CN103096573A - 电源装置及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源装置及照明装置。本发明的电源装置中设置将电源电压转换为预定的输出电力来向负荷输出的电力转换电路，并且设置具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位且控制电力转换电路的控制电路。而且，设置将电源电压转换为相对于电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源来供给到控制电路的电源电路。

Description

电源装置及照明装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种向负荷供给电力的电源装置及利用电源装置的照明装置。

背景技术

以往，例如将LED元件作为负荷的电源装置中，由整流电路对交流电源进行整流，以电力转换电路将已整流的电源电压转换为预定直流电压来供给到LED元件，并点亮LED元件。

与交流电源的输入电压100V～242V的范围对应的自由电压式的电源装置中，需根据电源电压将向LED元件输出的电流控制为恒定，为此，采用根据向LED元件输出的电流来控制电力转换电路的方式。

此时，有设置将电力转换电路的高电位侧的中点电位接地的控制电路，并通过该控制电路根据向LED元件输出的电流来控制电力转换电路的结构。此时，控制电力转换电路的控制电路具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位。

若要向该控制电路供给控制电源，有从整流后的电源电压的高电位侧通过电阻向控制电路供给控制用电源的结构。

但是，通过电阻向控制电路供给控制用电源时，存在如下问题：在电源电压根据交流电源的输入电压而较低的情况下，控制电路动作之前耗费时间，而在电源电压较高时由电阻引起的损失增加而效率下降。

以往，在控制电力转换电路的控制电路具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位的情况下，有控制电路工作耗费时间或因损失而效率下降等、无法有效地向控制电路供给控制用电源的问题。

发明内容

本发明所要解决的课题是提供一种电源装置及照明装置，其在控制电力转换电路的控制电路具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位时，能够有效地向该控制电路供给控制用电源。

为了达到上述目的，本发明的第一方式提供一种电源装置，其特征在于，具备：电力转换电路，将电源电压转换为预定输出电力并向负荷输出；控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及电源电路，将所述电源电压转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源并供给到所述控制电路。

本发明的另一方式在于提供一种电源装置，其特征在于，具备：电力转换电路，将电源电压转换为预定的输出电力并向负荷输出；第1控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位共同的接地电位；第2控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及电源电路，将所述电源电压转换为第1控制用电源并供给到所述第1控制电路，并且将所述第1控制用电源转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的第2控制用电源并供给到所述第2控制电路。

此外，本发明提供一种照明装置，其特征在于，具备：LED元件；及电源装置，向所述LED元件供给电力，所述电源装置具备：电力转换电路，将电源电压转换为预定输出电力并向所述LED元件输出；第1控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位共同的接地电位；第2控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及电源电路，将所述电源电压转换为第1控制用电源并供给到所述第1控制电路，并且将所述第1控制用电源转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的第2控制用电源并供给到所述第2控制电路。

发明效果

根据本发明，电源电路将电源电压转换为相对电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源来供给到控制电路，因此可期待具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位并有效地向控制该电力转换电路的控制电路供给控制用电源。

附图说明

图1是表示一实施方式的电源装置的电路图。

图2是表示该电源电路的起动时动作的时序图。

具体实施方式

实施方式的电源装置中设置将电源电压转换为预定输出电力并向负荷输出的电力转换电路，并且设置具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位且控制电力转换电路的控制电路。而且，设置将电源电压转换为相对于电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源来供给到控制电路的电源电路。

通过该结构，电源电路将电源电压转换为相对于电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源来供给到控制电路，因此可期待具有与电力转换电路的接地电位不同的接地电位并向控制该电力转换电路的控制电路有效地供给控制用电源。

以下，参考图1及图2对一实施方式进行说明。

在图1中，照明装置1具备电源装置10、作为负荷11串联连接的多个LED元件12。

电源装置10具备：电源输入部13，输入交流电源E；滤波电路14，与电源输入部13连接；整流电路15，与滤波电路14连接并对交流电源E进行整流；电力转换电路16，作为将由整流电路15整流后的电源电压转换为点亮LED元件12的预定输出电力的主电路；及输出部17，即该电力转换电路16的输出部，连接有LED元件12。

另外，电源装置10具备：电源电路18，供给控制用电源；调光信号输入部19，输入调光信号；第1控制电路20，对调光信号进行处理；第2控制电路21，作为控制电力转换电路16的控制电路；动作控制电路22，控制第2控制电路21的工作和停止；及调光动作电路23，通过第1控制电路20的控制使第2控制电路21进行调光动作。

而且，电源输入部13例如容许100V～242V的范围的交流电源E的输入。

并且，滤波电路14中，电容器C1及变压器T1经保险丝F1连接于电源输入部13。

另外，整流电路15利用全波整流器DB1。全波整流器DB1的输出端上并联连接有电容器C10。

并且，电力转换电路16为降压斩波电路，在全波整流器DB1的输出端上经电感器L1连接有作为开关元件的MOSFET即场效应晶体管Q1、电阻R28、电感器L5及输出部17的LED元件12。输出部17并联连接有电阻R22及电解电容器C9。

在场效应晶体管Q1的源极与电感器L5之间连接二极管D6的阴极，LED元件12及电解电容器C9的接地电位侧连接有二极管D6的阳极。二极管D6具有在场效应晶体管Q1截止时将储存于电感器L5中的能量经LED元件12及电解电容器C9放出的作用。

另外，电源电路18在全波整流器DB1的高电位侧的输出端经电感器L1连接电容器C21，电容器C21的接地电位侧连接于第1控制电路20。电感器L1上连接有控制部IC2的端子D1，控制部IC2的端子D2经变压器T3的一次绕组T31连接于第1控制电路20。一次绕组T31的两端连接有二极管D3的阴极和电解电容器C11的一端。二极管D3的阳极和电解电容器C11的另一端连接在电容器C21与全波整流器DB1的接地电位侧之间。

控制部IC2的端子D4与端子D3之间并联连接有电容器C12与电解电容器C13及电阻R26的串联电路，并且电解电容器C13上连接有二极管D7的阴极，二极管D7的阳极上连接有齐纳二极管ZD1的阳极，齐纳二极管ZD1的阴极连接于电解电容器C11。

而且，控制部IC2例如为IPD（智能功率器件），在内部具备开关元件Q2，通过该开关元件Q2的开关动作将输入到控制部IC2的电源电压转换为预定第1控制用电源，与电力转换电路16的接地电位共同的第1控制用电源通过变压器T3的一次绕组T31供给到第1控制电路20。

第1控制用电源在一次绕组T31上流动，由此在相对于变压器T 3的一次绕组T31绝缘并且磁耦合的二次绕组T32中感应出第2控制用电源，具有与电力转换电路16的接地电位不同的任意的接地电位的第2控制用电源通过动作控制电路22供给到第2控制电路21。

并且，从设置于外部的调光器向调光信号输入部19输入调光信号。

并且，第1控制电路20具备微型计算机31，从电源电路18供给与电力转换电路16的接地电位共同的第1控制用电源而动作。微型计算机31根据来自调光器的调光信号进行处理，将动作/停止信号输出到动作控制电路22来控制第2控制电路21的动作及停止，或形成与调光信号相对应的例如PWM调光控制信号等调光控制信号并且输出到调光动作电路23来控制第2控制电路21的调光动作。

另外，第2控制电路21具有控制部IC1，从电源电路18通过动作控制电路22向该控制部IC1的VCC端子供给具有与电力转换电路16的接地电位不同的任意的接地电位的第2控制用电源。GND端子连接于场效应晶体管Q1侧的电感器L5的一端，并使电力转换电路16的中点电位接地。VCC输出端子A1与GND端子A2之间并联连接有电容器C17、电容器C22。

控制部IC1的端子A3经电阻R4、电阻R7连接于二极管D6的阴极与电感器L5之间，并输入与电力转换电路16的输出电流相对应的检测电压。

控制部IC1的端子A4经电容器C19连接于场效应晶体管Q1的栅极。

控制部IC1的VCC输出端子A1与GND端子A2之间连接有电容器C20，端子A5与调光动作电路23之间连接有电阻R2，端子A6与GND端子A2之间连接有电容器C18。

控制部IC1的端子A7经电阻R8与场效应晶体管Q1的栅极连接。

而且，控制部IC1在内部具备运算放大器，向运算放大器一方的输入端子输入预定基准电压，从端子A3向另一方的输入端子输入与电力转换电路16的输出电流相对应的检测电压，从端子A4输出与基准电压和检测电压之差相对应的电流，并对场效应晶体管Q1的导通/截止进行反馈控制，以使输入到端子A3的检测电压恒定。即，端子A3为运算放大器的输入端子，端子A4为运算放大器的输出端子。

另外，动作控制电路22中电源电路18的变压器T3的二次绕组T32的一端经二极管D1、电阻R12连接于控制部IC1的VCC输出端子A1，二次绕组T32的另一端连接于控制部IC1的GND端子A2。二次绕组T32的两端之间连接有电容器C14。晶体管Q101的发射极、基极之间连接有电阻R102。晶体管Q101的基极经电阻R103、作为动作控制用绝缘传递元件的光电耦合器PC103的光电晶体管而连接于控制部IC1的GND端子A2。

电源电路18的供给第1控制用电源的变压器T3的二次绕组T32侧与电力转换电路16的接地电位之间连接有电阻R108、光电耦合器PC103的光电二极管、晶体管Q102的集电极、发射极的串联电路，并连接有光电耦合器PC103的光电二极管。晶体管Q102的基极连接于从第1控制电路20的微型计算机31输出动作/停止信号的端子。

而且，根据来自微型计算机31的动作/停止信号进行晶体管Q102的导通/截止，并且进行光电耦合器PC103的导通/截止。光电耦合器PC103处于截止状态时晶体管Q102截止而向第2控制电路21供给来自电源电路18的第2控制用电源，光电耦合器PC103处于导通状态时晶体管Q102导通而停止向第2控制电路21供给第2控制用电源。

另外，调光动作电路23具备作为调光用绝缘传递元件的光电耦合器PC102，该光电耦合器PC102的光电二极管连接在从第1控制电路20的微型计算器31输出调光信号的端子与电力转换电路16的接地电位之间。与光电耦合器PC102的光电二极管并联连接有电容器C101、电阻R106。

与光电耦合器PC102的光电二极管的集电极、发射极并联连接有电阻R6，电阻R6的一端经电阻R2连接于控制部IC1的端子A5，另一端连接在第2控制电路21的电阻R4与电阻R7之间。

接着，对电源装置10的动作进行说明。

由全波整流器DB1对所输入的交流电源E进行整流，并将整流后的电源电压供给到电源电路18及电力转换电路16。

若供给有电源电压的电源电路18的控制部IC2开始动作，则控制部IC2的开关元件Q2进行开关动作，创建与电力转换电路16的接地电位共同的第1控制用电源，并通过变压器T3的一次绕组T31供给到第1控制电路20。另外，由于第1控制用电源流动，因此在相对于变压器T 3的一次绕组T31绝缘并且磁耦合的二次绕组T32中感应出第2控制用电源，将具有与电力转换电路16的接地电位不同的任意的接地电位的第2控制用电源供给到动作控制电路22。

若供给有第1控制用电源的第1控制电路20开始动作，则利用来自微型计算机31的动作信号使动作控制电路22的光电耦合器PC103截止，并使动作控制电路22的晶体管Q101截止，第2控制用电源通过动作控制电路22供给到第2控制电路21。

若供给有第2控制用电源的第2控制电路21开始动作，则控制部I C2使电力转换电路16的场效应晶体管Q1导通/截止。

若场效应晶体管Q1导通，则电流经场效应晶体管Q1、电阻R28及电感器L5流入电解电容器C9。若电解电容器C9的充电电压变为LED元件12的正向电压以上，则电流流入LED元件12，并点亮LED元件12。

若场效应晶体管Q1截止，则储存于电感器L5中的能量由电解电容器C9、LED元件12、二极管D6的闭合电路放出。通过因该能量的放出而流动的电流点亮LED元件12。

通过这种场效应晶体管Q1的导通/截止，使场效应晶体管Q1进行高频开关动作，并点亮LED元件12。

控制部I C2根据与电力转换电路16的输出电流相对应的检测电压来对场效应晶体管Q1的导通/截止进行反馈控制，以使电力转换电路16的输出电流恒定。

另外，输入来自调光器的调光信号的第1控制电路20的微型计算机31向调光动作电路23输出与调光信号对应的调光控制信号，并经光电耦合器PC102将该调光控制信号转移到第2控制电路21。第2控制电路21根据被转移的调光控制信号来控制场效应晶体管Q1的导通/截止，并对LED元件12进行调光。

另外，在调光控制中，在成为调光信号超过预定条件的范围时，有使电力转换电路16停止的待机模式。该待机模式中，通过从微型计算机31向动作控制电路22输出停止信号，使光电耦合器PC103导通，并使动作控制电路22的晶体管Q102导通，停止向第2控制电路21供给第2控制用电源。因此，第2控制用电源的供给停止的电力转换电路16停止，LED元件12熄灭。

这样，在电源装置10中，电源电路18将由整流电路15整流后的电源电压转换为相对于电力转换电路16的接地电位绝缘的第2控制用电源来供给到第2控制电路21，因此具有与电力转换电路16的接地电位不同的接地电位并能够有效地向控制该电力转换电路16的第2控制电路21供给第2控制用电源。因此，能够与100V～242V的较宽的输入电压范围对应并且能够获得高效率。

并且，能够通过1个电源电路18将由整流电路15整流后的电源电压转换为第1控制用电源来供给到第1控制电路20，并且将第1控制用电源转换为相对于电力转换电路16的接地电位绝缘的第2控制用电源来供给到第2控制电路21，并可简化结构。

并且，由于电源电路18具备将由整流电路15整流后的电源电压转换为第1控制用电源的开关元件Q2及将第1控制用电源转换为第2控制用电源的变压器T3，因此即使输入电压较高，也能够提高电源转换效率，并且能够将相对于电力转换电路16的接地电位绝缘的第2控制用电源供给到第2控制电路21。

另外，动作控制电路22利用光电耦合器PC103，由此能够将不同电位的第1控制电路20和第2控制电路21保持在绝缘状态的同时，将来自第1控制电路20的动作控制信号传递到动作控制电路22。

另外，光电耦合器PC103为具有越高温电流转换率越下降的温度依赖性的开关元件，因此电源装置10变得异常高温时能够截断并停止向第2控制电路21的电源，还能够兼有所谓过温保护功能。

并且，调光动作电路23利用光电耦合器PC102，由此能够将不同电位的第1控制电路20和第2控制电路21保持在绝缘状态的同时，将调光控制信号从第1控制电路20向第2控制电路21传递。

另外，作为调光用绝缘传递元件，不限于光电耦合器，还可利用例如磁性传递信号的元件等。

另外，第2控制电路21的控制部IC1向运算放大器的一方的输入端子输入预定基准电压，并从FB端子向另一方的输入端子输入与电力转换电路16的输出电流相对应的检测电压，并从端子A4输出与基准电压和检测电压之差相对应的电流。然而，具有如下特性，即为了从全光状态开始变暗而越加深调光等级，输入到端子A3的检测电压越接近基准电压而从端子A4流过的电流变少，而且，若成为预定电流值以下，则控制部I C1不工作。

根据这种控制部IC1的特性，在电源装置10接通电源时，第1控制电路20向第2控制电路21输出设定有调光等级的调光控制信号，若第2控制电路21欲以设定的调光等级起动，则第2控制电路21起动耗费时间，其结果，在点亮LED元件12之前耗费时间。

因此，第1控制电路20在起动时向第2控制电路21输出全光的调光控制信号，并且从起动时起经预定起动时间后向第2控制电路21输出已设定调光等级的调光控制信号。

即，如图2所示，若接通电源VDD，则第1控制电路20向第2控制电路21输出全光的调光控制信号DIM。由于第1控制电路20的调光控制的特性，在从电源VDD的接通开始到预定时间t1后，第2控制电路21的控制部IC1的电源VCC上升，并在全光状态下开始动作。在从电源VDD的接通开始到预定起动时间t2后（控制部IC1的电源VCC上升之后的预定时间t3后），第1控制电路20向第2控制电路21输出已设定调光水平的调光控制信号DIM。在此之前，来自控制部IC1的端子A4的输出电流充分增加，所以能够加快第2控制电路21的起动时间，其结果，能够在点亮LED元件12之前加快时间。

另外，第1控制电路20根据已设定的调光等级来调整距电源VDD接通时起的起动时间t2，由此能够加快第2控制电路21的起动时间，并能够防止产生由起动时的全光点亮引起的闪光。此时，越深的调光等级，越较长设定起动时间。起动时间再长也在2秒以内。

另外，当电源装置10不具备调光功能时，也可不具备微型计算机31及动作控制电路22及调光动作电路23。此时，通过电源电路18将由整流电路15整流后的电源电压转换为相对于电力转换电路16的接地电位绝缘的第2控制用电源来供给到第2控制电路21即可。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子提出，并不意于限定发明范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内，能够进行各种省略、替换及变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或宗旨内，并且包含在技术方案中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (7)

1.一种电源装置，其特征在于，该电源装置具备：

电力转换电路，将电源电压转换为预定输出电力并向负荷输出；

控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及

电源电路，将所述电源电压转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的控制用电源并供给到所述控制电路。

2.一种电源装置，其特征在于，该电源装置具备：

电力转换电路，将电源电压转换为预定的输出电力并向负荷输出；

第1控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位共同的接地电位；

第2控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及

电源电路，将所述电源电压转换为第1控制用电源并供给到所述第1控制电路，并且将所述第1控制用电源转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的第2控制用电源并供给到所述第2控制电路。

3.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

所述电源电路具备将所述电源电压转换为所述第1控制用电源的开关元件及将所述第1控制用电源转换为所述第2控制用电源的变压器。

4.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，该电源装置具备：

动作控制电路，根据动作控制信号的输入来控制所述第2控制电路的动作和停止；及

动作控制用绝缘传递元件，将所述第1控制电路和所述第2控制电路保持在绝缘状态，并且向所述动作控制电路传递来自所述第1控制电路的动作控制信号。

5.如权利要求4所述的电源装置，其特征在于，

所述电源装置具备调光用绝缘传递元件，该调光用绝缘传递元件将所述第1控制电路和所述第2控制电路保持在绝缘状态，并且从所述第1控制电路向所述第2控制电路传递调光控制信号，

所述第2控制电路根据调光控制信号的输入来控制电力转换电路，以对作为负荷的LED元件进行调光，

所述第1控制电路在起动时向所述第2控制电路输出全光的调光控制信号，并且从起动时起经预定起动时间后向所述第2控制电路输出已设定调光等级的调光控制信号。

6.如权利要求5所述的电源装置，其特征在于，

所述第1控制电路根据已设定的调光等级来改变起动时间。

7.一种照明装置，其特征在于，该照明装置具备：

LED元件；及

电源装置，向所述LED元件供给电力，

所述电源装置具备：

电力转换电路，将电源电压转换为预定输出电力并向所述LED元件输出；

第1控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位共同的接地电位；

第2控制电路，具有与所述电力转换电路的接地电位不同的接地电位，且控制所述电力转换电路；及

电源电路，将所述电源电压转换为第1控制用电源并供给到所述第1控制电路，并且将所述第1控制用电源转换为相对于所述电力转换电路的接地电位绝缘的第2控制用电源并供给到所述第2控制电路。

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