JP6292503B2 - Power supply device and LED lighting device - Google Patents

Power supply device and LED lighting device Download PDF

Info

Publication number
JP6292503B2
JP6292503B2 JP2013259392A JP2013259392A JP6292503B2 JP 6292503 B2 JP6292503 B2 JP 6292503B2 JP 2013259392 A JP2013259392 A JP 2013259392A JP 2013259392 A JP2013259392 A JP 2013259392A JP 6292503 B2 JP6292503 B2 JP 6292503B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
semiconductor switching
circuit
voltage
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013259392A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015119509A (en
Inventor
正人 姫田
正人 姫田
浅野 寛之
寛之 浅野
勝信 濱本
勝信 濱本
裕司 吉本
裕司 吉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2013259392A priority Critical patent/JP6292503B2/en
Priority to CN201410784578.0A priority patent/CN104717800B/en
Publication of JP2015119509A publication Critical patent/JP2015119509A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6292503B2 publication Critical patent/JP6292503B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

本発明は、定格電圧が異なる複数種類の負荷に対応した電源装置、及び、前記負荷をLED(発光ダイオード)としたLED点灯装置に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus corresponding to a plurality of types of loads having different rated voltages, and an LED lighting apparatus in which the load is an LED (light emitting diode).

従来例として、特許文献1記載の電源装置及び照明装置を例示する。特許文献1記載の従来例は、ランプソケットに着脱自在に装着される直管形のLEDランプを点灯するものであって、直流電源から供給される直流電圧を、LEDランプの定格電圧まで降圧する降圧チョッパ回路(電源装置)を備えている。   As a conventional example, a power supply device and a lighting device described in Patent Document 1 are illustrated. The conventional example described in Patent Document 1 lights a straight tube type LED lamp that is detachably attached to a lamp socket, and reduces the DC voltage supplied from a DC power source to the rated voltage of the LED lamp. A step-down chopper circuit (power supply device) is provided.

ここで、日本電球工業会規格JEL801「L形ピン口金GX16t-5付直管形LEDランプシステム(一般照明用)」では、直管形LEDランプの定格電圧が45ボルト〜95ボルトの広い範囲に設定されている(ただし、40形の場合)。   Here, in Japan Light Bulb Industry Association standard JEL801 “Straight-tube LED lamp system with L-shaped pin cap GX16t-5 (for general lighting)”, the rated voltage of straight-tube LED lamps is in a wide range of 45 to 95 volts. It is set (in the case of 40 type).

特許文献1記載の従来例では、負荷となる直管形LEDランプの定格電圧が高いときは降圧チョッパ回路が臨界モードで動作し、定格電圧が低いときは降圧チョッパ回路が連続モードで動作するように構成されている。   In the conventional example described in Patent Document 1, the step-down chopper circuit operates in the critical mode when the rated voltage of the straight tube LED lamp serving as a load is high, and the step-down chopper circuit operates in the continuous mode when the rated voltage is low. It is configured.

特開2013−165598号公報JP2013-165598A

ところで、前記規格の規格値よりも低い定格電圧の直管形LEDランプが一部の市場に出回っている。このように規格から外れた直管形LEDランプが従来例の負荷とされ、降圧チョッパ回路が連続モードで動作した場合、想定外の不具合が生じる虞がある。つまり、特許文献1記載の従来例では、規格に適合した最低の定格電圧(45ボルト)の直管形LEDランプを負荷とする場合でも降圧チョッパ回路が正常に動作するように設計されている。しかしながら、上述のように定格電圧が規格よりも低い直管形LEDランプが負荷とされた場合、降圧チョッパ回路を構成する半導体スイッチング素子の損失が設計値を超えてしまい、半導体スイッチング素子の寿命が短くなるなどの不具合が生じる虞がある。   By the way, straight tube LED lamps having a rated voltage lower than the standard value of the standard are on the market. In this way, when a straight tube LED lamp deviating from the standard is used as the load of the conventional example, and the step-down chopper circuit operates in the continuous mode, there is a possibility that an unexpected problem may occur. That is, in the conventional example described in Patent Document 1, the step-down chopper circuit is designed to operate normally even when a straight tube LED lamp having the lowest rated voltage (45 volts) conforming to the standard is used as a load. However, when a straight tube type LED lamp whose rated voltage is lower than the standard is used as a load as described above, the loss of the semiconductor switching element constituting the step-down chopper circuit exceeds the design value, and the life of the semiconductor switching element is shortened. There is a risk of problems such as shortening.

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、軽負荷の場合の不具合の発生を抑制することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at suppressing generation | occurrence | production of the malfunction in the case of a light load.

本発明の電源装置は、直流電源から供給される直流の入力電圧を降圧して負荷に供給する降圧チョッパ回路と、前記降圧チョッパ回路の動作を制御する制御回路とを備え、前記降圧チョッパ回路は、前記入力電圧を断続する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を介して前記入力電圧が印加されているときに蓄積したエネルギーを前記入力電圧が印加されていないときに放出するインダクタとを有し、前記制御回路は、前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの経過時間が所定の再スタート周期に達する前に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記経過時間が前記再スタート周期に達した時点で前記半導体スイッチング素子をオンし、前記経過時間が前記再スタート周期に達した後に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記インダクタ電流がゼロになった時点で前記半導体スイッチング素子をオンするように構成されることを特徴とする。   The power supply device of the present invention includes a step-down chopper circuit that steps down a DC input voltage supplied from a DC power source and supplies the voltage to a load, and a control circuit that controls the operation of the step-down chopper circuit, A semiconductor switching element that interrupts the input voltage; and an inductor that releases energy stored when the input voltage is applied via the semiconductor switching element when the input voltage is not applied. The control circuit, after turning on the semiconductor switching element, turns off the semiconductor switching element when the inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value, and the process from the time when the semiconductor switching element is turned on. If the inductor current becomes zero before the time reaches a predetermined restart period, The semiconductor switching element is turned on when the restart period is reached, and if the inductor current becomes zero after the elapsed time reaches the restart period, the inductor current becomes zero. The semiconductor switching element is configured to be turned on.

この電源装置において、前記制御回路は、前記半導体スイッチング素子を駆動するドライバ部と、前記ドライバ部を制御して前記降圧チョッパ回路を不連続モードあるいは臨界モードで動作させる降圧制御部とを有し、前記降圧制御部は、前記ドライバ部を制御して前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの経過時間が所定の再スタート周期に達する前に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記経過時間が前記再スタート周期に達した時点で前記半導体スイッチング素子をオンすることによって、前記降圧チョッパ回路を前記不連続モードで動作させるように構成され、前記降圧制御部は、更に、前記ドライバ部を制御して前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの前記経過時間が前記再スタート周期に達した後に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記インダクタ電流がゼロになった時点で前記半導体スイッチング素子をオンことによって、前記降圧チョッパ回路を前記臨界モードで動作させるように構成されることが好ましい。
本発明のLED点灯装置は、前記電源装置を備え、前記電源装置の出力端間に、LED負荷が着脱可能に接続されるように構成されることを特徴とする。
In this power supply apparatus, the control circuit includes a driver unit that drives the semiconductor switching element, and a step-down control unit that controls the driver unit to operate the step-down chopper circuit in a discontinuous mode or a critical mode. The step-down control unit controls the driver unit to turn on the semiconductor switching element, and then turns off the semiconductor switching element when an inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value. If the inductor current becomes zero before the elapsed time from the time of turning on the predetermined restart period, the semiconductor switching element is turned on when the elapsed time reaches the restart period, Configured to operate the step-down chopper circuit in the discontinuous mode; The step-down control unit further controls the driver unit to turn on the semiconductor switching element, and then turns off the semiconductor switching element when an inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value. If the inductor current becomes zero after the elapsed time from when the element is turned on reaches the restart period, the step-down chopper is turned on by turning on the semiconductor switching element when the inductor current becomes zero. Preferably, the circuit is configured to operate in the critical mode.
The LED lighting device of the present invention includes the power supply device, and is configured such that an LED load is detachably connected between output terminals of the power supply device.

