CN102624220B - 开关电源电路、用于半导体发光元件的点亮装置和使用其的照明设备 - Google Patents

开关电源电路、用于半导体发光元件的点亮装置和使用其的照明设备 Download PDF

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Abstract

一种开关电源电路包括：第一开关元件，其一端连接到第一电容器的正电极；第二开关元件，其一端连接到第一电容器的负电极；电感元件，其一端连接到第一和第二开关元件的另一端；并联连接到限流电阻器的半导体开关元件；以及连接到半导体开关元件的控制电极的第二电容器。在所述第一或第二开关元件关断时，利用诱发至所述电感元件的电压为所述第二电容器充电。

Description

开关电源电路、用于半导体发光元件的点亮装置和使用其的照明设备
技术领域
本发明涉及一种开关电源电路以及一种用于半导体发光元件的点亮装置和使用其的照明设备。
背景技术
日本专利申请公开No.2008-104274(具体而言是图1和[0026]段)公开了一种LED(发光二极管)点亮装置，通过对直流电压进行功率转换使LED发光，直流电压是由DC-DC转换器通过对交流电压进行整流和平滑获得的。该点亮装置包括涌流防止电路，其中在整流电路和平滑电容器之间设置限流电阻器和闸流晶体管的并联电路。在限流电阻器输入功率的初始阶段抑制流向平滑电容器的涌流，在正常点亮的情况下打开闸流晶体管，从而抑制由于限流电阻器导致的功率损失。此外，这种技术公开了一种配置，其中通过对回扫电流进行整流和平滑供应涌流防止电路的闸流晶体管的栅极驱动电流，回扫电流是从DC-DC转换器的电感元件的中间接头获得的。
在前述专利文献中，DC-DC转换器具有如下配置：将开关元件和变压器初级线圈的串联电路并联连接到平滑电容器。于是，变压器初级线圈的一端，作为电感元件，可以连接到涌流防止电路的闸流晶体管的阴极，可以在闸流晶体管栅极和阴极之间供应从初级线圈的中间接头通过二极管充电的电容器的电压。在升压斩波电路中也可以使用同样的配置。
同时，在DC-DC转换器是降压斩波电路时，作为电感元件的电感器通常通过负载电路或开关元件连接到平滑电容器而不是直接连接到其上，平滑电容器充当输入直流电源源。这是因为必须要通过电感元件、负载电路和降压斩波电路中的回扫二极管配置闭合电路。因此，如果电感元件直接连接到输入直流电源，负载电路与输入直流电源的电势分开。
在这种情况下，以RF方式改变负载电路的电势；于是，例如，当在电源分离型LED点亮装置中使用时，例如如图5所示，会导致RF辐射噪声。于是，在这种配置中，具体而言，负载电路的一端需要直接连接到输入直流电源以稳定电势，结果，作为电感元件的电感器L1通过负载电路或开关元件连接到输入直流电源，如图1到3所示。因此，在DC-DC转换器为降压斩波电路时，不能照搬上述配置。
发明内容
考虑到以上情况，本发明提供了一种开关电源电路，即使在电感元件未直接连接到平滑电容器时，也能够从开关电源电路的电感元件供应涌流防止电路的驱动电流。
根据本发明的第一方面，提供了一种开关电源电路，包括：用于对交流电整流的整流电路；通过限流电阻器连接到所述整流电路输出端子的第一电容器，所述限流电阻器用于抑制涌流，所述第一电容器是平滑电容器；第一开关元件，所述第一开关元件的一端连接到所述第一电容器的正电极；第二开关元件，所述第二开关元件的一端连接到所述第一电容器的负电极；电感元件，所述电感元件的一端连接到所述第一和第二开关元件的另一端；并联连接到所述限流电阻器的半导体开关元件；以及并联连接于所述半导体开关元件的阴极和栅极之间的第二电容器，其中在所述第一或第二开关元件关断时，利用诱发至所述电感元件的电压为所述第二电容器充电，其中所述电感元件的另一端连接至半导体发光元件的一端，所述半导体发光元件的另一端连接至所述第一开关元件的所述另一端或所述第二开关元件的所述另一端。
