Power supply
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SOLUTION: In a voltage booster circuit for boosting a power supply voltage, a DC-DC converter section is connected with a positive power supply section and a negative power supply section performing voltage boosting operation, respectively, with reference to the input voltage side. A voltage to be boosted from the input voltage is obtained on the positive power supply section side, and a voltage boosted from the input voltage to the negative side is obtained synchronously at the negative power supply section. Output voltage is boosted by performing additional driving with the difference voltage between the positive and negative power supply sections.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT，下面是Power supply专利的具体信息内容。
本発明は、例えば、自動車など比較的に電源電圧が低い環境で、多数のＬＥＤランプを点灯したいときの電源装置の構成に係るものであり、詳細には、従来のＤＣ−ＤＣコンバータに比較して約２倍の電圧を発生させることを可能とすし、かつ入力変動に影響を受けない前記コンバータの構成に係るものである。
従来の正電源８０と負電源７０とを有する電源装置９０の構成の例を示すものが図３であり、電源（Ｖ２）から供給された電圧を、制御回路８１、コイル８２、ＦＥＴ８３、および、ダイオード８４により構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路により、駆動するＬＥＤ６０の直列に接続される数を考慮して適宜な電圧まで昇圧し、正電源８０とする
このときには、出力電圧に変動を生じないように、抵抗器８５と抵抗器８６とで出力電圧を分圧して、前記制御回路８１にフィードバックすることで、正電源８０側の出力電圧の安定化を図っており、これは、以降で説明する負電源７０（チャージポンプ回路７１）の出力電圧の安定化にも有効となっている。
また、上記に説明したＤＣ−ＤＣコンバータ回路、即ち、正電源８０からの出力電圧を、チャージポンプ回路７１により電圧を反転させ、前記正電源８０で得られた電圧とほぼ同じ電圧で極性が反転した電圧を得て、前記正電源８０の出力と、負電源７０（チャージポンプ）の出力の間にＬＥＤ６０を接続し駆動する。
このようにすることで、約２倍の電圧が正電源８０と負電源７０との間に得られるものとなるので、例えば、テールライトなど多数のＬＥＤ６０を同時に点灯する必要を生じたときにも、２台の電源装置を用意することなく対応できるなどの利点が得らるものとなり、コストダウンも可能となる。 尚、正電源８０と負電源７０との間には、この間に接続されるＬＥＤ６０に流れる電流を一定化する定電流回路６１が取付けられている。
しかしながら、上記した電源装置９０は、確かに出力電圧が約２倍になり、直列点灯が可能なＬＥＤ６０の数も２倍となるが、前記負電源７０がチャージポンプ回路７１であり、正電源８０が発生した高電圧を反転しているに過ぎないものであるので、総合としての出力電力は、前記したＤＣ−ＤＣコンバータの出力能力を超えることはない。 また、多くの電流を流すことができず、さらに、入力電圧が上がると出力に影響が出てしまうものとなる。
よって、前記ＬＥＤ６０を２倍の明るさをもつものとするために発光面積を２倍としたものを使用すると、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力能力も２倍の能力のものとしなければ成らず、結果としては、近来のより明るさが要求されるＬＥＤ６０を光源とする車両用灯具に使用するときには、電力の供給能力不足を生じやすいという問題点を生じるものとなっていた。
従って、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力能力を超える電力を供給するときには、複数の前記ＤＣ−ＤＣコンバータを用意し、それぞれに点灯可能な範囲の電力のＬＥＤ６０を受け持たせることが必要となり、これに伴い、ＬＥＤ６０に対する断線検出回路、定電流回路なども用意した前記ＤＣ−ＤＣコンバータの数に応じて必要となり、また、それらの回路からの信号も一元化して監視できるようにする必要を生じるなどコストアップも生じ易いという問題点も生じるものとなっていた。 また、入力電圧が上がると、出力に影響が出てしまうものとなっていた。
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、電源電圧の昇圧を行う昇圧回路において、ＤＣ−ＤＣコンバータ部に対して、それぞれが入力電圧側を基準として昇圧動作を行う正電源部と負電源部とを接続し、前記正電源部側では前記入力電圧から昇圧する電圧を得ると共に、前記負電源部では前記入力電圧から負側に昇圧する電圧を同期して得られるものとし、前記正電源部と負電源部との差分電圧で付加を駆動することで、出力電圧を昇圧することを特徴とする電源装置を提供することで課題を解決するものである。
本発明により、入力電圧側に正電源部と負電源部とを接続し、両者の出力電圧間で負荷を駆動する構成のＤＣ−ＤＣコンバータとしたことで、正電源部と負電源部とは同期した状態で正電源部側は入力電圧を正側に昇圧を行い、負電源部側は入力電圧を負側に昇圧を行うものとなり、従来以上の高圧が得られるものとして、車両などに搭載される電源装置の総数を低減してコストダウンを可能とし、かつ、入力電圧の変動を受けないことも可能とするものである。