本発明の電源装置及びLED点灯装置は、負荷が軽負荷で無い場合は制御回路が降圧チョッパ回路を不連続モードで動作させ、負荷が軽負荷である場合は制御回路が降圧チョッパ回路を臨界モードで動作させるので、負荷が軽負荷である場合においても、降圧チョッパ回路が連続モードで動作することがない。そのため、軽負荷の場合に降圧チョッパ回路が連続モードで動作してしまう従来例と比較して、半導体スイッチング素子の寿命が短くなるなどの不具合の発生を抑制することができるという効果がある。   In the power supply device and the LED lighting device of the present invention, when the load is not light, the control circuit operates the step-down chopper circuit in the discontinuous mode, and when the load is light load, the control circuit sets the step-down chopper circuit to the critical mode. Therefore, the step-down chopper circuit does not operate in the continuous mode even when the load is light. Therefore, compared to the conventional example in which the step-down chopper circuit operates in a continuous mode in the case of a light load, there is an effect that it is possible to suppress the occurrence of defects such as a shortened life of the semiconductor switching element.

本発明に係る電源装置及びLED点灯装置の実施形態を示し、臨界モードの動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for showing embodiment of a power supply device and a LED lighting device concerning the present invention, and explaining operation of a critical mode. 同上の回路図である。It is a circuit diagram same as the above. 同上における降圧制御部の回路図である。It is a circuit diagram of the step-down control unit in the above. 同上の不連続モードの動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating operation | movement of discontinuous mode same as the above.

以下、本発明に係る電源装置及びLED点灯装置の実施形態について、図1〜図4を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a power supply device and an LED lighting device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態のLED点灯装置は、図2に示すように降圧チョッパ回路1と、制御ブロック2と、直流電源部3とで構成される。   The LED lighting device of the present embodiment includes a step-down chopper circuit 1, a control block 2, and a DC power supply unit 3 as shown in FIG.

直流電源部3は、商用の交流電源4から供給される交流電圧・交流電流を所望の直流電圧・直流電流に変換するように構成される。この直流電源部3は、フィルタ部30、整流回路31、PFC(Power Factor Correction:力率改善)部32、平滑コンデンサC1で構成される。フィルタ部30は、交流電源4から入力される交流電圧・交流電流に重畳する高調波ノイズ、及びPFC部32で発生する高調波ノイズ、を除去するものである。整流回路31はダイオードブリッジからなり、交流電源4から供給される交流電圧・交流電流を全波整流する。PFC部32は、従来周知の昇圧チョッパ回路であって、整流回路31で全波整流された脈流電圧を所望の直流電圧に変換することで力率を改善するものである。平滑コンデンサC1は、PFC部32の出力電圧を平滑する。なお、以下の説明では、直流電源部3から降圧チョッパ回路1に入力される直流電圧を、直流入力電圧VDCと呼ぶ。ただし、直流電源部3は上記構成に限定されるものではなく、例えば、直流電圧・直流電流を出力する蓄電池や太陽電池などであっても構わない。   The DC power supply unit 3 is configured to convert an AC voltage / AC current supplied from a commercial AC power supply 4 into a desired DC voltage / DC current. The DC power supply unit 3 includes a filter unit 30, a rectifier circuit 31, a PFC (Power Factor Correction) unit 32, and a smoothing capacitor C1. The filter unit 30 removes harmonic noise superimposed on the AC voltage / AC current input from the AC power supply 4 and harmonic noise generated in the PFC unit 32. The rectifier circuit 31 is formed of a diode bridge, and full-wave rectifies the AC voltage / AC current supplied from the AC power supply 4. The PFC unit 32 is a conventionally known step-up chopper circuit, and improves the power factor by converting the pulsating voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit 31 into a desired DC voltage. The smoothing capacitor C1 smoothes the output voltage of the PFC unit 32. In the following description, a DC voltage input from the DC power supply unit 3 to the step-down chopper circuit 1 is referred to as a DC input voltage VDC. However, the DC power supply unit 3 is not limited to the above configuration, and may be, for example, a storage battery or a solar battery that outputs a DC voltage / DC current.

降圧チョッパ回路1は、半導体スイッチング素子(電界効果トランジスタ)Q1、インダクタT1、ダイオードD1、コンデンサC2、検出抵抗R1、抵抗R2,R9などで構成される。半導体スイッチング素子Q1とインダクタT1とコンデンサC2と検出抵抗R1の直列回路が直流電源部3の出力端間に接続される。ダイオードD1のカソードが半導体スイッチング素子Q1とインダクタT1の接続点に接続され、ダイオードD1のアノードが検出抵抗R1と抵抗R9の接続点に接続される。抵抗R9はダイオードD1と並列に接続され、抵抗R2の一端が半導体スイッチング素子Q1のゲートに接続される。そして、コンデンサC2の両端にLED負荷5が接続される。   The step-down chopper circuit 1 includes a semiconductor switching element (field effect transistor) Q1, an inductor T1, a diode D1, a capacitor C2, a detection resistor R1, resistors R2, R9, and the like. A series circuit of the semiconductor switching element Q 1, the inductor T 1, the capacitor C 2, and the detection resistor R 1 is connected between the output terminals of the DC power supply unit 3. The cathode of the diode D1 is connected to the connection point between the semiconductor switching element Q1 and the inductor T1, and the anode of the diode D1 is connected to the connection point between the detection resistor R1 and the resistor R9. The resistor R9 is connected in parallel with the diode D1, and one end of the resistor R2 is connected to the gate of the semiconductor switching element Q1. The LED load 5 is connected to both ends of the capacitor C2.

LED負荷5は、例えば、従来技術で説明した直管形LEDランプであり、図示しないランプソケット又はコネクタを用いて降圧チョッパ回路1の出力端(コンデンサC2の両端)間に着脱可能に接続される。   The LED load 5 is, for example, a straight tube LED lamp described in the related art, and is detachably connected between the output ends (both ends of the capacitor C2) of the step-down chopper circuit 1 using a lamp socket or a connector (not shown). .

制御ブロック2は、高耐圧集積回路(High Voltage Integrated Circuit)からなる制御用IC20と、外付けの回路素子と、制御電源生成部27とで構成される。   The control block 2 includes a control IC 20 composed of a high voltage integrated circuit, an external circuit element, and a control power generation unit 27.

制御電源生成部27は、スイッチング電源回路からなり、直流入力電圧VDCから制御電源Vccを生成する。   The control power supply generation unit 27 includes a switching power supply circuit, and generates the control power supply Vcc from the DC input voltage VDC.

制御用IC20は、降圧制御部21、ハイサイドドライバ部22、オペアンプ23、スイッチ24、シーケンス回路部25、PFC制御部26、分圧抵抗R3、R4などを備えている。また、制御用IC20は、CS端子、ZCD端子、OP+端子、OP-端子、OPout端子、Ho端子、HGND端子、HVcc端子、Vcc端子、Do端子、GND端子などの端子が設けられている。   The control IC 20 includes a step-down control unit 21, a high side driver unit 22, an operational amplifier 23, a switch 24, a sequence circuit unit 25, a PFC control unit 26, voltage dividing resistors R3 and R4, and the like. Further, the control IC 20 is provided with terminals such as CS terminal, ZCD terminal, OP + terminal, OP- terminal, OPout terminal, Ho terminal, HGND terminal, HVcc terminal, Vcc terminal, Do terminal, and GND terminal.

