CN103797700A - 电气设备 - Google Patents

电气设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103797700A
CN103797700A CN201180072974.5A CN201180072974A CN103797700A CN 103797700 A CN103797700 A CN 103797700A CN 201180072974 A CN201180072974 A CN 201180072974A CN 103797700 A CN103797700 A CN 103797700A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
voltage
switching power
circuit
electric equipment
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.)
Granted
Application number
CN201180072974.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103797700B (zh
Inventor
高桥雄治
北村纪之
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.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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 Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
Publication of CN103797700A publication Critical patent/CN103797700A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103797700B publication Critical patent/CN103797700B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/26—Circuit arrangements for protecting against earth faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电气设备，该电气设备具备：开关电源、整流电路、一对电容元件、负载。所述开关电源输入直流电源电压或交流电源电压而输出交流电压。所述一对电容元件连接于所述开关电源和所述整流电路之间，使所述开关电源和所述整流电路彼此绝缘。所述负载作为负载电路连接于所述整流电路的输出端并且通过恒定电流而驱动。

Description

电气设备
技术领域
本发明的实施方式涉及一种电气设备。
背景技术
利用了开关元件的开关电源作为直流或者交流电源广泛应用于各种用途。作为其一例，也可以用于照明的电源。即，近年来，在照明装置（电气设备）中，照明光源从白炽灯或荧光灯逐渐转换为节能、寿命长的光源，例如，发光二极管（Light-emitting diode:LED）。而且，还在研发，例如，EL（Electro-Luminescence）或有机发光二极管（Organic Light-emitting diode:OLED）等新的照明光源。
这些照明光源的亮度依赖于流经的电流值，因此在使照明点亮时需要用于提供恒定电流的电源电路。而且，为了使输入的电源电压适合于LED等照明光源的额定电压，需要转换电压。作为高效且适于节能、小型化的电源，已知有DC-DC变换器等开关电源。而且，在电源电路内，还使商用电源侧和负载侧彼此绝缘从而针对触电等情况确保安全性，但是有时因老化导致绝缘性下降。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4499040号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的实施方式的目的在于，提供一种针对电源侧和负载侧之间的绝缘性下降的情况，确保其安全性的电气设备。
解决技术问题的技术手段
本发明的一种实施方式所涉及的照明装置具备：开关电源、整流电路、一对电容元件、负载。所述开关电源输入直流电源电压或交流电源电压而输出交流电压。所述一对电容元件连接于所述开关电源和所述整流电路之间，使所述开关电源和所述整流电路彼此绝缘。所述负载作为负载电路连接于所述整流电路的输出端，并且通过恒定电流驱动。
附图说明
图1是例示第1实施例所涉及的照明装置的方框图。
图2是例示提供至照明负载的输出电压VOUT和输出电流IOUT的关系的特性图。
图3是例示第2实施例所涉及的照明装置的电路图。
图4是例示第3实施例所涉及的照明装置的电路图。
具体实施方式
（第1实施方式）第1实施方式的电气设备具有：开关电源，输入直流电源电压或者交流电源电压而输出交流电压；整流电路；一对电容元件，连接于所述开关电源和所述整流电路之间，使所述开关电源和所述整流电路彼此绝缘；负载，作为负载电路连接于所述整流电路的输出端并且通过恒定电流驱动。
