JP2013229723A - Load control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷制御装置に係り、特に、デューティにより負荷を制御する負荷制御装置に関するものである。 The present invention relates to a load control device, and more particularly to a load control device that controls a load based on a duty.
自動車の発電装置の故障等により異常が発生すると、一般に12V〜14.5Vの範囲にあるバッテリの電源電圧が、16V以上まで上昇してしまうことがある。このとき、負荷に供給される電源電圧も上昇するため、負荷に対する実効電圧が上昇して負荷への電力供給が必要以上に行われてしまう、という問題があった。例えば、負荷としてランプに供給する実効電圧が上昇すると、ランプの寿命が短くなったり、必要以上の照度となったランプに照射された場合、照射された人は非常にまぶしく感じてしまう。 When an abnormality occurs due to a failure of an automobile power generation device or the like, the power supply voltage of a battery generally in the range of 12V to 14.5V may rise to 16V or more. At this time, since the power supply voltage supplied to the load also rises, there is a problem that the effective voltage with respect to the load rises and power is supplied to the load more than necessary. For example, when the effective voltage supplied to the lamp as a load increases, the life of the lamp is shortened, or when the lamp is irradiated with an illuminance that is more than necessary, the irradiated person feels very dazzling.
そこで、バッテリの電源電圧が所定値以上になると、負荷に対する電源供給のオンオフを行うスイッチの制御を直流信号からパルス信号に切り替え、電源電圧が上昇するに従ってスイッチのオン期間のデューティ比を引き下げるようなパルス信号を出力する負荷制御装置が考えられている(特許文献1)。 Therefore, when the power supply voltage of the battery exceeds a predetermined value, the control of the switch for turning on / off the power supply to the load is switched from the DC signal to the pulse signal, and the duty ratio of the ON period of the switch is lowered as the power supply voltage increases. A load control device that outputs a pulse signal has been considered (Patent Document 1).
上述した負荷制御装置として、例えば図6に示すような電源供給装置が提案されている。同図に示すように、電源供給装置1は、負荷としてのランプ2と、このランプ2に電源を供給するための電源としてのバッテリ3と、ランプ2とバッテリ3との間に設けられたスイッチとしての電界効果トランジスタ(以下「FET」と略記)4と、FET4のオンオフを制御することにより、ランプ2に対するバッテリ3からの電源電圧の供給を制御する負荷制御装置5と、を備えている。
As the load control device described above, for example, a power supply device as shown in FIG. 6 has been proposed. As shown in the figure, a
上記負荷制御装置5は、三角波を発生する三角波発生器6(周期信号発生器)と、三角波発生器6により発生された三角波VTと電源3の電源電圧VIに応じた電圧Vk1とを比較する第1比較器7と、第1比較器7の出力V1をFET4がオンオフできるレベルにシフトするFET駆動回路10と、を備えている。
The
上述した構成によれば、第1比較器7の出力V1を用いてFET4をオンオフすると、例えば、図7に示すように、電源電圧VIが12V以下のときはFET4を常時オンする(デューティ比100%)。電源電圧VIが12Vを越えるとFET4が間欠的にオンし、その後電源電圧VIが上昇するに従ってFET4のオン期間のデューティ比が徐々に小さくなる。そして、これにより電源電圧VIが上昇してもランプ2に対する実効電圧を抑えることができる。
According to the configuration described above, when the
上述したように、第1比較器7からの出力V1を用いてFET4のオンオフ制御を行っているため、電源電圧VIが所定値以上に上昇すると、上昇するに従って連続的にデューティ比が小さくなる。このため、電源電圧VIが所定電圧を少しだけ上回っている状態のときは、99%、98%という高いデューティ比でFET4がオンオフされる。この高デューティ比でFET4がオンオフされている間は、FET4のオフ期間が非常に短く、図8(B)に示すように、FET4のオフによりランプ2に供給される電源電圧VIが減少するが完全に0にならないうちにオン期間となってしまい、FET4が完全にオフしない場合がある。このような状態が生じると、放射/伝導ノイズが急激に増大してしまい、他の機器の誤動作が心配される、という問題があった。なお、電源電圧VIが或る程度高くなりデューティ比が低くなると、図8(A)に示すように、FET4のオフによりランプ2に供給される電源電圧が完全に0になる。
As described above, since the on / off control of the
そこで、本出願人は、例えば95%以上の高デューティでのオンオフをマスクすることを考えた。しかしながら、電源電圧が所定値付近で停滞し、所定値をまたぐような変動が生じたときはデューティが100%と95%との間で頻繁に明るさが変化し、ランプのちらつきの原因となる恐れがあった。 Therefore, the present applicant considered to mask on / off with a high duty of 95% or more, for example. However, when the power supply voltage stagnates in the vicinity of a predetermined value and a fluctuation occurs that crosses the predetermined value, the brightness frequently changes between 100% and 95%, causing the lamp to flicker. There was a fear.
