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1. (WO2018193851) 電圧出力装置及び電源システム
Document

明 細 書

発明の名称 電圧出力装置及び電源システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082  

符号の説明

0083  

請求の範囲

1   2   3  

図面

1   2   3   4  

明 細 書

発明の名称 : 電圧出力装置及び電源システム

技術分野

[0001]
 本発明は電圧出力装置及び電源システムに関する。
 本出願は、2017年4月21日出願の日本出願第2017-084379号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

背景技術

[0002]
 特許文献1には、スイッチを介して電圧を出力する技術が開示されている。この技術では、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、スイッチのオン及びオフに係るデューティを調整することによって、スイッチを介して出力される電圧の平均値を調整する。スイッチのオン及びオフに係るデューティは、一定期間において、スイッチがオンである期間が占める割合である。
[0003]
 バッテリが発光ダイオードに電圧を出力する電源システムでは、バッテリの出力電圧の変動によって、発光ダイオードが発する光がちらつく可能性がある。特許文献1に記載されている技術を用いた場合、発光ダイオードが発する光のちらつきを防止することができる。具体的には、バッテリと発光ダイオードのアノードとの間にスイッチを設け、このスイッチのオン及びオフの切替えを交互に繰り返す。スイッチのオン及びオフに係るデューティを調整することによって、発光ダイオード及び抵抗の直列回路に印加される電圧の平均値を一定に保つことができる。
[0004]
 バッテリの出力電圧はスタータの動作状態に応じて変動する。スタータが作動している間、バッテリの出力電圧は9Vであり、スタータが動作を停止している間、バッテリの出力電圧は12Vであると仮定する。この場合において、バッテリの出力電圧が9Vであるとき、スイッチのオン及びオフに係るデューティを100%に調整し、バッテリの出力電圧が12Vであるとき、スイッチのオン及びオフに係るデューティを75%に調整する。このようにスイッチのオン及びオフに係るデューティを調整した場合、発光ダイオード及び抵抗の直列回路に印加される電圧の平均値は常に9Vに維持されるので、発光ダイオードが発する光のちらつきが防止される。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2003-338396号公報

発明の概要

[0006]
 本発明の一態様に係る電圧出力装置は、変動する入力電圧を、該入力電圧の変動範囲の上限値以上である電圧に昇圧する昇圧回路と、スイッチと、該スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す切替え部とを備え、前記昇圧回路は、昇圧した電圧を、前記スイッチを介して出力する。
[0007]
 本発明の一態様に係る電源システムは、前述した電圧出力装置と、該電圧出力装置が出力した電圧が印加される発光ダイオードとを備える。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 本実施形態における電源システムの要部構成を示すブロック図である。
[図2] 電圧出力装置の動作の説明図である。
[図3] 昇圧回路の回路図である。
[図4] コンパレータの動作の説明図である。

