CN105101524A - 电源装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低运算放大器的失调电压的影响且能够提高电路效率的电源装置以及照明装置。电源装置(12)从恒流电路(23)向光源(11)供给恒定电流。检测电路(21)具有与光源(11)串联连接的检测电阻R1，检测出与流过光源(11)的电流成比例的电压。驱动电路(22)包括：输入来自检测电路(21)的检测电压和基准电压的运算放大器OP；根据运算放大器OP的输出电压控制恒流电路(23)的驱动器IC(25)。输出电压可变机构(29)改变从运算放大器OP输出且输入到驱动器IC(25)的输出电压的平均值。控制部(31)根据调光等级控制输出电压可变机构(29)。

Description

电源装置以及照明装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种对负载进行恒流控制的电源装置以及照明装置。

背景技术

以往，在使负载即光源点亮的电源装置中，从恒流电路向光源供给恒定电流，从而使光源点亮。并且，利用与光源串联连接的检测电阻检测流过光源的电流，并且将检测电压(即由该电流转换的电压)和基准电压输入到运算放大器，基于与这些检测电压和基准电压之差相对应的运算放大器的输出电压来反馈控制恒流电路，从而进行光源的恒流控制。并且，根据调光等级改变输入到运算放大器的基准电压，从而进行光源的调光。

众所周知，运算放大器具有如下特性：在分别输入有检测电压和基准电压的2个输入端子之间存在失调电压，无法使检测电压与基准电压一致而存在相当于失调电压的量的偏差。

此时，若调光等级较高、光源较亮，则失调电压的影响较小，但是若调光等级较低、光源的亮度较暗，则失调电压的影响变大。例如，在将调光等级设为下限，想要以最暗的状态点灯时，光源可能会熄灭。

为了降低这种运算放大器的失调电压的影响，将在调光等级为下限时输入到运算放大器的检测电压以及基准电压的值设定为较大。由此，即使在将调光等级设为下限的情况下，失调电压的影响也变得较小，从而防止光源熄灭。

然而，要想加大检测电压的值，必须加大检测电阻的电阻值，因此检测电阻处的电路损耗增大，最终电路效率会恶化。

专利文献1：日本专利特开2007-305547号公报

该专利文献1存在如下技术问题：想要降低运算放大器的失调电压的影响，则电路效率会恶化。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种能够降低运算放大器的失调电压的影响，并且能够提高电路效率的电源装置以及照明装置。

实施方式的电源装置从恒流电路向负载供给恒定电流。检测电路具有与负载串联连接的检测电阻，检测出与流过负载的电流成比例的电压。驱动电路具备：运算放大器，输入来自检测电路的检测电压和基准电压；驱动部，根据运算放大器的输出电压控制恒流电路。输出电压可变机构改变从运算放大器输出且输入到驱动部的输出电压的平均值。控制部根据调光等级控制输出电压可变机构。

其中，所述控制部控制所述输出电压可变机构，以使调光等级越降低所述输出电压的平均值越降低。

并且，所述控制部在调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，控制所述输出电压可变机构，以使从所述运算放大器输出的输出电压直接输入到所述驱动部，并且在调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，控制所述输出电压可变机构，以使所述输出电压的平均值降低。

所述电源装置具备改变基准电压的基准电压可变机构，所述控制部在调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，控制所述基准电压可变机构以使基准电压与调光等级相对应，并且在调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，控制所述基准电压可变机构以维持与预先决定的预定的调光等级相对应的基准电压。

实施方式的照明装置具备：作为负载的发光元件；上述电源装置。

根据本发明，能够期待降低运算放大器的失调电压的影响，并且能够提高电路效率。

附图说明

图1是表示一种实施方式的具备电源装置的照明装置的电路图。

图2是表示上述电源装置的调光等级和电流以及电压之间的关系的波形图。

图中：10-照明装置；11-作为负载的光源；12-电源装置；15-作为发光元件的LED；21-检测电路；22-驱动电路；23-恒流电路；25-作为驱动部的驱动器IC；28-基准电压可变机构；29-输出电压可变机构；31-控制部；OP-运算放大器；R1-检测电阻。

具体实施方式

以下，参照图1以及图2说明一种实施方式。

在图1中，照明装置10具备：作为负载的光源11、以及使该光源11点亮的电源装置12。

并且，光源11为发光元件。在此，作为发光元件使用LED15。LED15可以是1个，也可以是多个。另外，作为发光元件并不限于LED15，也可以是有机EL等其他发光元件。

并且，电源装置12具备：整流滤波电路18，连接于商用交流电源E；作为功率因数改善电路的升压斩波电路19，连接于该整流滤波电路18的输出侧；降压斩波电路20，连接于该升压斩波电路19的输出侧和LED15之间；检测电路21，检测出与流过LED15的电流成比例的电压；驱动电路22，根据该检测电路21的检测电压控制降压斩波电路20。并且，降压斩波电路20构成向LED15供给恒定电流的恒流电路23。

整流滤波电路18具备：连接于商用交流电源E的全波整流器REC1、以及连接于全波整流器REC1的输出端的滤波电容器C1。

升压斩波电路19具备连接于整流滤波电路18的输出端的斩波扼流圈L1和MOSFET等升压用开关元件Q1的串联电路。在开关元件Q1的基极连接有升压用控制IC24。并且，与开关元件Q1并联连接有二极管D1及电解电容器即滤波电容器C2的串联电路。并且，在升压斩波电路19中，通过控制IC24控制开关元件Q1的开关动作，从而将被整流滤波电路18整流滤波的电源电压升压到预定的电源电压，并输出到降压斩波电路20。

降压斩波电路20具备与滤波电容器C2的两端并联连接的MOSFET等降压用(输出用)开关元件Q2和二极管D2的串联电路。并且，降压斩波电路20具备：电感器L2，该电感器L2的输入端连接于开关元件Q2和二极管D2的负极之间；滤波电容器C3，连接于电感器L2的输出端并且与LED15并联连接。并且，在降压斩波电路20中，通过驱动电路22控制开关元件Q2的开关动作，从而将通过升压斩波电路19升压的电源电压降压为预定的电源电压并供给到LED15。

检测电路21具有连接于二极管D2的正极和滤波电容器C3之间的检测电阻R1。在检测电阻R1与滤波电容器C3的连接点和接地线之间连接有电阻R2、R3，这些电阻R2、R3的连接点与驱动电路22连接。并且，在检测电路21中，检测出与流过LED15的电流成比例的检测电压VA，并将该检测电压VA输出到驱动电路22。

驱动电路22具有：运算放大器OP、作为驱动部的驱动器IC25。

在驱动电路22的运算放大器OP的一个输入端子即反相输入端子连接有电阻R2、R3的连接点，且输入有检测电压VA。运算放大器OP的另一个输入端子即同相输入端子与连接于基准电压产生部26和接地线之间的电阻R4、R5的连接点连接，且输入有基准电压VB。基准电压产生部26产生预先设定的固定值的基准电压。在运算放大器OP的输出端子和接地线之间连接有电容器C4，并且该运算放大器OP的输出端子连接于驱动器IC25。

驱动电路22的驱动器IC25输入从运算放大器OP输出的输出电压VC，根据输出电压VC控制开关元件Q2的开关动作。即，驱动器IC25进行基于反馈控制的恒流控制，从而改变驱动开关元件Q2的频率或者导通占空比，以使流过LED15的电流成为恒定。

并且，电源装置12具备：基准电压可变机构28、输出电压可变机构29、调光信号输入机构30、以及控制部31。

基准电压可变机构28包括晶体管Q3作为基准电压可变用开关元件。晶体管Q3的集电极经由电阻R6连接于电阻R4、R5的连接点和运算放大器OP的同相输入端子之间，且晶体管Q3的发射极连接于接地线，晶体管Q3的基极经由电阻R7连接于控制部31。

输出电压可变机构29包括晶体管Q4作为输出电压可变用开关元件。晶体管Q4的集电极经由电阻R8连接于运算放大器OP的输出端子和驱动器IC25之间，晶体管Q4的发射极接地，晶体管Q4的基极经由电阻R9连接于控制部31。

调光信号输入机构30具备：全波整流器REC2，将来自调光器32的调光信号整流；光耦合器33，连接于该全波整流器REC2的输出端。光耦合器33具有光电二极管34以及光敏晶体管35，光电二极管34连接于全波整流器REC2的输出端，光敏晶体管35的负极连接于控制部31，发射极连接于接地线。

控制部31由微型电子计算机构成。控制部31根据从调光信号输入机构30输入的调光信号中所包含的调光等级来控制晶体管Q3、Q4的导通与截止。

并且，控制部31具有如下功能：控制晶体管Q4以使调光等级越降低输入到驱动器IC25的输出电压的平均值越降低。此时，控制部31具有如下功能：当调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，控制晶体管Q4以使从运算放大器OP输出的输出电压VC直接输入到驱动器IC25，当调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，控制晶体管Q4以使输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值降低。并且，控制部31还具有如下功能：当调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，以使基准电压成为与调光等级相对应的基准电压VB的方式控制晶体管Q3，当调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，以维持与预先决定的预定的调光等级相对应的基准电压VB的方式控制晶体管Q3。

接着，说明本实施方式的运行

从商用交流电源E供给的交流电力通过整流滤波电路18整流滤波，且供给到升压斩波电路19。在升压斩波电路19中，升压用开关元件Q1通过控制IC24进行开关动作，将通过整流滤波电路18整流滤波的电源电压升压到预定的电源电压，并供给到降压斩波电路20。

在降压斩波电路20中，降压用开关元件Q2通过驱动电路22的驱动器IC25进行开关动作，将从升压斩波电路19供给的电源电压降压为预定的电源电压，并供给到LED15。由此，使LED15点亮。

并且，在LED15点亮的状态下，通过检测电路21检测流过LED15的电流，将检测电压VA(即由该电流转换的电压)输入到运算放大器OP的反相输入端子。在运算放大器OP的同相输入端子输入基准电压VB。从运算放大器OP的输出端子输出与这些检测电压VA和基准电压VB之差相对应的输出电压VC。并且，通过驱动器IC25进行基于反馈控制的恒流控制，从而根据从运算放大器OP输出的输出电压VC控制开关元件Q2的开关动作，以使流过LED15的电流成为恒定。

并且，来自调光器32的调光信号输入到调光信号输入机构30，并且由控制部31获取。控制部31根据调光信号的调光等级控制驱动电路22，使LED15调光。例如，通过检测电路21检测流过LED15的电流，将检测电压VA(即由该电流转换的电压)输入到运算放大器OP的反相输入端子。并且将与调光等级相对应的基准电压VB输入到运算放大器OP的同相输入端子。从运算放大器OP的输出端子输出与这些检测电压VA和基准电压VB之差相对应的输出电压VC。并且，驱动器IC25根据输出电压VC控制开关元件Q2的频率或者导通占空比，从而使与调光等级相对应的电流流向LED15，使LED15调光并点亮。

但是，在运算放大器OP中，在分别输入有检测电压VA和基准电压VB的2个输入端子之间存在失调电压。失调电压有时例如为±0.01V(10mV)左右。

在检测电阻R1的电阻值为1Ω的情况下，在全光点灯(即100％调光)时，若将流过LED15的电流设为1A，则检测电压VA成为1V。在该全光点灯(即100％调光)时，即使运算放大器OP的失调电压为±0.01V，由于失调电压的影响为1％左右，因此只是在99～100％的调光范围中产生波动，几乎不影响LED15的亮度。

另一方面，在设为调光下限即例如1％调光时，流过LED15的电流为0.01A，检测电压VA变为0.01V。在该调光下限(即1％调光)时，若运算放大器OP的失调电压为±0.01V，则即使将基准电压VB设为0.01V，检测电压VA也会在0～0.02V的范围中波动。因此，在0～2％的调光范围中产生波动，可能出现虽然设为调光下限(即1％调光)，却变成0％调光而LED15被熄灭的情况。

因此，以往，若运算放大器OP的失调电压为±0.01V，则将调光下限(即1％调光)时输入到运算放大器OP的检测电压VA以及基准电压VB的值设定为较高，例如设定成0.1V(100mV)。由此，在调光下限(即1％调光)时，若运算放大器OP的失调电压为±0.01V，则通过将基准电压VB设为0.1V，检测电压VA在0.9～1.1V的范围中波动。因此，只是在0.9～1.1％的调光范围中波动，失调电压的影响减少，能够防止LED15熄灭。

然而，若将调光下限(即1％调光)时的检测电压VA的值设为0.1V，则全光点灯(即100％调光)时，检测电压VA成为10V，为了得到该检测电压VA需要将检测电阻R1设为10Ω。因此，在全光点灯(即100％调光)时，由于在LED15上流过1A电流，因此在10Ω的检测电阻R1产生10W的损耗，导致电路效率恶化。

在本实施方式中，即使检测电阻R1的电阻值较小，也能够减小失调电压的影响。例如，即使检测电阻R1的电阻值为1Ω，在全光点灯(即100％调光)时流过LED15的电流为1A以及检测电压VA为1V，也能够减小失调电压的影响。

在此，参照图2的波形图进行说明。波形图的横轴表示调光等级，左侧为全光点灯(即100％调光)，右侧为调光下限(即1％调光)。波形图的纵轴分别表示流过LED15的电流(LED电流)、检测电压VA、基准电压VB、以及输出电压VC。

控制部31在高于预先决定的预定的调光等级x(以下称为x％调光)的调光等级时和低于预先决定的预定的调光等级x的调光等级时，使驱动电路22的控制相异。预定的调光等级x是全光点灯(即100％)和调光下限(即1％)之间的中间调光等级，可以设定为任意，但是优选高于出现运算放大器OP的失调电压的影响的调光等级。

并且，控制部31在输入的调光信号的调光等级在高于预定的调光等级x的调光等级范围中时，控制基准电压可变机构28，根据调光等级改变基准电压VB。

即，控制部31在调光等级为100％调光时，使基准电压可变机构28的晶体管Q3截止(0％导通)，维持从基准电压产生部26供给的基准电压VB的值，并且，在调光等级为预定的调光等级x时，使基准电压可变机构28的晶体管Q3100％导通，降低成与预定的调光等级x相对应的基准电压VB。并且，调光等级在100％调光～x％调光的范围中时，根据调光等级改变基准电压可变机构28的晶体管Q3的导通和截止的频率或者导通占空比。由此，根据调光等级改变基准电压VB，改变运算放大器OP的输出电压VC，根据输出电压VC的变化驱动器IC25控制开关元件Q2的导通和截止的频率或者导通占空比，使与调光等级相对应的电流流过LED15，使LED15调光。

另外，控制部31在输入的调光信号的调光等级在高于预定的调光等级x的调光等级范围中时，使输出电压可变机构29的晶体管Q4截止(0％导通)，以使运算放大器OP的输出电压VC直接输入到驱动器IC25。

并且，控制部31在输入的调光信号的调光等级在低于预定的调光等级x的调光等级范围中时，控制输出电压可变机构29，根据调光等级改变输入到驱动器IC25的输出电压VC。

另外，控制部31在调光等级在低于预定的调光等级x的调光等级范围中时，无论调光等级如何，都将基准电压可变机构28的晶体管Q3保持在100％导通状态，维持与预定的调光等级x相对应的基准电压VB。

控制部31在调光等级低于预定的调光等级x的情况下，使从运算放大器OP输出的输出电压VC导通和断开，从而改变输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值。即，控制部31根据调光等级改变输出电压可变机构29的晶体管Q4的导通和截止的频率或者导通占空比，使从运算放大器OP输出的输出电压VC导通和断开，从而改变输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值。并且，在高于预定调光等级x的调光等级降低的情况下，当调光等级低于预定调光等级x时，控制部31开始输出电压可变机构29的晶体管Q4的导通和截止，使输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值逐渐降低，当调光等级降低至调光下限(即1％调光)时，使输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值降到最低。由此，输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值降低，驱动器IC25根据输出电压VC的平均值的降低控制开关元件Q2的导通和截止的频率或者导通占空比，使流过LED15的电流降低，将LED15调光成变暗。如此，根据调光等级，改变输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值，驱动器IC25根据输出电压VC的平均值的变化控制开关元件Q2的导通和截止的频率或者导通占空比，使与调光等级相对应的电流流过LED15，从而使LED15调光。

如此，本实施方式的电源装置12根据调光等级，改变输入到驱动器IC25的来自运算放大器OP的输出电压VC的平均值，因此无需将调光下限时的运算放大器OP的输入电压设定成较高，就能够降低运算放大器OP的失调电压的影响，并且能够提高电路效率。

即，在调光等级高于预先决定的预定的调光等级x时，控制输出电压可变机构29以使从运算放大器OP输出的输出电压VC直接输入到驱动器IC25，在调光等级低于预先决定的预定的调光等级x时，控制输出电压可变机构29以使输入到驱动器IC25的输出电压VC的平均值降低，因此无需将调光下限时的运算放大器OP的输入电压设定为较高，就能够降低运算放大器OP的失调电压的影响，并且能够提高电路效率。

并且，在调光等级高于预先决定的预定的调光等级x时，以使基准电源成为与调光等级相对应的基准电压VB的方式进行控制，在调光等级低于预先决定的预定的调光等级x时，以维持与预先决定的预定的调光等级x相对应的基准电压VB的方式进行控制，因此无需将调光下限时的运算放大器OP的输入电压设定为较高，也能够降低运算放大器OP的失调电压的影响。

以上，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举例说明，并没有限定本发明范围的意图。这些新实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形均包含在发明的范围及宗旨内，并且也包含在技术方案中记载的发明及其等同的范围内。

Claims (5)

1.一种电源装置，其特征在于，具备：

恒流电路，向负载供给恒定电流；

检测电路，具有与所述负载串联连接的检测电阻，并且检测出与流过所述负载的电流成比例的电压；

驱动电路，具有输入来自所述检测电路的检测电压和基准电压的运算放大器及根据该运算放大器的输出电压控制所述恒流电路的驱动部；

输出电压可变机构，改变从所述运算放大器输出且输入到所述驱动部的输出电压的平均值；

控制部，根据调光等级控制所述输出电压可变机构。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述控制部控制所述输出电压可变机构，以使调光等级越降低所述输出电压的平均值越降低。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述控制部在调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，控制所述输出电压可变机构，以使从所述运算放大器输出的输出电压直接输入到所述驱动部，并且在调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，控制所述输出电压可变机构，以使所述输出电压的平均值降低。

4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述电源装置具备改变基准电压的基准电压可变机构，

所述控制部在调光等级高于预先决定的预定的调光等级时，控制所述基准电压可变机构以使基准电压与调光等级相对应，并且在调光等级低于预先决定的预定的调光等级时，控制所述基准电压可变机构以维持与预先决定的预定的调光等级相对应的基准电压。

5.一种照明装置，其特征在于，具备：

作为负载的发光元件；

权利要求1至4中任一项所述的电源装置。