JPH04210774A - 自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置 - Google Patents
自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置Info
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- JPH04210774A JPH04210774A JP2401537A JP40153790A JPH04210774A JP H04210774 A JPH04210774 A JP H04210774A JP 2401537 A JP2401537 A JP 2401537A JP 40153790 A JP40153790 A JP 40153790A JP H04210774 A JPH04210774 A JP H04210774A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は自動車用高輝度放電ラン
プの電源回路装置に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】近年、自動車のデザインはより流線型を
指向する傾向にあり、これにともないコンパクトなヘッ
ドライトが求められている。ただし、ヘッドライトをコ
ンパクト化すると灯具の集光効率が低下するために従来
のハロゲン電球よりも高効率で高輝度の光源が必要にな
りこのような条件を満たす次世代のヘッドライトとして
、高輝度放電ランプ（以下ＨＩＤランプと称す）を用い
たシステムが開発されている。このＨＩＤランプシステ
ムは、石英ガラス製の発光管内に希ガス、水銀及び発光
物質として金属ハロゲン化物を封入した超小型メタルハ
ライドランプと、点灯回路と、自動車直流電圧を昇圧す
る電源回路装置から構成されている。 ［０００３］図３にこのシステムのブロック図を示し、
その動作について説明する。１は自動車に備えられてい
る直流電源で、２はライトの点灯スイッチである。３は
上記直流電源１の電圧を昇圧する電源回路装置であり直
流電源１で発生する９〜１６Ｖの直流電圧を３２０Ｖの
直流電圧に変換するものである。４はランプの点灯回路
で、電源回路装置３で変換された直流電圧３２０■をさ
らに高周波、高電圧変換しランプの点灯始動と点灯維持
を制御するものである。５ａ及び５ｂは自動車のヘッド
ライトとして使用されるＨＩＤランプで通常自動車には
左右別々に、メインビーム、デイマービームの２灯が一
組となって使われており、ライト切り替えスイッチ６に
よって前記メインビームとデイマービームの切り替えが
できるようになっている。 ［０００４１図４は前記電源回路装置の構成を示す回路
図であり、前記直流電源１を入力側に接続し、トランス
１０１、スイッチング素子１０２．ダイオード１０３゜
コンデンサ１０４で構成される他励式フライバックＤＣ
／ＤＣコンバータ１０と、この二次側出力端子部に抵抗
２０１．２０２．０３Ｃ３０１、ＰＷＭコンパレータ３
０２、エラーアンプ３０３、及びＡＮＤ素子３０４で構
成される制御回路３０を接続し、前記抵抗２０１と抵抗
２０２で分割された出力電圧モニター信号がこの制御回
路３０にフィードバックされ、前記他励式フライバック
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチング素子１０２に
接続されオン・オフ信号を送り一定出力電圧を得る電源
回路装置を構成したものである。 ［０００５］また、抵抗４０１と抵抗４０２、コンデン
サ４０３、及びプツトタイムコンパレータ４０４で構成
されるデッドタイムコントローラ回路４０は、前記他励
式フライバックＤＣ／ＤＣコンバータ１０に電源を投入
し二次側のコンデンサ１０４に充電を行う際に、出力電
圧が安定するまでスイッチング素子１０２の定格電流を
超えないようにソフトスタート動作を行う回路として働
くものであり、このデットタイムコントロール回路４０
の動作としては、電源投入時、出力電圧が定常電圧に立
ち上がるまで、スイッチング素子１０２への信号のオン
デユーテイを広げようとする制御回路３０に反して、ス
イッチング素子１０２を保護するために、短いオンデユ
ーテイから徐々にオンデユーテイを広げていくように働
き、このオンデユーテイの広がりは、デットタイムコン
トロール回路４０の抵抗４０２とコンデンサ４０３の時
定数カーブで決定され、デッドタイムコンパレータ４０
４に入力される電圧をＶＤＴとすると一般的なスイッチ
ング素子１０２のオン・オフデユーティの変化は図５で
示すようになる。つまりＶｏｔが高いときはオンデユー
テイが短く、Ｖｅｒが低くなるに従ってオンデユーテイ
