JP2011250546A - Power supply unit and luminaire using the same - Google Patents
Power supply unit and luminaire using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011250546A JP2011250546A JP2010119617A JP2010119617A JP2011250546A JP 2011250546 A JP2011250546 A JP 2011250546A JP 2010119617 A JP2010119617 A JP 2010119617A JP 2010119617 A JP2010119617 A JP 2010119617A JP 2011250546 A JP2011250546 A JP 2011250546A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- comparison unit
- unit
- power supply
- output
- 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
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電源装置及びそれを用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a lighting device using the power supply device.
従来から、直流電源から入力された電力を適宜変換して出力するスイッチングコンバータを用いた電源装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a power supply device using a switching converter that appropriately converts and outputs electric power input from a DC power supply has been provided (see, for example, Patent Document 1).
この種の電源装置として、例えば図8に示すものがある。この電源装置は、少なくとも1個のスイッチング素子を有して直流電源Eの出力電力を変換して後段の負荷回路LOに出力するスイッチングコンバータ1と、このスイッチングコンバータ1の各スイッチング素子をそれぞれ駆動する駆動部DRと、この駆動部DRを制御する制御部2とを備える。
An example of this type of power supply is shown in FIG. This power supply device has at least one switching element, converts the output power of the DC power supply E and outputs it to the load circuit LO in the subsequent stage, and drives each switching element of the
スイッチングコンバータ1は例えば直流電源Eの出力電圧を変換する周知のDC−DCコンバータであり、負荷回路LOは例えばスイッチングコンバータ1が出力した直流電力を交流電力に変換するインバータとこのインバータが出力した交流電力により点灯される放電灯とからなる。
The
ここで、直流電源Eが自動車のバッテリーである場合のように直流電源Eに複数個の負荷が接続される場合であって、それら複数個の負荷に例えばモーターや電磁リレーのような誘導性負荷が含まれている場合には、それらの誘導性負荷の停止時等に直流電源Eからの入力電圧が一時的に上昇し、この電圧上昇によってスイッチングコンバータ1の回路部品に過剰な電気的ストレスがかかる可能性がある。
Here, a case where a plurality of loads are connected to the DC power source E as in the case where the DC power source E is an automobile battery, and an inductive load such as a motor or an electromagnetic relay is connected to the plurality of loads. When the inductive load is stopped, the input voltage from the DC power source E temporarily rises, and this voltage rise causes excessive electrical stress on the circuit components of the
そこで、図8の電源装置では、直流電源Eからスイッチングコンバータ1への入力電圧Vinを所定の第1閾値と比較するとともに比較結果に応じた出力を生成する第1比較部31を備える。そして、制御部2は、上記の入力電圧Vinが第1閾値を上回ったことを示す出力が第1比較部31から入力されたとき、スイッチングコンバータ1における各スイッチング素子の駆動を停止させるように(すなわち駆動部DRの動作を停止させるように)駆動部DRを制御する。これにより、各回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
Therefore, the power supply device of FIG. 8 includes a
詳しく説明すると、第1比較部31は、入力電圧Vinを分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧を所定の参照電圧と比較して比較結果に応じた出力を生成するコンパレータとを有し、このコンパレータの出力が制御部2に入力されている。すなわち、上記の参照電圧は、上記の第1閾値に上記の分圧回路の分圧比を乗じた電圧である。
More specifically, the
入力電圧 Input voltage
ところで、駆動部DRを停止させる必要がないにも関わらず入力電圧Vinに混入したノイズにより上記の第1比較部31の出力が変化して駆動部DRが停止されてしまうという誤動作を防ぐ方法としては、第1比較部31における参照電圧を高くする方法と、第1比較部31におけるコンデンサのキャパシタンスを高くするという方法とが考えられる。
By the way, as a method for preventing a malfunction in which the output of the
しかしながら、第1比較部31における参照電圧を高くする場合、第1閾値も高くなるから、入力電圧Vinが正常値よりもやや高い状態が長時間継続するような異常(以下、「過電圧状態」と呼ぶ。)に対して駆動部DRを停止させることができない。上記のような過電圧状態は、例えば自動車においては、直流電源Eとなるバッテリーの経年劣化により発生する可能性がある。
However, when the reference voltage in the
一方、第1比較部31におけるコンデンサのキャパシタンスを高くする場合、第1比較部31において分圧回路とコンデンサとの回路の時定数が大きくなるから、入力電圧Vinが急激に上昇するような異常(以下、「サージ」と呼ぶ。)に対する応答が遅くなってしまう。上記のようなサージとしては、例えば自動者においては、バッテリーが充電されている期間中にバッテリーに接続されていた他の負荷とバッテリーとの間に断線や接触不良が発生したときに発生するいわゆるロードダンプサージがある。
On the other hand, when the capacitance of the capacitor in the
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、過電圧状態とサージとの両方に対して電気的ストレスを抑えることができる電源装置およびそれを用いた照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object thereof is to provide a power supply device capable of suppressing electrical stress against both an overvoltage state and a surge, and a lighting device using the same. There is.