（第2实施方式）第2实施方式的电气设备具有以下特征：在第1实施方式的电气设备中还具备保护电路，其检测所述一对电容元件中的至少任意一个元件的绝缘性能的下降，从而停止所述开关电源的动作。
（第3实施方式）第3实施方式的电气设备具有以下特征：在第2实施方式的电气设备中，所述保护电路具有检测电路，其检测所述开关电源的输出电流及输出电压中的至少任意一个。
（第4实施方式）第4实施方式的电气设备具有以下特征：在第2实施方式的电气设备中，所述保护电路具有：第1检测线圈，连接于所述开关电源的输出端和所述一对电容元件中的任意一个之间；第2检测线圈，与所述第1检测线圈磁耦合；比较电路，将通过所述第2检测线圈感应的电压进行整流并与基准电压进行比较。
（第5实施方式）第5实施方式的电气设备具有以下特征：在第1实施方式的电气设备中，所述开关电源为将输入的直流电源电压转换成交流电压的DC-AC转换器。
（第6实施方式）第6实施方式的电气设备具有以下特征：在第1实施方式的电气设备中，所述开关电源为将输入的交流电源电压转换成不同电压的交流电压的AC-AC转换器。
（第7实施方式）第7实施方式的电气设备具有以下特征：在第1实施方式的电气设备中，所述一对电容元件分别具有串联连接的多个电容器。
（第8实施方式）第8实施方式的电气设备具有以下特征：在第1实施方式的电气设备中，所述开关电源，具有：谐振线圈；谐振电容器，与所述谐振线圈并联连接，从而构成谐振电路；开关元件，与所述谐振线圈和所述谐振电容器连接；恒定电流元件，与所述开关元件串联连接，当所述开关元件的电流超过预定的上限值时，使所述开关元件断开。所述保护电路使所述恒定电流元件断开而停止所述开关电源的动作。
下面，参照附图，对实施例进行详细说明。另外，在本申请说明书和各个附图中，对与前图相同元件标注相同符号，适当省略详细说明。
首先，对第1实施例进行说明。
图1是例示第1实施例所涉及的照明装置的方框图。
如图1所示，照明装置1具备：输入电源电压VIN而输出输出电压VOUT的电源装置2；成为电源装置2的负载电路的照明负载（负载）3。照明负载3具有照明光源17。照明光源17，例如，由LED构成，通过从电源装置2提供过来的输出电压VOUT而点亮。照明装置1，例如，连接于商用电源等交流电源9上而使用。
电源装置2具备：输出交流电压的开关电源4；将交流电压转换成直流电压的整流电路5；使开关电源4和整流电路5彼此绝缘的一对电容元件6、7；保护电路8。电源装置2为使电源侧和负载侧彼此绝缘的绝缘型电源装置。
开关电源4通过一对电源端子10、11与交流电源9连接。开关电源4，例如，通过供给有电源电压VIN的开关元件（未图示）重复进行导通/断开的开关动作，产生交流电压并输出。开关电源4，例如，被控制成流经LED的平均电流大致成为恒定值。其结果，能够使照明负载3的照明光源17稳定地点亮。另外，交流电源9，例如，是电源电压VIN为100～240V的商用电源。
整流电路5通过一对电容元件6、7将从开关电源4输出过来的交流电压转换成直流电压，作为输出电压VOUT输出到一对输出端子12、13之间。另外，整流电路5，例如，由二极管构成，而且还能够具有低通滤波器。
一对电容元件6、7连接在开关电源4和整流电路5之间，使开关电源4和整流电路5彼此绝缘，即，使电源侧和负载侧彼此绝缘。各个电容元件6、7，例如，为电容器。另外，例如，可以使各个电容元件6、7的静电电容相等。
保护电路8具有：检测从开关电源4输出过来的电压的电压检测电路（检测电路）14；检测从开关电源4输出过来的电流的电流检测电路（检测电路）15；控制电路16。电压检测电路14并联连接于开关电源4的输出端。电流检测电路15串联连接于开关电源4的输出端。控制电路16将电压检测电路14所检测的电压和规定电压进行比较，或者，将电流检测电路15所检测的电流和规定电流进行比较，检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性的下降。
例如，一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降时，开关电源4的负载阻抗，即在电容元件6、整流电路5、照明负载3、整流电路5、电容元件7的路径上的阻抗，低于各个电容元件6、7的绝缘性未下降时的阻抗。其结果，流经照明负载3的输出电流IOUT相对于各个电容元件6、7的绝缘性未下降时有所增加。
而且，当照明光源17，例如，为LED等动态电阻低的照明光源时，例如，如图2所示，在额定工作点P附近，即使输出电流IOUT增加，输出电压VOUT也几乎恒定。其结果，当一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降时，从开关电源4输出的电压低于各个电容元件6、7的绝缘性未下降时的电压。
因此，可以将大于一对电容元件6、7的绝缘性未下降时，即正常状态下从开关电源4输出的电流，且小于允许的最大电流的值作为规定电流。而且，可以将低于正常状态下从开关电源4输出的电压，且高于提供至整流电路5的电压的值作为规定电压。控制电路16通过将电压检测电路14所检测出的电压及电流检测电路15所检测出的电流分别与规定电压、规定电流进行比较，能够检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性的下降。
例如，当检测出的电流大于规定电流时，检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降。或者，例如，检测出的电压低于规定电压时，检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降。