そこで、本発明は、スイッチが完全にオフされないようなデューティ比のパルス信号でスイッチがオンオフされないようにすることにより、放射/伝導ノイズの発生を防止するとともに、所定値をまたがって電源電圧が変動した場合でもデューティ比の変動を抑えることができる負荷制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention prevents the generation of radiation / conduction noise by preventing the switch from being turned on / off by a pulse signal having a duty ratio that does not completely turn off the switch, and the power supply voltage fluctuates over a predetermined value. It is an object of the present invention to provide a load control device that can suppress fluctuations in the duty ratio even in the case of such a failure.
上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、負荷と電源との間に設けられたスイッチを制御する負荷制御装置であって、上限値と下限値との間を周期的に増減する周期信号を発生する周期信号発生器と、前記周期信号発生器により発生された周期信号と前記電源の電源電圧又は前記電源電圧に応じた電圧とを比較する第1比較器と、を備え、前記第1比較器が、前記電源電圧が第1所定値未満の間は直流信号を出力し、前記電源電圧が前記第1所定値以上になると第1パルス信号を出力する負荷制御装置において、前記電源電圧が第1所定値以上になると、一定デューティ比の第2パルス信号を出力し、前記第2パルス信号を出力している間に前記電源電圧が前記第1所定値よりも小さい第2所定値を下回ると、前記第2パルス信号の出力を停止する第2パルス信号出力手段と、前記第1パルス信号及び前記第2パルス信号が入力されるとそのうち一方を選択し、前記直流信号及び前記第2パルス信号が入力されると前記第2パルス信号を選択し、選択したパルス信号を用いて前記スイッチのオンオフ制御を行う選択手段と、を備え、前記第1パルス信号は、当該信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合、前記電源電圧の上昇に応じて前記スイッチのオン期間のデューティ比が小さくなるようなパルス信号であり、前記選択手段により選択された前記一方の信号は、一方の信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合、選択されない他方の信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合に比べて前記スイッチのオフ期間が長くなるような信号であることを特徴とする負荷制御装置に存する。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記第2パルス信号出力手段が、前記周期信号発生器により発生された周期信号と前記周期信号の上限値及び下限値を一定に内分する電圧とを比較する第2比較器を有することを特徴とする請求項1に記載の負荷制御装置に存する。
According to a second aspect of the present invention, the second pulse signal output means compares the periodic signal generated by the periodic signal generator with a voltage that internally divides the upper limit value and lower limit value of the periodic signal. The load control device according to
請求項3記載の発明は、前記第2パルス信号出力手段が、前記電源電圧と前記第2所定値とを比較する第3比較器と、前記第1比較器の出力がセット端子に入力され、前記第3比較器の出力がリセット端子に入力されるフリップフロップと、前記フリップフロップの出力と前記第2比較器の出力が入力され、前記第2パルス信号を出力する第1論理ゲートと、をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の負荷制御装置に存する。
The invention according to claim 3 is characterized in that the second pulse signal output means compares the power supply voltage with the second predetermined value, and the output of the first comparator is input to a set terminal. A flip-flop in which the output of the third comparator is input to a reset terminal; and a first logic gate that receives the output of the flip-flop and the output of the second comparator and outputs the second pulse signal. Furthermore, it exists in the load control apparatus of
請求項4記載の発明は、前記選択手段が、前記第2パルス信号出力手段からの出力と前記第1比較器の出力とが入力される第2論理ゲートから構成されていることを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の負荷制御装置に存する。
The invention according to