本発明の電源装置は、少なくとも1個のスイッチング素子を有して直流電源からの入力電力を変換して出力するスイッチングコンバータと、前記スイッチングコンバータの各スイッチング素子をそれぞれ駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を所定の第1閾値と比較するとともに前記入力電圧が前記第1閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第1比較部と、前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を前記第1閾値よりも高い所定の第2閾値と比較するとともに前記入力電圧が前記第2閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第2比較部とを備え、前記第1比較部と前記第2比較部とは、それぞれ、前記入力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧を所定の参照電圧と比較して比較結果に応じた出力を生成するコンパレータとを有し、前記第1比較部において前記参照電圧は前記第1閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であり、前記第2比較部において前記参照電圧は前記第2閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であって、少なくとも前記入力電圧が0Vから前記第2閾値よりも高い電圧にステップ状に変化した場合には前記第1比較部による停止が行われるよりも前に前記第2比較部による停止が行われるように、前記第1比較部と前記第2比較部とのそれぞれにおいて、各回路定数がそれぞれ決定されていることを特徴とする。 The power supply device of the present invention includes a switching converter that has at least one switching element and converts and outputs input power from a DC power supply, a driving unit that drives each switching element of the switching converter, and the drive A control unit that controls the switching unit, and the input voltage from the DC power source to the switching converter is compared with a predetermined first threshold, and each switching element in the switching converter is driven when the input voltage exceeds the first threshold. A first comparison unit for stopping the input, and comparing the input voltage from the DC power source to the switching converter with a predetermined second threshold value higher than the first threshold value, and when the input voltage exceeds the second threshold value, Second to stop driving each switching element in the switching converter Each of the first comparison unit and the second comparison unit includes a voltage dividing circuit that divides the input voltage, a capacitor that smoothes the voltage divided by the voltage dividing circuit, and A comparator that compares the voltage across the capacitor with a predetermined reference voltage and generates an output in accordance with the comparison result. In the first comparator, the reference voltage is divided into the first threshold by the voltage dividing circuit. The reference voltage is a value obtained by multiplying the second threshold by the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit, and at least the input voltage is from 0V to the second voltage. The first comparison unit and the second comparison unit are configured such that when the voltage is changed stepwise to a voltage higher than the threshold value, the second comparison unit is stopped before the first comparison unit is stopped. Each smell with the comparison part Characterized in that the circuit constants are determined, respectively.
また、本発明の別の電源装置は、少なくとも1個のスイッチング素子を有して直流電源からの入力電力を変換して出力するスイッチングコンバータと、前記スイッチングコンバータの各スイッチング素子をそれぞれ駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を所定の第1閾値と比較するとともに比較結果に応じた出力を生成する第1比較部とを備え、前記制御部は、前記入力電圧が前記第1閾値を上回ったことを示す出力が前記第1比較部から入力されたときに前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させるように駆動部を制御するものであって、前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を前記第1閾値よりも高い所定の第2閾値と比較する第2比較部とを備え、前記第1比較部と前記第2比較部とは、それぞれ、前記入力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧を所定の参照電圧と比較して比較結果に応じた出力を生成するコンパレータとを有し、前記第1比較部において前記参照電圧は前記第1閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であり、前記第2比較部において前記参照電圧は前記第2閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であって、少なくとも前記入力電圧が0Vから前記第2閾値よりも高い電圧にステップ状に変化した場合には前記第1比較部において前記コンパレータの出力が変化するよりも前に前記第2比較部において前記コンパレータの出力が変化するように、前記第1比較部と前記第2比較部とのそれぞれにおいて、各回路定数がそれぞれ決定されていて、前記第2比較部において前記コンデンサの両端電圧が前記参照電圧を上回っている期間中には前記第1比較部における前記コンデンサの充電電流を一時的に増加させる電流増加手段を備えることを特徴とする。 Another power supply apparatus according to the present invention includes a switching converter that has at least one switching element and converts and outputs input power from a DC power supply, and a driving unit that drives each switching element of the switching converter. A control unit that controls the drive unit, and a first comparison unit that compares an input voltage from the DC power source to the switching converter with a predetermined first threshold and generates an output according to the comparison result, The control unit controls the driving unit to stop driving each switching element in the switching converter when an output indicating that the input voltage exceeds the first threshold is input from the first comparison unit. An input voltage from the DC power source to the switching converter is a predetermined value higher than the first threshold value. A second comparison unit for comparing with a second threshold, wherein the first comparison unit and the second comparison unit are respectively divided by the voltage dividing circuit for dividing the input voltage and the voltage dividing circuit. A capacitor for smoothing the voltage, and a comparator for comparing the voltage across the capacitor with a predetermined reference voltage and generating an output in accordance with the comparison result. In the first comparison section, the reference voltage is the first voltage The threshold value is a value obtained by multiplying the voltage dividing circuit by the voltage dividing circuit, and the reference voltage in the second comparison unit is a value obtained by multiplying the second threshold value by the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit, and at least the When the input voltage changes stepwise from 0V to a voltage higher than the second threshold, the output of the comparator at the second comparison unit is changed before the output of the comparator at the first comparison unit changes. As shown, the circuit constants are determined in each of the first comparison unit and the second comparison unit, and the voltage across the capacitor exceeds the reference voltage in the second comparison unit. It is characterized by comprising current increasing means for temporarily increasing the charging current of the capacitor in the first comparison unit during the period.