シーケンス回路部25は、交流電源4が投入されて直流電源部3に交流電圧が入力され始めた時点(以下、電源投入時点と呼ぶ。)からの経過時間を計時するように構成される。さらに、シーケンス回路部25は、前記経過時間が昇圧動作開始時間(例えば、0.5秒)に達したらPFC制御部26へ昇圧動作開始信号S1を出力し、前記経過時間が降圧動作開始時間(例えば、0.7秒)に達したら降圧制御部21に降圧動作開始信号S2を出力するように構成される。   The sequence circuit unit 25 is configured to measure the elapsed time from the time when the AC power supply 4 is turned on and the AC voltage starts to be input to the DC power supply unit 3 (hereinafter referred to as the power-on time). Further, the sequence circuit unit 25 outputs a boost operation start signal S1 to the PFC control unit 26 when the elapsed time reaches the boost operation start time (for example, 0.5 seconds), and the elapsed time is reduced operation start time (for example, 0.7 seconds), the step-down operation start signal S2 is output to the step-down control unit 21.

PFC制御部26は、シーケンス回路部25から昇圧動作開始信号S1が出力されると、Do端子より駆動信号を出力して、PFC部32を構成する半導体スイッチング素子(図示せず)をスイッチングする。さらに、PFC制御部26は、PFC部32の半導体スイッチング素子のオンデューティ比をフィードバック制御することにより、直流電源部3の出力電圧(直流入力電圧VDC)を所定の一定電圧とするように構成される。ただし、このようなPFC制御部26は従来周知であるから、詳細な構成及び動作の図示並びに説明は省略する。   When the step-up operation start signal S1 is output from the sequence circuit unit 25, the PFC control unit 26 outputs a drive signal from the Do terminal, and switches a semiconductor switching element (not shown) constituting the PFC unit 32. Further, the PFC control unit 26 is configured to feedback control the on-duty ratio of the semiconductor switching element of the PFC unit 32 so that the output voltage (DC input voltage VDC) of the DC power supply unit 3 is a predetermined constant voltage. The However, since such a PFC control unit 26 is well known in the art, a detailed configuration and operation illustration and description are omitted.

ハイサイドドライバ部22は、降圧チョッパ回路1の半導体スイッチング素子Q1を駆動するものであって、HVcc端子から供給される電圧を用いて、Ho端子から半導体スイッチング素子Q1のゲートに駆動信号を出力するように構成される。なお、HVcc端子には、制御電圧Vccを昇圧するブートストラップ回路が外付けされている。ブートストラップ回路は、HGND端子とHVcc端子の間に接続されるコンデンサC3と、制御電源Vccが入力されるVcc端子にアノードが接続され、カソードがHVcc端子に接続されるダイオードD2とで構成される。つまり、ブートストラップ回路は、制御電源生成部27からダイオードD2、コンデンサC3、降圧チョッパ回路1の抵抗R9の経路でコンデンサC3を充電し、コンデンサC3の充電電圧によって制御電源の電圧Vccよりも高い電圧をHVcc端子に入力している。   The high-side driver unit 22 drives the semiconductor switching element Q1 of the step-down chopper circuit 1, and outputs a drive signal from the Ho terminal to the gate of the semiconductor switching element Q1 using the voltage supplied from the HVcc terminal. Configured as follows. Note that a bootstrap circuit for boosting the control voltage Vcc is externally attached to the HVcc terminal. The bootstrap circuit includes a capacitor C3 connected between the HGND terminal and the HVcc terminal, and a diode D2 having an anode connected to the Vcc terminal to which the control power supply Vcc is input and a cathode connected to the HVcc terminal. . In other words, the bootstrap circuit charges the capacitor C3 through the path from the control power supply generation unit 27 to the diode D2, the capacitor C3, and the resistor R9 of the step-down chopper circuit 1, and the voltage higher than the control power supply voltage Vcc by the charging voltage of the capacitor C3. Is input to the HVcc terminal.

オペアンプ23は、非反転入力端子(OP+端子)に基準電圧Vsが入力され、反転入力端子(OP-端子)に検出抵抗R1の両端電圧が入力され、出力端子(OPout端子)と反転入力端子の間に帰還抵抗R2とコンデンサC4の並列回路が接続されている。基準電圧Vsは、制御電源電圧Vccを分圧抵抗R5,R6で分圧した電圧である(Vs=Vcc×R6/(R5+R6))。また、検出抵抗R1の両端電圧(以下、検出電圧Vxと呼ぶ。)は、降圧チョッパ回路1の出力電流Ioに比例した電圧である。   In the operational amplifier 23, the reference voltage Vs is input to the non-inverting input terminal (OP + terminal), the voltage across the detection resistor R1 is input to the inverting input terminal (OP- terminal), and the output terminal (OPout terminal) and the inverting input terminal A parallel circuit of a feedback resistor R2 and a capacitor C4 is connected between them. The reference voltage Vs is a voltage obtained by dividing the control power supply voltage Vcc by the voltage dividing resistors R5 and R6 (Vs = Vcc × R6 / (R5 + R6)). The voltage across the detection resistor R1 (hereinafter referred to as the detection voltage Vx) is a voltage proportional to the output current Io of the step-down chopper circuit 1.

而して、オペアンプ23と、帰還抵抗R2とコンデンサC4の並列回路とで反転増幅回路が構成されている。この反転増幅回路は、検出電圧Vxと基準電圧Vsの差分を反転増幅して、分圧抵抗R3,R4の直列回路に印加している。分圧抵抗R3、R4の直列回路は、一端がオペアンプ23の出力端子に接続され、他端がGND端子を介してグランドに接続されている。そして、分圧抵抗R3,R4で分圧された電圧がしきい値電圧X1として降圧制御部21に入力される。なお、オペアンプ23は、スイッチ24を介して制御電源電圧Vccが印加されており、スイッチ24がオンしているときに動作し、スイッチ24がオフしているときは停止するように構成されている。   Thus, an inverting amplifier circuit is configured by the operational amplifier 23 and the parallel circuit of the feedback resistor R2 and the capacitor C4. This inverting amplifier circuit inverts and amplifies the difference between the detection voltage Vx and the reference voltage Vs and applies it to the series circuit of the voltage dividing resistors R3 and R4. One end of the series circuit of the voltage dividing resistors R3 and R4 is connected to the output terminal of the operational amplifier 23, and the other end is connected to the ground via the GND terminal. Then, the voltage divided by the voltage dividing resistors R3 and R4 is input to the step-down control unit 21 as the threshold voltage X1. The operational amplifier 23 is applied with the control power supply voltage Vcc through the switch 24, operates when the switch 24 is on, and stops when the switch 24 is off. .

降圧制御部21は、図3に示すように第1比較器210、上限クランプ回路211、下限クランプ回路212、第2比較器213、フリップフロップ(FF)回路214、リスタートタイマー回路215、ワンショット回路216、並びに複数の論理回路などで構成されている。   As shown in FIG. 3, the step-down control unit 21 includes a first comparator 210, an upper limit clamp circuit 211, a lower limit clamp circuit 212, a second comparator 213, a flip-flop (FF) circuit 214, a restart timer circuit 215, a one-shot The circuit 216 includes a plurality of logic circuits.

上限クランプ回路211は、ZCD端子の端子電圧(降圧チョッパ回路1のインダクタT1の補助巻線T2に誘起される電圧)Vzcを所定の上限値にクランプするように構成される。また、下限クランプ回路212は、ZCD端子の端子電圧Vzcを所定の下限値にクランプするように構成される。   The upper limit clamp circuit 211 is configured to clamp the terminal voltage of the ZCD terminal (voltage induced in the auxiliary winding T2 of the inductor T1 of the step-down chopper circuit 1) Vzc to a predetermined upper limit value. The lower limit clamp circuit 212 is configured to clamp the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal to a predetermined lower limit value.

第1比較器210は、ZCD端子の端子電圧Vzcがマイナス端子に入力され、高低2種類のしきい値VH,VLが択一的にプラス端子に入力される。つまり、第1比較器210は、半導体スイッチング素子Q1がオンしているとき、ZCD端子の端子電圧Vzcと、高い方のしきい値(以下、高しきい値と呼ぶ。)VHとを比較し、端子電圧Vzcが高しきい値VHを上回ると出力がハイレベルからローレベルに反転する。また、端子電圧Vzcが高しきい値VHを超えると、第1比較器210のプラス端子に入力されるしきい値が、高しきい値VHから、低い方のしきい値(以下、低しきい値と呼ぶ。)VLに切り換わる。そして、第1比較器210は、半導体スイッチング素子Q1がオフしているとき、ZCD端子の端子電圧Vzcと、高しきい値VHとを比較し、端子電圧Vzcが低しきい値VLを下回ると出力がローレベルからハイレベルに反転する。なお、第1比較器210の出力は、第1論理積回路AND1において、後述するリスタートタイマー回路215のリスタート出力VTと論理積演算される。   In the first comparator 210, the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal is input to the minus terminal, and two types of threshold values VH and VL are alternatively input to the plus terminal. That is, the first comparator 210 compares the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal with the higher threshold value (hereinafter referred to as the high threshold value) VH when the semiconductor switching element Q1 is on. When the terminal voltage Vzc exceeds the high threshold VH, the output is inverted from the high level to the low level. When the terminal voltage Vzc exceeds the high threshold value VH, the threshold value input to the positive terminal of the first comparator 210 is lower than the high threshold value VH (hereinafter referred to as the lower threshold value). Called threshold.) Switch to VL. The first comparator 210 compares the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal with the high threshold VH when the semiconductor switching element Q1 is off, and if the terminal voltage Vzc falls below the low threshold VL. The output is inverted from low level to high level. The output of the first comparator 210 is ANDed with a restart output VT of a restart timer circuit 215 described later in the first AND circuit AND1.

第2比較器213は、CS端子の端子電圧(検出電圧Vx)と、しきい値電圧X1とを比較し、検出電圧Vxがしきい値電圧X1以上のときに出力CSoutをハイレベルとし、検出電圧Vxがしきい値電圧X1未満のときに出力CSoutをローレベルとするように構成される。なお、第2比較器213の出力CSoutは、第1論理和回路OR1において、降圧動作開始信号S2をインバータINVで反転した信号と論理和演算される。   The second comparator 213 compares the terminal voltage (detection voltage Vx) of the CS terminal with the threshold voltage X1, and when the detection voltage Vx is equal to or higher than the threshold voltage X1, the output CSout is set to high level to detect The output CSout is set to a low level when the voltage Vx is lower than the threshold voltage X1. The output CSout of the second comparator 213 is logically ORed with a signal obtained by inverting the step-down operation start signal S2 with the inverter INV in the first OR circuit OR1.

FF回路214は、第1論理積回路AND1の出力LED_Sがセット端子に入力され、第1論理和回路OR1の出力CSoutがリセット端子に入力され、出力端子が第3論理積回路AND3の一方の入力端子に接続されている。つまり、FF回路214は、第1論理積回路AND1の出力LED_Sがハイレベルになると出力がハイレベルとなり、出力がハイレベルのときに第1論理和回路OR1の出力CSoutがハイレベルになると出力がローレベルになる。   In the FF circuit 214, the output LED_S of the first AND circuit AND1 is input to the set terminal, the output CSout of the first OR circuit OR1 is input to the reset terminal, and the output terminal is one input of the third AND circuit AND3. Connected to the terminal. In other words, the FF circuit 214 outputs a high level when the output LED_S of the first AND circuit AND1 becomes high level, and outputs when the output CSout of the first OR circuit OR1 becomes high level when the output is high level. Become low level.

第3論理積回路AND3は、FF回路214の出力と、降圧動作開始信号S2との論理積を演算する。第3論理積回路AND3の出力は、ハイサイドドライバ部22に与えられる。つまり、ハイサイドドライバ部22は、第3論理積回路AND3の出力がハイレベルの期間に駆動信号を出力して半導体スイッチング素子Q1をオンとし、第3論理積回路AND3の出力がローレベルの期間に半導体スイッチング素子Q1をオフするように構成される。   The third AND circuit AND3 calculates a logical product of the output of the FF circuit 214 and the step-down operation start signal S2. The output of the third AND circuit AND3 is given to the high side driver unit 22. That is, the high-side driver unit 22 outputs a drive signal during a period when the output of the third AND circuit AND3 is at a high level to turn on the semiconductor switching element Q1, and a period when the output of the third AND circuit AND3 is at a low level. The semiconductor switching element Q1 is configured to be turned off.

ワンショット回路216は、第3論理積回路AND3の出力の立ち上がりに同期してワンショットのパルス信号PSを第2論理積回路AND2に出力する。第2論理積回路AND2は、ワンショットパルス信号PSと、降圧動作開始信号S2との論理積を演算する。第2論理積回路AND2の出力端子は、リスタートタイマー回路215に外付けされている電界効果トランジスタ2150のゲートに接続されている。つまり、第2論理積回路AND2は、降圧動作開始信号S2がハイレベルの場合、ワンショットパルス信号PSがハイレベルとなる短時間においてのみ、出力をハイレベルとして電界効果トランジスタ2150をオンするように構成される。   The one-shot circuit 216 outputs a one-shot pulse signal PS to the second AND circuit AND2 in synchronization with the rise of the output of the third AND circuit AND3. The second AND circuit AND2 calculates a logical product of the one-shot pulse signal PS and the step-down operation start signal S2. The output terminal of the second AND circuit AND2 is connected to the gate of a field effect transistor 2150 that is externally attached to the restart timer circuit 215. That is, when the step-down operation start signal S2 is at a high level, the second AND circuit AND2 sets the output to a high level and turns on the field effect transistor 2150 only in a short time when the one-shot pulse signal PS is at a high level. Composed.

リスタートタイマー回路215は、外付けの電界効果トランジスタ2150がオフしているときに内部のコンデンサ(図示せず)を定電流で充電し、前記コンデンサの両端電圧(リスタート入力電圧Vin)がしきい値に達すると、リスタート出力VTをハイレベルに立ち上げる。また、リスタートタイマー回路215は、第2論理積回路AND2の出力がハイレベルとなって電界効果トランジスタ2150がオンすると、前記コンデンサを放電するように構成される。ここで、電界効果トランジスタ2150は、ワンショットパルス信号PSがハイレベルとなる短時間だけオンとなり、ワンショットパルス信号PSがローレベルになるとオフする。したがって、リスタートタイマー回路215は、電界効果トランジスタ2150のオン期間中にコンデンサを放電した後、再度、定電流でコンデンサを充電するという動作を一定の周期(再スタート周期)Tで繰り返すように構成される。ただし、この再スタート周期Tは、リスタートタイマー回路215のコンデンサの容量と充電電流の大きさとしきい値とで決まる。   The restart timer circuit 215 charges an internal capacitor (not shown) with a constant current when the external field effect transistor 2150 is off, and the voltage across the capacitor (restart input voltage Vin) is charged. When the threshold is reached, the restart output VT is raised to a high level. The restart timer circuit 215 is configured to discharge the capacitor when the output of the second AND circuit AND2 becomes high level and the field effect transistor 2150 is turned on. Here, the field effect transistor 2150 is turned on only for a short time when the one-shot pulse signal PS becomes high level, and turned off when the one-shot pulse signal PS becomes low level. Therefore, the restart timer circuit 215 is configured to repeat the operation of charging the capacitor with a constant current at a constant period (restart period) T after discharging the capacitor during the ON period of the field effect transistor 2150. Is done. However, the restart period T is determined by the capacitance of the restart timer circuit 215, the magnitude of the charging current, and the threshold value.

次に、図1及び図4のタイムチャートを参照しながら、降圧制御部21の動作を詳細に説明する。   Next, the operation of the step-down control unit 21 will be described in detail with reference to the time charts of FIGS.

まず、定格電圧が相対的に高いLED負荷5が降圧チョッパ回路1の出力端に接続される場合について、図4を参照して説明する。   First, the case where the LED load 5 having a relatively high rated voltage is connected to the output terminal of the step-down chopper circuit 1 will be described with reference to FIG.