在这一方面中，优选地，所述第二电容器的负电极连接到所述第一电容器的正电极，其中所述开关电源电路还包括第三电容器，其负电极连接到电感元件的所述一端；以及电流路径，在所述第一开关元件导通时，用于从所述第三电容器的正电极向所述第二电容器的正电极发送电荷。
在这一方面中，优选地，在所述第二开关元件导通时，从所述电感元件的中间接头或由施加于所述第一开关元件两端之间的电压为所述第三电容器充电。
在这一方面中，优选地，所述第一开关元件具有控制电极，其中所述开关电源电路还包括控制电路，用于向所述控制电极提供控制信号，并且其中所述第三电容器向所述控制电路提供控制电源电压。
或者，第二开关元件可以具有控制电极，其中所述开关电源电路在所述第一电容器的负电极处还包括：控制电路，用于向所述控制电极提供控制信号；以及用于向所述控制电路提供控制电源电压的控制电源电路，其中所述开关电源电路还包括电流路径，在所述第二开关元件导通时，用于允许充电电流从所述控制电源电路的正电极流向所述第三电容器的正电极。
在这一方面中，优选地，所述第一和第二开关元件之一具有控制电极，另一个是被所述第一电容器反向偏置的二极管。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于使半导体发光元件发光的点亮装置，所述点亮装置包括第一方面的开关电源电路。
根据本发明的第三方面，提供了一种照明设备，其包括第二方面的点亮装置和半导体发光元件。
附图说明
从结合附图给出的以下实施例描述，本发明的目的和特征将变得显而易见，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的开关电源电路的电路图；
图2是根据本发明第二实施例的开关电源电路的电路图；
图3是根据本发明第三实施例用于半导体发光元件的点亮装置的电路图；
图4是方框电路图，示出了用于根据本发明第三实施例用于半导体发光元件的点亮装置中的控制集成电路的内部配置；以及
图5为截面图，示出了本发明第四实施例的照明设备的示意配置。
具体实施方式
在下文中，将参考构成本发明一部分的附图更详细地描述本发明的实施例。在附图中，为相同或相似的部分使用相同附图标记，将省略其重复描述。
(实施例1)
图1是根据本发明第一实施例用于半导体发光元件4的开关电源电路的电路图。平滑电容器C1连接到整流电路DB的DC输出端子，整流电路通过作为限流电阻器的正温度系数(PTC)热敏电阻器10执行交流市电的全波整流。反向阻挡三端晶闸管Q2并联连接到PTC热敏电阻器10。闸流晶体管Q2和PTC热敏电阻器10构成涌流防止电路。用于电荷积聚的电容器C2并联于闸流晶体管Q2的栅极和阴极之间。在功率输入的初始阶段不对电容器C2充电。
于是，在功率输入的初始阶段关闭闸流晶体管Q2，通过PTC热敏电阻器10对平滑电容器C1充电。因此，抑制了涌入(或浪涌)电流。
包括开关元件Q1、二极管D1、电感器L1和平滑电容器C4的降压斩波电路连接到平滑电容器C1。例如由LED串联电路形成的半导体发光元件4并联连接到平滑电容器C4。
开关元件Q1受到控制电路IC1的开关控制。控制电路IC1是输出RF矩形波电压信号的振荡电路。控制电路IC1的控制电源电压是从平滑电容器C3供应的。
通过电阻器R1，由功率输入初始阶段的开关元件Q1两端之间施加的电压对平滑电容器C3充电。亦即，在电流沿着平滑电容器C1的正电极→电阻器R1→平滑电容器C3→电感器L1→平滑电容器C4→平滑电容器C1的负电极的路径流动时，平滑电容器C3被充电。在平滑电容器C3的充电电压达到控制电路IC1的工作电压时，控制电路IC1开始振荡操作，开关元件Q1受到RF的开关控制。
在开关元件Q1导通时，电流沿着平滑电容器C1的正电极→开关元件Q1→电感器L1→平滑电容器C4→平滑电容器C1的负电极的路径流动以在电感器L1中累积能量。在开关元件Q1关断时，在回扫电流沿着电感器L1→平滑电容器C4→二极管D1的路径流动时，释放电感器L1积累的能量。此时，恢复电流还从电感器L1的中间接头通过二极管D3流向平滑电容器C3，以供应控制电路IC1的控制电源电压。平滑电容器C3的电压变为由齐纳二极管ZD1调节的恒定电压。
在开关元件Q1处于导通状态时，由平滑电容器C3的电压通过二极管D2和电阻器R2为电容器C2充电。因此，在电容器C2的电压增加到高于反向阻挡三端晶闸管Q2的点火电压时，闸流晶体管Q2被导通。之后，由于PTC热敏电阻器10被闸流晶体管Q2短接，不会导致PTC热敏电阻器10造成不必要的功率损失。
此外，在开关元件Q1处于导通状态时，平滑电容器C3的电压还通过电阻器R1流到开关元件Q1，但在这里，由于电阻器R1是具有高电阻的启动电阻器，所以功率损失可以忽略。而且，如有必要，可以将用于防止反向电流的二极管(未示出)串联连接到电阻器R1以防止电容器C3通过电阻器R1放电。
根据本实施例，可以通过由降压斩波电路的电感器L1的恢复电流确保开关元件Q1的控制电路IC1的控制电源电压并在开关元件Q1导通时向电容器C2发送控制电源电压来触发涌流防止电路的闸流晶体管Q2。于是，在平滑电容器C1和C3的电压增大且降压斩波电路开始执行开关操作之后，导通闸流晶体管Q2，因此，能够可靠地防止功率输入初始阶段的涌流。
此外，涌流防止电路的闸流晶体管Q2可以是另一种类型的半导体开关元件(例如，功率MOSFET等)。而且，涌流防止电路的PTC热敏电阻器10可以是一般的电阻器，只要其具有能够抑制涌流的电阻值即可。这还适用于以下实施例。在以下描述和权利要求中可以将二极管，例如二极管D1称为开关元件，因为二极管根据施加于其上的偏置条件而开关。
(实施例2)
图2是根据本发明第二实施例的开关电源电路的电路图。本实施例与第一实施例的不同之处在于，开关元件Q1设置于平滑电容器C1的负电极侧。在功率输入的初始阶段由开关元件Q1两端之间施加的电压通过电阻器R1对用于向开关元件Q1的控制电路IC1供应控制电源电压的平滑电容器C5充电。亦即，电流沿着平滑电容器C1的正电极→平滑电容器C4→电感器L1→电阻器R1→平滑电容器C5→平滑电容器C1的负电极的路径流动，由此为平滑电容器C5充电。在平滑电容器C5的充电电压达到控制电路IC1的工作电压时，控制电路IC1开始振荡操作，开关元件Q1受到RF的开关控制。
在开关元件Q1导通时，电流沿着平滑电容器C1的正电极→平滑电容器C4→电感器L1→开关元件Q1→平滑电容器C1的负电极的路径流动，由此在电感器L1中累积能量。在开关元件Q1关断时，在恢复电流沿着电感器L1→二极管D1→平滑电容器C4的路径流动时，释放电感器L1积累的能量。此时，恢复电流还从电感器L1的次级线圈通过二极管D4流向平滑电容器C5，从而供应控制电路IC1的控制电源电压。平滑电容器C5的电压变为由齐纳二极管ZD1调节的恒定电压。
在开关元件Q1处于导通状态时，由平滑电容器C5的电压通过电阻器R3和二极管D3为电容器C3充电。而且，在开关元件Q1处于关断状态时，恢复电流沿着电感器L1→平滑电容器C3→二极管D2→电阻器R2→电容器C2→平滑电容器C4→电感器L1的路径流动，由此为电容器C2充电。因此，在电容器C2的电压增加到高于反向阻挡三端晶闸管Q2的点火电压时，闸流晶体管Q2被导通。之后，由于PTC热敏电阻器10被闸流晶体管Q2短接，不会导致PTC热敏电阻器10造成不必要的功率损失。