上記の電源装置において、前記スイッチングコンバータのいずれかのスイッチング素子の両端電圧を所定の第3閾値と比較するとともに、前記両端電圧が前記第3閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第3比較部を備えることが望ましい。 In the above power supply device, the voltage across both switching elements of the switching converter is compared with a predetermined third threshold value, and each switching element in the switching converter is driven when the voltage across the voltage exceeds the third threshold value. It is desirable to provide a third comparison unit that stops the operation.
また、上記の電源装置において、前記スイッチングコンバータの出力電圧の実効値を所定の第4閾値と比較するとともに、前記実効値が前記第4閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第4比較部を備えることが望ましい。 Further, in the power supply device described above, the effective value of the output voltage of the switching converter is compared with a predetermined fourth threshold value, and each switching element in the switching converter is driven when the effective value exceeds the fourth threshold value. It is desirable to include a fourth comparison unit that is stopped.
本発明の照明装置は、上記いずれかの電源装置と、前記スイッチングコンバータの出力電力により点灯される電気的光源とを備えることを特徴とする。 The illumination device of the present invention includes any one of the power supply devices described above and an electrical light source that is turned on by the output power of the switching converter.
本発明によれば、入力電圧がやや高い状態が長時間継続する過電圧状態の場合には第1比較部の動作により電気的ストレスが抑えられ、入力電圧が急激に上昇するサージの場合には第2比較部の動作により電気的ストレスが抑えられる。 According to the present invention, in the case of an overvoltage state where the input voltage is slightly high for a long time, the electrical stress is suppressed by the operation of the first comparison unit, and in the case of a surge in which the input voltage rises rapidly, Electrical stress is suppressed by the operation of the two comparison units.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態は、図2に示すように、直流電源Eと電気的光源としての高圧放電灯DLとに接続され、直流電源Eを電源として高圧放電灯DLを点灯させるものである。高圧放電灯DLは透光性を有する例えばガラスのような材料からなるバルブ内に電極と高圧の金属蒸気とが封入されたものであり、この金属蒸気中で電極間にアーク放電を発生させたときの発光を利用するものであって、HIDランプ(High Intensity Discharge lamp)とも呼ばれる。直流電源Eは例えば自動車(図示せず)に搭載されたバッテリーであり、高圧放電灯DLは例えば前照灯である。 As shown in FIG. 2, the present embodiment is connected to a DC power source E and a high-pressure discharge lamp DL as an electric light source, and turns on the high-pressure discharge lamp DL using the DC power source E as a power source. The high-pressure discharge lamp DL is a light-transmitting bulb made of a material such as glass, in which an electrode and a high-pressure metal vapor are sealed, and an arc discharge is generated between the electrodes in the metal vapor. It uses light emission from time to time and is also called an HID lamp (High Intensity Discharge lamp). The DC power source E is a battery mounted on, for example, an automobile (not shown), and the high-pressure discharge lamp DL is a headlamp, for example.
詳しく説明すると、本実施形態は、入力フィルタIFを介して直流電源Eから入力された直流電圧(以下、「入力電圧」と呼ぶ。)Vinの電圧値を変換した直流電圧(以下、「出力電圧」と呼ぶ。)Vdcを出力するスイッチングコンバータとしてのDC−DCコンバータ11と、始動補助回路STを介して入力されたDC−DCコンバータ11の出力を交流電力に変換して出力フィルタOFを介して高圧放電灯DLに入力するインバータ12と、DC−DCコンバータ11とインバータ12とをそれぞれ制御する制御部2とを備える。すなわち、DC−DCコンバータ11の出力がインバータ12を介して高圧放電灯DLに入力されることで、高圧放電灯DLが点灯される。