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、第1パルス信号がスイッチを完全にオフしないようなデューティ比のときは、第1パルス信号よりも第2パルス信号を用いてスイッチをオンオフ制御した方がスイッチのオフ期間が長くなるため、選択手段により第2パルス信号が選択される。一方、第1パルス信号がスイッチが完全にオフするようなデューティ比のときは、第2パルス信号よりも第1パルス信号を用いてスイッチをオンオフ制御した方がスイッチのオフ期間が長くなり、選択手段により第1パルス信号が選択される。このため、スイッチが完全にオフされないようなデューティ比のパルス信号でスイッチがオンオフされることがなく、放射/伝導ノイズの発生を防止することができる。また、電源電圧が第1所定値を超えた後、直ぐに第1所定値を下回って第1比較器から直流信号が出力されたとしても第2パルス信号出力手段が、電源電圧が第2所定値を下回るまで第2パルス信号の出力を維持するため、選択手段により第2パルス信号が選択されて第2パルス信号を用いたスイッチのオンオフが維持される。このため、第1所定値をまたがって電源電圧が変動した場合でもデューティ比の変動を抑えることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, when the duty ratio is such that the first pulse signal does not completely turn off the switch, the switch is turned on / off using the second pulse signal rather than the first pulse signal. Since the switch off period becomes longer when the control is performed, the second pulse signal is selected by the selection means. On the other hand, when the duty ratio is such that the first pulse signal completely turns off the switch, the switch off period is longer when the switch is turned on / off using the first pulse signal than the second pulse signal. The first pulse signal is selected by the means. Therefore, the switch is not turned on / off by a pulse signal having a duty ratio that does not completely turn off the switch, and the generation of radiation / conduction noise can be prevented. In addition, even if the DC voltage is output from the first comparator immediately after the power supply voltage exceeds the first predetermined value and falls below the first predetermined value, the second pulse signal output means causes the power supply voltage to be the second predetermined value. In order to maintain the output of the second pulse signal until it falls below, the second pulse signal is selected by the selection means, and the on / off of the switch using the second pulse signal is maintained. For this reason, even when the power supply voltage fluctuates across the first predetermined value, variation in the duty ratio can be suppressed.
請求項2記載の発明によれば、第2パルス信号出力手段が、周期信号発生器により発生された周期信号と周期信号の上限値又は下限値を一定に内分する電圧とを比較する第2比較器を有しているので、第1パルス信号と周期が同じ第2パルス信号を簡単に出力することができる。 According to the second aspect of the present invention, the second pulse signal output means compares the periodic signal generated by the periodic signal generator with a voltage that internally divides the upper limit value or lower limit value of the periodic signal. Since the comparator is provided, the second pulse signal having the same period as the first pulse signal can be easily output.
請求項3記載の発明によれば、第2パルス信号出力手段が、第3比較器とフリップフロップと第1論理ゲートから簡単に設けることができる。 According to the third aspect of the present invention, the second pulse signal output means can be easily provided from the third comparator, the flip-flop, and the first logic gate.
請求項4記載の発明によれば、選択手段が第2論理ゲートから簡単に設けることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the selecting means can be easily provided from the second logic gate.
以下、本発明の負荷制御装置を組み込んだ電源供給装置について図1及び図2を参照して説明する。図1に示すように、電源供給装置1は、負荷としてのランプ2と、このランプ2に電源を供給するための電源としてのバッテリ3と、ランプ2とバッテリ3との間に設けられ、ランプ2に対する電源のオンオフを行うスイッチとしてのFET4と、FET4のオンオフを制御することにより、ランプ2に対するバッテリ3からの電源電圧VIの供給を制御する負荷制御装置5と、を備えている。
Hereinafter, a power supply apparatus incorporating the load control apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a
上記FET4は、PチャンネルのFETであり、そのソースが車載バッテリ3の+側に接続され、ドレインがランプ2に接続され、ゲートが負荷制御装置5に接続されている。FET4は、ゲートにLレベルが供給されるとオンしてランプ2に電源が供給され、ゲートにHレベルが出力されるとオフしてランプ2への電源供給が遮断される。上記負荷制御装置5は、図2に示すように、IC化され、電源入力端子TPと、出力端子TOと、グランド端子TGと、を備えている。本実施形態では、負荷制御装置5の全部をIC化した例について説明するが、本発明はこれに限ったものではなく、負荷制御装置5の一部のみをIC化してもよい。
The
電源入力端子TPは、バッテリ3のプラス側に接続されている。出力端子TOは、FET4のゲートに接続されている。グランド端子TGは、バッテリ3のマイナス側に接続されている。なお、バッテリ3のマイナス側はグランドに接続されている。
The power input terminal TP is connected to the positive side of the battery 3. The output terminal TO is connected to the gate of the
上記負荷制御装置5は、ランプ2に供給される電源電圧VIから三角波VTを生成して発生する周期信号発生器としての三角波発生器6と、三角波発生器6により発生された三角波VTと電源電圧VIに応じた電圧Vk1との比較する第1比較器7と、を備えている。
The
上記三角波発生器6は、例えばコンデンサと、コンデンサを一定の充電電流で充電する第1カレントミラー回路と、コンデンサを一定の放電電流で放電する第2カレントミラー回路と、コンデンサの両端が上限値を上回ると出力がLレベルからHレベルに反転し、コンデンサの両端が下限値を下回ると出力がHレベルからLレベルに反転するヒステリシスコンパレータと、ヒステリシスコンパレータの出力がLレベルのときコンデンサを充電させ、Hレベルのときコンデンサを放電させる充放電制御回路(何れも図示せず)と、を備えた周知の三角波発生器である。そして、この三角波発生器6の図示しないコンデンサの両端電圧に上限値及び下限値の間で周期的に増減する周期信号としての三角波VTが発生する。なお、本実施形態では、上限値と下限値とは電源電圧VIを分圧してヒステリシスコンパレータに供給しているため、図3(B)に示すように、三角波の上限値Va及び下限値Vbは、電源電圧VIが上昇するに従って上昇する。
The
上記第1比較器7は、+端子に電源電圧VIに応じた電圧Vk1が入力され、−端子に三角波VTが供給される。電圧Vk1は、電源電圧VIをツェナーダイオードZDと第1抵抗R1とで分圧した電圧である。従って、電源電圧VIがツェナーダイオードZDの降伏電圧以下であるとき、ツェナーダイオードZDにはほとんど電流が流れずに、電圧Vk1は0となる。一方、電源電圧VIがツェナーダイオードZDの降伏電圧を超えると、電圧Vk1は下記の式(1)に示す値となる。
Vk1=VI−VZD …(1)
In the first comparator 7, a voltage Vk1 corresponding to the power supply voltage VI is input to the + terminal, and a triangular wave VT is supplied to the-terminal. The voltage Vk1 is a voltage obtained by dividing the power supply voltage VI by the Zener diode ZD and the first resistor R1. Therefore, when the power supply voltage VI is equal to or lower than the breakdown voltage of the Zener diode ZD, almost no current flows through the Zener diode ZD, and the voltage Vk1 becomes zero. On the other hand, when the power supply voltage VI exceeds the breakdown voltage of the Zener diode ZD, the voltage Vk1 has a value represented by the following formula (1).
Vk1 = VI−VZD (1)
なお、上記VZDはツェナー電圧であり、電源電圧VIの増減に関わらず一定である。式(1)からも明らかなように、電源電圧VIがツェナーダイオードZDの降伏電圧以上になると、電圧Vk1は電源電圧VIに応じた値となり、図3(B)に示すように、電源電圧VIが上昇すると電圧Vk1も上昇する。このときの電圧Vk1の上昇率は、三角波VTの上限値Va及び下限値Vbの上昇率よりも大きい。 The VZD is a Zener voltage and is constant regardless of the increase or decrease of the power supply voltage VI. As is apparent from the equation (1), when the power supply voltage VI becomes equal to or higher than the breakdown voltage of the Zener diode ZD, the voltage Vk1 becomes a value corresponding to the power supply voltage VI, and as shown in FIG. As the voltage rises, the voltage Vk1 also rises. The rate of increase of voltage Vk1 at this time is greater than the rate of increase of upper limit value Va and lower limit value Vb of triangular wave VT.
第1比較器7は、図3(B)及び(C)に示すように、電圧Vk1と三角波VTとを比較し、電圧Vk1が三角波VTよりも低いときはLレベルを出力し、電圧Vk1が三角波VTを上回るとHレベルを出力する。従って、第1比較器7は、図3(A)〜(C)に示すように、電源電圧VIが第1所定値未満の間は常時Lレベルの直流信号を出力し、電源電圧VIが第1所定値以上になると電圧Vk1が三角波VTの下限値Vbを上回り、電源電圧VIの上昇に応じてデューティ比が大きくなる第1パルス信号が出力される。上述したようにFET4は、ゲートにLレベルが供給されるとオンし、Hレベルが供給されるとオンするので、第1比較器7から出力される常時Lレベルの直流信号はFET4を常時オンさせる直流信号であり、第1パルス信号は電源電圧VIの上昇に応じてFET4のオン期間のデューティ比が小さくなるようなパルス信号である。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the first comparator 7 compares the voltage Vk1 with the triangular wave VT, and outputs an L level when the voltage Vk1 is lower than the triangular wave VT. When it exceeds the triangular wave VT, H level is output. Accordingly, as shown in FIGS. 3A to 3C, the first comparator 7 always outputs an L level DC signal while the power supply voltage VI is less than the first predetermined value, and the power supply voltage VI is 1 When the voltage exceeds a predetermined value, the voltage Vk1 exceeds the lower limit value Vb of the triangular wave VT, and a first pulse signal whose duty ratio increases as the power supply voltage VI increases is output. As described above, the
また、負荷制御装置5は、図2に示すように、電源電圧VIが第1所定値以上になると、一定デューティ比の第2パルス信号を出力し、第2パルス信号を出力している間に電源電圧VIが第1所定値よりも小さい第2所定値を下回ると、第2パルス信号の出力を停止する第2パルス信号出力手段としての第2パルス信号出力回路8と、第1パルス信号及び第2パルス信号が入力されるとそのうちHレベルの期間が長い方のパルス信号を選択し、直流信号及び第2パルス信号が入力されると第2パルス信号を選択し、選択したパルス信号を用いてFET4のオンオフ制御を行う選択手段、第2論理ゲートとしてのORゲート9と、ORゲート9の出力をFET4がオンオフできるレベルにシフトするFET駆動回路10と、を備えている。
Further, as shown in FIG. 2, when the power supply voltage VI becomes equal to or higher than the first predetermined value, the
第2パルス信号出力回路8は、電源電圧VIを分圧した電圧Vk2、Vk3を出力する分圧回路11と、三角波発生器6により発生された三角波VTと電圧Vk2とを比較して、その比較結果を出力する第2比較器12と、電圧Vk1と電圧Vk3とを比較して、その比較結果を出力する第3比較器15と、第1比較器7の出力V1がセット端子Sに入力され、第3比較器15の出力V6がリセット端子Rに入力されるフリップフロップ13と、フリップフロップ13の出力V3と第2比較器12の出力V2が入力される第2論理ゲートとしてのNORゲート14と、を有する。
The second pulse
分圧回路11は、電源電圧VI間に互いに直列接続された第2抵抗R2〜第4抵抗R4から構成され、電源電圧VIを第2抵抗R2と第3抵抗R3及び第4抵抗R4とで分圧した電圧を電圧Vk2(=VI×(R3+R4)/(R2+R3+R4))として出力し、電源電圧VIを第2抵抗R2及び第3抵抗R3と第4抵抗R4とで分圧した電圧を電圧Vk3(=VI×R4/(R2+R3+R4))として出力する。電圧Vk2は、電源電圧VIが上昇するに従って上昇するが、三角波の上限値Va及び下限値Vbを一定に内分する電圧となる。
The
第2比較器12は、図3(D)に示すように、電圧Vk2と三角波VTとを比較し、電圧Vk2が三角波VTよりも低いときはHレベルを出力し、電圧Vk1が三角波VTを上回るとLレベルを出力する。従って、上述したように電圧Vk2は三角波VTの上限値Va及び下限値Vbを一定に内分する電圧である為、第2比較器12の出力V2からは、一定デューティ比の第3パルス信号が出力される。第3パルス信号は、第1比較器7に入力する三角波VTを第2比較器12に入力して得ているため、そのLレベルの中心が第1パルス信号のHレベルの中心と同じになる。
As shown in FIG. 3D, the
第3比較器15は、電圧Vk1と電圧Vk3とを比較し、電圧Vk1が電圧Vk3よりも低くなりHレベルを出力し、電圧Vk1が電圧Vk3を上回りLレベルを出力する。電圧Vk3は、電源電圧VIが第1所定値より小さい第2所定値になったときの電圧Vk1に設定されている。従って、第3比較器15は、図4(A)及び(D)に示すように、電源電圧VIが第2所定値以上の間はLレベルを出力し、電源電圧VIが第2所定値を下回るとHレベルを出力する。
The