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 図１に示すものは、本発明に係る電源装置１の構成をブロック図で示したものであり、図２は要部を回路図で示したものである。
まず、図１により、本発明の電源装置１の構成を説明すれば、まず、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の主要部の一方の端子には、例えば、乗用車など通常の車両の電源電圧であるＤＣ１２Ｖが入力端子Ｖｃｃ、スイッチＳＷを介して印加され、そして、このＤＣ−ＤＣコンバータ部２の他方の端子は車体などＧＮＤ（グランド）に接続されている。
そして、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部２には正電源部３と負電源部４とが接続され、それぞれが昇圧の動作を行うものとなるが、本発明においては、前記正電源部３と負電源部４との入力は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部２の入力電圧である１２Ｖ、即ち、車両の電源電圧に接続されている。
また、前記正電源部３の出力と負電源部４の出力との間にはＬＥＤなど負荷部５が接続されると共に、例えば、前記正電源部３、および、負電源部４と車体との短絡、断線などを検出する正側短絡検出回路３ａ、負側短絡検出回路４ａが設けられている。 尚、前記正側短絡検出回路３ａ、負側短絡検出回路４ａを設けた作用については、後に説明を行う。
そして、前記正側短絡検出回路３ａ、負側短絡検出回路４ａからの信号は保護回路・制御部６を介してＤＣ−ＤＣコンバータ部２に適宜な対応を行わせる信号を送る。 前記ＤＣ−ＤＣコンバー２には、コンバータ２１と、保護回路・制御部６からの信号を制御する制御部２２とから構成されている。
以上に説明した動作を図２により更に詳細に説明を行えば、前記入力端子Ｖｃｃから入力された電源電圧は、コイルＬ１を通り、前記ＤＣ−ＤＣコンバーター部２の制御回路２２により駆動されているＦＥＴＱ１によりスイッチングが行われ、このスイッチングによりスイッチング昇圧電圧Ｖｏを生じるものとなる。
ここで、正電源部３は、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード側を負荷部５側とし、この正電源部からの出力電圧は、（電源電圧（Ｖｃｃ）＋スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ））となる。
これに対して、負電源部４は、ダイオードＤ３、Ｄ４のアノード側を負荷部５側とし、この負電源部４からの出力電圧は、電源電圧Ｖｃｃに接続されていることにより、（スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ）−（電源電圧（Ｖｃｃ））となる。
よって、前記正電源部３の出力と、負電源部４の出力間に接続された、ＬＥＤなどの負荷部５に印加される電圧は、電源電圧（Ｖｃｃ）の項が相殺されて、（スイッチング昇圧電圧（Ｖｏ））×２となり、前記電源電圧（Ｖｃｃ）の変動は、負荷部５に印加される電圧には影響を与えないものとなる。
従って、本発明の電源装置においては、負荷部５に対して例えば、車両などの電源電圧（Ｖｃｃ）の変動の影響を直接に与えることが無く、例えば、車両の電源であるバッテリーの充電状態により、負荷５であるＬＥＤなどの明るさが直接に影響を受ける度合いが低減され、常に設定の明るさに近い値で点灯するものとなる。
但し、正電源部３も負電源部４も電源電圧（Ｖｃｃ）を基準としているために、負荷部５は、車両の車体から常に電源電圧（Ｖｃｃ）分のバイアスが加えられた状態となり、配線時には、ＧＮＤ電位である車体と接触して短絡を生じないように注意する必要がにある。
よって、図１に示したような短絡検出回路３ａ、４ａが設けられ、もしも車体などとの短絡を生じたときには保護回路制御部６が作動し、スイッチＳＷを遮断するなど相応の動作を行い、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、負荷部５などの保護を行う。
本発明により、１つのＤＣ−ＤＣコンバーター部２に対して、電源電圧（Ｖｃｃ）に接続される正電源部３と負電源部４とを設け、その正電源部３と負電源部４との間に負荷部５を接続した構成としたことで、１つのＤＣ−ＤＣコンバーター部２により２つの昇圧部、即ち、正電源部３と負電源部４とを駆動可能とし、回路の簡素化によりコストダウンが可能となる。
また、１つのＤＣ−ＤＣコンバーター部２により駆動することで、正電源部３と負電源部４とは完全に同一の同期で点灯を行うものとなり、例えば、２個など複数のＤＣ−ＤＣコンバーターを使用し同一のＬＥＤを点灯するものに比較して、位相ズレなどを生じることがなく、正確で美麗な点灯を行わせることが可能となる。 また、入力電圧（Ｖｃｃ）の変動に影響されず、負荷電圧が一定に保たれるものとなる。
また、上記したように、ＤＣ−ＤＣコンバーター２１が１つで済むと言うことは、ＤＣ−ＤＣコンバーター２１を制御するための制御部２２も１つで済むものとなり、制御部２２を制御、監視するための、保安回路なども１つで済むものとなるので、全体構成はほぼ半減化できるものとなり、全体的な小型化、簡素化も可能となる。
なお、本実施形態では、ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、フォグランプ、ＤＲＬなど、車両用灯具の電源として用いた例で説明を行ったが、これに限らずＬＥＤ街路灯用電源、ＬＥＤ照明器具用電源など、種々な電源装置として利用が可能である。
１…電源装置２…ＤＣ−ＤＣコンバーター部 ２１…コンバーター部 ２２…制御部３…正電源部４…負電源部５…負荷部６…保護回路・制御部
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