が広がるものである。 ［０００６］図６は前記ＨＩＤランプを自動車用に使用
した場合のランプの光束状態を示す特性図であり、ライ
ト点灯スイッチがオンになると電源回路の入力に電圧が
投入され、出力側に３２０Ｖの電圧が出力され、３２０
Ｖに安定化された時点で点灯回路にてライトが点灯され
る。図中示したＴｏゎがライト点灯スイッチをオンにし
た時点からある一定の光束を得るまでのランプの光束立
ち上がり時間であり、このｒｏ ｍを短くする方法とし
て３２０■の立ち上がり時間Ｔ ３２０ ｖをできるだ
け短くすることが必要である。 ［０００７］一般に、家庭用、業務用として使用される
一般照明用のＨＩＤランプは、光束の立ち上がりを瞬時
に行うような要求はなされておらず、製品化されている
ものは電源立ち上げから光束の立ち上がりまで１分以上
の時間を要するものであった。ところが、ＨＩＤランプ
を自動車用に使用する場合には瞬時にランプの光束が立
ち上がることを要求され、従来のハロゲン電球を使用し
たヘッドライトの光束立ち上がり時間と同等の数秒間で
光束の立ち上がりを実現しなければならず従来の自動車
用ＨＩＤランプシステムでは、ランプの光束をより早く
立ち上げるために、始動時に点灯回路で一定時間高い電
力を供給するシステムを用いたものであった。 ［０００８］
プの電源回路装置に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】近年、自動車のデザインはより流線型を
指向する傾向にあり、これにともないコンパクトなヘッ
ドライトが求められている。ただし、ヘッドライトをコ
ンパクト化すると灯具の集光効率が低下するために従来
のハロゲン電球よりも高効率で高輝度の光源が必要にな
りこのような条件を満たす次世代のヘッドライトとして
、高輝度放電ランプ（以下ＨＩＤランプと称す）を用い
たシステムが開発されている。このＨＩＤランプシステ
ムは、石英ガラス製の発光管内に希ガス、水銀及び発光
物質として金属ハロゲン化物を封入した超小型メタルハ
ライドランプと、点灯回路と、自動車直流電圧を昇圧す
る電源回路装置から構成されている。 ［０００３］図３にこのシステムのブロック図を示し、
その動作について説明する。１は自動車に備えられてい
る直流電源で、２はライトの点灯スイッチである。３は
上記直流電源１の電圧を昇圧する電源回路装置であり直
流電源１で発生する９〜１６Ｖの直流電圧を３２０Ｖの
直流電圧に変換するものである。４はランプの点灯回路
で、電源回路装置３で変換された直流電圧３２０■をさ
らに高周波、高電圧変換しランプの点灯始動と点灯維持
を制御するものである。５ａ及び５ｂは自動車のヘッド
ライトとして使用されるＨＩＤランプで通常自動車には
左右別々に、メインビーム、デイマービームの２灯が一
組となって使われており、ライト切り替えスイッチ６に
よって前記メインビームとデイマービームの切り替えが
できるようになっている。 ［０００４１図４は前記電源回路装置の構成を示す回路
図であり、前記直流電源１を入力側に接続し、トランス
１０１、スイッチング素子１０２．ダイオード１０３゜
コンデンサ１０４で構成される他励式フライバックＤＣ
／ＤＣコンバータ１０と、この二次側出力端子部に抵抗
２０１．２０２．０３Ｃ３０１、ＰＷＭコンパレータ３
０２、エラーアンプ３０３、及びＡＮＤ素子３０４で構
成される制御回路３０を接続し、前記抵抗２０１と抵抗
２０２で分割された出力電圧モニター信号がこの制御回
路３０にフィードバックされ、前記他励式フライバック
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチング素子１０２に
接続されオン・オフ信号を送り一定出力電圧を得る電源
回路装置を構成したものである。 ［０００５］また、抵抗４０１と抵抗４０２、コンデン
サ４０３、及びプツトタイムコンパレータ４０４で構成
されるデッドタイムコントローラ回路４０は、前記他励
式フライバックＤＣ／ＤＣコンバータ１０に電源を投入
し二次側のコンデンサ１０４に充電を行う際に、出力電
圧が安定するまでスイッチング素子１０２の定格電流を
超えないようにソフトスタート動作を行う回路として働
くものであり、このデットタイムコントロール回路４０
の動作としては、電源投入時、出力電圧が定常電圧に立
ち上がるまで、スイッチング素子１０２への信号のオン
デユーテイを広げようとする制御回路３０に反して、ス
イッチング素子１０２を保護するために、短いオンデユ
ーテイから徐々にオンデユーテイを広げていくように働
き、このオンデユーテイの広がりは、デットタイムコン
トロール回路４０の抵抗４０２とコンデンサ４０３の時
定数カーブで決定され、デッドタイムコンパレータ４０
４に入力される電圧をＶＤＴとすると一般的なスイッチ