More specifically, in the present embodiment, a DC voltage (hereinafter referred to as “output voltage”) obtained by converting a voltage value of a DC voltage (hereinafter referred to as “input voltage”) Vin input from the DC power source E via the input filter IF. The DC-
入力フィルタIFは、直流電源Eの高電圧側の出力端とDC−DCコンバータ11との間に接続されたノーマルモードチョーク(インダクタ)と、それぞれ一端がノーマルモードチョークの一端ずつに接続されるとともに他端がグランドに接続された2個のアクロスザラインコンデンサとからなる、LCローパスフィルタである。上記のアクロスザラインコンデンサのうち一方(図2での右側)は電解コンデンサからなる比較的にキャパシタンスが高いものであり、これにより、入力電圧Vinの瞬間的な変動が低下幅・上昇幅ともに比較的に小さく抑えられる。
The input filter IF has a normal mode choke (inductor) connected between the output terminal on the high voltage side of the DC power supply E and the DC-
DC−DCコンバータ11は、一端に入力電圧Vinが入力された一次巻線を有するトランスT0と、トランスT0の一次巻線の他端とグランドとの間に接続されたNMOSからなるスイッチング素子Q0と、カソードがトランスT0の二次巻線の一端に接続されたダイオードD0と、一端がダイオードD0のアノードに接続され他端がトランスT0の二次巻線の他端とともにグランドに接続された出力コンデンサC0とを備え、出力コンデンサC0の両端電圧Vdcを出力電圧とする、周知のフライバック・コンバータである。すなわち、スイッチング素子Q0が周期的にオンオフ駆動されると、直流電源Eからの入力電圧Vinがスイッチング素子Q0のオンデューティに応じた出力電圧Vdcに変換されて出力される。ダイオードD0としてはファーストリカバリダイオード(FRD)と呼ばれる比較的に逆回復時間が短いものが用いられる。
The DC-
また、本実施形態は、制御部2の制御に従ってDC−DCコンバータ11のスイッチング素子Q0をオンオフ駆動する駆動部DRを備える。具体的には、駆動部DRは、制御部2から矩形波状の駆動信号HFを入力され、この駆動信号HFの信号レベルがHレベルの期間にはスイッチング素子Q0をオンさせ、駆動信号HFの信号レベルがLレベルの期間にはスイッチング素子Q0をオフさせるように、スイッチング素子Q0をオンオフ駆動する。このような駆動部DRは周知の電子回路で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Further, the present embodiment includes a drive unit DR that drives the switching element Q0 of the DC-
インバータ12は、2個のスイッチング素子Q1〜Q4の直列回路が2組、DC−DCコンバータ11の出力端間に互いに並列に接続されてなるフルブリッジ回路からなる。すなわち、互いに対角に位置するスイッチング素子Q1〜Q4同士が同時にオンされ、且つ、互いに直列に接続されたスイッチング素子Q1〜Q4の少なくとも一方がオフされるように、制御部2が各スイッチング素子Q1〜Q4を周期的にオンオフ駆動することで、DC−DCコンバータ11の出力電圧Vdが矩形波状の交流電圧に変換されて出力される。互いに直列に接続されたスイッチング素子Q1〜Q4が同時にオンされてDC−DCコンバータ11の出力端間が短絡されてしまうことを防ぐために、互いに対角に位置する一方の組のスイッチング素子Q1,Q4がオンされる期間と、他方の組のスイッチング素子Q2,Q3がオンされる期間との間には、全てのスイッチング素子Q1〜Q4がオフされる期間(デッドタイム)が設けられる。インバータ12のスイッチング素子Q1〜Q4としてはそれぞれ例えばIGBTやMOSFETやバイポーラトランジスタを用いることができる。
The
また、本実施形態は、高圧放電灯DLの始動のための高電圧パルスを発生させる始動部13と、始動部13の電源を生成する始動電源部14とを備える。
In addition, the present embodiment includes a
始動電源部14は、DC−DCコンバータ11のトランスT0の二次巻線に誘導された電圧を整流及び昇圧して始動部13に入力するものであり、具体的には例えば周知のコッククロフト・ウォルトン回路で構成することができる。
The starting
始動部13は、インバータ12から高圧放電灯DLへの導電路に二次巻線が挿入されたトランスT1と、このトランスT1の一次巻線の両端間に接続されたスパークギャップSGとコンデンサC1との直列回路とからなり、トランスT1の一次巻線とスパークギャップSGとの接続点が始動電源部14に接続されるとともに、スパークギャップSGとコンデンサC1との接続点がグランドに接続されている。すなわち、電源が投入された直後には、始動電源部14の出力によって始動部13のコンデンサC1が充電される。コンデンサC1の両端電圧が充分に上昇してスパークギャップSGに絶縁破壊が発生すると、トランスT1において一次巻線に急激に流れるコンデンサC1の放電電流により二次巻線に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcに重畳されて発生する高電圧パルスによって高圧放電灯DL内で放電が開始されることで、高圧放電灯DLは点灯を開始(すなわち始動)する。
The
始動補助回路STは、高圧放電灯DLの点灯開始(つまり高圧放電灯DLにおける放電開始)の直後、高圧放電灯DLの点灯開始に伴う急激なインピーダンス変化への追随が遅れることによりDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcが一時的に低下する約100μs程度の期間に、高圧放電灯DLが立ち消えないようにインバータ12への入力電圧を確保する回路である。このような始動補助回路STは周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
The start-up auxiliary circuit ST is a DC-DC converter immediately after the start of lighting of the high-pressure discharge lamp DL (that is, the start of discharge in the high-pressure discharge lamp DL). 11 is a circuit that secures an input voltage to the