根据本实施例，固定来自降压斩波电路的电感器L1的次级线圈的控制电路IC的控制电源电压，在开关元件Q1导通时向电容器C3发送控制电源电压以进行电荷中继，在开关元件Q1关断时(在二极管D1导通时)向电容器C2发送电容器C3的电荷，由此触发闸流晶体管Q2。于是，在降压斩波电路开始执行RF开关操作之后，导通闸流晶体管Q2，因此，能够可靠地防止涌流。
在第一和第二实施例中，已经在开关电源电路中例示了降压斩波电路，但本发明不限于此，例如，开关电源电路可以具有半桥电路。
(实施例3)
图3是根据本发明第三实施例用于半导体发光元件的点亮装置的电路图。在本实施例中，由于提供了电流检测电阻器R4串联连接到开关元件Q1，所以基于图1或2的开关电源电路原理，在为电容器C2充电时，开关电流的检测值发生误差。于是，在本实施例中，在电感器L1处提供独立的第三级线圈n3，由第三级线圈n3的输出供应闸流晶体管Q2的驱动电流。
交流市电(100V，50/60Hz)连接到电源连接器CON1。
诸如LED之类的半导体发光元件4连接到输出连接器CON2。半导体发光元件4可以是LED模块，其中多个LED串联、并联或串并联连接。
直流电源电路2b通过电流熔断器FUSE和滤波电路2a连接到电源连接器CON1。滤波电路2a包括浪涌电压吸收元件ZNR、滤波电容器Ca和Cb和共模扼流圈LF。直流电源电路2b包括全波整流电路DB和具有平滑电容器C1和Co的整流平滑电路。
全波整流电路DB的直流输出端子通过PTC热敏电阻器10连接到平滑电容器C1。PTC热敏电阻器10是电阻随着温度增高而增大的热敏电阻器。平滑电容器C1具有例如大约几十μF的电容。并联连接到平滑电容器C1的电容器Co是用于RF旁路的小电容电容器。
在输入功率之后，在平滑电容器C1被充电且有所谓的涌流流动之前，将全波整流电路DB的直流输出端子立即短接到平滑电容器C1。涌流受到PTC热敏电阻器10的限制。同时，在为平滑电容器C12充电之后，不需要PTC热敏电阻器10对电流的限制。为了防止产生不必要的功耗，将反向阻挡三端晶闸管(SCR)Q2并联连接到PTC热敏电阻器10，在输入功率之后，在平滑电容器C1充电完成时，控制闸流晶体管Q2以导通。
为了产生闸流晶体管Q2的栅极电压，在本实施例中，从降压斩波电路3的电感器L1处提供的第三级线圈n3通过二极管D2和电阻器R2为电容器C2充电以积累电荷。用于放电的电阻器R21并联连接到电容器C2。电阻器R2、电阻器R21和电容器C2的时间常数调节延迟时间，直到闸流晶体管Q2导通。在电容器C2的电压升高时，通过二极管D21和D22以及电阻器R22的并联电路向闸流晶体管Q2供应栅极电压。而且，并联连接于闸流晶体管Q2的栅极和阴极之间的电容器C22用于防止故障。包括电阻器R2、R21和R22，电容器C2和C22，二极管D2，D21和D22，闸流晶体管Q2，PTC热敏电阻器10和电感器L1的第三线圈n3的电路形成涌流防止电路2c。
降压斩波电路3连接到直流电源电路2b的输出端子。降压斩波电路3包括串联连接到由直流电供电发光的半导体发光元件4的电感器L1，串联连接在半导体发光元件4的串联电路和直流电源电路2b的输出之间的开关元件Q1，以及并联连接到电感器L1和半导体发光元件4的串联电路的恢复二极管D1，恢复二极管D1沿着关断开关元件Q1时向半导体发光元件4释放电感器L1的累积能量的方向连接。此外，电容器C4并联连接到半导体发光元件4。电容器C4的电容是被设置成通过开关元件Q1的开关操作使脉动分量平滑化的电容并允许平滑化的直流电流流向半导体发光元件4。
在控制IC5的控制下，开关元件Q1受到RF的开关控制。在这里，将STME(ST Microelectronics)制造的L6562用作控制IC5。芯片L6562原来是PFC电路(用于控制功率因子增强的升压斩波电路)的控制IC，包括用于控制降压斩波电路的额外部件，例如内部乘法器电路等。同时，为了以类似于输入电压包络的方式控制输入电流的平均值，控制IC5包括控制输入电流峰值的功能和一个芯片之内的过零控制功能，这些功能专用于控制降压斩波电路。
图4是示出了本实施例中使用的控制IC5的内部配置的示意图。第一管脚INV是内部误差放大器EA的反相输入端子。第二管脚COMP是误差放大器EA的输出端子。第三管脚MULT是乘法器电路52的输入端子。第四管脚CS是斩波电流检测端子。第五管脚ZCD是过零检测端子。第六管脚GND是接地端子。第七管脚GD是栅极驱动端子。第八管脚Vcc是电源端子。
在控制电源电压等于或高于电源端子Vcc和接地端子GND之间供应的具体值时，由控制电源51产生参考电压Vref1和Vref2，IC之内的每个电路都变得可以工作。在启动器53输入功率时，向触发器FF1的一组输入端子S供应启始脉冲，使得触发器FF1的输出Q变为高电平。因此，第七管脚(栅极驱动器端子GD)通过驱动电路54变为高电平。
在第七管脚(栅极驱动端子GD)变为高电平时，在MOSFET形成的开关元件Q1的栅极和源极之间施加图3中的电阻器R5和R7划分的栅极驱动电压。由于电阻器R4具有用于电流检测的小电阻，所以它很少影响到栅极和源极之间的驱动电压。
在开关元件Q1导通时，电流从电容器C1的正电极，通过电容器C4、电感器L1、开关元件Q1和电阻器R4流到电容器C1的负电极。在这里，除非电感器L1自我饱和，流经电感器L1的斩波电流i就几乎线性地增大。这个电流被电阻器R4检测到并输入到控制IC5的第四管脚CS。
控制IC5的第四管脚CS是斩波电流检测端子，其电压通过IC之内5pF和40KΩ的噪声滤波器被施加到比较器CP1的正输入端子。参考电压被施加到比较器CP1的负输入端子。由施加到第一管脚INV且施加到第三管脚MULT的电压确定参考电压。
在斩波电流检测端子CS的电压超过参考电压时，来自比较器CP1的输出变为高电平，输入复位信号以使触发器FF1的输入端子R复位。因此，触发器FF1的输出Q变为低电平。此时，由于操作驱动电路54从第七管脚(栅极驱动端子GD)推送电流，图3的二极管D6被导通，通过电阻器R6释放开关元件Q1的栅极和源极之间的电荷，MOSFET形成的开关元件Q1立即被关断。
在开关元件Q1关断时，通过恢复二极管D1向电容器C4释放电感器L1中累积的电子能量。此时，由于施加于电感器L1两个端部之间的电压被钳位到电容器C4的电压Vc4，利用基本恒定的斜率逐渐减小电感器L1的电流i(di/dt≒-Vc4/L1)。
在电容器C4的电压Vc4为高时，电感器L1的电流i急剧衰减，在电容器C4的电压Vc4低时，电感器L1的电流i缓慢衰减。于是，即使流经电感器L1的电流峰值是恒定的，直到电感器L1的电流i消失所需的时间也有所不同。在电容器C4的电压Vc4高时，所需时间短，在电容器C4的电压Vc4低时，所需时间长。
在电流i流经电感器L1时，在电感器L1的次级线圈n2处产生取决于电感器L1的电流i的斜率的电压。在电感器L1的电流i完全流动时，这个电压消失，由第五管脚(过零检测端子ZCD)检测对应的时刻。连接到第五管脚的电阻器R9和电容器C9形成滤波电路。
比较器CP2的用于过零检测的负输入端子连接到控制IC5的第五管脚(过零检测端子ZCD)。向比较器CP2的正输入端子施加用于过零检测的参考电压Vref2。在施加到第五管脚(过零检测端子ZCD)的次级线圈n2的电压消失时，比较器CP2的输出变为高电平，通过或门向触发器FF1的一组输入端子S供应一组正电(plus)，使得触发器FF1的输出Q变为高电平。因此，第七管脚(栅极驱动器端子GD)通过驱动电路54变为高电平。之后重复同样的操作。
通过前述操作，可以在电容器C4处获得通过逐步降低电容器C1的电压获得的直流电压。通过输出连接器CON2向半导体发光元件4供应这个直流电压。
在将LED用作半导体发光元件4的情况下，假定LED的正向电压是Vf，串联连接的LED数目为n，电容器C4的电压Vc4基本被钳位到n×Vf。
在串联连接的LED数目n大时，由于电容器C4的电压Vc4高，电压Vc4和电容器C1的电压Vc1之间的电压差(Vc1-Vc4)减小。因此，在导通开关元件Q1时，分到电感器L1的电压降低，流经电感器L1的电流i的上升速度di/dt＝(Vc1-Vc4)/L1减小。结果，流经电感器L1的电流i到达特定峰值的时间延长，于是，延长了开关元件Q1的导通时间。
在开关元件Q1关断时，电感器L1两端之间产生的反电动势被钳位到电容器C4的电压Vc4(＝n×Vf)。于是，在串联连接的LED数目大时，在开关元件Q1关断时施加到电感器L1的电压高，流经电感器L1的电流i的衰减速度di/dt＝-Vc4/L1增大。结果，流经电感器L1的电流i变为零的时间缩短，于是，缩短了开关元件Q1的关断时间。
在串联连接的LED数目n小时，与上述情况相反，开关元件Q1的导通时间缩短，其关断时间延长。亦即，在串联连接的LED数目n小时，由于电容器C4的电压Vc4低，电容器C4的电压Vc4和电容器C1的电压Vc1之间的电压差(Vc1-Vc4)增大。因此，在导通开关元件Q1时，分到电感器L1的电压增大，流经电感器L1的电流i的上升速度di/dt＝(Vc1-Vc4)/L1增大。结果，在开关元件Q1导通时，流经电感器L1的电流i到达特定峰值的时间缩短，于是，缩短了开关元件Q1的导通时间。
在开关元件Q1关断时，电感器L1两端之间产生的反电动势被钳位到电容器C4的电压Vc4(＝n×Vf)。于是，在串联连接的LED数目小时，在开关元件Q1关断时施加到电感器L1的电压低，流经电感器L1的电流i的衰减速度di/dt＝-Vc4/L1减小。结果，流经电感器L1的电流i变为零的时间延长，于是，延长了开关元件Q1的关断时间。
通过这种方式，在根据本实施例的点亮装置中，在串联连接的LED数目n增加时，自动延长开关元件Q1的导通时间并缩短其关断时间，而在串联连接的LED数目n减少时，自动缩短开关元件Q1的导通时间并延长其关断时间。于是，根据本实施例的点亮装置被配置成不论串联连接的LED数目n如何都具有能够维持恒流特性的机制。
在本实施例中，通过探测电感器L1的次级线圈n2的电压消失的时刻来探测电感器L1两端流经的电流基本变为零的时刻。不过，可以使用其他模块，只要其能够检测到恢复电流消失的时刻，例如检测到恢复二极管D1的反向电压增大，检测到施加于开关元件Q1两端之间的电压下降等。
之后，将描述控制电源电路6的配置。在本实施例中，提供电容器C5和用于调节电容器C5的电压的齐纳二极管ZD1以从电容器C1的正电极通过充电电阻器R1向电容器C5的正电极供应充电电流。此外，为了提供高效率的电源单元，一起使用如下配置：在正常时间从电感器L1的次级线圈n2为电容器C5充电。
电容器C1的电压接近100V和50/60Hz的交流市电电压大约140V的峰值。从电容器C1向电容器C5供应充电电流以通过降压电阻器R1供应控制电源电压Vcc。
在电容器C5的电压增加到等于或高于控制IC5的操作电压时，开始开关元件Q1的开关操作，RF三角波电流跨过电感器L1流动，从而从次级线圈n2产生RF矩形波电压。在开关元件Q1导通时，通过来自电感器L1的次级线圈n2的电压，电流通过二极管D8、电容器C8和电阻器R8流动，从而为电容器C8充电。在开关元件Q1关断时，从电感器L1的次级线圈n2产生反极性的电压，使得通过反极性电压的电压和电容器C8的充电电压相加获得的电压，使充电电流通过二极管D4和电阻器R8流到电容器C5。因此，电容器C5的电压进一步增大。不过，由于齐纳二极管ZD1是并联连接的，电压被齐纳电压钳位，由此产生统一的控制电源电压Vcc。
此外，用于供应控制电源电压Vcc的电容器C5的电压大约为几十伏。并联连接到电容器C5的电容器C6是使通过二极管D4的充电电流的RF分量旁路的小电容电容器。
控制电源电压Vcc被电阻器R11和R12分压并施加到控制IC5的第一管脚INV。如上所述，这个电压用于调节开关元件Q1两端流动的电流峰值。在这一实施例中将控制IC5的第二管脚COMP和第三管脚MULT短路。
根据本实施例的配置，即使在负载变化时，斩波电流的平均值也几乎不改变。于是，不论负载多大，电容器C4通过使斩波电流的脉动分量平滑获得并提供给负载的输出电流的有效值也基本是均一的。
为了实现恒定电流控制，在本实施例中，通过电流检测电阻器R4来检测开关元件Q1两端流动的电流。因此，在基于图1的开关电源电路原理为涌流防止电路的电容器C2充电时，开关元件Q1导通时电容器C2的充电电流与开关电流交叠，从而不可能精确控制开关电流的峰值。就此而言，根据图3的配置，由于电容器C2的充电电流不和开关电流交叠，所以可以精确控制开关电流的峰值。
此外，在本实施例中，由于在流经二极管D1的恢复电流变为零的时刻开关元件Q1被导通，所以开关损耗减少，开关电流的峰值和负载电流的平均值(＝峰值÷2)被调节成彼此严格成比例。例如，在要基于图2的开关电路上述原理为电容器C2充电时，电容器C2的充电电流在开关元件Q1关断时取消二极管D1的恢复电流的方向中流动，不能精确检测到电感器L1的恢复电流过零的时刻。就此而言，根据图3的配置，由于电容器C2的充电电流不在取消(negated)恢复电流的方向中流动，所以可以精确检测到过零时刻。
如上所述，在通过如下方式进行恒定电流控制时：组合利用恢复电流的过零检测的开关元件Q1的导通控制和利用开关电流的峰值检测的开关元件Q1的关断控制，基于图1或2的原理为电容器C2充电是不被期望的，利用图3中所示的独立第三级线圈n3为电容器C2充电被认为是更好的。
此外，在本实施例的修改中，可以经过配置，从而用双向闸流晶体管替代图3的反向阻挡三端晶闸管Q2，双向闸流晶体管具有控制电极(三端双向可控硅开关)，充当控制电极的一个主电极T1连接到电容器C2的负电极，另一个主电极T2连接到全波整流电路DB的负电极，在主电极T1和栅极电极G之间供应电容器C2的电压。在这种配置中，可以利用第四上限导通双向闸流晶体管(三端双向可控硅开关)。在这种情况下，涌流防止电路2c可以得到相当大简化并可以实现为双向闸流晶体管(三端双向可控硅开关)和PTC热敏电阻器10的并联电路。
(实施例4)
图5为截面图，示出了使用根据本发明的LED点亮装置的电源分离型LED照明设备的示意配置。这种电源分离型LED照明设备包括点亮装置1，其作为电源单元容纳在与LED模块40的外壳主体42不同的壳体中。因此，LED模块40可以更薄，可以在各种地方安装点亮装置1，它是分开安装的电源单元。
机构外壳主体42被形成为金属材料制成，下端开放的圆柱体，下端开放部分被光漫射板43覆盖。设置LED模块40以面对光漫射板43。附图标记41表示LED安装基板，其中安装了LED模块40的LED4a到4d。机构外壳主体42掩埋在天花板100中，通过导线连接到点亮装置1，点亮装置1充当电源单元，通过引线44和连接器45设置于天花板后方。
在点亮装置1的内部容纳图1到3所示的电路。LED4a到4d的串联电路，即LED模块40对应于上述半导体发光元件4。
在本实施例中，示出了电源分离型LED点亮装置，其中在与LED模块40不同的外壳主体中容纳充当电源单元的点亮装置1。不过，可以将本发明的点亮装置用于电源集成型LED照明设备中，其中在与LED模块40相同的外壳主体中容纳电源单元。
此外，根据本发明的点亮装置不限于照明设备，可以用作各种装置的光源，例如LCD监视器、复印机、扫描仪、投影仪等的背光。
在以上相应实施例中，已经例示了LED，作为半导体发光元件4的范例。不过，本发明不限于此，半导体发光元件4可以是例如有机EL元件、半导体激光器元件等。
根据本发明，即使在开关电源电路的电感元件未直接连接到第一平滑电容器时，也可以利用第一或第二开关元件的开关操作从电感元件供应半导体开关元件的驱动电流，该半导体开关元件并联连接到限流电阻器以防止涌流。于是，可以将并联连接到限流电阻器的半导体开关元件维持在关断状态，直到开始开关操作，因此，可以可靠地抑制涌流。
尽管已经参考特定实施例展示和描述了本发明，但本领域的技术人员将要理解，可以进行各种变化和修改。

Claims (8)

1.一种开关电源电路，包括：
用于对交流电进行整流的整流电路；
通过限流电阻器连接到所述整流电路的输出端子的第一电容器，所述限流电阻器用于抑制涌流，所述第一电容器是平滑电容器；
第一开关元件，所述第一开关元件的一端连接到所述第一电容器的正电极；
第二开关元件，所述第二开关元件的一端连接到所述第一电容器的负电极；
电感元件，所述电感元件的一端连接到所述第一开关元件的另一端和所述第二开关元件的另一端；
并联连接到所述限流电阻器的半导体开关元件；以及
并联连接于所述半导体开关元件的阴极和栅极之间的第二电容器，
其中在所述第一开关元件或所述第二开关元件关断时，利用诱发至所述电感元件的电压为所述第二电容器充电，
其中所述电感元件的另一端连接至半导体发光元件的一端，所述半导体发光元件的另一端连接至所述第一开关元件的所述另一端或所述第二开关元件的所述另一端。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中所述第二电容器的负电极连接到所述第一电容器的正电极，
其中所述开关电源电路还包括：
第三电容器，所述第三电容器的负电极连接到所述电感元件的所述一端；以及
电流路径，用于在所述第一开关元件导通时从所述第三电容器的正电极向所述第二电容器的正电极输送电荷。
3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其中在所述第二开关元件导通时，从所述电感元件的中间接头为所述第三电容器充电或由施加于所述第一开关元件两端之间的电压为所述第三电容器充电。
4.根据权利要求2或3所述的开关电源电路，其中所述第一开关元件具有控制电极，
其中所述开关电源电路还包括控制电路，用于向所述控制电极提供控制信号，并且
其中所述第三电容器向所述控制电路提供控制电源电压。
5.根据权利要求2所述的开关电源电路，其中所述第二开关元件具有控制电极，
其中所述开关电源电路在所述第一电容器的负电极处还包括：
控制电路，用于向所述控制电极提供控制信号；以及
用于向所述控制电路提供控制电源电压的控制电源电路，
其中所述开关电源电路还包括电流路径，用于在所述第二开关元件导通时允许充电电流从所述控制电源电路的正电极流到所述第三电容器的正电极。
6.根据权利要求1到3中的任一项所述的开关电源电路，其中所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个具有控制电极，并且所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一个是被所述第一电容器反向偏置的二极管。
7.一种用于使半导体发光元件发光的点亮装置，包括：
根据权利要求1到3中的任一项所述的开关电源电路。
8.一种照明设备，包括：
根据权利要求7所述的点亮装置；以及
连接于所述电感元件的另一端和所述第一电容器的正电极或负电极之间的半导体发光元件。
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