC-DC變換 電路的變壓器Tl的電流為連續(xù)模式。這樣，即使在改變供給到半導(dǎo)體光源負(fù)載2的輸出電 流Io的值的情況下，也能夠提供一種電源裝置，其效率高，供給到負(fù)載的電流的脈動少，進(jìn) 一步地由脈動分量產(chǎn)生的噪聲少。另外，根據(jù)本實施方式，設(shè)置為輸出電流Io的目標(biāo)值Io*能夠從外部設(shè)定(能夠 可變)的構(gòu)成，故能夠提供對應(yīng)更加多樣的LED負(fù)載的電源裝置。進(jìn)一步地，根據(jù)上述微機(jī) 動作，所設(shè)定的驅(qū)動頻率的值逐次變化，故分散了由開關(guān)動作產(chǎn)生的噪聲的頻譜，具有進(jìn)一 步的噪聲減少有效等特征。(實施方式5)圖11表示本發(fā)明的第5實施方式的電路圖。本實施方式與前實施方式的不同點(diǎn) 在于在DC-DC變換電路的次級側(cè)設(shè)置了由電感L3、電容器C2構(gòu)成的濾波器；和在DC-DC 變換電路的初級側(cè)設(shè)置用于檢測電流il的電阻R4以進(jìn)行電流模式下的PWM控制。根據(jù)本 控制方法，有降低輸出脈動的效果，但通過在次級側(cè)設(shè)置濾波器能夠進(jìn)一步地降低輸出電 流Io的脈動。
另外，關(guān)于電流模式下的控制，由以下動作實現(xiàn)開關(guān)元件Ql的接通斷開控制。由 電流檢測電阻Rl檢測作為輸出電流檢測信號的在負(fù)載2中流動的電流，并由信號放大部4 放大此信號。其后，由誤差運(yùn)算部6將所放大的信號與基準(zhǔn)電壓Vrefl進(jìn)行比較，并將其結(jié) 果作為PWM指令信號輸入到PWM信號產(chǎn)生部7。由PWM信號產(chǎn)生部7產(chǎn)生規(guī)定的PWM信號， 將PWM信號作為接通斷開控制信號(變換電路驅(qū)動信號)供給到開關(guān)元件Ql。這樣，構(gòu)成 反饋控制系統(tǒng)以進(jìn)行輸出電流的調(diào)整。在本實施方式中，令信號放大部4是由運(yùn)算放大器Amp3和其周邊電阻R12、R13、 R14構(gòu)成的反轉(zhuǎn)放大電路。令誤差運(yùn)算部6是由運(yùn)算放大器Amp2和其周邊電阻R10、R11以 及電容器ClO構(gòu)成的比例積分電路。從微機(jī)9的TIMER端口 HF提供用于驅(qū)動DC-DC變換電路的基準(zhǔn)振蕩信，單觸發(fā)電 路0neShot2接收基準(zhǔn)振蕩信號的上升沿，將置位用的脈沖信號給出到置位·復(fù)位觸發(fā)器 SR-FF的置位端子S。根據(jù)此脈沖信號，置位·復(fù)位觸發(fā)器SR-FF的輸出Q變?yōu)楦唠娖?，?qū) 動開關(guān)元件Ql為接通。這樣，由驅(qū)動頻率設(shè)定部81能夠規(guī)定接通開關(guān)元件Ql的定時。在比較器Comp4中，對來自誤差運(yùn)算部6的輸出與以在電阻R4上產(chǎn)生的電壓來檢 測在變壓器Tl初級側(cè)流動的電流il的瞬時值后的值(一次電流檢測信號)進(jìn)行比較，將 其比較結(jié)果給出到單觸發(fā)電路Oneshot 1。單觸發(fā)電路Oneshotl接收其下降沿，將復(fù)位用的 脈沖信號給出到置位 復(fù)位觸發(fā)器SR-FF的復(fù)位端子R。根據(jù)此脈沖信號，置位 復(fù)位觸發(fā) 器SR-FF的輸出Q變?yōu)榈碗娖?，?qū)動開關(guān)元件Ql為斷開。此外，從微機(jī)9的TIMER端口 HF到邏輯門AND的信號輸入用于規(guī)定最大接通時間 (最小斷開時間)，故當(dāng)基準(zhǔn)振蕩信號為低電平時，與置位·復(fù)位觸發(fā)器SR-FF的輸出Q無 關(guān)，開關(guān)元件Ql為斷開。通過以上方法，在本實施方式中實現(xiàn)電流模式控制。但是，微機(jī)9將電阻R2和電阻R3對DC-DC變換電路的輸出電壓Vo分壓而得到的 電壓作為輸出電壓檢測信號Vout由A/D變換端口讀入。此外，微機(jī)9將輸入電壓Vi作為 輸入電壓檢測信號Vin同樣地由A/D變換端口讀入。進(jìn)一步地，由串行通信用端口 Write 通過通信單元給出的輸出電流的目標(biāo)值Io*由輸出電流目標(biāo)值存儲·調(diào)整部51存儲。