発明を実施するための形態

[0009]
[本開示が解決しようとする課題]
 特許文献1に記載の技術を用いて構成された電源システムでは、スイッチを介して出力する電圧の平均値は、スイッチに入力される電圧の下限値以下に制限される。このため、発光ダイオードが発する光の強度の平均値は、発光ダイオード及び抵抗の直列回路に印加される電圧の平均値がスイッチに入力される電圧の下限値である場合に発光ダイオードが発する光の強度の平均値以下に制限される。結果、特許文献1に記載の技術を用いて構成された電源システムには、発光ダイオードが発する光の強度の平均値が小さいという問題がある。
[0010]
 そこで、スイッチを介して出力する電圧の平均値が制限されない電圧出力装置、及び、該電圧出力装置を備える電源システムを提供することを目的とする。
[0011]
[本開示の効果]
 本開示によれば、スイッチを介して出力する電圧の平均値が制限されない。
[0012]
[本発明の実施形態の説明]
 最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[0013]
(1)本発明の一態様に係る電圧出力装置は、変動する入力電圧を、該入力電圧の変動範囲の上限値以上である電圧に昇圧する昇圧回路と、スイッチと、該スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す切替え部とを備え、前記昇圧回路は、昇圧した電圧を、前記スイッチを介して出力する。
[0014]
 上記の一態様にあっては、昇圧回路は、入力電圧を、入力電圧の変動範囲の上限値以上である電圧に昇圧し、昇圧した電圧を、スイッチを介して出力する。このため、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返すことによって、スイッチを介して出力する電圧の平均値を、入力電圧の変動範囲の下限値よりも高い電圧に調整することが可能である。結果、スイッチを介して出力される電圧の平均値が入力電圧の変動範囲の下限値以下に制限されることはない。
[0015]
(2)本発明の一態様に係る電圧出力装置では、前記昇圧回路は、前記入力電圧を、前記上限値以上である一定の目標電圧に昇圧する。
[0016]
 上記の一態様にあっては、昇圧回路は一定の目標電圧を出力する。従って、スイッチを介して出力する電圧の平均値を一定値に固定する場合、スイッチのオン及びオフに係るデューティを変動させる必要はない。
[0017]
(3)本発明の一態様に係る電源システムは、前述した電圧出力装置と、該電圧出力装置が出力した電圧が印加される発光ダイオードとを備える。
[0018]
 上記の一態様にあっては、電圧出力装置が出力した電圧が発光ダイオードに印加され、発光ダイオードが発光する。
[0019]
[本発明の実施形態の詳細]
 本発明の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[0020]
 図1は、本実施形態における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載され、電圧出力装置2、発電機31、バッテリ32、スタータ33及びLEDユニット41,42を有する。電圧出力装置2は、昇圧回路21、出力スイッチ22、信号出力部23及び切替え部24を有する。
[0021]
 発電機31及びスタータ33の一端と、バッテリ32の正極とは、電圧出力装置2の昇圧回路21の入力端に接続されている。発電機31及びスタータ33の他端と、バッテリ32の負極とは接地されている。昇圧回路21の出力端は、出力スイッチ22の一端に接続されている。出力スイッチ22の他端は、LEDユニット41,42の一端に接続されている。LEDユニット41,42の他端は接地されている。電圧出力装置2内では、信号出力部23は切替え部24に接続されている。
[0022]
 LEDユニット41は、ダイオードD1、発光ダイオードE1及び抵抗R1を有し、これらは直列に接続されている。具体的には、ダイオードD1のカソードが発光ダイオードE1のアノードに接続され、発光ダイオードE1のカソードが抵抗R1の一端に接続されている。ダイオードD1のアノードは出力スイッチ22の他端に接続され、抵抗R1の他端は接地されている。
[0023]
 なお、ダイオードD1、発光ダイオードE1及び抵抗R1は直列に接続されていればよいので、接続順序は、ダイオードD1、発光ダイオードE1及び抵抗R1の順に限定されない。
[0024]