制御部2は、DC−DCコンバータ11の出力電圧Vdc及び出力電流を監視しており、DC−DCコンバータ11の出力電力を所定の目標電力とするようなフィードバック制御により駆動部DRを制御する。上記のような制御部2は、デジタル回路とA/D変換回路及びD/A変換回路とが集積化された集積回路を用いて周知技術で実現することができる。
The
さらに、本実施形態は、それぞれ回路の所定箇所の電圧(以下、「対象電圧」と呼ぶ。)を監視するとともに対象電圧が所定の閾値を上回る場合に駆動部DRを停止させる第1〜第4の4個の比較部31〜34を備える。各比較部31〜34は、それぞれ、2個の抵抗の直列回路からなり対象電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧が非反転入力端子に入力されるとともに反転入力端子には比較部31〜34毎の参照電圧が入力されたコンバレータとからなり、このコンパレータの出力端子を出力端としている。
Furthermore, the present embodiment monitors the voltage at each predetermined location of the circuit (hereinafter referred to as “target voltage”) and stops the drive unit DR when the target voltage exceeds a predetermined threshold. The four
比較部31〜34の出力を駆動部DRの動作に反映させる方法としては、例えば、図2に示すように、比較部31〜34(図では第2比較部32)の出力がHレベルである期間にのみオンされるスイッチング素子(図ではNPN形のバイポーラトランジスタ)を、駆動信号HFの信号路とグランドとの間に接続するという方法が考えられる。上記方法では、比較部31〜34の出力がHレベルの期間にはスイッチング素子のオフにより駆動部DRへの入力がLレベルに固定されるから、DC−DCコンバータ11のスイッチング素子Q0がオフ状態に維持される。さらに、上記と同様のスイッチング素子を、制御部2からインバータ12への信号路にも設ければ、DC−DCコンバータ11の停止とともにインバータ12を停止させること(すなわち、インバータ12の各スイッチング素子Q1〜Q4をそれぞれオフ状態に維持すること)も可能である。
As a method for reflecting the outputs of the
第1比較部31と第2比較部32とは、それぞれ、入力電圧Vinを対象電圧としており、第2比較部32が駆動部DRを停止させる閾値(つまり、第2比較部32における参照電圧Vr2を分圧回路の分圧比Rt2で除した電圧Vr2/Rt2。以下、「第2閾値」と呼ぶ。)Vt1は、第1比較部31が駆動部DRを停止させる閾値(つまり、第1比較部31における参照電圧Vr1を分圧回路の分圧比Rt1で除した電圧。以下、「第1閾値」と呼ぶ。)Vr1/Rt1よりも高くされている。
Each of the
また、図1の例では、第1比較部31の出力は制御部2に入力されており、第1比較部31からの入力がHレベルである期間には制御部2が駆動信号HFをLレベルに維持することで駆動部DRが停止されるというように、第1比較部31と駆動部DRとの間に制御部2が介在している。このため、第1比較部31に関しては、制御部2のクロックや制御部2の入出力におけるA−D変換やD−A変換によるタイムラグが発生するから、他の比較部32〜34に比べて出力S1の変化が駆動部DRの動作に反映されるまでの時間が長くなっている。
In the example of FIG. 1, the output of the
ここで、いずれの比較部31〜34でも、分圧回路の分圧比、分圧回路の高電圧側の抵抗の抵抗値、コンデンサのキャパシタンスがそれぞれ小さいほど、対象電圧が閾値に達してから比較部31,32の出力S1,S2が変化する(つまりHレベルとなる)までにかかる時間が短くなり、つまり応答が速くなる。
Here, in any of the
そして、第1比較部31と第2比較部32とに関しては、少なくとも入力電圧Vinが0Vから第2閾値Vt2よりも高い電圧までステップ状に上昇した場合には第1比較部31の出力S1による駆動部DRの停止よりも速く第2比較部32の出力S2による駆動部DRの停止が行われるように、分圧回路の各抵抗の抵抗値、コンデンサのキャパシタンス、並びに、参照電圧といった各回路定数がそれぞれ決定されている。
With regard to the
これにより、図3に示すように入力電圧Vinが正常値Vnから第2閾値Vt2よりも高いピーク値Vpまで比較的に短時間で上昇するサージが発生した場合に、第1比較部31におけるコンデンサVc1の両端電圧を分圧回路の分圧比Rt1(=Vr1/Vt1)で除した電圧Vc1/Rt1が第1閾値Vt1に達して(つまりコンデンサの両端電圧Vc1が第1参照電圧Vr1=Rt1×Vt1に達して)第1比較部31の出力S1が変化するタイミングt1よりも、第2比較部32におけるコンデンサの両端電圧Vc2を分圧回路の分圧比Rt2(=Vr2/Vt2)で除した電圧Vc2/Rt2が第2閾値Vt2に達して(つまりコンデンサの両端電圧Vc2が第2参照電圧Vr2=Rt2×Vt2に達して)第2比較部32の出力S2が変化するタイミングt2が先になる。
Thus, as shown in FIG. 3, when a surge occurs in which the input voltage Vin rises from the normal value Vn to the peak value Vp higher than the second threshold value Vt in a relatively short time, the capacitor in the
また、上記のピーク値Vpが第1閾値Vt1以上第2閾値Vt2未満であって入力電圧Vinが第1閾値Vt1を上回っている時間が比較的に長い過電圧状態が発生した場合には、第2比較部32の出力S2が変化することなく第1比較部31の出力S1が変化する。
When an overvoltage state occurs in which the peak value Vp is equal to or greater than the first threshold value Vt1 and less than the second threshold value Vt2 and the input voltage Vin exceeds the first threshold value Vt1, a second is generated. The output S1 of the
すなわち、入力電圧Vinがやや高い状態が長時間継続する過電圧状態の場合には第1比較部31の動作により電気的ストレスを抑え、入力電圧Vinが急激に上昇するサージの場合には第2比較部32の動作により電気的ストレスを抑えることができる。