輸 出電流目標(biāo)值存儲 調(diào)整部51由第二 TIMER端口輸出基準(zhǔn)電壓調(diào)整信號Vref_Control，并 且將輸出電流的目標(biāo)值給出到由軟件構(gòu)成的驅(qū)動頻率設(shè)定部81，以使誤差運(yùn)算部6的基準(zhǔn) 電壓Vrefl成為與目標(biāo)電流值相當(dāng)?shù)闹?。?qū)動頻率設(shè)定部81基于輸入電壓檢測信號、輸出電壓檢測信號以及輸出電流目 標(biāo)值的值，由第一 TIMER端口將基準(zhǔn)振動信號HF送出到PWM信號產(chǎn)生部7。關(guān)于微機(jī)9的動作與第4實施方式基本相同(如圖8)。在本實施方式中，也由驅(qū)動頻率設(shè)定部81決定基準(zhǔn)振蕩信號以使流過DC-DC變換 電路的變壓器Tl的電流為連續(xù)模式。這樣，與前實施方式同樣，能夠提供一種電源裝置，其 效率高，供給負(fù)載的電流的脈動少，進(jìn)一步地由脈動分量產(chǎn)生的噪聲少。此外，在本實施方式中，其構(gòu)成滿足由電流模式下的控制來進(jìn)行PWM控制(使流 過初級側(cè)的電流il的峰值與來自誤差運(yùn)算部6的指令值相同的控制方法)。因此，例如，即 使在電源E無意中發(fā)生驟變的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)叵拗齐娏鱥l。因此，抑制電流il瞬間 過大以及隨之而來的電流i2也過大的事態(tài)。其結(jié)果是能夠提供一種能夠穩(wěn)定地控制輸出、 即脈動少的電源裝置。
但是，當(dāng)用電流模式控制DC-DC變換電路的情況下，有以下情況動作的穩(wěn)定點(diǎn)不 在一個點(diǎn)上收斂，如開關(guān)頻率跳躍的不穩(wěn)定狀態(tài)(即頻率減半現(xiàn)象)產(chǎn)生。在這種情況下， 如圖11的電路中，將具有與開關(guān)頻率同步的具有規(guī)定的斜率的信號疊加到一次電流檢測 信號并輸入到比較器Comp4等，這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的動作。(實施方式6)圖12表示本發(fā)明的第6實施方式的微機(jī)9的動作說明圖。另外，圖13表示本實 施方式的動作說明用的波形圖。本實施方式與前實施方式4、5比較，不同點(diǎn)如下。在圖12的微機(jī)的流程中，為在步驟#2中將輸入電壓Vin的值設(shè)定為常數(shù)的點(diǎn)以 及在步驟#8的A/D變換值的取得中僅取得輸出電壓Vout的點(diǎn)。進(jìn)一步地，追加步驟#13 以及步驟#14，確認(rèn)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率f是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動頻率的下限以及上限值。而 且，在達(dá)到各自的情況下，不再減少或者增加在該值以上的頻率的值。如上所述，在本實施方式中，其構(gòu)成為輸入電壓Vin的值不是讀入實際的值，而 是使用作為預(yù)定常數(shù)設(shè)定的值進(jìn)行驅(qū)動頻率的算出。在此，在電源裝置通常使用的電壓范 圍內(nèi)，將作為常數(shù)設(shè)定的輸入電壓Vin的值設(shè)定為假設(shè)電壓值為最高時的值。假定相同輸出電壓、輸出電流的情況，有輸入電壓越高，用于電流連續(xù)模式動作所 需的驅(qū)動頻率越高的傾向。因此，在作為輸入電壓Vin的值預(yù)先假定的輸入電壓中使用最 高時的值。這樣，在以基于此值求出的頻率f驅(qū)動的情況下，必然成為連續(xù)模式下的動作。這樣，在本實施方式中，每當(dāng)算出驅(qū)動頻率f時，作為A/D變換值讀入的值僅為輸 出電壓Vout即可。因此，有在微機(jī)中讀入、運(yùn)算的各處理變得簡單，能夠使用更低價的微機(jī) 等優(yōu)點(diǎn)。另外，每次算出驅(qū)動頻率時，進(jìn)行變化的參數(shù)僅為輸出電壓Vout，故能夠使在步驟 #9中進(jìn)行的運(yùn)算簡略化，使處理更輕松。例如，將輸出電壓Vout與(f/Io*)的關(guān)系作為表 格數(shù)據(jù)預(yù)先近似地存儲。每回的處理從其表格數(shù)據(jù)中讀取與由A/D變化值的取得而得到的 輸出電壓Vout的值相對應(yīng)的(f/Io*)的值。