交流電源4が投入されると、整流回路31で全波整流され、PFC部32をスルーして平滑コンデンサC1で平滑された直流入力電圧VDCが制御電源生成部21に入力される。そして、制御電源生成部21は、前記直流入力電圧VDCが入力された時点(時刻t=t0、以下、電源投入時点と呼ぶ。)から、制御電源を生成して各部に供給する。   When the AC power supply 4 is turned on, a DC input voltage VDC that is full-wave rectified by the rectifier circuit 31, passes through the PFC unit 32, and is smoothed by the smoothing capacitor C 1 is input to the control power generation unit 21. Then, the control power supply generation unit 21 generates a control power supply from the time when the DC input voltage VDC is input (time t = t0, hereinafter referred to as a power-on time) and supplies the control power to each unit.

制御電源電圧Vccが立ち上がると、シーケンス回路部25が動作を開始する。シーケンス回路部25は、電源投入時点から昇圧動作開始時間が経過した時点でPFC制御部26に昇圧動作開始信号S1をハイレベルに立ち上げる。PFC制御部26は、昇圧動作開始信号S1がハイレベルになるとPFC部32の動作を開始する。そして、PFC部32が動作すると、制御電源生成部21で制御電源が生成されて降圧制御部21に制御電源電圧Vccが供給される。   When the control power supply voltage Vcc rises, the sequence circuit unit 25 starts operating. The sequence circuit unit 25 causes the PFC control unit 26 to raise the boost operation start signal S1 to a high level when the boost operation start time has elapsed since the power was turned on. The PFC control unit 26 starts the operation of the PFC unit 32 when the boosting operation start signal S1 becomes a high level. When the PFC unit 32 operates, the control power source is generated by the control power source generation unit 21 and the control power source voltage Vcc is supplied to the step-down control unit 21.

さらに、電源投入時点から降圧動作開始時間(>昇圧動作開始時間)が経過した時点(時刻t=t0)で、シーケンス回路部25から降圧制御部21に出力される降圧動作開始信号S2がハイレベルとなる。なお、電源投入時点から時刻t=t0までの期間は、降圧動作開始信号S2がローレベルであるため、第3論理積回路AND3の出力がローレベルとなるので、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されない。   Furthermore, the step-down operation start signal S2 output from the sequence circuit unit 25 to the step-down control unit 21 is high when the step-down operation start time (> step-up operation start time) has elapsed since the power-on (time t = t0). It becomes. Since the step-down operation start signal S2 is at the low level during the period from the time when the power is turned on to the time t = t0, the output of the third AND circuit AND3 is at the low level. Is not output.

リスタートタイマー回路215は、降圧動作開始信号S2がハイレベルになった時点(時刻t=t0)からコンデンサの充電を開始し、コンデンサの両端電圧(リスタート入力電圧Vin)がしきい値に達した時点(時刻t=t1)でリスタート出力VTをハイレベルに立ち上げる。なお、降圧動作開始信号S2がハイレベルになった時点(時刻t=t0)からリスタート出力VTがハイレベルに立ち上がるまでの時間(t1-t0)が再スタート周期Tに等しい。   The restart timer circuit 215 starts charging the capacitor from the time when the step-down operation start signal S2 becomes high level (time t = t0), and the voltage across the capacitor (restart input voltage Vin) reaches the threshold value. At that time (time t = t1), the restart output VT is raised to a high level. The time (t1-t0) from when the step-down operation start signal S2 becomes high level (time t = t0) to when the restart output VT rises to high level is equal to the restart period T.

時刻t=t1の時点では降圧チョッパ回路1が動作していないので、補助巻線T2に電圧が誘起されておらず、ZCD端子の端子電圧Vzcはローレベルであり、第1比較器210の高しきい値VHよりも低いために第1比較器210の出力はハイレベルに維持される。   Since the step-down chopper circuit 1 is not operating at time t = t1, no voltage is induced in the auxiliary winding T2, the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal is low, and the high voltage of the first comparator 210 is high. Since it is lower than the threshold value VH, the output of the first comparator 210 is maintained at a high level.

一方、時刻t=t1でリスタート出力VTがハイレベルに立ち上がると、第1論理積回路AND1の出力LED_Sがハイレベルに立ち上がり、FF回路214の出力がハイレベルに立ち上がる。そして、FF回路214の出力がハイレベルになると、第3論理積回路AND3の入力が何れもハイレベルとなるので、第3論理積回路AND3の出力がハイレベルに立ち上がる。その結果、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されて半導体スイッチング素子Q1がオンとなり、降圧チョッパ回路1が動作を開始して出力電流Io(インダクタ電流IL)が漸増する。   On the other hand, when the restart output VT rises to high level at time t = t1, the output LED_S of the first AND circuit AND1 rises to high level, and the output of the FF circuit 214 rises to high level. When the output of the FF circuit 214 becomes high level, the inputs of the third AND circuit AND3 all become high level, so that the output of the third AND circuit AND3 rises to high level. As a result, a drive signal is output from the high-side driver unit 22, the semiconductor switching element Q1 is turned on, the step-down chopper circuit 1 starts operating, and the output current Io (inductor current IL) gradually increases.

また、第3論理積回路AND3の出力がハイレベルになることでワンショット回路216からワンショットパルス信号PSが出力される。そして、第2論理積回路AND2は、ワンショットパルス信号PSの立ち上がりに同期して出力をハイレベルとし、且つワンショットパルス信号PSの立ち下がりに同期して出力をローレベルとする。リスタートタイマー回路215は、電界効果トランジスタ2150がオンしている短時間でコンデンサを放電し、電界効果トランジスタ2150がオフした時点から再度コンデンサの充電(再スタート周期Tのカウント)を開始する。   Further, the one-shot pulse signal PS is output from the one-shot circuit 216 when the output of the third AND circuit AND3 becomes high level. The second AND circuit AND2 sets the output to a high level in synchronization with the rising edge of the one-shot pulse signal PS and sets the output to a low level in synchronization with the falling edge of the one-shot pulse signal PS. The restart timer circuit 215 discharges the capacitor in a short time during which the field effect transistor 2150 is turned on, and starts charging the capacitor again (counting of the restart period T) from the time when the field effect transistor 2150 is turned off.

出力電流Ioの増大に伴って検出電圧Vxも上昇し、検出電圧Vxがしきい値電圧X1に達した時点(時刻t=t2)で第2比較器213の出力CSoutがハイレベルとなる。第1論理和回路OR1は、第2比較器213の出力CSoutがハイレベルに立ち上がることで出力LED_Rをハイレベルに立ち上げる。そして、FF回路214のリセット端子がハイレベルとなるので、FF回路214の出力がローレベルに立ち下がる。その結果、第3論理積回路AND3の出力がローレベルに立ち下がり、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されなくなることで半導体スイッチング素子Q1がオフする。   As the output current Io increases, the detection voltage Vx also rises, and the output CSout of the second comparator 213 becomes high level when the detection voltage Vx reaches the threshold voltage X1 (time t = t2). The first OR circuit OR1 raises the output LED_R to high level when the output CSout of the second comparator 213 rises to high level. Then, since the reset terminal of the FF circuit 214 becomes high level, the output of the FF circuit 214 falls to low level. As a result, the output of the third AND circuit AND3 falls to a low level, and the drive signal is not output from the high side driver unit 22, whereby the semiconductor switching element Q1 is turned off.

半導体スイッチング素子Q1がオフすると、インダクタT1に蓄積されたエネルギーが放出されて回生電流(インダクタ電流IL)が流れる。ただし、この回生電流(インダクタ電流IL)は、時間の経過とともに漸減する。また、半導体スイッチング素子Q1がオフすると補助巻線T2に誘起される電圧の極性が反転するので、ZCD端子の端子電圧Vzcがハイレベルに立ち上がって高しきい値VHを上回る。その結果、第1比較器210の出力がローレベルに立ち下がり、且つ第1比較器210のしきい値が高しきい値VHから低しきい値VLに切り換わる。   When the semiconductor switching element Q1 is turned off, the energy accumulated in the inductor T1 is released and a regenerative current (inductor current IL) flows. However, this regenerative current (inductor current IL) gradually decreases with time. Further, since the polarity of the voltage induced in the auxiliary winding T2 is reversed when the semiconductor switching element Q1 is turned off, the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal rises to a high level and exceeds the high threshold value VH. As a result, the output of the first comparator 210 falls to a low level, and the threshold value of the first comparator 210 is switched from the high threshold value VH to the low threshold value VL.

回生電流(インダクタ電流IL)がゼロになると(時刻t=t3)、ZCD端子の端子電圧Vzcがローレベルに立ち下がって低しきい値VLを下回る。その結果、第1比較器210の出力がハイレベルに立ち上がり、且つ第1比較器210のしきい値が低しきい値VLから高しきい値VHに切り換わる。   When the regenerative current (inductor current IL) becomes zero (time t = t3), the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal falls to a low level and falls below the low threshold VL. As a result, the output of the first comparator 210 rises to a high level, and the threshold value of the first comparator 210 is switched from the low threshold value VL to the high threshold value VH.

ここで、図4に示すように、半導体スイッチング素子Q1がオフした時点(時刻t=t2)から回生電流(インダクタ電流IL)がゼロになる時点(時刻t=t3)までの経過時間(=t3-t2)がリスタートタイマー回路215の再スタート周期Tよりも短くなっている。したがって、時刻t=t3の時点では、リスタート出力VTがローレベルのままであるから、第1論理積回路AND1の出力LEDS_Sもローレベルのままである。故に、FF回路214の出力もローレベルのままとなり、第3論理積回路AND3の出力もローレベルであるから、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されない。   Here, as shown in FIG. 4, the elapsed time (= t3) from the time when the semiconductor switching element Q1 is turned off (time t = t2) to the time when the regenerative current (inductor current IL) becomes zero (time t = t3). -t2) is shorter than the restart period T of the restart timer circuit 215. Therefore, since the restart output VT remains at the low level at the time t = t3, the output LEDS_S of the first AND circuit AND1 also remains at the low level. Therefore, the output of the FF circuit 214 also remains at a low level, and the output of the third AND circuit AND3 is also at a low level, so that no drive signal is output from the high side driver unit 22.

なお、インダクタT1に蓄積されたエネルギーが全て放出されて回生電流(インダクタ電流IL)がゼロになると、インダクタT1の両端電圧が自由振動し、ZCD端子の端子電圧Vzcも振動する。しかしながら、第1比較器210のしきい値が低しきい値VLから高しきい値VHに切り換わっているので、ZCD端子の端子電圧Vzcのピーク値が高しきい値VHを超えず、第1比較器210の出力はハイレベルに維持される。ただし、ZCD端子の端子電圧Vzcのピーク値が高しきい値VHを超えることがあったとしても、リスタート出力VTがローレベルであるために第1論理積回路AND1の出力がハイレベルに立ち上がることはない。   When all the energy accumulated in the inductor T1 is released and the regenerative current (inductor current IL) becomes zero, the voltage across the inductor T1 freely oscillates and the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal also oscillates. However, since the threshold value of the first comparator 210 is switched from the low threshold value VL to the high threshold value VH, the peak value of the terminal voltage Vzc at the ZCD terminal does not exceed the high threshold value VH. The output of one comparator 210 is maintained at a high level. However, even if the peak value of the terminal voltage Vzc at the ZCD terminal exceeds the high threshold VH, the output of the first AND circuit AND1 rises to a high level because the restart output VT is at a low level. There is nothing.

そして、リスタートタイマー回路215は、リスタート入力電圧Vinがしきい値に達した時点(時刻t=t4)、すなわち、時刻t=t1から再スタート周期Tが経過した時点でリスタート出力VTをハイレベルに立ち上げる。第1論理積回路AND1は、リスタート出力VTがハイレベルに立ち上がると、出力LED_Sをハイレベルに立ち上げる。その結果、FF回路214の出力がハイレベルとなり、さらに、第3論理積回路AND3の出力もハイレベルとなることでハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されて半導体スイッチング素子Q1がオンする。これ以降(時刻t4〜)は時刻t1〜t4の動作が繰り返され、降圧チョッパ回路1から定格電圧が印加されることでLED負荷5が点灯する。すなわち、図4に示した降圧制御部21の動作モードは、インダクタT1に流れるインダクタ電流ILが不連続となる不連続モードである。   The restart timer circuit 215 outputs the restart output VT when the restart input voltage Vin reaches the threshold (time t = t4), that is, when the restart cycle T has elapsed from time t = t1. Launch to high level. The first AND circuit AND1 raises the output LED_S to high level when the restart output VT rises to high level. As a result, the output of the FF circuit 214 becomes high level, and further, the output of the third AND circuit AND3 also becomes high level, whereby the drive signal is output from the high side driver unit 22 and the semiconductor switching element Q1 is turned on. After this (from time t4), the operation from time t1 to t4 is repeated, and the rated voltage is applied from the step-down chopper circuit 1 so that the LED load 5 is lit. That is, the operation mode of the step-down control unit 21 shown in FIG. 4 is a discontinuous mode in which the inductor current IL flowing through the inductor T1 is discontinuous.

次に、定格電圧が相対的に低いLED負荷5が降圧チョッパ回路1の出力端に接続される場合について、図1を参照して説明する。   Next, the case where the LED load 5 having a relatively low rated voltage is connected to the output terminal of the step-down chopper circuit 1 will be described with reference to FIG.

ただし、電源投入時点から時刻t=t2が経過するまでの動作は、図4に示した不連続モードの場合と共通であるから説明は省略する。   However, the operation from the time of turning on the power until the time t = t2 elapses is the same as that in the discontinuous mode shown in FIG.

リスタートタイマー回路215は、時刻t=t2で半導体スイッチング素子Q1がオフした後、リスタート入力電圧Vinがしきい値に達した時点(時刻t=t3)、すなわち、時刻t=t1から再スタート周期Tが経過した時点でリスタート出力VTをハイレベルに立ち上げる。しかしながら、時刻t=t3には回生電流(インダクタ電流IL)がゼロまで減少していないので、ZCD端子の端子電圧Vzcがハイレベルのままであり、低しきい値VLを下回らないために第1比較器210の出力はローレベルに維持される。   The restart timer circuit 215 restarts when the restart input voltage Vin reaches a threshold value (time t = t3) after the semiconductor switching element Q1 is turned off at time t = t2, that is, from time t = t1. When the period T has elapsed, the restart output VT is raised to a high level. However, since the regenerative current (inductor current IL) does not decrease to zero at time t = t3, the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal remains at the high level and does not fall below the low threshold VL. The output of the comparator 210 is maintained at a low level.

そして、リスタート出力VTがハイレベル、且つ第1比較器210の出力がローレベルであるため、第1論理積回路AND1の出力LED_Sがローレベルのままとなり、FF回路214の出力もローレベルのままとなる。その結果、第3論理積回路AND3の出力もローレベルに維持されるから、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されない。   Since the restart output VT is high and the output of the first comparator 210 is low, the output LED_S of the first AND circuit AND1 remains low and the output of the FF circuit 214 is also low. Will remain. As a result, since the output of the third AND circuit AND3 is also maintained at the low level, the drive signal is not output from the high side driver unit 22.

そして、回生電流(インダクタ電流IL)がゼロになると(時刻t=t4)、ZCD端子の端子電圧Vzcがローレベルに立ち下がって低しきい値VLを下回る。その結果、第1比較器210の出力がハイレベルに立ち上がり、且つ第1比較器210のしきい値が低しきい値VLから高しきい値VHに切り換わる。   When the regenerative current (inductor current IL) becomes zero (time t = t4), the terminal voltage Vzc of the ZCD terminal falls to a low level and falls below the low threshold VL. As a result, the output of the first comparator 210 rises to a high level, and the threshold value of the first comparator 210 is switched from the low threshold value VL to the high threshold value VH.

ここで、リスタート出力VTが既にハイレベルとなっているので、回生電流(インダクタ電流IL)がゼロになった時点(時刻t=t4)で第1論理積回路AND1の出力LEDS_Sがハイレベルに立ち上がる。故に、FF回路214の出力がハイレベルとなり、第3論理積回路AND3の出力もハイレベルとなるから、ハイサイドドライバ部22から駆動信号が出力されて半導体スイッチング素子Q1がオンする。これ以降(時刻t4〜)は時刻t1〜t4の動作が繰り返され、降圧チョッパ回路1から定格電圧が印加されることでLED負荷5が点灯する。すなわち、降圧制御部21は、リスタートタイマー回路215の再スタート周期Tよりもインダクタ電流ILの流れる期間が長い場合、インダクタ電流ILのゼロクロスに同期して半導体スイッチング素子Q1をオンする、臨界モードで動作する。   Here, since the restart output VT is already at the high level, the output LEDS_S of the first AND circuit AND1 is at the high level when the regenerative current (inductor current IL) becomes zero (time t = t4). stand up. Therefore, since the output of the FF circuit 214 becomes high level and the output of the third AND circuit AND3 also becomes high level, the drive signal is outputted from the high side driver unit 22 and the semiconductor switching element Q1 is turned on. After this (from time t4), the operation from time t1 to t4 is repeated, and the rated voltage is applied from the step-down chopper circuit 1 so that the LED load 5 is lit. That is, when the inductor current IL flows for a longer period than the restart period T of the restart timer circuit 215, the step-down control unit 21 turns on the semiconductor switching element Q1 in synchronization with the zero crossing of the inductor current IL. Operate.

上述のように本実施形態の電源装置(LED点灯装置)は、直流電源(直流電源部3)から供給される直流の入力電圧を降圧して負荷(LED負荷5)に供給する降圧チョッパ回路1と、降圧チョッパ回路1の動作を制御する制御回路(降圧制御部21)とを備える。   As described above, the power supply device (LED lighting device) of the present embodiment steps down the DC input voltage supplied from the DC power supply (DC power supply unit 3) and supplies it to the load (LED load 5). And a control circuit (step-down control unit 21) for controlling the operation of the step-down chopper circuit 1.

降圧チョッパ回路1は、入力電圧を断続する半導体スイッチング素子Q1と、半導体スイッチング素子Q1を介して入力電圧が印加されているときに蓄積したエネルギーを入力電圧が印加されていないときに放出するインダクタT1とを有する。   The step-down chopper circuit 1 includes a semiconductor switching element Q1 that interrupts the input voltage, and an inductor T1 that releases energy stored when the input voltage is applied via the semiconductor switching element Q1 when the input voltage is not applied. And have.

制御回路(降圧制御部21)は、半導体スイッチング素子Q1をオンした後、インダクタT1に流れるインダクタ電流ILが所定のピーク値に達したときに半導体スイッチング素子Q1をオフする。また、制御回路(降圧制御部21)は、半導体スイッチング素子Q1をオンした時点からの経過時間が所定の再スタート周期Tに達する前にインダクタ電流ILがゼロになれば、経過時間が再スタート周期Tに達した時点で半導体スイッチング素子Q1をオンする。さらに、制御回路(降圧制御部21)は、経過時間が再スタート周期Tに達した後にインダクタ電流ILがゼロになれば、インダクタ電流ILがゼロになった時点で半導体スイッチング素子Q1をオンするように構成される。   After turning on the semiconductor switching element Q1, the control circuit (step-down control unit 21) turns off the semiconductor switching element Q1 when the inductor current IL flowing through the inductor T1 reaches a predetermined peak value. Further, the control circuit (step-down control unit 21) determines that the elapsed time is restarted if the inductor current IL becomes zero before the elapsed time from when the semiconductor switching element Q1 is turned on reaches the predetermined restart cycle T. When T is reached, the semiconductor switching element Q1 is turned on. Further, if the inductor current IL becomes zero after the elapsed time reaches the restart cycle T, the control circuit (step-down control unit 21) turns on the semiconductor switching element Q1 when the inductor current IL becomes zero. Configured.

本実施形態の電源装置(LED点灯装置)は、上記構成により、負荷が軽負荷(定格電圧が相対的に低いLED負荷5)である場合においても、降圧チョッパ回路1が連続モードで動作することがない。そのため、軽負荷の場合に降圧チョッパ回路が連続モードで動作してしまう従来例と比較して、半導体スイッチング素子Q1の寿命が短くなるなどの不具合の発生を抑制することができる。   The power supply device (LED lighting device) of the present embodiment allows the step-down chopper circuit 1 to operate in the continuous mode even when the load is a light load (the LED load 5 having a relatively low rated voltage) due to the above configuration. There is no. Therefore, compared with the conventional example in which the step-down chopper circuit operates in a continuous mode in the case of a light load, it is possible to suppress the occurrence of problems such as a shortened life of the semiconductor switching element Q1.

なお、本実施形態の電源装置(LED点灯装置)は、降圧チョッパ回路1の半導体スイッチング素子Q1をインダクタT1よりも高電位側に接続する構成としている。これは、日本電球工業会規格JEL801「L形ピン口金GX16t-5付直管形LEDランプシステム(一般照明用)」において、降圧チョッパ回路1の入力電圧が300ボルト以下と規定されているためである。すなわち、降圧チョッパ回路1の半導体スイッチング素子Q1をインダクタT1よりも低電位に接続する構成の場合、降圧チョッパ回路1の入力電圧が300ボルトを超えてしまうからである。   Note that the power supply device (LED lighting device) of the present embodiment is configured to connect the semiconductor switching element Q1 of the step-down chopper circuit 1 to a higher potential side than the inductor T1. This is because the input voltage of the step-down chopper circuit 1 is stipulated to be 300 volts or less in the Japan Light Bulb Industry Association standard JEL801 “Straight-tube LED lamp system with L-shaped pin cap GX16t-5 (for general lighting)”. is there. That is, when the semiconductor switching element Q1 of the step-down chopper circuit 1 is connected to a potential lower than that of the inductor T1, the input voltage of the step-down chopper circuit 1 exceeds 300 volts.

また、再スタート周期Tは、高耐圧集積回路における周期設定のばらつき(±20%)を考慮し、家電製品の赤外線リモコンに使用される周波数帯域の33〜40kHzを避けるため、例えば、20μ秒(50キロヘルツ)に設定されることが好ましい。このように設定すれば、誤って定格電圧の相当に低いLED負荷5が接続された場合においても、臨界モードとなって半導体スイッチング素子Q1のスイッチング周波数が赤外線リモコンの周波数帯域と重なるだけで電源装置(LED点灯装置)が故障することはない。   In addition, the restart cycle T is 20 μsec (for example) in order to avoid 33 to 40 kHz of the frequency band used for the infrared remote control of home appliances in consideration of the variation (± 20%) of the cycle setting in the high voltage integrated circuit. It is preferably set to 50 kilohertz). With this setting, even when the LED load 5 having a considerably low rated voltage is mistakenly connected, the power mode is changed to the critical mode and the switching frequency of the semiconductor switching element Q1 only overlaps the frequency band of the infrared remote controller. (LED lighting device) will not break down.

1 降圧チョッパ回路
2 制御ブロック
5 LED負荷(負荷)
21 降圧制御部(制御回路)
Q1 半導体スイッチング素子
T1 インダクタ
1 Step-down chopper circuit 2 Control block 5 LED load (load)
21 Step-down controller (control circuit)
Q1 Semiconductor switching element
T1 inductor

Claims (3)

直流電源から供給される直流の入力電圧を降圧して負荷に供給する降圧チョッパ回路と、前記降圧チョッパ回路の動作を制御する制御回路とを備え、
前記降圧チョッパ回路は、前記入力電圧を断続する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を介して前記入力電圧が印加されているときに蓄積したエネルギーを前記入力電圧が印加されていないときに放出するインダクタとを有し、
前記制御回路は、前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの経過時間が所定の再スタート周期に達する前に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記経過時間が前記再スタート周期に達した時点で前記半導体スイッチング素子をオンし、前記経過時間が前記再スタート周期に達した後に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記インダクタ電流がゼロになった時点で前記半導体スイッチング素子をオンするように構成されることを特徴とする電源装置。
A step-down chopper circuit that steps down a DC input voltage supplied from a DC power source and supplies the voltage to a load; and a control circuit that controls the operation of the step-down chopper circuit,
The step-down chopper circuit discharges the energy stored when the input voltage is applied via the semiconductor switching element and the semiconductor switching element that interrupts the input voltage when the input voltage is not applied. An inductor,
The control circuit, after turning on the semiconductor switching element, turns off the semiconductor switching element when an inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value, and an elapsed time from when the semiconductor switching element is turned on If the inductor current becomes zero before reaching the predetermined restart period, the semiconductor switching element is turned on when the elapsed time reaches the restart period, and the elapsed time reaches the restart period. The power supply device is configured to turn on the semiconductor switching element when the inductor current becomes zero after the inductor current becomes zero.
前記制御回路は、前記半導体スイッチング素子を駆動するドライバ部と、前記ドライバ部を制御して前記降圧チョッパ回路を不連続モードあるいは臨界モードで動作させる降圧制御部とを有し、The control circuit includes a driver unit that drives the semiconductor switching element, and a step-down control unit that controls the driver unit to operate the step-down chopper circuit in a discontinuous mode or a critical mode.
前記降圧制御部は、前記ドライバ部を制御して前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの経過時間が所定の再スタート周期に達する前に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記経過時間が前記再スタート周期に達した時点で前記半導体スイッチング素子をオンすることによって、前記降圧チョッパ回路を前記不連続モードで動作させるように構成され、The step-down control unit controls the driver unit to turn on the semiconductor switching element, and then turns off the semiconductor switching element when an inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value. If the inductor current becomes zero before the elapsed time from the time of turning on the predetermined restart period, the semiconductor switching element is turned on when the elapsed time reaches the restart period, Configured to operate the step-down chopper circuit in the discontinuous mode,
前記降圧制御部は、更に、前記ドライバ部を制御して前記半導体スイッチング素子をオンした後、前記インダクタに流れるインダクタ電流が所定のピーク値に達したときに前記半導体スイッチング素子をオフし、前記半導体スイッチング素子をオンした時点からの前記経過時間が前記再スタート周期に達した後に前記インダクタ電流がゼロになれば、前記インダクタ電流がゼロになった時点で前記半導体スイッチング素子をオンことによって、前記降圧チョッパ回路を前記臨界モードで動作させるように構成されることを特徴とする請求項1記載の電源装置。The step-down control unit further controls the driver unit to turn on the semiconductor switching element, and then turns off the semiconductor switching element when an inductor current flowing through the inductor reaches a predetermined peak value. If the inductor current becomes zero after the elapsed time from when the switching element is turned on reaches the restart cycle, the step-down voltage is obtained by turning on the semiconductor switching element when the inductor current becomes zero. The power supply apparatus according to claim 1, wherein the chopper circuit is configured to operate in the critical mode.
請求項1又は2の電源装置を備え、前記電源装置の出力端間に、LED負荷が着脱可能に接続されるように構成されることを特徴とするLED点灯装置。An LED lighting device comprising: the power supply device according to claim 1 or 2, wherein an LED load is detachably connected between output terminals of the power supply device.
JP2013259392A 2013-12-16 2013-12-16 Power supply device and LED lighting device Active JP6292503B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013259392A JP6292503B2 (en) 2013-12-16 2013-12-16 Power supply device and LED lighting device
CN201410784578.0A CN104717800B (en) 2013-12-16 2014-12-16 Supply unit and LED lamp devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013259392A JP6292503B2 (en) 2013-12-16 2013-12-16 Power supply device and LED lighting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015119509A JP2015119509A (en) 2015-06-25
JP6292503B2 true JP6292503B2 (en) 2018-03-14

Family

ID=53416624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013259392A Active JP6292503B2 (en) 2013-12-16 2013-12-16 Power supply device and LED lighting device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6292503B2 (en)
CN (1) CN104717800B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6620635B2 (en) * 2016-03-25 2019-12-18 東芝ライテック株式会社 Power supply device and lighting device provided with the power supply device
JP7449722B2 (en) 2020-03-03 2024-03-14 大光電機株式会社 Offline lighting equipment

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3829534B2 (en) * 1999-05-26 2006-10-04 松下電工株式会社 Discharge lamp lighting device
JP2006278009A (en) * 2005-03-28 2006-10-12 Matsushita Electric Works Ltd Dimmer
JP5508095B2 (en) * 2010-03-30 2014-05-28 パナソニック株式会社 Lighting device, lighting fixture using the same, and lighting system
JP5693870B2 (en) * 2010-04-13 2015-04-01 ミネベア株式会社 Switching power supply circuit
EP2410821B1 (en) * 2010-07-20 2014-01-08 Panasonic Corporation Lighting device of semiconductor light-emitting element and illumination fixture using the same
JP5891454B2 (en) * 2011-04-18 2016-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Semiconductor light-emitting element lighting device and lighting fixture using the same
JP5834236B2 (en) * 2011-05-12 2015-12-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Solid light source lighting device and lighting apparatus using the same
JP5884046B2 (en) * 2011-10-24 2016-03-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lighting device and lighting apparatus using the same
JP2013165598A (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Panasonic Corp Power supply device and luminaire and lighting fixture using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN104717800A (en) 2015-06-17
JP2015119509A (en) 2015-06-25
CN104717800B (en) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8872444B2 (en) Lighting device for solid-state light source and illumination apparatus including same
JP5834236B2 (en) Solid light source lighting device and lighting apparatus using the same
US9204505B2 (en) Power converter for interfacing a fluorescent lighting ballast to a light emitting diode lamp
TWI507081B (en) Driving circuit and control circuit for powering light source
JP6273642B2 (en) LED lighting device
JP2009289492A (en) High-pressure discharge lamp lighting device and luminaire
JP2014235993A (en) Illumination power supply control circuit, semiconductor integrated circuit, illumination power supply, and illuminating fixture
TWI465153B (en) Valley synchronous regulator with pfc led driver system
JP2015219946A (en) Led lightning circuit and led illuminating device
JP6292503B2 (en) Power supply device and LED lighting device
JP6323149B2 (en) Power supply device for lighting with power failure compensation function and lighting device
JP2006278009A (en) Dimmer
JP2013062160A (en) Solid light-emitting element drive device and illumination device
JP5811329B2 (en) Power supply
JP2018088789A (en) Led power supply device
JP6260225B2 (en) Lighting device and lighting apparatus
JP2005310676A (en) Discharge lamp lighting device and luminaire
JP4014576B2 (en) Electrodeless discharge lamp power supply
JP2008022668A (en) Power supply device using half-bridge circuit
JP6273885B2 (en) LED power supply device and LED lighting device
JP6300610B2 (en) LED power supply device and LED lighting device
JP5383380B2 (en) Lighting circuit and lighting fixture
JP5079043B2 (en) Power supply device, discharge lamp lighting device including the power supply device, and lighting fixture including the discharge lamp lighting device
JP6074722B2 (en) Discharge lamp lighting device and lighting device using the same
KR20150016650A (en) Power Supply Device for Lighting Apparatus connected and used to Triac Dimming Circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171204

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20171204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180202

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6292503

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151