That is, in the case of an overvoltage state where the input voltage Vin is slightly high for a long time, the electrical stress is suppressed by the operation of the
また、第3比較部33はDC−DCコンバータ11のスイッチング素子Q0の両端電圧(ドレイン−ソース間電圧)を対象電圧としている。つまり、第3比較部33における参照電圧を分圧回路の分圧比で除した第3閾値以上の電圧がスイッチング素子Q0に加わるような場合には、第3比較部33の動作により駆動部DRが停止される。
The
さらに、第4比較部34はDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcを対象電圧としている。つまり、例えば高圧放電灯DLの立ち消え等の要因で、制御部2によるフィードバック制御が追随できないほど急激にDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcが上昇し、第4比較部34における参照電圧を分圧回路の分圧比で除した第4閾値を出力電圧Vdcが上回るような場合には、第4比較部34の動作により駆動部DRが停止され、これによって各回路部品が過電圧から保護される。
Further, the
ところで、インバータ12の出力の反転時には高圧放電灯DLへの出力電力が一時的に減少することで立ち消えが発生しやすい。そこで、このような立ち消えを防ぐために、インバータ12の出力の反転時に一時的にDC−DCコンバータ11におけるスイッチング素子Q0のオンデューティを高くしてDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcを高くするような制御が行われる場合がある。このような場合には、インバータ12の出力の反転時の出力電圧Vdcが一時的に高くなる期間を基準として、つまり、正常な動作であればインバータ12の出力の反転時であっても第3比較部33や第4比較部34が駆動部DRを停止させないように、上記の第3閾値及び第4閾値はそれぞれ決定される。
By the way, when the output of the
ここで、本実施形態では、スイッチング素子Q0の両端電圧やDC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcは制御部2にも入力されているので、第3比較部33や第4比較部34によって行われるような、スイッチング素子Q0の両端電圧や、DC−DCコンバータ11の出力電圧Vdcの上昇時の停止は、制御部2のみでも実現可能ではある。しかしながら、第3比較部33及び第4比較部34を設けたほうが、制御部2のみで上記動作を実現する場合に比べ、A/D変換等によるタイムラグが発生しない分だけ応答を速くして電気的ストレスをより抑えることができるという利点がある。
Here, in this embodiment, since the both-ends voltage of the switching element Q0 and the output voltage Vdc of the DC-
上記のような電源装置を構成する各回路部品は、例えば図4に示すように、プリント配線板PBに実装され、このプリント配線板PBはケース4に収納される。図4には、プリント配線板PBと直流電源Eとを電気的に接続する入力コネクタCN1及び電線PC1と、プリント配線板PBと始動回路13とを電気的に接続する出力コネクタCN2及び電線PC2とが図示されている。上下方向は図4を基準として詳しく説明すると、ケース4は、プリント配線板PBが収納される収納凹部40が上面に開口したボディ41と、ボディ41に結合して収納凹部40を閉塞するカバー42とからなる。カバー42には、それぞれねじが挿通される貫通穴が設けられてこの貫通穴を貫通するねじによりねじ止め固定されるねじ止め部42aが3個設けられている。ボディ41とカバー42との結合は、ボディ41が設置された取付面(図示せず)に対して各ねじ止め部42aがそれぞれねじ止めされてボディ41がカバー42と上記の取付面との間に挟まれることで行われてもよいし、嵌合等の周知の手段を用いて実現してもよい。上記のケース4の材質や構造を適宜選択すれば、プリント配線板PBに実装された各回路部品の放熱性の確保や、防水性の確保も可能である。上記のようなケース4やコネクタCN1,CN2はいずれも周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Each circuit component constituting the power supply device as described above is mounted on a printed wiring board PB as shown in FIG. 4, for example, and this printed wiring board PB is housed in the
なお、電気的光源は高圧放電灯DLに限られず、例えば図5に示すように発光ダイオードLEDを用いてもよい。この場合、インバータ12と始動部13と始動電源部14とは全て省略することができる。
The electrical light source is not limited to the high-pressure discharge lamp DL, and for example, a light emitting diode LED may be used as shown in FIG. In this case, all of the
また、上記のようなフライバックコンバータからなるDC−DCコンバータ11に代えて、例えばフォワードコンバータのような他の周知のスイッチング電源を用いた場合であっても、本発明は適用可能である。
Further, the present invention can be applied even when another known switching power source such as a forward converter is used instead of the DC-
さらに、直流電源Eとして、バッテリーに代えて例えばブーストコンバータやバックコンバータのような周知の直流電源回路を用いてもよい。この場合において、直流電源回路の電源としては、例えば、交流電源がダイオードブリッジにより全波整流されたものを用いることができる。 Further, as the DC power supply E, a known DC power supply circuit such as a boost converter or a buck converter may be used instead of the battery. In this case, as the power supply of the DC power supply circuit, for example, an AC power supply that is full-wave rectified by a diode bridge can be used.
また、上記のように第2比較部32の出力S2を駆動部DRの動作に直接反映させる代わりに、第2比較部32においてコンデンサの両端電圧Vc2が参照電圧Vr2を上回っている期間中には第1比較部31のコンデンサへの充電電流が一時的に増加される構成としてもよい。この場合であっても、第2比較部32の出力S2が第1比較部31の出力S1よりも先に変化するようなサージの発生時には、第2比較部32の動作により、第1比較部31の出力がHレベルとなるまでの時間が短縮され、従って電気的ストレスが抑えられる。具体的には例えば、図6に示すように、第2比較部32においてコンデンサの両端電圧Vc2が参照電圧Vr2を上回っている期間中にのみオンされるスイッチング素子Qsと抵抗Rsとの直列回路を、第1比較部31の分圧回路の高電圧側の抵抗に並列に接続する。つまり、第2比較部32においてコンデンサの両端電圧Vc2が参照電圧Vr2を上回っている期間中には第1比較部31のコンデンサへの充電電流が一時的に増加するのであり、上記のスイッチング素子Qsと抵抗Rsとの直列回路が電流増加手段を構成している。また、図6の例では、上記のスイッチング素子Qsがオンされている期間には、第1比較部31での分圧比Rt1が上昇するから、結果として第1の閾値Vt1が低下している。さらに、図6の例では、図2の例に対し第2比較部32のコンパレータにおいて非反転入力端子と反転入力端子との入力を逆転させて出力を反転させるとともに、上記のスイッチング素子QsとしてはPNP形のバイポーラトランジスタを用いている。入力電圧Vinと第1比較部31におけるコンデンサの両端電圧Vc1と第2比較部32の出力S2との時間変化はそれぞれ図7に示すようなものとなる。細線bで示すように第2比較部32を設けない場合には第1比較部31の出力S1が変化するタイミングが比較的に遅いタイミングtbとなるのに対し、第2比較部32の出力S2の変化後に太線aで示すように第1比較部31におけるコンデンサの充電電流が増加される場合には、上記よりも早いタイミングtaで第1比較部31の出力S1が変化する。
Further, instead of directly reflecting the output S2 of the
2 制御部
11 DC−DCコンバータ(スイッチングコンバータ)
31 第1比較部
32 第2比較部
33 第3比較部
34 第4比較部
DL 高圧放電灯(電気的光源)
DR 駆動部
LED 発光ダイオード(電気的光源)
Q0 スイッチング素子
Qs スイッチング素子(電流増加手段の一部)
Rs 抵抗(電流増加手段の一部)
2
31
DR drive unit LED light emitting diode (electrical light source)
Q0 switching element Qs switching element (part of current increasing means)
Rs resistance (part of current increasing means)
Claims (5)
前記スイッチングコンバータの各スイッチング素子をそれぞれ駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を所定の第1閾値と比較するとともに前記入力電圧が前記第1閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第1比較部と、
前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を前記第1閾値よりも高い所定の第2閾値と比較するとともに前記入力電圧が前記第2閾値を上回る場合に前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させる第2比較部とを備え、
前記第1比較部と前記第2比較部とは、それぞれ、前記入力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧を所定の参照電圧と比較して比較結果に応じた出力を生成するコンパレータとを有し、
前記第1比較部において前記参照電圧は前記第1閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であり、前記第2比較部において前記参照電圧は前記第2閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であって、
少なくとも前記入力電圧が0Vから前記第2閾値よりも高い電圧にステップ状に変化した場合には前記第1比較部による停止が行われるよりも前に前記第2比較部による停止が行われるように、前記第1比較部と前記第2比較部とのそれぞれにおいて各回路定数がそれぞれ決定されていることを特徴とする電源装置。 A switching converter that has at least one switching element and converts and outputs input power from a DC power supply;
A drive unit for driving each switching element of the switching converter;
A control unit for controlling the driving unit;
A first comparison unit that compares an input voltage from the DC power source to the switching converter with a predetermined first threshold value and stops driving each switching element in the switching converter when the input voltage exceeds the first threshold value; ,
The input voltage from the DC power source to the switching converter is compared with a predetermined second threshold value that is higher than the first threshold value, and each switching element in the switching converter is driven when the input voltage exceeds the second threshold value. A second comparison unit for stopping,
Each of the first comparison unit and the second comparison unit includes a voltage dividing circuit that divides the input voltage, a capacitor that smoothes the voltage divided by the voltage dividing circuit, and a voltage across the capacitor. A comparator that generates an output according to the comparison result compared with a predetermined reference voltage;
In the first comparison unit, the reference voltage is a value obtained by multiplying the first threshold value by a voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit. In the second comparing unit, the reference voltage is set to the second threshold value of the voltage dividing circuit. A value multiplied by the partial pressure ratio,
At least when the input voltage changes stepwise from 0V to a voltage higher than the second threshold, the stop by the second comparator is performed before the stop by the first comparator. The power supply apparatus is characterized in that each circuit constant is determined in each of the first comparison unit and the second comparison unit.