如此，在本实施例中，通过将电压检测电路14所检测出的电压与规定电压进行比较，或者将电流检测电路15所检测出的电流与规定电流进行比较，检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性的下降，停止开关电源4的开关动作。其结果，照明负载3熄灭，能够避免由于电源侧和负载则之间的绝缘性的下降而引起的触电等危险性。
而且，在本实施例中，当照明光源17，例如，为LED等时，通过对电源侧开关电源4进行频率控制，能够控制流经照明光源17的电流。其结果，即使在负载侧，例如，未设置电流检测电路，也能够调整照明光源17的亮度。
另外，在图1中例示了保护电路8具有电压检测电路14和电流检测电路15的结构。但是，保护电路8也可以采用具有电压检测电路14及电流检测电路15中的任意一个检测电路的结构。
接着，对第2实施例进行说明。
图3是例示第2实施例所涉及的照明装置的电路图。
如图3所示，照明装置1a与上述第1实施例所涉及的照明装置1相比，电源装置2的结构不同。即，在本实施例中，取代上述第1实施例的电源装置2而设置有电源装置2a。本实施例所涉及的照明装置的电源装置以外的结构，与图1所示的结构相同。
电源装置2a与上述第1实施例的电源装置2相比，保护电路8的结构不同，而且对开关电源4、整流电路5的结构的例示也不同。即，在本实施例中，电源装置2a具有：开关电源4a；整流电路5a；一对电容元件6、7；保护电路8a。
开关电源4a分成将电源电压VIN的交流转换成直流电压的整流部和将直流电压转换成交流电压的DC-AC转换部。整流部具有二极管电桥18；平滑电容器19。而且，DC-AC转换部具有并联谐振型DC-AC转换器和低通滤波器。DC-AC转换部具有：谐振线圈20；谐振电容器21；开关元件22；恒定电流元件23；第1线圈24；电容器25；第2线圈26；耦合电容器27；保护二极管28；电压源电路29；停止开关30。
二极管电桥18通过一对电源端子10、11输入交流电源9的电源电压VIN。平滑电容器19连接于二极管电桥18的输出端，将由二极管电桥18整流的电压平滑化并输出直流电压。
谐振线圈20的一端和谐振电容器21的一端连接于平滑电容器19的一端。谐振线圈20的另一端和谐振电容器21的另一端彼此连接，并且通过开关元件22、恒定电流元件23连接于平滑电容器19的另一端。谐振线圈20和谐振电容器21构成并联谐振电路。
开关元件22和恒定电流元件23分别具有第1主端子、第2主端子、控制端子。开关元件22的第1主端子与谐振线圈20的另一端和谐振电容器21的另一端连接。开关元件22的第2主端子与恒定电流元件23的第1主端子连接。恒定电流元件23的第2主端子与平滑电容器19的另一端连接。即开关元件22和恒定电流元件23串联连接。
另外，开关元件22为常开型元件，恒定电流元件23为常闭型元件。开关元件22及恒定电流元件23，例如，为场效应晶体管（FET），也可以是高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor:HEMT）。而且，例如，第1主端子、第2主端子、控制端子分别为漏极、源极、栅极。
第1线圈24的一端与谐振线圈20的另一端和谐振电容器21的另一端和开关元件22的第1主端子连接，第1线圈24的另一端通过电容器25与谐振线圈20的一端和谐振电容器21的一端连接。另外，由第1线圈24的电感和电容器25的静电电容规定的截止频率被设定为足够低于由谐振线圈20和谐振电容器21构成的谐振电路的谐振频率。其结果，第1线圈24和电容器25构成在由谐振线圈20和谐振电容器21构成的谐振电路的谐振频率中具有足够衰减量的低通滤波器。
第2线圈26设置成与第1线圈24磁耦合。第2线圈26的一端通过耦合电容器27连接于开关元件22的控制端子，第2线圈26的另一端与平滑电容器19的另一端连接。另外，第2线圈26以在从第1线圈24的一端向另一端流有增加的电流的相位时向开关元件22的控制端子侧提供正极性的电压的方式连接。而且，保护二极管28连接在开关元件22的控制端子和平滑电容器19的另一端之间。
电压源电路29连接于恒定电流元件23的控制端子和平滑电容器19的另一端之间，输出恒定电压Vc。而且，停止开关30与电压源电路29并联且连接于恒定电流元件23的控制端子和平滑电容器19的另一端之间。停止开关30通过保护电路8a的输出在导通或者断开之间切换。
整流电路5a具有：通过一对电容元件6、7从开关电源4a输入交流电压的二极管电桥31、将从二极管电桥31输出的电压平滑化而作为输出电压VOUT进行输出的低通滤波器32。低通滤波器32由线圈33和电容器34构成，由线圈33的电感和电容器34的静电电容规定的截止频率被设定为足够低于由谐振线圈20和谐振电容器21构成的谐振电路的谐振频率。
电容器34的两端与一对输出端子12、13连接。从整流电路5a的低通滤波器32输出的电压作为电源装置2a的输出电压VOUT输出到照明负载3。
保护电路8a具有：检测从开关电源4a输出过来的电流的电流检测电路（检测电路）15a；允许或停止开关电源4a的动作的控制电路16a。
电流检测电路15a具有第1检测线圈35、第2检测线圈36等。第1检测线圈35连接于开关电源4a的输出端和电容元件7之间。第2检测线圈36设置成与第1检测线圈35磁耦合。第2检测线圈36与具有二极管等的整流电路连接。电流检测电路15a输出与流经第1检测线圈35的电流（即从开关电源4a输出过来的电流）成比例的检测电压Cdet。