フリップフロップ13は、図3(E)及び図4(E)に示すように、電源電圧VIが第1所定値以上となり第1比較器7から第1パルス信号が出力されると、その出力V3がHレベルからLレベルに反転し、Lレベルを維持し、図4(E)に示すように、Lレベルを維持した状態で電源電圧VIが第2所定値を下回り第3比較器15の出力V6がLレベルからHレベルに反転するとリセットされ、Hレベルに反転する。NORゲート14は、図3(F)及び図4(F)に示すように、フリップフロップ13の出力V3がHレベルを出力している間はLレベルを維持し、フリップフロップ13の出力V3がLレベルを出力すると第3パルス信号を反転させた第2パルス信号を出力する。第2パルス信号は、第3パルス信号を反転させたものであるため、そのHレベルの中心が第1パルス信号のHレベルの中心と同じになる。
As shown in FIGS. 3E and 4E, when the power supply voltage VI becomes equal to or higher than the first predetermined value and the first pulse signal is output from the first comparator 7, the flip-
次に、上述した構成の電源供給装置1の動作について図3及び図4のタイムチャートを参照して説明する。電源電圧VIが第1所定値以下の間は電圧Vk1が下限値Vbより小さいため、第1比較器7の出力V1からは常時Lレベルの直流信号が出力される(図3(C)、図4(B))。このため、フリップフロップ13の出力V3からは、常時Hレベルが出力される(図3(E)、図4(E))。一方、第2比較器12の出力V2からは、第3パルス信号が出力されるが(図3(D))、上述したようにフリップフロップ13の出力V3が常時Hレベルであるため、NORゲート14の出力V4からは第2パルス信号は出力されず常時Lレベルが出力される(図3(F)、図4(C))。結果、ORゲート9には、常時Lレベルの信号が2つの入力に供給されるため、その出力V5からも常時Lレベルの信号が出力され(図3(G)、図4(F))、FET4が常時オンされる。
Next, the operation of the
一方、電源電圧VIが第1所定値を超えると電圧Vk1が電源電圧VIに応じて上昇するため、第1比較器7の出力V1からは電源電圧VIに応じたデューティ比の第1パルス信号が出力される(図3(C)、図4(B))。電源電圧VIが第1所定値を超えている状態では当然、第2所定値も超えており、第3比較器15の出力V6がLレベルであるため、この第1パルス信号の出力に応じてフリップフロップ13の出力V3は、HレベルからLレベルに反転し、Lレベルを維持する(図3(E)、図4(E))。このため、NORゲート14の出力V4から第3パルス信号を反転させた第2パルス信号が出力される(図3(F)、図4(C))。
On the other hand, when the power supply voltage VI exceeds the first predetermined value, the voltage Vk1 rises according to the power supply voltage VI. Therefore, a first pulse signal having a duty ratio corresponding to the power supply voltage VI is output from the output V1 of the first comparator 7. It is output (FIG. 3C, FIG. 4B). Naturally, when the power supply voltage VI exceeds the first predetermined value, the second predetermined value is also exceeded, and the output V6 of the
これにより、ORゲート9には、第1パルス信号及び第2パルス信号が入力される。そして、ORゲート9は、第1パルス信号及び第2パルス信号のうちHレベルの期間が長い方のパルス信号を選択し、選択したパルス信号を用いてFET4のオンオフ制御を行う。
As a result, the first pulse signal and the second pulse signal are input to the OR gate 9. The OR gate 9 selects a pulse signal having a longer H level period from the first pulse signal and the second pulse signal, and performs on / off control of the
第2パルス信号のデューティ比は、第2パルス信号をFET4のゲートに供給した場合、FET4が完全にオフするような値に設定されている。今、例えば第2パルス信号のデューティ比が、例えば5%(=第2パルス信号をFET4のゲートに供給した場合、オン期間のデューティ比が95%)で一定であるとする。電源電圧VIが第1所定値を少しだけ上回っている状態であり、第1パルス信号のデューティ比が第2パルス信号のデューティ比5%より小さい間、ORゲート9は、第2パルス信号を選択して出力する。一方、電源電圧VIが第1所定値を大きく上回り、第1パルス信号のデューティ比が、第2パルス信号のデューティ比5%を上回ると、ORゲート9は第1パルス信号を選択して出力する。
The duty ratio of the second pulse signal is set to such a value that the
これにより、電源電圧VIが第1所定値(12.5V)を超えても第1パルス信号のデューティ比が5%未満の間は、第2パルス信号を用いてFET4のオンオフが行われ、第1パルス信号のデューティ比が5%を超えると、第1パルス信号を用いてFET4のオンオフが行われるため、図5に示すように、FET4のオン期間がデューティ比95%以上でオンオフされることがない。
As a result, when the power supply voltage VI exceeds the first predetermined value (12.5 V), the