前記スイッチングコンバータの各スイッチング素子をそれぞれ駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を所定の第1閾値と比較するとともに比較結果に応じた出力を生成する第1比較部とを備え、
前記制御部は、前記入力電圧が前記第1閾値を上回ったことを示す出力が前記第1比較部から入力されたときに前記スイッチングコンバータにおける各スイッチング素子の駆動を停止させるように駆動部を制御するものであって、
前記直流電源から前記スイッチングコンバータへの入力電圧を前記第1閾値よりも高い所定の第2閾値と比較する第2比較部とを備え、
前記第1比較部と前記第2比較部とは、それぞれ、前記入力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路によって分圧された電圧を平滑化するコンデンサと、このコンデンサの両端電圧を所定の参照電圧と比較して比較結果に応じた出力を生成するコンパレータとを有し、
前記第1比較部において前記参照電圧は前記第1閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であり、前記第2比較部において前記参照電圧は前記第2閾値に前記分圧回路の分圧比が乗じられた値であって、
少なくとも前記入力電圧が0Vから前記第2閾値よりも高い電圧にステップ状に変化した場合には前記第1比較部において前記コンパレータの出力が変化するよりも前に前記第2比較部において前記コンパレータの出力が変化するように、前記第1比較部と前記第2比較部とのそれぞれにおいて各回路定数がそれぞれ決定されていて、
前記第2比較部において前記コンデンサの両端電圧が前記参照電圧を上回っている期間中には前記第1比較部における前記コンデンサの充電電流を一時的に増加させる電流増加手段を備えることを特徴とする電源装置。 A switching converter that has at least one switching element and converts and outputs input power from a DC power supply;
A drive unit for driving each switching element of the switching converter;
A control unit for controlling the driving unit;
A first comparison unit that compares an input voltage from the DC power source to the switching converter with a predetermined first threshold and generates an output according to the comparison result;
The control unit controls the driving unit to stop driving each switching element in the switching converter when an output indicating that the input voltage exceeds the first threshold is input from the first comparison unit. To do,
A second comparison unit that compares an input voltage from the DC power source to the switching converter with a predetermined second threshold value that is higher than the first threshold value;
Each of the first comparison unit and the second comparison unit includes a voltage dividing circuit that divides the input voltage, a capacitor that smoothes the voltage divided by the voltage dividing circuit, and a voltage across the capacitor. A comparator that generates an output according to the comparison result compared with a predetermined reference voltage;
In the first comparison unit, the reference voltage is a value obtained by multiplying the first threshold value by a voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit. In the second comparing unit, the reference voltage is set to the second threshold value of the voltage dividing circuit. A value multiplied by the partial pressure ratio,
When at least the input voltage changes stepwise from 0V to a voltage higher than the second threshold, the output of the comparator is changed in the second comparison unit before the output of the comparator is changed in the first comparison unit. Each circuit constant is determined in each of the first comparison unit and the second comparison unit so that the output changes.
The second comparison unit includes a current increasing unit that temporarily increases a charging current of the capacitor in the first comparison unit during a period in which a voltage across the capacitor exceeds the reference voltage. Power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010119617A JP5476212B2 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | POWER SUPPLY DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010119617A JP5476212B2 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | POWER SUPPLY DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011250546A true JP2011250546A (en) | 2011-12-08 |
JP5476212B2 JP5476212B2 (en) | 2014-04-23 |
Family
ID=45415110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010119617A Active JP5476212B2 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | POWER SUPPLY DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5476212B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018082535A (en) * | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 株式会社ケーヒン | Circuit protection device and power supply monitoring device |
EP3681026A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-15 | Kollmorgen Corporation | Method and apparatus for limiting the output voltages of switch mode power supplies |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0622544A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Ricoh Co Ltd | Switching regulator |
JP2004023894A (en) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Toshiba Corp | Switching power supply circuit and electronic apparatus |
JP2005184962A (en) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | Voltage control circuit for switching power source, and switching power source |
JP2006304485A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Switching power supply |
JP2008270048A (en) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Discharge lamp lighting device, and luminaire |
-
2010
- 2010-05-25 JP JP2010119617A patent/JP5476212B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0622544A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Ricoh Co Ltd | Switching regulator |
JP2004023894A (en) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Toshiba Corp | Switching power supply circuit and electronic apparatus |
JP2005184962A (en) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | Voltage control circuit for switching power source, and switching power source |
JP2006304485A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Switching power supply |
JP2008270048A (en) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Discharge lamp lighting device, and luminaire |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018082535A (en) * | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 株式会社ケーヒン | Circuit protection device and power supply monitoring device |
EP3681026A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-15 | Kollmorgen Corporation | Method and apparatus for limiting the output voltages of switch mode power supplies |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5476212B2 (en) | 2014-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5320588B2 (en) | LED lighting device and lighting apparatus | |
US6724152B2 (en) | Lighting control system with variable arc control including start-up circuit for providing a bias voltage supply | |
JP5554108B2 (en) | Overcurrent prevention type power supply device and lighting fixture using the same | |
CN106341934B (en) | circuit device, lighting device, and vehicle using the same | |
JP6302748B2 (en) | LED lamp, LED lighting device, and LED lighting system using the same | |
JP5980107B2 (en) | Power supply device and lighting device | |
US8531124B2 (en) | High pressure discharge lamp lighting device and illumination instrument | |
JP6173658B2 (en) | Power supply device and lighting device | |
JP2001006890A (en) | Discharge lamp lighting circuit | |
JP5476212B2 (en) | POWER SUPPLY DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME | |
US7791905B2 (en) | Electrical DC-DC power converter with magnetically coupled switch control circuit | |
JP2012155864A (en) | Led illuminating device | |
JP6883762B2 (en) | Power supply and lighting | |
US8154215B2 (en) | Discharge lamp lighting apparatus | |
JP6840997B2 (en) | Lighting equipment and lighting equipment | |
JP2008278735A (en) | Direct current power source apparatus | |
JP2014239629A (en) | Lighting device and luminaire using the same | |
JP2017085705A (en) | Drive circuit | |
JP3820931B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
JP5079043B2 (en) | Power supply device, discharge lamp lighting device including the power supply device, and lighting fixture including the discharge lamp lighting device | |
US11647573B2 (en) | Driver circuit with reduced current ripple | |
JP7279511B2 (en) | Lighting devices, power supplies and luminaires | |
JP5395772B2 (en) | Power supply device, discharge lamp lighting device, and lighting device | |
JP7027964B2 (en) | Lighting equipment, lighting fixtures and lighting systems | |
JP2024037451A (en) | Lighting device and lighting fixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120118 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130110 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5476212 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |