JP2011109892A - 定電流電源装置 - Google Patents

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正夫 平井
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Abstract

【課題】 ワンコンバータ方式の定電流電源において、電源投入時や電源変動時などの過渡期に発生する出力の過渡電流を抑制する回路を提供する。
【解決手段】ワンコンバータ方式の電源の出力電流を一定にする目的の出力電流制御フィードバックループに対し、最大電流を制限する閾値を有した瞬時に応答する別のフィードバックループを設けることでこの課題を解決している。
【選択図】図１

Description

本考案は、パワーＬＥＤなどの負荷に、高力率かつ高効率に一定の電流を供給する定電流電源装置に関するものである。
従来の技術について以下に記載する。パワーＬＥＤなどの負荷に、高力率かつ高効率に定電流を供給するために、一次二次間が絶縁された定電流コンバータ回路の前段にアクティブフィルタを置いて入力を高い力率に保つ二つのスイッチ素子をもつ回路方式は、電源投入時や電源変動時などの外乱に対して出力電流の安定性は高いが、入出力効率が悪かった。これに対しひとつのスイッチ素子で制御するため、入出力効率が非常によいワンコンバータと呼ばれる回路構成は一般的に次のような構成である。
図２においてノイズフィルター１を介してダイオードブリッジ２を接続し容量の大きな電解コンデンサで平滑せずに変圧器４の一次コイルとスイッチ素子３を直列に接続する。変圧器４の二次コイルの出力に二次整流回路５を接続し、その出力の電流を検出する目的で出力電流検出抵抗６を接続している。出力電流制御フィードバックループとして、出力電流検出抵抗６で出力電流値を変換した信号を、出力電流比較回路７で出力電流の目標値として設けた出力電流閾値と比較し、フォトカプラ９で高力率スイッチング制御回路にフィードバックを行い、入力を高い力率に保ちながら出力電流が一定になるようにスイッチ素子３を駆動する。以上のように構成されたワンコンバータ方式は入力の高力率を実現するがための手段として出力電流制御フィードバックループの応答を、整流された入力交流の倍の周波数に対して十分遅くして、入力交流電流を入力交流電圧の波形に近づける回路構成としている。
前記の出力流制御フィードバックループの応答の遅さが、電源投入時や電源変動時などの過渡期に出力電流に大きな過渡電流を流させ負荷のパワーＬＥＤを破壊するなどの事故の可能性が、ワンコンバータ方式の定電流電源の実現を阻害していた。
特開２００６−５０８７９号 公報
特開２００２−３００７８０号 公報
入力の高力率を実現するがための手段として出力電流制御フィードバックループの応答を、整流された入力交流の倍の周波数に対して十分遅くして、入力交流電流を入力交流電圧の波形に近づける回路構成としたワンコンバータ方式の電源装置の出力電流制御フィードバックループの応答の遅さが、電源投入時や電源変動時などの過渡期に出力電流に図４に示すような大きな過渡電流を流させ負荷のパワーＬＥＤを破壊するなどの事故の可能性が内在していた。
本発明は、ワンコンバータ方式の電源の出力電流を一定にする目的の出力電流制御フィードバックループに対し、最大電流を制限する閾値を有した瞬時に応答する別のフィードバックループを設けることでこの課題を解決している。
高力率で高効率なワンコンバータ方式の定電流電源装置に前記の最大電流制限フィードバックループを設けることで、電源投入時や電源変動時などの過渡期に出力電流に過大な電流を流すことなく接続されたＬＥＤなどの負荷を保護することができる。
本発明の説明をしたブロック回路図である。 従来の技術の説明をしたブロック回路図である。 本発明のフィードバック部回路図の一実施例である。 従来の技術による電源投入時の出力電流の波形である。 本発明の回路による電源投入時の出力電流の波形である。
図１は本発明の回路のブロック回路図である。ノイズフィルター１を介してダイオードブリッジ２を接続し容量の大きな電解コンデンサで平滑せずに変圧器４の一次コイルとスイッチ素子３を直列に接続する。変圧器４の二次コイルの出力に二次整流回路５を接続し、その出力の電流を検出する目的で出力電流検出抵抗６を接続し、出力電流制御フィードバックループとして、出力電流検出抵抗６で出力電流値を変換した信号を、出力電流比較回路７で出力電流の目標値として設けた出力電流閾値と比較し、フォトカプラ９で高力率スイッチング制御回路にフィードバックを行い、入力を高い力率に保ちながら出力電流が一定になるようにスイッチ素子３を駆動するワンコンバータ方式の回路に、出力電流検出抵抗６で出力電流値を変換した信号を、瞬時に応答する最大電流比較回路８で出力電流の最大値を制限する目標値として設けた最大電流制限閾値と比較し、フォトカプラ９でフィードバックを行う。
図３は本発明のフィードバック部回路図の一実施例である。出力電流を一定に保つフィードバック回路として、誤差増幅器１４の入力に出力電流の目標値として設けた基準電圧１５と、出力の電流を検出する目的の出力電流検出抵抗６の信号を、整流された入力交流の倍の周波数に対して応答を十分遅くするために設けた抵抗１３とコンデンサ１２のローパスフィルターを通して誤差比較する回路の出力と、出力電流検出抵抗６の信号と最大電流の目標値として設けた基準電圧１７をローパスフィルターなしに直接に誤差増幅器１８で誤差比較する回路の出力をフォトカプラ１９を通してフィードバックをおこなう。
図４は従来の技術による電源投入時の出力電流の波形である。出力電流閾値に対し、はるかに大きな電流が流れる。また、入力電源の電圧が急変する際にも同様の大きな電流が流れる。
図６は本発明の回路による電源投入時の出力電流の波形である。出力電流閾値より大きく、ＬＥＤなどの負荷を壊さないような値に設定された最大電流制限閾値電源投入時も設けた最大電流制限閾値で出力電流のピークが制限されている。入力電源の電圧が急変する際などにも同様に出力電流のピークは制限される。最大電流制限閾値はリップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きく、且つ、ＬＥＤなどの負荷を壊さないような上限値に設定される。
また、実施の形態２として前記の最大電流を制限する閾値は、電源投入時や電源変動時にのみ定常出力電流の±３０％内の値に設定し、安定に達したのちに閾値をリップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きい値に変更することによっても目的を達することができる。
さらに実施の形態３として最大電流を制限する閾値は、電源投入時や電源変動時に出力電流が定常値に至るまで暫時低い値から徐々に高い値に変化させ、安定に達したのちに閾値をリップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きい値に変化させることによっても目的を達することができる。
１ ノイズフィルター
２ ダイオードブリッジ
３ スイッチ素子
４ 変圧器
５ 二次整流回路
６ 出力電流検出抵抗
７ 出力電流比較回路
８ 最大電流比較回路
９ フォトカプラ
１０スイッチング制御回路
１１，１３，１６抵抗
１２コンデンサ
１４，１８誤差増幅器
１５，１７基準電圧
１９フォトカプラ

Claims (4)

  1. 高効率で高力率なワンコンバータ方式の定電流電源装置の出力電流を一定にする目的の出力電流制御フィードバックループに対し、最大電流を制限する閾値を有した瞬時に応答する別のフィードバックループを設けることを特徴とした定電流電源装置。
  2. 請求項１で最大電流を制限する閾値は、リップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きく、且つ、ＬＥＤなどの負荷を壊さないような上限値に設定されていることを特徴とした定電流電源装置。
  3. 請求項１で最大電流を制限する閾値は、電源投入時や電源変動時にのみ定常出力電流の±２０％内の値に設定し、安定に達したのちに閾値をリップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きい値に変更することを特徴とした定電流電源装置。
  4. 請求項１で最大電流を制限する閾値は、電源投入時や電源変動時に出力電流が定常値に至るまで暫時低い値から徐々に高い値に変化させ、安定に達したのちに閾値をリップルを含んだ定常出力電流の最大値より大きい値に変化させることを特徴とした定電流電源装置。
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