專利名稱：半導體光源點燈電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對LED (Light Emitting Diode)等半導體光源進行點燈的半導體光源點燈電路。
背景技術：
近年來，在前照燈等車輛用燈具中，取代現(xiàn)有的具有燈絲的鹵素燈而使用壽命更長且消耗功率更低的LED。LED的發(fā)光程度即亮度與流過LED的電流大小相關，因此，在將LED用作為光源的情況下，需要用于對流過LED的電流進行調節(jié)的點燈電路。上述點燈電路通常具有誤差指示燈，以使流過LED的電流恒定的方式進行反饋控制。例如，為了使前照燈具有遠光狀態(tài)和近光狀態(tài)，另外為了易于符合標準，希望可以對LED的亮度進行調整。對LED的亮度進行改變的方法，已知連續(xù)改變電流值的方法；以及使電流接通/斷開而改變其占空比的PWM (Pulse Width Modulation)減光。在前者中，有可能由于電流值改變而產生色調或色溫變化的色偏。因此，車輛用燈具的LED點燈電路大多采用后者即PWM減光。本發(fā)明人在專利文獻I中提出了一種采用PWM減光的點燈控制裝置。專利文獻1:日本特開2010-170704號公報

發(fā)明內容
在專利文獻I所記載的點燈控制裝置中，將在開關調節(jié)器的驅動期間檢測出的LED電流的值，在該驅動期間經過后的停止期間中使用電容器模擬地進行保持。但是，通常電容器存在損耗，因此，保持在電容器中的電壓值會微小地逐漸變化。在從停止期間向驅動期間轉變時，為了將LED電流恢復為其在停止期間前的值，需要使在停止期間中如上所述發(fā)生了變化的電壓值復原。但是，通常與LED電流的升高相比，電容器的電壓值的變化平緩，因此，有可能產生過沖，即，在電壓值恢復為原始的值之前LED電流就達到目標值，并從該目標值開始進一步上升。另外，并不限定于PWM減光的情況，在至點燈控制裝置的輸入電壓急劇變化、或者要驅動的LED的數(shù)量大幅變化時，電流反饋環(huán)路中的誤差量的變化無法追隨上述變化，其結果，有可能導致LED電流的過沖或欠沖。本發(fā)明就是鑒于上述狀況而提出的，其目的在于，提供一種可以抑制半導體光源的驅動電流的過沖或欠沖的半導體光源點燈電路。本發(fā)明的一個方式涉及一種半導體光源點燈電路。該半導體光源點燈電路具有開關調節(jié)器，其基于輸入電壓，使用開關元件生成半導體光源的驅動電流；以及控制電路，其對開關元件的閉合/斷開進行控制，以使得驅動電流的大小接近目標值。在將開關調節(jié)器生成驅動電流的狀態(tài)稱為活動狀態(tài)時，使向開關調節(jié)器的輸入電壓，反復成為對應于開關調節(jié)器的活動狀態(tài)的第I電壓、和對應于非活動狀態(tài)的第2電壓。控制電路含有比較器，其對驅動電流的大小和目標值進行比較；可逆計數(shù)器，其以基于比較器中的比較結果而確定的計數(shù)方向對數(shù)字值進行計數(shù)；判定電路，其基于驅動電流的大小，對至開關調節(jié)器的輸入電壓是否偏離第I電壓進行判定；寄存器，其將在判定電路中判定為沒有偏離的情況作為條件之一，取得由可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值，在判定電路中判定為已偏離的期間，對所取得的數(shù)字值進行保持；數(shù)字模擬變換器，其將由可逆計數(shù)器計數(shù)而得到的數(shù)字值變換為模擬信號；以及驅動電路，其基于由數(shù)字模擬變換器進行變換的結果而得到的模擬信號，對開關元件的閉合/斷開進行控制。可逆計數(shù)器在開關調節(jié)器從非活動狀態(tài)成為活動狀態(tài)時，讀出由寄存器保持的數(shù)字值，作為由可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值。根據該方式，可以在判定電路判定為已偏離的期間，將驅動電流的大小和目標值之間的比較結果數(shù)字地進行保持。本發(fā)明的另一方式也是一種半導體光源點燈電路。該半導體光源點燈電路具有開關調節(jié)器，其使用開關元件生成半導體光源的驅動電流；以及控制電路，其對開關元件的閉合/斷開進行控制，以使得驅動電流的大小接近目標值?？刂齐娐泛斜容^器，其對驅動電流的大小和目標值進行比較；可逆計數(shù)器，其以基于比較器中的比較結果而確定的計數(shù)方向對數(shù)字值進行計數(shù)；數(shù)字模擬變換器，其將由可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值變換為模擬信號；以及驅動電路，其基于由數(shù)字模擬變換器進行變換的結果而得到的模擬信號，對開關元件的閉合/斷開進行控制。驅動電流的大小和目標值的差越大，可逆計數(shù)器就越快地對數(shù)字值進行計數(shù)。根據該方式，以數(shù)字方式處理驅動電流的大小和目標值之間的比較結果。此外，上述構成要素的任意組合、或者將本發(fā)明的構成要素或表現(xiàn)在裝置、方法、系統(tǒng)等之間彼此替換而得到的方式，也是作為本發(fā)明的方式而有效的。發(fā)明的效果根據本發(fā)明，可以抑制半導體光源的驅動電流的過沖或欠沖。