ング素子１０２のオン・オフデユーティの変化は図５で
示すようになる。つまりＶｏｔが高いときはオンデユー
テイが短く、Ｖｅｒが低くなるに従ってオンデユーテイ
が広がるものである。 ［０００６］図６は前記ＨＩＤランプを自動車用に使用
した場合のランプの光束状態を示す特性図であり、ライ
ト点灯スイッチがオンになると電源回路の入力に電圧が
投入され、出力側に３２０Ｖの電圧が出力され、３２０
Ｖに安定化された時点で点灯回路にてライトが点灯され
る。図中示したＴｏゎがライト点灯スイッチをオンにし
た時点からある一定の光束を得るまでのランプの光束立
ち上がり時間であり、このｒｏ ｍを短くする方法とし
て３２０■の立ち上がり時間Ｔ ３２０ ｖをできるだ
け短くすることが必要である。 ［０００７］一般に、家庭用、業務用として使用される
一般照明用のＨＩＤランプは、光束の立ち上がりを瞬時
に行うような要求はなされておらず、製品化されている
ものは電源立ち上げから光束の立ち上がりまで１分以上
の時間を要するものであった。ところが、ＨＩＤランプ
を自動車用に使用する場合には瞬時にランプの光束が立
ち上がることを要求され、従来のハロゲン電球を使用し
たヘッドライトの光束立ち上がり時間と同等の数秒間で
光束の立ち上がりを実現しなければならず従来の自動車
用ＨＩＤランプシステムでは、ランプの光束をより早く
立ち上げるために、始動時に点灯回路で一定時間高い電
力を供給するシステムを用いたものであった。 ［０００８］
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
用の直流電源であるバッテリーの電圧範囲は通常９〜１
６Ｖ、異常時９〜２４Ｖと非常に広範囲であり、この範
囲の中でスイッチング素子の定格電流を超えず、かつ出
力電圧の立ち上がり時間を早くするようにソフトスター
ト定数を決定するのは難しく、最大電圧が入力された時
にスイッチング素子が定格電流を超えないようにソフト
スタート定数を設定すると、低電圧入力時には出力電圧
の立ち上がりが非常に長いものになってしまうという課
題を有していた。 ［０００９］本発明は、このような問題点を解決するも
ので、電源電圧が広範囲にわたって変動しても出力電圧
の立ち上がりを早く行い、かつスイッチング素子を破壊
しないようにする自動車用高輝度放電ランプの電源回路
装置を提供することを目的とするものである。 ［００１０１
用の直流電源であるバッテリーの電圧範囲は通常９〜１
６Ｖ、異常時９〜２４Ｖと非常に広範囲であり、この範
囲の中でスイッチング素子の定格電流を超えず、かつ出
力電圧の立ち上がり時間を早くするようにソフトスター
ト定数を決定するのは難しく、最大電圧が入力された時
にスイッチング素子が定格電流を超えないようにソフト
スタート定数を設定すると、低電圧入力時には出力電圧
の立ち上がりが非常に長いものになってしまうという課
題を有していた。 ［０００９］本発明は、このような問題点を解決するも
ので、電源電圧が広範囲にわたって変動しても出力電圧
の立ち上がりを早く行い、かつスイッチング素子を破壊
しないようにする自動車用高輝度放電ランプの電源回路
装置を提供することを目的とするものである。 ［００１０１
【課題を解決するための手段］上記課題を解決するため
に本発明の自動車用高輝度放電ランプの電源回路装置は
、トランスとスイッチング素子を備え前記トランスの一
次側の直流電圧を昇圧し二次側に出力電圧を得るＤＣ／
ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧に基づき前記スイッチング素子のオン・オフを制御す
る制御回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの
一次側の入力電圧を電流に変換する電源電圧監視回路と
、この電源電圧監視回路の出力する電流に基づき前記Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のオン・オフを
制御するデットタイムコントロール回路から自動車用高
輝度放電ランプの電源回路装置を構成したものである。 ［００１１１ 【作用］この構成により入力電源電圧に応じてソフトス
タート条件が自動的に変化し、電源電圧が広範囲にわた
って変動してもスイッチング素子を破壊することなく出
力電圧の立ち上がりを早く行うことができる電源回路装
置を得ることができる。 ［００１２］ 【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を用いて説明する。なお、本発明の電源回路装置は
前記図３で説明した構成で自動車用に使用され、図中電
源回路装置３で示す部分に特徴を有する発明内容である
。 ［００１３］図１は本発明の自動車用高輝度放電ランプ
電源回路装置を示す回路図であり、他励式フライバック
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０．制御回路３０．デットタイ
ムコントロール回路４０は前記図４で示した従来例と同
じ構成であるため同一符号を付は説明を省略する。抵抗
５０１．５０２，５０３、トランジスタ５０４で構成さ
れる電源電圧監視回路５０は、入力電圧に基づいて可変
する電流源を構成し、この電流源から流れ出る電流は、
前記デットタイムコントロール回路４０の時定数を決め
る抵抗４０２に流れ込み、この抵抗４０２とコンデンサ
４０３とで決定される時定数のカーブを可変するもので
ある。なお、この時定数のカーブは次式で与えられる。 ＶｏτＶ＋ｅｇ （Ｒ／ （Ｒ１＋Ｒ２） ）
（Ｖ＋ｅｇ Ｒ１・ ｉｏ） ・ （１−ε−
１丁）Ｔ＝Ｃ−Ｒ１・Ｒ２／ （Ｒ１＋Ｒ２）［００１
４］ここでＶＤＴはデッドタイムコンパレータ４０４の
入力電圧、■、。ッは基準電圧、Ｒ１は抵抗４０２、Ｒ
２は抵抗４０１、Ｃはコンデンサ４０３．１０は電源電
圧監視回路５０から流れ出る電流である。 ［００１５］前記電源電圧監視回路５０の動作として、
ｉ。は入力電圧が低いときには小さくなり、入力電圧が
高いときには大きくなるので、入力電圧別にＶａｔの変
化を電源投入時から見ると図２で示す特性図のようにな
る。前記図５で説明したように、ＶＤＴが高ければスイ
ッチング素子１０２のオンデユーテイが短くなる。すな
わち、入力電圧が高ければオンデユーテイを抑える方向
の働くようになるのでスイッチング素子１０２を保護し
、また入力電圧が低ければＶｏｔが低くなるのでオンデ
ユーテイが広がり、前記他励式フライバックＤＣ／ＤＣ
コンバーター０の出力電圧が早く立ち上がるように働き
、目的を達成することができる。 ［００１６］
に本発明の自動車用高輝度放電ランプの電源回路装置は
、トランスとスイッチング素子を備え前記トランスの一
次側の直流電圧を昇圧し二次側に出力電圧を得るＤＣ／
ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧に基づき前記スイッチング素子のオン・オフを制御す
る制御回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの
一次側の入力電圧を電流に変換する電源電圧監視回路と
、この電源電圧監視回路の出力する電流に基づき前記Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のオン・オフを
制御するデットタイムコントロール回路から自動車用高
輝度放電ランプの電源回路装置を構成したものである。 ［００１１１ 【作用］この構成により入力電源電圧に応じてソフトス
タート条件が自動的に変化し、電源電圧が広範囲にわた
って変動してもスイッチング素子を破壊することなく出
力電圧の立ち上がりを早く行うことができる電源回路装
置を得ることができる。 ［００１２］ 【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を用いて説明する。なお、本発明の電源回路装置は
前記図３で説明した構成で自動車用に使用され、図中電
源回路装置３で示す部分に特徴を有する発明内容である
。 ［００１３］図１は本発明の自動車用高輝度放電ランプ
電源回路装置を示す回路図であり、他励式フライバック
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０．制御回路３０．デットタイ
ムコントロール回路４０は前記図４で示した従来例と同
じ構成であるため同一符号を付は説明を省略する。抵抗
５０１．５０２，５０３、トランジスタ５０４で構成さ
れる電源電圧監視回路５０は、入力電圧に基づいて可変
する電流源を構成し、この電流源から流れ出る電流は、
前記デットタイムコントロール回路４０の時定数を決め
る抵抗４０２に流れ込み、この抵抗４０２とコンデンサ
４０３とで決定される時定数のカーブを可変するもので
ある。なお、この時定数のカーブは次式で与えられる。 ＶｏτＶ＋ｅｇ （Ｒ／ （Ｒ１＋Ｒ２） ）
（Ｖ＋ｅｇ Ｒ１・ ｉｏ） ・ （１−ε−
１丁）Ｔ＝Ｃ−Ｒ１・Ｒ２／ （Ｒ１＋Ｒ２）［００１
４］ここでＶＤＴはデッドタイムコンパレータ４０４の
入力電圧、■、。ッは基準電圧、Ｒ１は抵抗４０２、Ｒ
２は抵抗４０１、Ｃはコンデンサ４０３．１０は電源電
圧監視回路５０から流れ出る電流である。 ［００１５］前記電源電圧監視回路５０の動作として、
ｉ。は入力電圧が低いときには小さくなり、入力電圧が
高いときには大きくなるので、入力電圧別にＶａｔの変
化を電源投入時から見ると図２で示す特性図のようにな
る。前記図５で説明したように、ＶＤＴが高ければスイ
ッチング素子１０２のオンデユーテイが短くなる。すな
わち、入力電圧が高ければオンデユーテイを抑える方向
の働くようになるのでスイッチング素子１０２を保護し
、また入力電圧が低ければＶｏｔが低くなるのでオンデ
ユーテイが広がり、前記他励式フライバックＤＣ／ＤＣ
コンバーター０の出力電圧が早く立ち上がるように働き
、目的を達成することができる。 ［００１６］
【発明の効果】以上のように本発明による自動車用高輝
度放電ランプの電源回路装置は、入力電源電圧監視回路
を構成することによって、電源立ち上がり時に入力電源
電圧が広範囲に変動してもスイッチング素子の保護を行
うことができると共に、出力電圧立ち上がりの時間を短
くでき、結果的にランプの光束立ち上がり時間を早くす
ることができる工業的価値の大なるものである。
度放電ランプの電源回路装置は、入力電源電圧監視回路
を構成することによって、電源立ち上がり時に入力電源
電圧が広範囲に変動してもスイッチング素子の保護を行
うことができると共に、出力電圧立ち上がりの時間を短
くでき、結果的にランプの光束立ち上がり時間を早くす
ることができる工業的価値の大なるものである。
【図１】本発明の一実施例による自動車用高輝度放電ラ
ンプ電源回路装置を示す回路図
ンプ電源回路装置を示す回路図
【図２】同実施例の電源始動時の回路動作を示す特性図
【図３】自動車用高輝度放電ランプシステムのブロック
図
図
【図４】従来の自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置
を示す回路図
を示す回路図
【図５】同自動車用高輝度放電ランプシステムの動作を
示す特性図
示す特性図
【図６】図５に示す同装置の電源始動時の回路動作を示
す特性図
す特性図
１ 直流電源
２ ライト点灯スイッチ
１０ 他励式フライバックＤＣ／ＤＣコンバータ１０１
トランス １０２ スイッチング素子 ３０ 制御回路 ４０ プツトタイムコントロール回路 ４０１ 抵抗Ｒ２ ４０２抵抗Ｒ１ ４０３コンデンサ ４０４ プツトタイムコンパレータ ５０ 電源電圧監視回路 ５０１．５０２，５０３ 抵抗 ５０４ トランジスタ
トランス １０２ スイッチング素子 ３０ 制御回路 ４０ プツトタイムコントロール回路 ４０１ 抵抗Ｒ２ ４０２抵抗Ｒ１ ４０３コンデンサ ４０４ プツトタイムコンパレータ ５０ 電源電圧監視回路 ５０１．５０２，５０３ 抵抗 ５０４ トランジスタ
Claims (1)
- 【請求項１】トランスとスイッチング素子を備え前記ト
ランスの一次側の直流電圧を昇圧変換し二次側に出力電
圧を得るＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコン
バータの出力電圧に基づき前記スイッチング素子のオン
・オフを制御する制御回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバー
タのトランスの一次側の入力電圧を電流に変換する電源
電圧監視回路と、この電源電圧監視回路の出力する電流
に基づき前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子
のオン・オフを制御するデットタイムコントロール回路
を接続して構成した自動車用高輝度放電ランプ電源回路
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401537A JPH04210774A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401537A JPH04210774A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210774A true JPH04210774A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18511368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401537A Pending JPH04210774A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 自動車用高輝度放電ランプ電源回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04210774A (ja) |
-
1990
- 1990-12-12 JP JP2401537A patent/JPH04210774A/ja active Pending
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