 LEDユニット42は、ダイオードD2、2つの発光ダイオードE2,E2及び抵抗R2を有し、これらも直列に接続されている。具体的には、ダイオードD2のカソードが一方の発光ダイオードE2のアノードに接続され、一方の発光ダイオードE2のカソードは、他方の発光ダイオードE2のアノードに接続されている。他方の発光ダイオードE2のカソードは抵抗R2の一端に接続されている。ダイオードD2のアノードは出力スイッチ22の他端に接続され、抵抗R2の他端は接地されている。
[0025]
 なお、ダイオードD2、2つの発光ダイオードE2,E2及び抵抗R2も直列に接続されていればよいので、接続順序は、ダイオードD2、発光ダイオードE2,E2及び抵抗R2の順に限定されない。
[0026]
 発電機31は、車両の図示しないエンジンに連動して交流電力を発生し、発生した交流電力を直流電力に整流する。発電機31は、整流した直流電力に係る直流の発電電圧Vgを昇圧回路21の入力端とバッテリ32の正極とに出力する。
[0027]
 発電機31が交流電力を発生している場合、発電機31は、昇圧回路21の入力端に発電電圧Vgを出力し、バッテリ32が電圧を出力することはない。このため、発電機31が交流電力を発生している場合、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧は発電電圧Vgである。また、発電機31が交流電力を発生している場合、発電電圧Vgがバッテリ32の正極に印加され、バッテリ32が充電される。
[0028]
 スタータ33は、車両の図示しないエンジンを始動するためのモータである。エンジンが動作を停止している場合、発電機31も動作を停止している。このため、スタータ33は、発電機31が動作を停止している状態で作動する。スタータ33には、バッテリ32から電力が供給される。
[0029]
 発電機31及びスタータ33が動作を停止している場合、バッテリ32は、昇圧回路21の入力端に第1バッテリ電圧Vb1を出力する。発電機31が動作を停止している場合において、スタータ33が作動しているとき、バッテリ32は、昇圧回路21の入力端に第2バッテリ電圧Vb2を出力する。第1バッテリ電圧Vb1及び第2バッテリ電圧Vb2夫々は発電電圧Vgよりも低い。
[0030]
 バッテリ32では、図示しないバッテリ本体から図示しない内部抵抗を介して電流が出力され、内部抵抗で電圧降下が生じる。スタータ33が作動していない場合、バッテリ32からスタータ33に電流が流れることはないため、内部抵抗を流れる電流の値は小さく、内部抵抗値で生じる電圧降下の幅は小さい。
[0031]
 スタータ33が作動している場合、バッテリ32からスタータ33に大きい電流が流れ、内部抵抗で生じる電圧降下の幅は大きい。従って、第1バッテリ電圧Vb1は第2バッテリ電圧Vb2よりも高い。
[0032]
 以上のように、昇圧回路21の入力端には、発電電圧Vg、第1バッテリ電圧Vb1及び第2バッテリ電圧Vb2の1つが入力され、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧は変動する。
[0033]
 昇圧回路21は、入力電圧を、発電電圧Vg以上である一定の目標電圧Vmに昇圧し、昇圧した昇圧電圧を、出力スイッチ22を介して、LEDユニット41,42に出力する。
[0034]
 信号出力部23は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧によって構成される第1PWM(Pulse Width Modulation)信号を切替え部24に出力する。第1PWM信号において、ローレベル電圧からハイレベル電圧への切替え、又は、ハイレベル電圧からローレベル電圧への切替えが周期的に行われる。第1PWM信号のデューティ、即ち、1周期において、第1PWM信号が示す電圧がハイレベル電圧である期間が占める割合は固定されている。デューティの単位はパーセントである。
[0035]
 切替え部24は、第1PWM信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、出力スイッチ22をオフからオンに切替える。切替え部24は、第1PWM信号が示す電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、出力スイッチ22をオンからオフに切替える。切替え部24は、第1PWM信号が示す電圧に従って、出力スイッチ22のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。
[0036]
 前述したように、第1PWM信号において、ローレベル電圧からハイレベル電圧への切替え、又は、ハイレベル電圧からローレベル電圧への切替えが周期的に行われる。従って、切替え部24は、出力スイッチ22のオフからオンへの切替え、又は、出力スイッチ22のオンからオフへの切替えを周期的に行う。出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティ、即ち、1周期において、出力スイッチ22がオンである期間が占める割合は、第1PWM信号のデューティと略一致している。このため、出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティも固定されている。
[0037]
 なお、出力スイッチ22は、FET(Field Effect Transistor)又はバイポーラトランジスタ等によって構成される。
[0038]
 電圧出力装置2が出力スイッチ22を介して出力した電圧は、LEDユニット41内において、ダイオードD1を介して発光ダイオードE1に印加される。電圧出力装置2が出力スイッチ22を介して電圧を出力した場合、電流がダイオードD1、発光ダイオードE1及び抵抗R1の順に流れ、発光ダイオードE1は光を発する。発光ダイオードE1は、照明灯、又は、種々の情報を報知する報知器等として機能する。
[0039]
 出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値が高い程、発光ダイオードE1を流れる電流の平均値は大きい。また、発光ダイオードE1に流れる電流の平均値が大きい程、発光ダイオードE1が発する光の強度の平均値、即ち、人が感知する光の強度は大きい。従って、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値が高い程、人が感知する光の強度は大きい。
[0040]
 同様に、電圧出力装置2が出力スイッチ22を介して出力した電圧は、LEDユニット42内において、ダイオードD2を介して、発光ダイオードE2,E2に印加される。電圧出力装置2が出力スイッチ22を介して電圧を出力した場合、電流がダイオードD2、2つの発光ダイオードE2,E2及び抵抗R2の順に流れ、発光ダイオードE2,E2は光を発する。発光ダイオードE2も、照明灯、又は、種々の情報を報知するための報知具等として機能する。
[0041]
 出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値が高い程、発光ダイオードE2を流れる電流の平均値は大きい。また、発光ダイオードE2に流れる電流の平均値が大きい程、発光ダイオードE2が発する光の強度の平均値、即ち、人が感知する光の強度は大きい。従って、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値が高い程、人が感知する光の強度は大きい。
[0042]
 図2は電圧出力装置2の動作の説明図である。図2には、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧の推移と、昇圧回路21が昇圧した昇圧電圧の推移と、出力スイッチ22を介して出力される出力電圧の推移とが示されている。各推移について、横軸には時間が示されており、縦軸には電圧が示されている。
[0043]
 図2に示すように、発電機31及びスタータ33が動作を停止している場合、昇圧回路21の入力端には第1バッテリ電圧Vb1が入力される。スタータ33が作動している場合、昇圧回路21の入力端には第2バッテリ電圧Vb2が入力される。発電機31が作動している場合、即ち、発電機31が交流電力を発生している場合、昇圧回路21の入力端には、発電電圧Vgが入力される。以上のように、発電機31及びスタータ33の作動状況に応じて、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧は変動する。入力電圧の変動範囲の下限値は第2バッテリ電圧Vb2であり、入力電圧の変動範囲の上限値は発電電圧Vgである。
[0044]
 昇圧回路21は、入力電圧を、発電電圧Vg以上である一定の目標電圧Vmに昇圧する。発電機31及びスタータ33が動作を停止している場合、昇圧回路21は、第1バッテリ電圧Vb1を目標電圧Vmに昇圧する。スタータ33が作動している場合、昇圧回路21は、第2バッテリ電圧Vb2を目標電圧Vmに昇圧する。発電機31が作動している場合、発電電圧Vgを目標電圧Vmに昇圧する。昇圧回路21は、昇圧電圧が目標電圧Vmとなるように、昇圧幅を適宜調整する。
[0045]
 なお、発電電圧Vgが目標電圧Vmに一致している場合においては、発電機31が作動しているとき、昇圧回路21は、昇圧を行わず、発電電圧Vgをそのまま目標電圧Vmとして出力スイッチ22を介して出力する。
[0046]
 出力スイッチ22がオンである場合、LEDユニット41,42に電圧が出力され、出力スイッチ22を介して出力される出力電圧は目標電圧Vmと略一致する。出力スイッチ22がオフである場合、LEDユニット41,42への電圧の出力が停止し、出力電圧はゼロVである。前述したように、切替え部24は、出力スイッチ22のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。
[0047]
 出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティをDと記載した場合、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値Vaは、(Vm・D/100)で表される。「・」は積を表す。図2の例では、デューティDは(100・2/3)であるため、平均値Vaは、(Vm・2/3)である。前述したように、デューティDは固定されており、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値Vaは、第2バッテリ電圧Vb2よりも高く、発電電圧Vgよりも低い電圧、即ち、入力電圧の変動範囲内の電圧に調整される。目標電圧Vm及びデューティDは固定されているため、平均値Vaは一定である。
[0048]
 図3は昇圧回路21の回路図である。昇圧回路21は、昇圧スイッチ51、切替え部52、コンパレータ53、差動増幅器54、三角波発生器55、キャパシタC1,C2、ダイオードD3、インダクタL1及び抵抗R1,R2を有する。コンパレータ53及び差動増幅器54夫々は、プラス端子、マイナス端子及び出力端子を有する。
[0049]
 キャパシタC1及びインダクタL1の一端は、発電機31及びスタータ33の一端と、バッテリ32の正極とに接続されている。キャパシタC1の他端は接地されている。インダクタL1の他端は、昇圧スイッチ51の一端と、ダイオードD3のアノードとに接続されている。昇圧スイッチ51の他端は接地されている。ダイオードD3のカソードは、出力スイッチ22、キャパシタC2及び抵抗R1の一端に接続されている。抵抗R1の他端は抵抗R2の一端に接続されている。抵抗R2の他端は接地されている。
[0050]
 切替え部52は、コンパレータ53の出力端子に接続されている。コンパレータ53のプラス端子には、差動増幅器54の出力端子が接続されている。コンパレータ53のマイナス端子には、三角波発生器55が接続されている。差動増幅器54のプラス端子には、一定の基準電圧Vrが印加されている。差動増幅器54のマイナス端子には、抵抗R1,R2間の接続ノードに接続されている。
[0051]
 昇圧回路21の入力端に入力された入力電圧は、キャパシタC1によって平滑される。切替え部52は、昇圧スイッチ51のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。これにより、キャパシタC1によって平滑された入力電圧が昇圧される。昇圧スイッチ51も、FET又はバイポーラトランジスタ等によって構成される。以下に、入力電圧の昇圧について説明する。
 切替え部52は、昇圧スイッチ51のオフからオンへの切替え、又は、昇圧スイッチ51のオンからオフへの切替えを周期的に行い、昇圧スイッチ51のオン及びオフに係るデューティを調整する。このデューティも、1周期において、昇圧スイッチ51がオンである期間が占める割合である。
[0052]
 昇圧スイッチ51がオンである場合、電流がインダクタL1及び昇圧スイッチ51の順に流れる。インダクタL1を流れる電流の値は、時間の経過とともに一定の傾きで上昇する。昇圧スイッチ51がオンである間、インダクタL1にエネルギーが蓄積される。昇圧スイッチ51がオンである場合、ダイオードD3を介してゼロVが出力される。
[0053]
 昇圧スイッチ51がオンからオフに切替わった場合、電流がインダクタL1及びダイオードD3の順に流れ、インダクタL1を流れる電流の値は低下する。昇圧スイッチ51がオフである場合、インダクタL1を流れる電流の値は、時間の経過とともに、一定の傾きで低下する。
[0054]
 昇圧スイッチ51がオフである間、インダクタL1は、キャパシタC1の両端間に印加されている入力電圧よりも高い電圧を、ダイオードD3を介して出力する。昇圧スイッチ51がオフである間、インダクタL1は一定の電圧を出力する。インダクタL1が出力する電圧と入力電圧との差分値は、時間の経過とともに低下する電流の値の傾きの絶対値が大きい程大きい。
[0055]
 昇圧スイッチ51がオフである場合において時間の経過とともに低下する電流の値の傾きの絶対値は、インダクタL1に蓄えられるエネルギーが大きい程、即ち、昇圧スイッチがオンである期間が長い程大きい。従って、昇圧スイッチ51がオフである間にインダクタL1が出力する電圧は、昇圧スイッチ51のオン及びオフに係るデューティが大きい程高い。
[0056]
 昇圧スイッチ51がオフからオンに切替わった場合、電流がインダクタL1及び昇圧スイッチ51の順に流れ、インダクタL1を流れる電流の値は、時間の経過とともに再び上昇する。昇圧スイッチ51がオンである間、前述したように、ダイオードD3を介してゼロVが出力される。
[0057]
 キャパシタC2はダイオードD3から出力される電圧を平滑し、キャパシタC2によって平滑された電圧は出力スイッチ22に出力される。キャパシタC2によって平滑された電圧は、昇圧回路21が昇圧した昇圧電圧である。昇圧電圧も、昇圧スイッチ51のオン及びオフに係るデューティが大きい程高い。昇圧電圧は、キャパシタC1によって平滑された入力電圧よりも高い。
[0058]
 抵抗R1,R2は、昇圧電圧を分圧し、分圧した分圧電圧を差動増幅器54のマイナス端子に出力する。抵抗R1,R2夫々の抵抗値をr1,r2と記載した場合、分圧電圧は、昇圧電圧と、(r2/(r1+r2))との積によって表される。抵抗値r1,r2夫々は一定である。このため、抵抗R1,R2が出力する電圧は、昇圧電圧に比例し、昇圧電圧が高い程高い。
[0059]
 差動増幅器54は、所謂エラーアンプであり、基準電圧Vrと、抵抗R1,R2によって分圧された分圧電圧との差分に応じた電圧を、閾値電圧Vthとして、コンパレータ53のプラス端子に出力する。具体的には、基準電圧Vrから分圧電圧を減算することによって算出される電圧が高い程、閾値電圧Vthは高い。
[0060]
 三角波発生器55は三角波を出力する。コンパレータ53は、三角波発生器55が出力した三角波と、差動増幅器54が出力した電圧との関係に応じた第2PWM信号を出力する。
[0061]
 図4はコンパレータ53の動作の説明図である。図4には、三角波発生器55が出力した三角波の波形と、第2PWM信号の波形とが示されている。三角波及び第2PWM信号の波形について、縦軸には電圧が示されており、横軸には時間が示されている。図4では、ハイレベル電圧を「H」で示し、ローレベル電圧を「L」で示している。
[0062]
 コンパレータ53が出力する三角波では、図4に示すように、緩やかな電圧の上昇と急速な電圧の低下とを周期的に繰り返す。コンパレータ53が出力する三角波は、所謂のこぎり波である。閾値電圧Vthが三角波の電圧以上である間、第2PWM信号はハイレベルの電圧を示し、閾値電圧Vthが三角波の電圧未満である間、第2PWM信号はローレベル電圧を示す。
[0063]
 コンパレータ53が出力する第2PWM信号のデューティは、閾値電圧Vthが高い程大きく、閾値電圧Vthが低い程小さい。第2PWM信号のデューティも、1周期において、第2PWM信号がハイレベル電圧を示す期間が占める割合である。
[0064]
 第2PWM信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、切替え部52は昇圧スイッチ51をオフからオンに切替える。また、第2PWM信号が示す電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、切替え部52は昇圧スイッチ51をオンからオフに切替える。第2PWM信号のデューティは、昇圧スイッチ51のオン及びオフに係るデューティと略一致する。従って、第2PWM信号のデューティが大きい程、昇圧電圧は高い。
[0065]
 昇圧回路21が昇圧した昇圧電圧は、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧が変動した場合、一時的に変動し、即時に目標電圧Vmに戻る。
 昇圧電圧が上昇した場合、抵抗R1,R2が分圧した分圧電圧も上昇するので、基準電圧Vrから分圧電圧を減算することによって算出される電圧は低下する。このため、閾値電圧Vthは低下し、第2PWM信号のデューティが低下する。結果、昇圧電圧が低下し、分圧電圧も低下する。
[0066]
 昇圧電圧が低下した場合、分圧電圧も低下するので、基準電圧Vrから分圧電圧を減算することによって算出される電圧は上昇する。このため、閾値電圧Vthは上昇し、第2PWM信号のデューティが上昇する。結果、昇圧電圧が上昇し、分圧電圧も上昇する。
[0067]
 第2PWM信号のデューティは、分圧電圧が基準電圧Vrとなるように、即ち、昇圧電圧が、基準電圧Vrと((r1+r2)/r2)との積で表される電圧となるように調整される。目標電圧Vmは、基準電圧Vrと((r1+r2)/r2)との積と略一致する。
[0068]
 前述したように、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧が変動した場合、昇圧回路21が昇圧した昇圧電圧も変動する。その後、昇圧回路21では、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧に応じて、第2PWM信号のデューティ、即ち、昇圧幅が調整され、昇圧電圧は即時に目標電圧Vmに戻る。
[0069]
 入力電圧を目標電圧Vmに昇圧する昇圧回路として、昇圧回路21において、コンパレータ53、差動増幅器54及び三角波発生器55をマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)及びフィルタに置き換えた昇圧回路を用いることができる。この昇圧回路を用いた場合、フィルタは、抵抗R1,R2が分圧電圧した電圧からノイズを除去し、マイコンは、フィルタによってノイズが除去された電圧のアナログ値をデジタル値に変換し、変換したデジタル値に基づいて第2PWM信号を生成する。
[0070]
 このように第2PWM信号が生成される場合においては、マイコンの処理は遅く、フィルタでは遅延が発生する。このため、マイコン及びフィルタを含む昇圧回路に関しては、昇圧回路の入力端に入力される入力電圧が急速に変化して昇圧電圧が急速に変動した場合、昇圧電圧が変動してから目標電圧Vmに戻るまで時間が長い。
[0071]
 出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値は、昇圧電圧が急速に変動するとともに平均値Vaから変動する。昇圧電圧が変動してから目標電圧Vmに戻るまで時間が長い場合、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値は緩やかに平均値Vaに戻る。結果、発光ダイオードE1,E2,E2が発する光はちらつく。
[0072]
 一方で、昇圧回路21では、前述したマイコン及びフィルタが用いられていない。このため、昇圧回路の入力端に入力される入力電圧が急速に変化して昇圧電圧が急速に変動した場合であっても、昇圧電圧は即時に目標電圧Vmに戻る。このため、発光ダイオードE1,E2,E2が発する光がちらつくことはない。
[0073]
 以上のように構成された電圧出力装置2では、前述したように、昇圧回路21は、入力電圧を、入力電圧の変動範囲の上限値以上である目標電圧Vmに昇圧する。このため、出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティを調整することによって、出力スイッチ22を介して出力する電圧の平均値Vaを、入力電圧の変動範囲の下限値、即ち、第2バッテリ電圧Vb2よりも高い平均値に調整することができる。結果、平均値Vaが入力電圧の変動範囲の下限値以下に制限されることはない。
[0074]
 従って、LEDユニット41,42に印加すべき電圧の平均値がLEDユニット41,42の仕様によって決まっており、仕様によって決まっている平均値が、昇圧回路21の入力端に入力される入力電圧の変動範囲の下限値よりも高い電圧であると仮定する。この場合であっても、電圧出力装置2では、出力スイッチ22を介して出力される電圧の平均値Vaを、仕様によって決まっている平均値に調整することができる。結果、LEDユニット41,42が有する発光ダイオードE1,E2は、強度が適切である光を発する。LEDユニット41,42に印加すべき電圧の平均値は同じ又は略同じである。
[0075]