而且，通過將Ιο*的值與其讀出值做乘法運(yùn)算， 得到驅(qū)動頻率f的值。通過這樣使計算簡略化，故能夠使微機(jī)的負(fù)載更加減輕。接下來，追加步驟#13以及步驟#14，確認(rèn)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率f是否達(dá)到預(yù)先所設(shè)定 的驅(qū)動頻率的下限以及上限值。而且，在達(dá)到各自的情況下，不再減少或者增加頻率的值。 關(guān)于這一點(diǎn)進(jìn)行說明。在步驟#13中，進(jìn)行判定現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率是否在預(yù)先所設(shè)定的驅(qū)動頻率的下限值 以下。當(dāng)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率不在下限值以下時，轉(zhuǎn)移到步驟#11，將驅(qū)動頻率f的值減少規(guī)定 值量。當(dāng)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率在下限值以下時，通過跳過步驟#11，進(jìn)行處理以使不再減少驅(qū)動 頻率f的值。在步驟#14中，進(jìn)行判定現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率是否在預(yù)先所設(shè)定的驅(qū)動頻率的上限 值以上。當(dāng)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率不在上限值以上時，轉(zhuǎn)移到步驟#12，將驅(qū)動頻率f的值增加規(guī) 定值量。當(dāng)現(xiàn)狀的驅(qū)動頻率在上限值以上時，通過跳過步驟#12，進(jìn)行處理以使不再增加驅(qū) 動頻率f的值。例如，當(dāng)連接某負(fù)載時，假設(shè)如圖13的(a)所示的波形進(jìn)行動作。進(jìn)而假設(shè)驅(qū)動 頻率幾乎達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的頻率的下限值。此時，考慮增加輸出電流的目標(biāo)值進(jìn)行動作的 情況。通過設(shè)置頻率的下限，使頻率不降低到下限以下，為了輸出作為目標(biāo)的輸出電流，而波形成為(b)那樣。即，在對于(a)頻率幾乎保持相同的狀態(tài)下，電流的基值量增加，能夠 對應(yīng)負(fù)載。順便一提的是，(b)中虛線畫的是對頻率設(shè)置限制時的波形。這樣，即使在連續(xù)模 式動作下對頻率設(shè)置限制時，也能夠取符合負(fù)載的輸出動作。在本實施方式中，能夠使驅(qū)動開關(guān)元件Ql的頻率的值在由預(yù)先設(shè)定的頻率的下 限值以及上限值規(guī)定的范圍。即，能夠?qū)︱?qū)動頻率設(shè)置限制。因此，能夠提供對應(yīng)更寬特性 范圍的負(fù)載的電源裝置。這關(guān)于所有的實施方式均能夠適用。另外，一旦頻率變化過快，例如，在有噪聲濾波器的設(shè)計變難、或者頻率降低時，有 濾波器大型化等問題的情況下，通過使用本實施方式能夠解決問題。(實施方式7)圖14表示本發(fā)明的第7實施方式的微機(jī)動作說明圖。在本實施方式中，代替前實 施方式的驅(qū)動頻率設(shè)定的流程，使用圖14所示的流程，使圖11所示構(gòu)成的電路進(jìn)行動作。 在由本流程使電路進(jìn)行動作的情況下，電路動作開始后，在經(jīng)過規(guī)定時間的時點(diǎn)上，驅(qū)動頻 率的決定操作僅實施一次。其后，直到電路動作停止之前的期間，電路由所決定的頻率驅(qū) 動。按照圖14流程，以下關(guān)于此動作的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。在本實施方式中，新設(shè)置 了標(biāo)記(flag)FS。根據(jù)標(biāo)記FS的狀態(tài)進(jìn)行判定是否為應(yīng)該決定驅(qū)動頻率的狀態(tài)。按照 該結(jié)果，電路動作開始后，僅實施一次頻率的決定操作。具體如以下所示。在步驟#4的初始值設(shè)定中，清零(clear)標(biāo)記FS。其后，在步驟 #15中確認(rèn)標(biāo)記FS的狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)記FS清零時轉(zhuǎn)移到步驟#16。在步驟#16中，得到步驟#7 中的基準(zhǔn)振蕩信號的輸出許可后，判定是否經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間。當(dāng)沒有經(jīng)過規(guī)定 時間時返回到步驟#5，繼續(xù)進(jìn)行經(jīng)過時間的確認(rèn)操作，在經(jīng)過規(guī)定時間后轉(zhuǎn)移到步驟#8。在步驟#8中，取得輸出電壓檢測信號Vout的A/D變換值，在步驟#9中決定頻率 f0其后，將由步驟#17決定的頻率f設(shè)定為驅(qū)動頻率。接下來，在步驟#18中對標(biāo)記FS置 位，并返回到步驟#5。其后，在進(jìn)行電路動作期間，標(biāo)記FS處于被置位的狀態(tài)，故在步驟#15 中的判定結(jié)果始終為“否”。這樣，就不轉(zhuǎn)移到步驟#16以后。當(dāng)在步驟5中判定電路不是動作可能狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移到步驟#6，停止基準(zhǔn)振蕩信號 的輸出。另外，繼續(xù)在步驟#19中清零標(biāo)記FS。這樣，再次在步驟#5中判斷電路可能動作， 在開始動作時，與上述相同，經(jīng)過規(guī)定時間后，僅進(jìn)行一次的頻率決定。這樣，在本實施方式中，驅(qū)動頻率f的決定僅在電路動作開始后實施一次。因此， 不用周期地用微機(jī)進(jìn)行用于決定驅(qū)動頻率f的操作。因此，由于微機(jī)的負(fù)擔(dān)減輕，故有能夠 使用更低價的微機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過令決定驅(qū)動頻率的定時為動作開始后經(jīng)過規(guī)定的時 間，從而能夠在輸出穩(wěn)定后無誤地決定頻率。另外，在第3實施方式以后到現(xiàn)在所述的各實施方式中，至少取得輸出電壓檢測 信號Vout的A/D變換值，決定驅(qū)動頻率f。但是，在所假定的負(fù)載的范圍受到某種程度限制 等情況下，使用在其負(fù)載的范圍中頻率最高時的輸出電壓檢測信號Vout，求出此時所需的 頻率的值。能構(gòu)成為通過預(yù)先設(shè)定頻率的值，能夠得到期待的效果。這樣，能夠以更簡單的 控制電路得到本發(fā)明的效果。例如，考慮變壓器Tl的初級側(cè)電感值Ll為3.0μΗ、初級一次級間匝數(shù)比為5、輸入電壓Vin在10 16V的范圍變化的情況。令所連接的各種負(fù)載的電壓(即，輸出電壓檢 測信號)為23 46V的范圍內(nèi)的某值，負(fù)載的電流(即，輸出目標(biāo)電流值Io*)為0.75 1. OA范圍內(nèi)的某值。若在這種情況下，根據(jù)上述的計算式，可知預(yù)先設(shè)定至少大于174kHz 的值作為頻率f即可。另外，在所假定的負(fù)載的各輸出電流的值相同的情況下，可以將輸出電流的目標(biāo) 值Io*預(yù)先寫入微機(jī)等進(jìn)行存儲。這能夠適用于所有的實施方式，這樣，能夠以更簡單的控 制電路得到本發(fā)明期望的效果。此外，各實施方式是例示，例如，在使用微機(jī)實現(xiàn)的實施方式中，其構(gòu)成也可以由 個別的電子電路得到同樣的動作。另外，DC-DC變換電路和控制電路的構(gòu)成不限于各實施方 式中例示的構(gòu)成。例如，誤差運(yùn)算部6例示了比例積分電路，但也可以是其他的比例電路。 此外，關(guān)于微機(jī)的動作流程不限于圖示，只要是得到同樣的動作的構(gòu)成即可。(實施方式8)圖15表示本發(fā)明的第8實施方式的燈具的截面圖。圖示的燈具表示車用的前照 燈90的構(gòu)成的概要。將具有上述的構(gòu)成、由金屬框體包裝的電源裝置95安裝搭載在前照 燈框體的下面部。在放熱板92上安裝由多個LED元件構(gòu)成的LED模塊20，LED模塊20以 及放熱板92與由透鏡和反射板構(gòu)成的光學(xué)組件91 一起構(gòu)成光源單元。光源單元在前照 燈90的框體上由光源組件固定用夾具93固定。電源裝置95的輸入電源線96連接到電池 (圖中未標(biāo)示)，且通信線97連接到車兩側(cè)的單元(圖中未標(biāo)示)。通信線97的設(shè)置是用 于當(dāng)負(fù)載發(fā)生異常時向車兩側(cè)通知異常，但也可以構(gòu)成為，例如，使用本通信線97從外部 向電源裝置95發(fā)送輸出電流的目標(biāo)值(例如，用LIN進(jìn)行通信等)。將電源裝置95的輸出 線94連接到LED模塊20根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種包括能夠?qū)?yīng)各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載且效果 高、供給到負(fù)載的電流的脈動少的電源裝置的燈具。這樣，沒有必要根據(jù)各種所設(shè)定的負(fù)載 單獨(dú)準(zhǔn)備電源裝置，因此按照燈具的設(shè)計能夠設(shè)定多種多樣的負(fù)載，能夠?qū)崿F(xiàn)燈具性能的 提高、設(shè)計性的提高等。此外，由于能由相同的電源裝置對應(yīng)各種負(fù)載，因此結(jié)果能提供廉 價的燈具。此外，能提供效率好的節(jié)省能量的燈具，進(jìn)一步由于能將電流脈動抑制地較低， 因此能夠提供噪聲性能好的燈具。(實施方式9)圖16表示本發(fā)明的實施方式9的車的立體圖。是將上述的燈具用作車100的前 照燈101的例子。通過搭載上述燈具，能夠提供安全性和設(shè)計性更高、環(huán)境性能和舒適性優(yōu) 越的車。此外，在此表示了將本發(fā)明的電源裝置用于車100的前照燈101的情況，但關(guān)于其 他的方向指示器102和尾燈103等的應(yīng)用，也能得到同樣的效果。(產(chǎn)業(yè)上的利用可能性)本發(fā)明的電源裝置以及使用該電源裝置的燈具，不僅對于車，還能用到各種燈具 中。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，對半導(dǎo)體光源負(fù)載供電而點(diǎn)燈，具有DC-DC變換電路，其包括電感組件和開關(guān)元件，當(dāng)所述開關(guān)元件接通時，由輸入電源對 所述電感組件蓄積能量，當(dāng)所述開關(guān)元件斷開時，所述電感組件所蓄積的能量向負(fù)載側(cè)放 出，從而進(jìn)行電壓變換；和控制電路，其控制所述開關(guān)元件的接通斷開動作以使DC-DC變換電路的輸出電流與目 標(biāo)值相同，所述電源裝置的特征在于，至少在所述控制電路中設(shè)置對使所述開關(guān)元件接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)，以使在所 述電感組件中流動的電流成為連續(xù)模式動作。
2.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，對使所述開關(guān)元件接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)構(gòu)成為當(dāng)所述開關(guān)元件斷開時，檢測 由所述電感組件向負(fù)載側(cè)放出能量時流動的電流，當(dāng)所檢測的電流值在規(guī)定值以下時，使 所述開關(guān)元件接通。
3.如權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)行控制以使所述開關(guān)元件處于斷開的時間至少持續(xù)第一規(guī)定時間以上，且不超過第 二規(guī)定時間。
4.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述DC-DC變換電路由反激式變換器構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，對使所述開關(guān)元件接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)，通過決定用于驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻 率而構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，至少基于所述DC-DC變換電路的輸出電壓的值，決定用于驅(qū)動所述開關(guān)元件用的頻率。