圖1是表示具有實施方式所涉及的半導體光源點燈電路的車載電路的結構的電路圖。圖2是表示圖1的動作時鐘選擇電路的結構的電路圖。圖3是表示在PWM減光模式中，圖1的半導體光源點燈電路的動作狀態(tài)的時序圖。圖4是表示在非減光模式中輸入電壓急劇變化的情況下，圖1的光導體光源點燈電路的動作狀態(tài)的時序圖。圖5是表示圖1的第I控制電源電路的變形例的結構的電路圖。
具體實施例方式下面，對各附圖所示的相同或等同的構成要素、部件、信號，標注相同標號而適當?shù)厥÷灾貜驼f明。另外，在各附圖中，將對于說明不重要的部件的一部分省略而進行表示。另外，針對電壓、電流或電阻等添加的標號，根據需要而有時用于表示各個電壓值、電流值或電阻值。在本說明書中，“部件A與部件B連接的狀態(tài)”除了部件A和部件B物理地直接連接的情況之外，還包括部件A和部件B經由不會對電氣連接狀態(tài)產生影響的其它部件而間接連接的情況。圖1是表示車載電路10的結構的電路圖。車載電路10具有實施方式所涉及的半導體光源點燈電路100、發(fā)動機控制單元(Engine Control Unit) 20、車載蓄電池30、以及將3個車載用LED串聯(lián)連接而構成的LED 40。LED 40也可以構成為，可以通過未圖示的旁路開關等針對每一個LED而單獨地控制LED的點燈·熄燈。發(fā)動機控制單元20是用于集中進行汽車的電氣控制的微控制器。發(fā)動機控制單元20與車載蓄電池30連接，從車載蓄電池30承受大約12V的蓄電池電壓Vbat。發(fā)動機控制單元20向半導體光源點燈電路100供給固定電壓即接地電位V_ (= 0V)。發(fā)動機控制單元20針對LED 40的控制具有下述2種模式。1. PWM減光模式在PWM減光模式中，發(fā)動機控制單元20使用減光用開關元件62，生成以從幾百Hz至幾kHz的減光頻率f I且以矩形波形狀變化的輸入電壓Vin。例如，如果減光用開關元件62閉合，則輸入電壓Vin向與蓄電池電壓Vbat相同的例如13V左右的供給電壓上升，如果減光用開關元件62斷開，則輸入電壓Vin向接地電位下降。將輸入電壓Vin的變動周期(=1/Π，下面稱為減光周期Tl)設定為與輸入電壓Vin的上升時或下降時的轉變時間相比更長。因此，輸入電壓Vin反復成為供給電壓和接地電位附近的電壓。發(fā)動機控制單元20將生成的輸入電壓Vin向半導體光源點燈電路100供給。通過上述的輸入電壓Vin的脈沖調制，LED 40以減光頻率fl點滅，從而人的眼睛感覺到的亮度降低 。輸入電壓Vin的占空比設定為能夠得到所需的發(fā)光程度。在該情況下，由于在LED 40點燈時，流過LED 40的電流大小的變動被抑制，從而抑制了色偏。下面，有時將減光用開關元件62閉合，半導體光源點燈電路100經由發(fā)動機控制單元20承受來自車載蓄電池30的電力供給的情況，表示為輸入電壓Vin的供給。另外，有時將減光用開關元件62斷開，將從車載蓄電池30至半導體光源點燈電路100的電力供給停止的情況，表示為輸入電壓Vin的斷路。2.非減光模式在非減光模式中，發(fā)動機控制單元20基本上將供給電壓作為輸入電壓Vin向半導體光源點燈電路100供給。但是，在發(fā)動機啟動時等對車載蓄電池30施加了急劇變化的負荷時，蓄電池電壓Vbat下降，在負荷消失時，蓄電池電壓Vbat上升。與此相伴，輸入電壓Vin也產生變動，有時偏移至與供給電壓不同的例如16V左右的突變電壓。半導體光源點燈電路100含有控制電路102、開關調節(jié)器104及輸入電容器148。輸入電容器148設置在開關調節(jié)器104的輸入段。分別向輸入電容器148的一端施加輸入電壓Vin,向另一端施加接地電位。輸入電容器148的容量較大,實現(xiàn)提高動作穩(wěn)定性、以及降低無線電噪聲的作用。此外，輸入電容器148也可以形成為開關調節(jié)器104的一部分。開關調節(jié)器104 使用可以為 M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)等晶體管的開關元件122，將從發(fā)動機控制單元20輸入的輸入電壓Vin變換為適用于LED40的正向電壓Vf的輸出電壓Vout，并向LED 40的正極施加。如果從電流的觀點出發(fā)，開關調節(jié)器104基于輸入電壓Vin，使用開關元件122生成流過LED40的驅動電流Iu；D。開關調節(jié)器104的接地電位是由發(fā)動機控制單元20供給的。
開關調節(jié)器104在輸入電壓Vin大于或等于開關調節(jié)器104的最低動作電壓的期間，使用開關元件122生成驅動電流1_。開關調節(jié)器104在輸入電壓Vin小于開關調節(jié)器104的最低動作電壓的期間，不生成驅動電流1_。因此，在將開關調節(jié)器104生成驅動電流的狀態(tài)稱為活動狀態(tài)時，在PWM減光模式中，輸入電壓Vin反復成為與活動狀態(tài)對應的供給電壓或突變電壓、以及與非活動狀態(tài)對應的接地電位附近的電壓。控制電路102對開關元件122的閉合/斷開進行控制，以使驅動電流Imi的大小接近目標值。控制電路102含有驅動電路106、D/A變換器120、可逆計數(shù)器118、誤差比較器116、電流檢測部112、動作時鐘選擇電路150、基本時鐘生成電路110、保持電路160、基準電壓源114、第I控制電源電路130、第2控制電源電路140及POR (Power On Reset)電路146。電流檢測部112檢測驅動電流Imi的大小。電流檢測部112例如是流過驅動電流Iled的電流檢測電阻，生成與驅動電流U的大小對應的檢測電壓Vd，并向誤差比較器116的非反轉輸入端子施加。電流檢測部112將檢測電壓Vd向動作時鐘選擇電路150供給。檢測電壓Vd是以接地電位等固定電壓為基準而生成的?；鶞孰妷涸?14生成與驅動電流Im大小的目標值對應的基準電壓Vref，并向誤差比較器116的反轉輸入端子施加。基準電壓源114將基準電壓Vref向動作時鐘選擇電路150供給?；鶞孰妷篤ref是以固定電壓為基準而生成的。誤差比較器116對檢測電壓Vd和基準電壓Vref進行比較。即，誤差比較器116對檢測電壓Vd示出的驅動電流Imi的大小和基準電壓Vref示出的目標值進行比較。誤差比較器116根據檢測電壓V d和基準電壓Vref之間的大小關系，將設為有效或無效的誤差信號S2輸出至可逆計數(shù)器118。特別地，誤差信號S2在Vd彡Vref時設為有效，誤差信號S2的電壓為高電平。誤差信號S2在Vd < Vref時設為無效，誤差信號S2的電壓為低電平。可逆計數(shù)器118以根據在誤差比較器116中的比較結果而確定的計數(shù)器的方向對控制數(shù)字值進行計數(shù)。作為可逆計數(shù)器118，例如也可以采用具有與作為標準邏輯IC的74系列的’ 191相同功能的元件?？赡嬗嫈?shù)器118具有輸入誤差信號S2的U/D控制端子118a、輸入動作時鐘信號S3的時鐘脈沖輸入端子118b、與所計數(shù)的控制數(shù)字值的位數(shù)對應數(shù)量的輸出端子118c、與所計數(shù)的控制數(shù)字值的位數(shù)對應數(shù)量的數(shù)據輸入端子118d、控制是否將從數(shù)據輸入端子118d輸入的數(shù)字值作為控制數(shù)字值進行載入的載入端子118e?？赡嬗嫈?shù)器118將控制數(shù)字值從輸出端子118c向D/A變換器120輸出。表I是可逆計數(shù)器118所涉及的真值表。表I可逆計數(shù)器118在輸入至載入端子IlSe的信號為低電平時，將輸入至數(shù)據輸入端
權利要求
1.一種半導體光源點燈電路，其特征在于，具有 開關調節(jié)器，其基于輸入電壓，使用開關元件生成半導體光源的驅動電流；以及控制電路，其對所述開關元件的閉合/斷開進行控制，以使得驅動電流的大小接近目標值， 在將所述開關調節(jié)器生成驅動電流的狀態(tài)稱為活動狀態(tài)時，至所述開關調節(jié)器的輸入電壓，反復成為對應于所述開關調節(jié)器的活動狀態(tài)的第I電壓、和對應于非活動狀態(tài)的第2電壓， 所述控制電路含有 比較器，其對驅動電流的大小和目標值進行比較； 可逆計數(shù)器，其以基于所述比較器中的比較結果而確定的計數(shù)方向對數(shù)字值進行計數(shù)； 判定電路，其基于驅動電流的大小，對至所述開關調節(jié)器的輸入電壓是否偏離第I電壓進行判定； 寄存器，其將在所述判定電路中判定為沒有偏離的情況作為條件之一，取得由所述可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值，在所述判定電路中判定為已偏離的期間，對所取得的數(shù)字值進行保持； 數(shù)字模擬變換器，其將由所述可逆計數(shù)器計數(shù)而得到的數(shù)字值變換為模擬信號；以及驅動電路，其基于由所述數(shù)字模擬變換器進行變換的結果而得到的模擬信號，對所述開關元件的閉合/斷開進行控制， 所述可逆計數(shù)器在所述開關調節(jié)器從非活動狀態(tài)成為活動狀態(tài)時，讀出由所述寄存器保持的數(shù)字值，作為由所述可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值。
2.—種半導體光源點燈電路，其特征在于，具有 開關調節(jié)器，其使用開關元件生成半導體光源的驅動電流；以及控制電路，其對所述開關元件的閉合/斷開進行控制，以使得驅動電流的大小接近目標值， 所述控制電路含有 比較器，其對驅動電流的大小和目標值進行比較； 可逆計數(shù)器，其以基于所述比較器中的比較結果而確定的計數(shù)方向對數(shù)字值進行計數(shù)； 數(shù)字模擬變換器，其將由所述可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值變換為模擬信號；以及 驅動電路，其基于由所述數(shù)字模擬變換器進行變換的結果而得到的模擬信號，對所述開關元件的閉合/斷開進行控制， 驅動電流的大小和目標值的差越大，所述可逆計數(shù)器就越快地對數(shù)字值進行計數(shù)。
3.根據權利要求2所述的半導體光源點燈電路，其特征在于， 所述控制電路還含有時鐘生成部，其生成時鐘信號，該時鐘信號隨著驅動電流的大小和目標值的差越大而頻率越高， 所述可逆計數(shù)器基于由所述時鐘生成部生成的時鐘信號進行計數(shù)動作。
4.根據權利要求2或3所述的半導體光源點燈電路，其特征在于，在將所述開關調節(jié)器生成驅動電流的狀態(tài)稱為活動狀態(tài)時，使向所述開關調節(jié)器的輸入電壓，反復成為對應于所述開關調節(jié)器的活動狀態(tài)的第I電壓、和對應于非活動狀態(tài)的第2電壓， 所述控制電路還含有 判定電路，其基于驅動電流的大小，對至所述開關調節(jié)器的輸入電壓是否偏離第I電壓進行判定；以及 寄存器，其將在所述判定電路中判定為沒有偏離的情況作為條件之一，取得由所述可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值，在所述判定電路中判定為已偏離的期間，對所取得的數(shù)字值進行保持， 所述可逆計數(shù)器在所述開關調節(jié)器從非活動狀態(tài)成為活動狀態(tài)時，讀出由所述寄存器保持的數(shù)字值，作為由所述可逆計數(shù)器進行計數(shù)而得到的數(shù)字值。
5.根據權利要求4所述的半導體光源點燈電路，其特征在于， 如果在所述判定電路中判定為已偏離，則所述可逆計數(shù)器以與在所述判定電路中判定為沒有偏離的情況相比更快地對數(shù)字值進行計數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體光源點燈電路，其使電路規(guī)模更小。半導體光源點燈電路(10)具有開關調節(jié)器(104)，其基于輸入電壓(Vin)，使用開關元件(122)生成驅動電流(ILED)；以及控制電路(102)?？刂齐娐?102)含有誤差比較器(116)，其對驅動電流(ILED)的大小和目標值進行比較；可逆計數(shù)器(118)，其基于比較結果，對控制數(shù)字值進行計數(shù)；動作時鐘選擇電路(150)，其基于驅動電流(ILED)的大小，判斷輸入電壓(Vin)是否被斷路；以及寄存器(162)，其基于判斷結果，取得或不取得控制數(shù)字值，并對所取得的控制數(shù)字值進行保持?？赡嬗嫈?shù)器(118)在開關調節(jié)器(104)從非活動狀態(tài)成為活動狀態(tài)時，將由寄存器(162)保持的數(shù)字值作為控制數(shù)字值讀出。
文檔編號H05B37/02GK103037571SQ201210375028
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2011年10月6日
發(fā)明者菊池賢, 鹽津文規(guī), 難波高范, 伊藤昌康 申請人:株式會社小糸制作所