第2パルス信号を出力している状態で、電源電圧VIが第1所定値を下回ると、図4(B)に示すように、第1比較器7の出力V1は第1パルス信号から直流信号に切り替えられる。しかしながら、第3比較器15の出力V6は、電源電圧VIが第1所定値を下回っても第2所定値を下回るまでLレベルを維持しているため(図4(D))、NORゲート14の出力V4からは第2パルス信号の出力が維持される(図4(C))。
When the power supply voltage VI falls below the first predetermined value in the state of outputting the second pulse signal, the output V1 of the first comparator 7 is changed from the first pulse signal to the DC signal as shown in FIG. Can be switched to. However, since the output V6 of the
これにより、ORゲート9には直流信号及び第2パルス信号が入力される。そして、ORゲート9は、直流信号及び第2パルス信号のうち第2パルス信号を選択し、選択した第2パルス信号を用いたFET4のオンオフ制御を継続する。その後、電源電圧VIが第2所定値を下回ると、第3比較器15の出力V6がLレベルからHレベルに反転するため、フリップフロップ13がリセットされて、その出力がLレベルからHレベルに反転する(図4(E))。これにより、NORゲート14の出力がLレベルで一定となるため、ORゲート9からは第2パルス信号の出力が停止され、直流信号が出力される。
As a result, the DC signal and the second pulse signal are input to the OR gate 9. Then, the OR gate 9 selects the second pulse signal from the DC signal and the second pulse signal, and continues the on / off control of the
即ち、図5に示すように、電源電圧VIは一度第1所定値(12.5V)以上になると、その後、第1所定値以下になっても第2パルス信号を用いた制御が継続され、第1所定値より小さい第2所定値(11.5V)を下回ったとき初めて直流信号(デューティ100%)を用いた制御に切り替えられる。
That is, as shown in FIG. 5, once the power supply voltage VI becomes equal to or higher than the first predetermined value (12.5 V), control using the second pulse signal is continued even if the power supply voltage VI becomes equal to or lower than the first predetermined value. Only when the voltage falls below a second predetermined value (11.5 V) smaller than the first predetermined value, the control is switched to the control using the DC signal (
上述した実施形態によれば、第1パルス信号がFET4を完全にオフしないようなデューティ比のときは、第1パルス信号よりも第2パルス信号を用いてFET4をオンオフ制御した方がFET4のオフ期間が長くなるため、ORゲート9により第2パルス信号が選択される。一方、第1パルス信号がFET4が完全にオフするようなデューティ比のときは、第2パルス信号よりも第1パルス信号を用いてFET4をオンオフ制御した方がFET4のオフ期間が長くなり、ORゲート9により第1パルス信号が選択される。このため、FET4が完全にオフされないようなデューティ比のパルス信号でFET4がオンオフされることがなく、放射/伝導ノイズの発生を防止することができる。また、電源電圧VIが第1所定値を超えた後、直ぐに第1所定値を下回って第1比較器7から直流信号が出力されたとしても第2パルス信号回路8が、電源電圧VIが第2所定値を下回るまで第2パルス信号の出力を維持するため、ORゲート9により第2パルス信号が選択されて第2パルス信号を用いたFET4のオンオフが維持される。このため、第1所定値をまたがって電源電圧が変動した場合でもデューティ比の変動を抑えることができる。
According to the embodiment described above, when the duty ratio is such that the first pulse signal does not completely turn off the
上述した実施形態によれば、第2パルス信号出力回路8が、三角波発生器6により発生された三角波VTと三角波VTの上限値Va又は下限値Vbを一定に内分する電圧とを比較する第2比較器12を有しているので、第1パルス信号と周期が同じ第2パルス信号を簡単に出力することができる。
According to the embodiment described above, the second pulse
上述した実施形態によれば、第2パルス信号出力回路8が、第3比較器15と、フリップフロップ13と、NORゲート14と、をさらに有しているので、簡単に設けることができる。
According to the above-described embodiment, the second pulse
上述した実施形態によれば、選択手段がORゲート9から構成されているので、簡単に設けることができる。 According to the above-described embodiment, the selection means is composed of the OR gate 9, so that it can be easily provided.
なお、上述した実施形態では、周期信号発生器として三角波VTを発生する三角波発生器6を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、周期信号としては上限値Vaと下限値Vbとの間で周期的に増減する信号であればよく、例えばのこぎり波であってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、第2パルス信号出力回路8が、第3比較器15と、フリップフロップ13と、NORゲート14と、を有していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電源電圧VIが第1所定値を超えるまでの間、第1所定値を超えた後第2所定値を下回ったとき以降は、三角波VTの上限値Va以上又は下限値Vb以下の電圧Vk2を出力し、電源電圧VIが第1所定値を越えてから第2所定値を下回るまでの間、三角波VTの上限値Vaと下限値Vbとの間を一定で内分するような電圧Vk2を出力するように分圧回路11を可変に設けることも考えられる。
In the above-described embodiment, the second pulse
また、上述した実施形態では、三角波発生器6の上限値Va及び下限値Vbは電源電圧VIから生成され、電源電圧VIの変動に応じて変動していたが、本発明はこれに限ったものではない。上限値Va及び下限値Vbを定電圧源から生成し、一定にすることも考えられる。この場合、分圧回路11も定電圧源からの定電圧を分圧して第2比較器12に出力する必要がある。
In the embodiment described above, the upper limit value Va and the lower limit value Vb of the
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
2 ランプ(負荷)
3 バッテリ(電源)
4 FET(スイッチ)
5 負荷制御装置
6 三角波発生器(周期信号発生器)
7 第1比較器
8 第2パルス信号出力回路(第2パルス信号出力手段)
9 ORゲート(選択手段、第2論理ゲート)
12 第2比較器
13 フリップフロップ
14 NORゲート(第1論理ゲート)
15 第3比較器
VT 三角波(周期信号)
VI 電源電圧
Vk1 電源電圧に応じた電圧
2 Lamp (load)
3 Battery (Power)
4 FET (switch)
5
7
9 OR gate (selection means, second logic gate)
12
15 Third comparator VT Triangular wave (periodic signal)
VI Power supply voltage Vk1 Voltage according to the power supply voltage
Claims (4)
前記電源電圧が第1所定値以上になると、一定デューティ比の第2パルス信号を出力し、前記第2パルス信号を出力している間に前記電源電圧が前記第1所定値よりも小さい第2所定値を下回ると、前記第2パルス信号の出力を停止する第2パルス信号出力手段と、
前記第1パルス信号及び前記第2パルス信号が入力されるとそのうち一方を選択し、前記直流信号及び前記第2パルス信号が入力されると前記第2パルス信号を選択し、選択したパルス信号を用いて前記スイッチのオンオフ制御を行う選択手段と、を備え、
前記第1パルス信号は、当該信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合、前記電源電圧の上昇に応じて前記スイッチのオン期間のデューティ比が小さくなるようなパルス信号であり、
前記選択手段により選択された前記一方の信号は、一方の信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合、選択されない他方の信号を用いて前記スイッチをオンオフ制御した場合に比べて前記スイッチのオフ期間が長くなるような信号である
ことを特徴とする負荷制御装置。 A load control device for controlling a switch provided between a load and a power supply, wherein the periodic signal generator generates a periodic signal that periodically increases and decreases between an upper limit value and a lower limit value, and the periodic signal generation A first comparator that compares a periodic signal generated by a power supply with a power supply voltage of the power supply or a voltage corresponding to the power supply voltage, wherein the first comparator has the power supply voltage less than a first predetermined value. In the load control device that outputs a direct current signal during the period and outputs a first pulse signal when the power supply voltage is equal to or higher than the first predetermined value,
When the power supply voltage becomes equal to or higher than the first predetermined value, a second pulse signal having a constant duty ratio is output, and the second power supply voltage is smaller than the first predetermined value while the second pulse signal is being output. A second pulse signal output means for stopping the output of the second pulse signal when less than a predetermined value;
When the first pulse signal and the second pulse signal are input, one of them is selected. When the DC signal and the second pulse signal are input, the second pulse signal is selected, and the selected pulse signal is selected. And selecting means for performing on / off control of the switch using,
The first pulse signal is a pulse signal such that when the switch is turned on / off using the signal, the duty ratio of the on period of the switch is reduced as the power supply voltage increases.
The one signal selected by the selection means is an off period of the switch when the on / off control of the switch is performed using one signal, compared to a case where the switch is on / off controlled using the other signal not selected. The load control device is characterized in that the signal is such that becomes longer.
ことを特徴とする請求項1に記載の負荷制御装置。 The second pulse signal output means includes a second comparator that compares the periodic signal generated by the periodic signal generator with a voltage that internally divides the upper limit value and the lower limit value of the periodic signal. The load control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の負荷制御装置。 The second pulse signal output means compares the power supply voltage with the second predetermined value, the output of the first comparator is input to a set terminal, and the output of the third comparator is A flip-flop input to a reset terminal, and a first logic gate that receives the output of the flip-flop and the output of the second comparator and outputs the second pulse signal. Item 3. The load control device according to Item 2.
ことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の負荷制御装置。 The said selection means is comprised from the 2nd logic gate into which the output from the said 2nd pulse signal output means and the output of the said 1st comparator are input. The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The load control device according to item.
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