7.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述DC-DC變換電路由反激式變換器構(gòu)成，當(dāng)輸入電壓為Vi、輸出電壓為Vo、輸出電流目標(biāo)值為Ιο、構(gòu)成所述反激式變換器的變 壓器的初級-次級匝數(shù)比為N、初級側(cè)的電感值為Li、驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率為f時，所述控制電路決定用于驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率以滿足下述條件f > 1/ (2 · Ll · Io · Vo) · (Vi · Vo/(N · Vi+Vo))2。
8.如權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于，所述控制電路，在系數(shù)為k的情況下，決定用于驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率以滿足 f ^ k/(2 · Ll · Io · Vo) · (Vi · Vo/(N · Vi+Vo))2 的條件，系數(shù)k的值至少為1. 05以上的值。
9.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，在所述DC-DC變換電路的輸入電源通常所使用的電壓范圍內(nèi)，假定電壓值為最高值的 情況來決定驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率。
10.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)行控制以使驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率的值，至少在第一規(guī)定頻率以上，且在第二規(guī)定頻率以下。
11.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，用于驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率在電路動作處于停止之前的期間使用在電路動作開始 時設(shè)定的值。
12.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，用于驅(qū)動所述開關(guān)元件的頻率使用對電源裝置預(yù)先設(shè)定的值。
13.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，按照所述輸出電流的目標(biāo)值能夠從電源裝置的外部設(shè)定的方式構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于， 所述輸出電流的目標(biāo)值使用對電源裝置預(yù)先設(shè)定的值。
15.一種燈具，其特征在于，搭載了權(quán)利要求1 14中任意一項所述的電源裝置。
16.一種車，其特征在于，搭載了權(quán)利要求15所述的燈具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源裝置以及使用該電源裝置的燈具以及車。本發(fā)明提供的電源裝置，其能夠?qū)?yīng)各種所設(shè)定的半導(dǎo)體光源負(fù)載，且效率高，供給到負(fù)載的電流的脈動少。對半導(dǎo)體光源負(fù)載(2)供電而點(diǎn)燈的該電源裝置具有DC-DC變換電路，其包括電感組件和開關(guān)元件，當(dāng)所述開關(guān)元件接通時，由輸入電源(E)對所述電感組件蓄積能量，當(dāng)所述開關(guān)元件斷開時，所述電感組件所蓄積的能量向負(fù)載側(cè)放出，從而進(jìn)行電壓變換；控制電路，其控制所述開關(guān)元件的接通斷開動作以使DC-DC變換電路(1)的輸出電流(Io)與目標(biāo)值相同，其中，至少在所述控制電路中設(shè)置對使所述開關(guān)元件接通的定時進(jìn)行規(guī)定的機(jī)構(gòu)(8)，以使在所述電感組件中流動的電流為連續(xù)模式動作。
文檔編號H05B37/02GK102047760SQ20098011926
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者神原隆 申請人:松下電工株式會社