控制电路16a由将电流检测电路15a所输出的检测电压Cdet与基准电压Vref进行比较的比较电路37和闩锁电路38等构成。在此，基准电压Vref，例如，设定成当从开关电源4a输出过来的电流为规定电流时，基准电压Vref与电流检测电路15a所输出的检测电压Cdet相等。如上所述，规定电流，例如，为大于一对电容元件6、7的绝缘性未下降时，即正常状态下从开关电源4输出的电流，且小于允许的最大电流的值。
接着，对照明装置1a的动作进行说明。
如果输入电源，即交流电源9连接于一对电源端子10、11，则开关电源4a中的平滑电容器19通过二极管电桥18得到充电，平滑电容器19两端的电压逐渐升高。
开关元件22为常开型元件，电源输入时开关元件22成为导通状态。恒定电流元件23为常闭型元件，电源输入且从电压源电路29提供有恒电压VC时成为导通状态。因此，如果电源输入导致恒定电流元件23导通，则通过开关元件22和恒定电流元件23，电流流经谐振线圈20。另外，保护电路8a的闩锁电路38在电源输入而开始电路动作时得到设置，输出导通信号。其结果，停止开关30闭合。
由于谐振线圈20上提供有平滑电容器19两端的电压，因而流经谐振线圈20的电流逐渐增加。如果流经谐振线圈20的电流达到恒定电流元件23的恒定电流值（上限值），则恒定电流元件23两端的电压急剧上升，使开关元件22的控制端子的电压相对于开关元件22的第2主端子为负。其结果，开关元件22断开。
如果开关元件22断开，则由谐振线圈20和谐振电容器21构成的谐振电路上流有正弦波状谐振电流，因而流经谐振线圈20的电流逐渐减少。如上所述，第2线圈26连接成当从第1线圈24的一端向另一端，即从谐振线圈20侧向谐振电容器25侧流有增加的电流时，从开关元件22的控制端子侧提供正极性电压。
而且，由第1线圈24和电容器25构成的低通滤波器的截止频率设定为足够低于谐振频率。其结果，电容器25的阻抗相对于谐振频率足够小，在第1线圈24通过电容器25流有与谐振线圈20几乎同相的电流。
因此，在流经谐振线圈20的谐振电流逐渐减少的相位时，被第2线圈感应的电压的极性颠倒，在开关元件22的控制端子侧供给有负极性的电压。其结果，开关元件22保持断开状态。
在流经谐振线圈20的电流增加的相位时，被第2线圈26感应的电压的极性再次颠倒，在开关元件22的控制端子则提供有正极性的电压。其结果，开关元件22导通。由此，返回到谐振线圈20两端上提供有平滑电容器19两端的电压的状态。
之后，重复上述动作。开关元件22的导通和断开之间的切换，与谐振电路的谐振频率同步自动重复，低通滤波器的输出（即电容器25两端的电压）作为交流电压从开关电源4a输出。而且，平滑电容器19两端的电压上升直至成为稳定状态为止，从开关电源4a输出的交流电压上升。
而且，在整流电路5a中，通过一对电容元件6、7和保护电路8a的第1检测线圈35，将从开关电源4a输出的交流电压输入到二极管电桥31。在二极管电桥31中整流的电压通过线圈33对电容器34进行充电。电容器34两端的电压，即一对输出端子12、13之间的电压作为整流电路5a及电源装置2a的输出电压VOUT提供至照明负载3的照明光源17。
如果输出电压VOUT达到预定电压，则电流流经照明光源17，照明光源17被点亮。例如，当照明光源17为LED时，该预定电压为LED的正向电压，且取决于照明光源17。
在保护电路8a中，如果从开关电源4a输出的电流为小于规定电流，则从电流检测电路15a输出的检测电压Cdet低于基准电压Vref。其结果，比较电路37不使闩锁电路38复位而保持闩锁电路38的设置状态。因此，控制电路16a向开关电源4a的停止开关30继续输出导通信号，允许开关电源4a的动作。
而且，如果从开关电源4a输出的电流大于规定电流，则从电流检测电路15a输出的检测电压Cdet变成高于基准电压Vref。其结果，比较电路37使闩锁电路38复位。因此，控制电路16a向开关电源4a的停止开关30输出断开信号，停止开关电源4a的动作。另外，在闩锁电路38复位后，即使从开关电源4a输出的电流减小到规定电流以下，闩锁电路38也保持复位状态。其结果，例如，直到电源再输入为止，闩锁电路38向停止开关30输出导通信号，开关电源4a的动作处于停止状态。
接着，对本实施例的效果进行说明。
在本实施例中，通过电流检测电路15a检测从开关电源4a输出的电流。而且，当检测出的电流大于规定电流时，检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降，停止开关电源4a的开关动作。其结果，照明负载3熄灭，能够避免由于电源侧和负载侧之间的绝缘性的下降而引起的触电等危险性。
而且，在本实施例中，通过控制与开关元件22串联连接的恒定电流元件23的控制端子的电位，使恒定电流元件23断开，由此停止开关电源4a的动作。其结果，当检测出一对电容元件6、7中的至少任意一个元件的绝缘性下降时，能够迅速停止开关电源4a的动作。
而且，在本实施例中，通过一对电容元件6、7使电源侧和负载侧彼此绝缘。其结果，与利用变压器使电源侧和负载侧彼此绝缘时相比，能够实现小型化、轻便化。
而且，开关元件22、恒电流元件23等各个元件使用HEMT时，能够实现高频率的动作。例如，能够实现兆赫级的动作。尤其，使用了GaN基HEMT时，更能实现高频率的动作。其结果，能够使第1～第2检测线圈进一步小型化、轻便化。
图4是例示第3实施例中的电源装置的电路图。
如图4所示，照明装置1b与上述第2实施例所涉及的照明装置1a相比，电源装置2a的结构不同。即，在本实施例中，取代上述第2实施例中的电源装置2a而设置有电源装置2b。本实施例所涉及的照明装置的电源装置以外的结构与图3所示结构相同。
电源装置2b与上述第2实施例中的电源装置2a相比，开关电源4a及一对电容元件6、7的结构不同。即，在本实施例中，电源装置2b具有：开关电源4b；整流电路5a；一对电容元件6a、7a；保护电路8a。本实施例中的开关电源4b及一对电容元件6a、7a以外的结构与图3所示的结构相同。另外，在图4中，省略了整流电路5a结构的图示，简化表示了保护电路8a的结构。
开关电源4b与上述第2实施例中的开关电源4a相比，没有由二极管电桥18和平滑电容器19构成的整流部，这一点与开关电源4a不同。即，一对电源端子10、11上连接有直流电源9a，电源电压VIN输入到开关电源4b。
开关电源4b输入直流电源电压VIN，输出交流电压。
一对电容元件6a、7a与上述第2实施例中的电容元件6、7相比，不同点在于，分别由串联连接的电容元件39、40和串联连接的电容元件41、42构成。
电容元件39～42，例如，为电容器。而且，可以使各个电容元件39～42的静电电容相同。
本实施例中的电源装置2b的上述结构以外的结构与图3所示结构相同。
在本实施例中，由于一对电容元件6a、7a由多个电容元件构成，因而即使任意一个电容元件39～42的绝缘性下降，也能够确保一对电容元件6a、7a的绝缘性。但是，如果照明负载3继续点亮，则存在由于一对电容元件6a、7a的绝缘性下降而引起的触电等危险性。
因此，在本实施例中，通过设定保护电路8a中的控制电路16a的基准电压，能够检测出电容元件39～42中的任意一个元件的绝缘性的下降，从而停止开关电源4b的动作。其结果，照明负载3熄灭，能够避免由于电源侧和负载侧之间的绝缘性的下降而引起的触电等危险性。
第3实施例的上述以外的效果与上述第2实施例相同。
以上，参照具体例，对本发明的实施例进行了说明。但是，本发明并不只限于此，可进行各种变形。
例如，在上述第2及第3实施例中，例示了开关元件22为常开型元件时的情况，但是也可以是常闭型元件。此时，需要开始电源电压VIN的供给时用于启动开关电源4a、4b的启动电路。
而且，开关电源的结构不只限于图3及图4所示的结构。例如，可以是由开关元件构成的电桥电路。此时，例如，能够控制提供到开关元件的控制端子的电压，而停止开关电源的动作。
而且，开关元件22、恒定电流元件23不只限于GaN基HEMT。例如，也可以是在半导体基板上使用碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）或金刚石等具有宽禁带的半导体（宽禁带半导体）而形成的半导体元件。在此，宽禁带半导体是指禁带宽度比禁带宽度约为1.4eV的砷化镓（GaAs）宽的半导体。例如，包括：禁带宽度为1.5eV以上的半导体、磷化镓（GaP、禁带宽度约为2.3eV）、氮化镓（GaN、禁带宽度约为3.4eV）、金刚石（C、禁带宽度约为5.27eV）、氮化铝（AlN、禁带宽度约为5.9eV）、碳化硅（SiC）等。这些宽禁带半导体元件与硅（Si）系半导体元件相比，在元件耐压相等的情况下，寄生容量较小且能够高速运作，因而能够进一步实现开关电源的小型化、降低开关的损失。
而且，恒定电流元件23，例如，也可以是恒定电流二极管。此时，可以通过控制提供到开关元件22的控制端子的电压而停止开关电源。
而且，照明光源17不只限于LED，也可以是EL或OLED等，在照明负载3中，多个照明光源17可以串联连接也可以并联连接。
而且，在上述第1～第3实施例中，例示了将照明光源作为开关电源的负载而使用时的情况，但是所例示的开关电源不只限于照明光源，只要是能够直流驱动的负载均可使用。
以上，对本发明的若干实施方式及实施例进行了说明，但是这些实施方式或者实施例只是举例说明，并没有限制发明范围的意图。这些新实施方式或者实施例能够以其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的前提下，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或者实施例或其变形，包含于本发明的范围或宗旨内，并且也包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (8)

1.一种电气设备，其特征在于，具备：
开关电源，输入直流电源电压或交流电源电压，输出交流电压；
整流电路；
一对电容元件，连接于所述开关电源和所述整流电路之间，使所述开关电源和所述整流电路彼此绝缘；
负载，作为负载电路连接于所述整流电路的输出端，并且通过恒定电流而驱动。
2.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于：
还具备保护电路，其检测出所述一对电容元件中的至少任意一个元件的绝缘性能的下降，停止所述开关电源的动作。
3.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于：
所述保护电路具有检测电路，其检测所述开关电源的输出电流及输出电压中的至少任意一个。
4.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于：
所述保护电路，具有：
第1检测线圈，连接于所述开关电源的输出端和所述一对电容元件中的任意一个之间；