 また、目標電圧Vmは一定値であるため、平均値Vaを一定値に固定する場合、出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティを変動させる必要はない。このため、信号出力部23を簡単に構成することができる。
[0076]
 なお、昇圧回路21が昇圧する昇圧電圧は、入力電圧の変動範囲の上限値以上であればよいので、目標電圧Vmは設定されていなくてもよい。この場合、信号出力部23は、昇圧電圧に応じて、第1PWM信号のデューティ、即ち、出力スイッチ22のオン及びオフに係るデューティを調整する。このように電圧出力装置2が構成された場合であっても、平均値Vaが入力電圧の変動範囲の下限値以下に制限されることはなく、平均値Vaを、仕様によって決まっている平均値に調整することができる。
[0077]
 また、LEDユニット41は、ダイオードD1、発光ダイオードE1及び抵抗R1に直列に接続される駆動スイッチを有していてもよい。発光ダイオードE1に光を出射させる場合、駆動スイッチをオンに切替え、発光ダイオードE1に電流を供給し、発光ダイオードE1に光の出射を停止させる場合、駆動スイッチをオフに切替え、発光ダイオードE1への電流供給を停止する。
[0078]
 同様に、LEDユニット42は、ダイオードD2、2つの発光ダイオードE2,E2及び抵抗R2に直列に接続される駆動スイッチを有していてもよい。発光ダイオードE2,E2に光を出射させる場合、駆動スイッチをオンに切替え、発光ダイオードE2,E2に電流を供給し、発光ダイオードE2,E2に光の出射を停止させる場合、駆動スイッチをオフに切替え、発光ダイオードE2への電流供給を停止する。
[0079]
 更に、LEDユニット41が有する発光ダイオードE1の数は、1に限定されず、2以上であってもよい。同様に、LEDユニット42が有する発光ダイオードE2の数は、2に限定されず、1又は3以上であってもよい。更に、電圧出力装置2に接続されるLEDユニットの数は、2に限定されず、1又は3以上であってもよい。LEDユニットの数が3以上である場合、これらは並列に接続される。
[0080]
 また、昇圧回路21は、入力電圧を昇圧することができる回路であればよい。このため、ダイオードD3の代わりに、第2の昇圧スイッチが用いられてもよい。第2の昇圧スイッチの一端は昇圧スイッチ51の一端に接続され、第2の昇圧スイッチの他端は、キャパシタC2の一端に接続される。昇圧スイッチ51及び第2の昇圧スイッチは相補的にオン又はオフに切替えられる。即ち、昇圧スイッチ51がオンに切替えられた場合、第2の昇圧スイッチはオフに切替えられる。昇圧スイッチ51がオフに切替えられた場合、第2の昇圧スイッチはオンに切替えられる。このように、第2の昇圧スイッチを有する昇圧回路21は、ダイオードD3を有する昇圧回路21と同様に作用する。
[0081]
 更に、三角波発生器55が出力する波形は、のこぎり波に限定されず、例えば、緩やかな電圧の上昇と緩やかな電圧の低下とを周期的に繰り返す三角波であってもよい。
[0082]
 開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

符号の説明

[0083]
 1 電源システム
 2 電圧出力装置
 21 昇圧回路
 22 出力スイッチ
 23 信号出力部
 24,52 切替え部
 31 発電機
 32 バッテリ
 33 スタータ
 41,42 LEDユニット
 51 昇圧スイッチ
 53 コンパレータ
 54 差動増幅器
 55 三角波発生器
 C1,C2 キャパシタ
 D1,D2,D3 ダイオード
 E1,E2 発光ダイオード
 L1 インダクタ
 R1,R2 抵抗

請求の範囲

[請求項1]
 変動する入力電圧を、該入力電圧の変動範囲の上限値以上である電圧に昇圧する昇圧回路と、
 スイッチと、
 該スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す切替え部と
 を備え、
 前記昇圧回路は、昇圧した電圧を、前記スイッチを介して出力する
 電圧出力装置。
[請求項2]
 前記昇圧回路は、前記入力電圧を、前記上限値以上である一定の目標電圧に昇圧する
 請求項1に記載の電圧出力装置。
[請求項3]
 請求項1又は請求項2に記載の電圧出力装置と、
 該電圧出力装置が出力した電圧が印加される発光ダイオードと
 を備える電源システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]