第2检测线圈，与所述第1检测线圈磁耦合；
比较电路，将通过所述第2检测线圈感应的电压进行整流而与基准电压进行比较。
5.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于：
所述开关电源为将输入的直流电源电压转换成交流电压的DC-AC转换器。
6.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于：
所述开关电源为将输入的交流电源电压转换成不同电压的交流电压的AC-AC转换器。
7.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于：
所述一对电容元件分别具有串联连接的多个电容器。
8.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于：
所述开关电源，具有：
谐振线圈；
谐振电容器，与所述谐振线圈并联连接，从而构成谐振电路；
开关元件，与所述谐振线圈和所述谐振电容器连接；
恒定电流元件，与所述开关元件串联连接，当所述开关元件的电流超过预定的上限值时，使所述开关元件断开，
所述保护电路使所述恒定电流元件断开而停止所述开关电源的动作。
CN201180072974.5A 2011-09-22 2011-09-22 电气设备 Expired - Fee Related CN103797700B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/071726 WO2013042266A1 (ja) 2011-09-22 2011-09-22 電気機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103797700A true CN103797700A (zh) 2014-05-14
CN103797700B CN103797700B (zh) 2016-11-16

Family

ID=47914066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180072974.5A Expired - Fee Related CN103797700B (zh) 2011-09-22 2011-09-22 电气设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140197737A1 (zh)
EP (1) EP2760119A1 (zh)
JP (1) JP5761356B2 (zh)
KR (1) KR20130135993A (zh)
CN (1) CN103797700B (zh)
WO (1) WO2013042266A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107736080A (zh) * 2015-07-03 2018-02-23 松下知识产权经营株式会社 调光装置
CN110535351A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 江苏华电戚墅堰发电有限公司 直流电源寿命可靠性提升电路

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180175741A1 (en) * 2015-06-16 2018-06-21 Npc Tech Aps A galvanically isolated resonant power converter assembly
NO343384B1 (en) * 2017-11-21 2019-02-18 Rolls Royce Marine As Device for providing galvanic isolation in an AC power supply to a marine vessel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053154A (zh) * 1989-05-18 1991-07-17 中野博民 开关电源设备及其隔离方法
US7219022B2 (en) * 2005-06-30 2007-05-15 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for detecting failure of an isolation device
EP1850467A2 (en) * 2006-04-26 2007-10-31 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for transformerless safety isolation in a power supply

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0823673A (ja) * 1989-05-18 1996-01-23 Hirotami Nakano スイッチング電源装置およびその絶縁方法
JP2001078459A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Fuji Electric Co Ltd 直列ｃ方式絶縁形電源
WO2005062452A1 (ja) 2003-12-18 2005-07-07 Nitta Corporation キャパシタ絶縁電源装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053154A (zh) * 1989-05-18 1991-07-17 中野博民 开关电源设备及其隔离方法
US7219022B2 (en) * 2005-06-30 2007-05-15 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for detecting failure of an isolation device
EP1850467A2 (en) * 2006-04-26 2007-10-31 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for transformerless safety isolation in a power supply
EP1850467A3 (en) * 2006-04-26 2008-07-16 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for transformerless safety isolation in a power supply

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107736080A (zh) * 2015-07-03 2018-02-23 松下知识产权经营株式会社 调光装置
CN107736080B (zh) * 2015-07-03 2020-12-01 松下知识产权经营株式会社 调光装置
CN110535351A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 江苏华电戚墅堰发电有限公司 直流电源寿命可靠性提升电路
CN110535351B (zh) * 2019-09-16 2024-01-26 江苏华电戚墅堰发电有限公司 直流电源寿命可靠性提升电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN103797700B (zh) 2016-11-16
KR20130135993A (ko) 2013-12-11
JPWO2013042266A1 (ja) 2015-03-26
JP5761356B2 (ja) 2015-08-12
WO2013042266A1 (ja) 2013-03-28
US20140197737A1 (en) 2014-07-17
EP2760119A1 (en) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104066229B (zh) 电源电路及照明装置
CN103493348B (zh) 具有用于emi滤波器的峰值电流限制器的照明电源电路
CN202652643U (zh) Led点灯装置
US10063103B2 (en) Contactless power transmission device and power transmission method thereof
CN103023338A (zh) 开关电源及照明装置
CN103096572B (zh) 照明用电源及照明装置
EP3720253A1 (en) Power distribution
CN103582237B (zh) 接口电路
KR20170072186A (ko) 추가된 여과 및 보호를 갖는 무전극 형광 안정기 구동 회로 및 공진 회로
CN103797700A (zh) 电气设备
KR100920594B1 (ko) 인터리브드 플라이백 ｌｅｄ 구동 장치
CN103575956B (zh) 检测电路
CN103023332A (zh) 开关电源及照明装置
CN102159001A (zh) 发光组件灯管电路
CN106300925B (zh) Ac-dc电路的驱动控制电路、方法及其系统
CN103313462B (zh) 照明用电源以及照明装置
CN104955214A (zh) 点灯电路、照明装置及照明系统
CN104470049A (zh) 电源装置、照明装置及照明系统
CN103313461B (zh) 替换式电子式安定器灯管
KR101452059B1 (ko) 전원 공급 장치 및 조명용 전원 공급 장치
CN103828209A (zh) 开关电源及照明装置
EP2924862A1 (en) Power supply circuit and luminaire device
CN104955211A (zh) 点灯电路、照明装置及照明系统
KR101869909B1 (ko) 수명이 향상된 발광 다이오드용 정전력 전원 공급 장치
US8648543B1 (en) Illumination driving circuit

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161116

Termination date: 20210922

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee