JP2012028271A - Electrical power system and lighting system using power supply device of the electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システムおよび該電源システムの電源装置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 system and a lighting device using the power supply device of the power supply system.
従来から、AC−DCコンバータの後段にハーフブリッジインバータを接続してなる電源装置が提供されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
Conventionally, a power supply device in which a half-bridge inverter is connected to a subsequent stage of an AC-DC converter has been provided (see, for example,
AC−DCコンバータは、交流電源から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジの直流出力端間に、周知のブーストコンバータが接続されたものである。 In the AC-DC converter, a known boost converter is connected between the DC output terminals of a diode bridge that performs full-wave rectification on AC power input from an AC power supply.
また、ハーフブリッジインバータは、2個のスイッチング素子の直列回路と、一方のスイッチング素子の両端間に接続された共振回路とを備える。そして、上記2個のスイッチング素子が交互にオンオフされたときに共振回路で発生する共振により、AC−DCコンバータが出力した直流電力を交流電力に変換する。ハーフブリッジインバータが出力した交流電力は、例えば熱陰極型の放電灯の点灯に用いられる。 The half-bridge inverter includes a series circuit of two switching elements and a resonance circuit connected between both ends of one switching element. The DC power output from the AC-DC converter is converted into AC power by resonance generated in the resonance circuit when the two switching elements are alternately turned on and off. The AC power output from the half-bridge inverter is used for lighting a hot cathode type discharge lamp, for example.
複数種類の電源装置を生産する場合、それら複数種類の電源装置間で共通の部品が多いほうが製造コストの低減が可能である。 In the case of producing a plurality of types of power supply devices, the manufacturing cost can be reduced if there are more parts common to the plurality of types of power supply devices.
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、製造コストの低減が可能な電源システムおよび該電源システムの電源装置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-described reasons, and an object of the present invention is to provide a power supply system capable of reducing manufacturing costs and a lighting device using the power supply device of the power supply system.
本発明の電源システムは、第1電源装置と第2電源装置とからなり、前記第1電源装置と前記第2電源装置とは、それぞれ、少なくとも1個のスイッチング素子を有して入力された電力を所定電圧の直流電力に変換する入力側電源回路と、前記入力側電源回路の各スイッチング素子をそれぞれ駆動する入力側制御回路と、少なくとも1個のスイッチング素子を有して前記入力側電源回路の出力を変換する出力側電源回路と、前記出力側電源回路の各スイッチング素子をそれぞれ駆動する出力側制御回路とを有し、前記第1電源装置における前記入力側制御回路の回路構成と前記第2電源装置における前記出力側制御回路の回路構成とが互いに共通であって、且つ、前記第1電源装置における前記出力側制御回路の回路構成と前記第2電源装置における前記入力側制御回路の回路構成とが互いに共通であることを特徴とする。 The power supply system of the present invention includes a first power supply device and a second power supply device, and each of the first power supply device and the second power supply device has at least one switching element and is input with electric power. Of the input side power supply circuit, the input side power supply circuit for converting each of the switching elements of the input side power supply circuit, and the input side power supply circuit having at least one switching element. An output-side power supply circuit for converting an output; and an output-side control circuit for driving each switching element of the output-side power supply circuit. The circuit configuration of the input-side control circuit in the first power supply device and the second The circuit configuration of the output-side control circuit in the power supply device is common to each other, and the circuit configuration of the output-side control circuit in the first power supply device and the second power supply device Characterized in that the circuit configuration of definitive the input control circuit are common to each other.
この電源システムにおいて、前記第1電源装置における前記出力側制御回路は、互いに直列に接続された2個のスイッチング素子を交互にオンオフするものであることが好ましい。 In this power supply system, it is preferable that the output-side control circuit in the first power supply device alternately turns on and off two switching elements connected in series.
また、この電源システムにおいて、前記第1電源装置において前記入力側電源回路は昇圧型コンバータを有して前記出力側電源回路はハーフブリッジインバータを有し、前記第2電源装置において前記入力側電源回路は昇圧型コンバータを有して前記出力側電源回路は降圧型コンバータを有することが好ましい。 Further, in this power supply system, in the first power supply device, the input-side power supply circuit has a boost converter, the output-side power supply circuit has a half-bridge inverter, and in the second power supply device, the input-side power supply circuit Preferably includes a step-up converter, and the output side power supply circuit includes a step-down converter.
さらに、この電源システムにおいて、前記第1電源装置と前記第2電源装置とのそれぞれにおいて、前記入力側電源回路はブーストコンバータを有し、前記出力側電源回路はバックコンバータを有することが好ましい。 Furthermore, in this power supply system, it is preferable that in each of the first power supply device and the second power supply device, the input-side power supply circuit has a boost converter, and the output-side power supply circuit has a buck converter.
また、この電源システムにおいて、前記ブーストコンバータの高電圧側の出力端子に電気的に接続された外部接続用の端子を備えることが好ましい。 The power supply system preferably includes an external connection terminal electrically connected to an output terminal on the high voltage side of the boost converter.
さらに、この電源システムにおいて、前記ブーストコンバータと前記バックコンバータとのうち一方のインダクタのインダクタンスが他方のインダクタのインダクタンスの2倍であることが好ましい。 Furthermore, in this power supply system, it is preferable that the inductance of one inductor of the boost converter and the buck converter is twice the inductance of the other inductor.
また、この電源システムにおいて、前記第1電源装置と前記第2電源装置とのそれぞれにおいて、前記入力側制御回路と前記出力側制御回路とが1チップの集積回路に集積化されていることが好ましい。 In the power supply system, it is preferable that the input side control circuit and the output side control circuit are integrated in a one-chip integrated circuit in each of the first power supply device and the second power supply device. .
本発明の照明装置は、上記いずれかの電源システムにおける前記第1電源装置と前記第2電源装置との少なくとも一方と、前記第1電源装置または前記第2電源装置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 lighting device of the present invention is turned on by at least one of the first power supply device and the second power supply device and output power of the first power supply device or the second power supply device in any one of the power supply systems described above. And an optical light source.
この照明装置において、前記電気的光源として固体発光素子を備えることが好ましい。 In this illumination device, it is preferable that a solid light-emitting element is provided as the electrical light source.
本発明によれば、各制御回路が、それぞれ第1電源装置と第2電源装置との両方に使用されることで、各制御回路の量産効果により、第1電源装置と第2電源装置との全体としての製造コストの低減が可能である。 According to the present invention, since each control circuit is used for both the first power supply device and the second power supply device, the first power supply device and the second power supply device can be connected to each other due to the mass production effect of each control circuit. The manufacturing cost as a whole can be reduced.
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.
(実施形態1)
本実施形態の電源システムは、図1及び図2に示す第1電源装置11と、図1及び図3に示す第2電源装置12とで構成される電源システムである。なお、使用形態としては、第1電源装置11と第2電源装置12とはそれぞれ単独で使用され得る。
(Embodiment 1)
The power supply system according to the present embodiment is a power supply system including a first
各電源装置11,12は、それぞれ、交流電力を直流電力に変換する入力側電源回路21,22と、入力側電源回路21,22から入力された直流電力を変換する出力側電源回路31,32とを備える。
Each of the
また、上記の各電源回路21,22,31,32はそれぞれいわゆるスイッチングコンバータである。第1電源装置11の入力側電源回路21と第2電源装置12の出力側電源回路32とはそれぞれ1個のスイッチング素子Q1,Q6を有する。また、第1電源装置11の出力側電源回路22と第2電源装置12の入力側電源回路31とはそれぞれ互いに直列に接続された2個のスイッチング素子Q2〜Q5を有する。各スイッチング素子Q1〜Q6はそれぞれ例えばMOSFETからなる。
Each of the
さらに、各電源装置11,12は、それぞれ、上記1個のスイッチング素子Q1,Q6を周期的にオンオフ駆動する第1制御回路41と、上記2個のスイッチング素子Q2〜Q5を交互にオンオフ駆動する第2制御回路42とを有する。各制御回路41,42はそれぞれ集積回路からなる。
Further, each of the
まず第1電源装置11について、主に図2を用いて詳しく説明する。第1電源装置11の入力側電源回路(以下、「第1入力側電源回路」と呼ぶ。)21は、ローパスフィルタ2aを介して交流電源6から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジ2bと、ダイオードブリッジ2bの直流出力を所定電圧の直流電力に変換するブーストコンバータ(昇圧チョッパ回路)とからなる。すなわち、第1入力側電源回路21は、一端がダイオードブリッジ2bの高電圧側の直流出力端に接続されたインダクタL1と、このインダクタL1の他端にアノードが接続されたダイオードD1と、このダイオードD1のカソードに一端が接続されるとともに他端がグランドに接続された出力コンデンサC1と、一端がインダクタL1とダイオードD1との接続点に接続されるとともに他端が抵抗(以下、「電流検出抵抗」と呼ぶ。)R1を介してグランドに接続されたスイッチング素子Q1とを備え、出力コンデンサC1の両端電圧を出力電圧としている。出力コンデンサC1としては例えば電解コンデンサを用いることができる。
First, the first
第1電源装置11で入力側制御回路となる第1制御回路41は、スイッチング素子Q1のゲートに接続される出力端子OUTと、出力コンデンサC1の両端電圧(すなわち第1入力側電源回路21の出力電圧)が抵抗R3,R4によって分圧されて入力されるフィードバック端子FB1と、電流検出抵抗R1が抵抗RbとコンデンサCbとによって平滑化された電圧が入力される電流検出端子CSと、インダクタL1に設けられた二次巻線の両端電圧が抵抗Rzを介して入力されるゼロクロス端子ZCDと、コンデンサCaを介してグランドに接続される比較端子CMPと、ダイオードブリッジ2bの直流出力電圧が抵抗R5,R6で分圧された電圧が入力される乗算端子MULとを有する。
The
さらに、第1制御回路41は、反転入力端子がフィードバック端子FB1に接続されるとともに非反転入力端子に定電圧Vaが入力された第1コンパレータCP1と、比較端子CMPに接続されたコンデンサCaによって第1コンパレータCP1の出力電圧が平滑化された電圧と乗算端子MULからの入力電圧とを乗算した電圧を出力する乗算器41aと、反転入力端子に乗算器41aの出力電圧が入力されるとともに非反転入力端子が電流検出端子CSに接続された第2コンパレータCP2と、反転入力端子に定電圧Vbが入力されるとともに非反転入力端子がゼロクロス端子ZCDに接続された第3コンパレータCP3と、リセット端子Rに第2コンパレータCP2の出力電圧が入力されるとともにセット端子Sに第3コンパレータCP3の出力電圧が入力されたRS型のフリップフロップ回路41bと、フリップフロップ回路41bの出力端子Qからの出力電圧をスイッチング素子Q1の駆動に適した電圧に変換して出力端子OUTに出力するバッファBF1とを備える。すなわち、フリップフロップ回路41bの出力がHレベルである期間にはスイッチング素子Q1はオンされ、フリップフロップ回路41bの出力がLレベルである期間にはスイッチング素子Q1はオフされる。また、第3コンパレータCP3の出力電圧は、ゼロクロス端子ZCDに接続されたインダクタL1に流れる電流のゼロクロス点でHレベルとなる。
Further, the
上記の第1入力側電源回路21及び第1制御回路41の動作を説明する。まず、スイッチング素子Q1がオンされている期間には、インダクタL1にエネルギーが蓄積され、インダクタL1に流れる電流(以下、「回路電流」と呼ぶ。)IL1すなわちスイッチング素子Q1に流れる電流の増加に伴って電流検出端子CSへの入力電圧が徐々に高くなる。そして、電流検出端子CSへの入力電圧が乗算器41aの出力電圧に達すると、第2コンパレータCP2の出力がHレベルとなることで、フリップフロップ回路41bの出力がLレベルとなり、スイッチング素子Q1がオフ駆動される。スイッチング素子Q1がオフされている期間には、インダクタL1の電圧が重畳された電圧によって出力コンデンサC1が充電される。この間、回路電流IL1は徐々に減少する。そして、回路電流IL1が0に達すると、第3コンパレータCP3の出力がHレベルとなることで、フリップフロップ回路41bの出力がHレベルとなり、スイッチング素子Q1がオン駆動される。以下、同様の動作が繰り返される。つまり、第1入力側電源回路21はいわゆる電流臨界モードで動作する。上記のスイッチング素子Q1のオンオフ駆動の周波数は、交流電源6から入力される交流電力の周波数に対して充分に高くなる。上記動作により、スイッチング素子Q1は図4下段に示すように周期的にオンオフ駆動され、回路電流IL1の波形は図4上段に示すように三角波状となる。また、スイッチング素子Q1がオフ制御されるタイミングでの回路電流IL1はダイオードブリッジ2bの直流出力電圧に比例する。従って、図5上段に示すような交流電源6からの入力電圧VACに対し、回路電流IL1の包絡線は図5下段に示すようにダイオードブリッジ2bの直流出力電圧の波形に略一致する。ダイオードブリッジ2bへの入力電流における高周波成分がローパスフィルタ2aで抑制されることで上記の入力電流は正弦波状となり、すなわち入力電流歪が抑えられる。入力電流歪を充分に抑えるためには、出力コンデンサC1の両端電圧は交流電圧6からの入力電圧のピーク値以上に維持されることが望ましい。
Operations of the first input side
また、第1電源装置11の出力側電源回路(以下、「第1出力側電源回路」と呼ぶ。)31は、いわゆるハーフブリッジインバータであって、第1入力側電源回路21が出力した直流電力を交流電力に変換して電気的光源である放電灯51に出力することで放電灯51を点灯させる。すなわち、第1出力側電源回路31は、第1入力側電源回路21の出力端間に接続された2個のスイッチング素子Q2,Q3と電流検出抵抗R2との直列回路と、低電圧側のスイッチング素子Q3と電流検出抵抗R2との直列回路の両端間に接続されたインダクタL1と2個のコンデンサC2,C3との直列回路とを備え、一方のコンデンサC2の両端を出力端としている。放電灯51は周知の熱陰極型の放電灯であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。各スイッチング素子Q2,Q3は、それぞれ寄生ダイオードの向きを第1入力側電源回路21の出力電圧の向きに対して逆向きとして、つまりソースをグランド側として接続されている。
An output side power supply circuit (hereinafter referred to as “first output side power supply circuit”) 31 of the first
第1電源装置11で出力側制御回路となる第2制御回路42は、電流検出抵抗R2の両端電圧が抵抗RcとコンデンサCcとで平滑化された電圧が入力されるフィードバック端子FB2と、抵抗Rtを介してグランドに接続される抵抗接続端子RTと、コンデンサCtを介してグランドに接続されるコンデンサ接続端子CTと、高電圧側のスイッチング素子Q2のゲートに接続される高電圧側出力端子HOと、高電圧側のスイッチング素子Q2のソース(つまり低電圧側のスイッチング素子Q3のドレイン)に接続されるソース端子VSと、コンデンサCdを介してソース端子VSに接続されるとともにダイオードDeを介して定電圧Vccに接続されソース端子VSよりも高電位に維持される第1駆動端子VBと、低電圧側のスイッチング素子Q3のゲートに接続される低電圧側出力端子LOと、グランドに接続されるグランド端子GNDと、定電圧Vccが入力される第2駆動端子VDとを有する。
The
また、第2制御回路42は、抵抗接続端子RTとコンデンサ接続端子CTとにそれぞれ接続され、抵抗接続端子RTに接続された抵抗Rtの抵抗値とコンデンサ接続端子CTに接続されたコンデンサCtのキャパシタンスとの積に反比例する周波数であってオンデューティ50%の矩形波を生成する発振回路42aを備える。さらに、第2制御回路42は、2個のスイッチング素子Q1,Q2が同時にオンされてしまうことを防ぐために、一方のスイッチング素子Q1がオンされる期間と他方のスイッチング素子Q2がオンされる期間との間に両方のスイッチング素子Q1,Q2がそれぞれオフされる期間(以下、「デッドタイム」と呼ぶ。)を設ける。具体的には、第2制御回路42は、デッドタイムが形成されるように発振回路42aの出力の波形を整形する2個のデッドタイム生成回路42b,42cを備える。一方のデッドタイム生成回路42bの出力はレベルシフト回路42dを介してハイサイドバッファBF2に入力される。ハイサイドバッファBF2は、高電圧側出力端子HOを、第1駆動端子VBとソース端子VSとのうちレベルシフト回路42dの出力レベルに応じた一方に択一的に切替接続することで、高電圧側出力端子HOにゲートが接続されたスイッチング素子Q2をオンオフ駆動するものである。また、他方のデッドタイム生成回路42cの出力は遅延回路42eを介してローサイドバッファBF3に入力される。ローサイドバッファBF3は、低電圧側出力端子LOを、第2駆動端子VDとグランド端子GNDとのうち遅延回路42eの出力レベルに応じた一方に択一的に切替接続することで、低電圧側出力端子LOにゲートが接続されたスイッチング素子Q3をオンオフ駆動するものである。以上により、第1出力側電源回路31の2個のスイッチング素子Q1,Q2は、発振回路42aの出力の周波数(以下、「駆動周波数」と呼ぶ。)で交互にオンオフされる。これにより、図6に示すように、第1出力側電源回路31の出力電圧VLの波形は正弦波状となる。
The
また、第2制御回路42は、反転入力端子がフィードバック端子FB2に接続されるとともに非反転入力端子に定電圧Vcが入力され出力端子が抵抗Rsを介して発振回路42aと抵抗接続端子RTとの接続点に接続された第4コンパレータCP4を備える。すなわち、電流検出抵抗R2の両端電圧の平均値が高いほど、駆動周波数が高くされる。ここで、駆動周波数は、第1出力側電源回路31のインダクタL2とコンデンサC2,C3とが放電灯51とともに構成する共振回路の共振周波数よりも高い範囲内とされている。従って、上記のように駆動周波数が高くされると放電灯51への出力電力が低減されるから、上記動作により放電灯51への出力電力が略一定にフィードバック制御される。
In the
次に、第2電源装置12について、主に図3を用いて詳しく説明する。
Next, the second
第2電源装置12の入力側電源回路(以下、「第2入力側電源回路」と呼ぶ。)22は、ローパスフィルタ2aを介して交流電源6から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジ2bの出力端間に昇圧型コンバータが接続されたものである。この昇圧型コンバータは、ダイオードブリッジ2bの直流出力端間に互いに直列に接続された2個のコンデンサ(以下、「入力コンデンサ」と呼ぶ。)C4,C5と、アノードがダイオードブリッジ2bの高電圧側の直流出力端に接続された第1ダイオードD2と、カソードがダイオードブリッジ2bの低電圧側の直流出力端に接続された第2ダイオードD3と、第1ダイオードD2のカソードと第2ダイオードD3のアノードとの間に接続された2個のスイッチング素子Q4,Q5の直列回路と、入力コンデンサC4,C5間の接続点とスイッチング素子Q4,Q5間の接続点との間に接続されたインダクタL3と、2個のスイッチング素子Q4,Q5の直列回路に並列に接続された出力コンデンサC1とを備え、出力コンデンサC1の両端を出力端としている。また、出力コンデンサC1において低電圧側となる一端はグランドに接続されている。
An input-side power supply circuit (hereinafter referred to as “second input-side power supply circuit”) 22 of the second
第2電源装置12で入力側制御回路となる第2制御回路42において、フィードバック端子FB2には、第2入力側電源回路22の出力電圧が抵抗R3,R4で分圧されるとともに抵抗RcとコンデンサCcとで平滑化されて入力されている。その他の接続は第1電源装置11の場合と同様である。すなわち、第2制御回路42において、高電圧側出力端子HOは高電圧側のスイッチング素子Q4のゲートに接続され、低電圧側出力端子LOは低電圧側のスイッチング素子Q5のゲートに接続されている。また、第2制御回路42のソース端子VSは、上記2個のスイッチング素子Q4,Q5の接続点に接続されている。
In the
第2入力側電源回路22の動作を説明する。まず、高電圧側のスイッチング素子Q4がオンされている期間には、このスイッチング素子Q4とインダクタL3と低電圧側の入力コンデンサC5とダイオードブリッジ2bと第1ダイオードD2とが構成するループに電流が流れ、インダクタL3にエネルギーが蓄積される。この期間には、低電圧側の入力コンデンサC5が充電されるとともに、2個の入力コンデンサC4,C5の直列回路の両端電圧をダイオードブリッジ2bの直流出力電圧に一致させるように高電圧側の入力コンデンサC4が放電される。
The operation of the second input side
次に、高電圧側のスイッチング素子Q4がオフされると、インダクタL3と高電圧側の入力コンデンサC4と第1ダイオードD2と出力コンデンサC1と低電圧側のスイッチング素子Q5の寄生ダイオードとが構成するループにインダクタL3を電源として流れる電流により、出力コンデンサC1が充電される。この期間には、インダクタL3のエネルギーが解放され、高電圧側の入力コンデンサC4がさらに放電されるとともに低電圧側の入力コンデンサC5がさらに充電される。 Next, when the switching element Q4 on the high voltage side is turned off, the inductor L3, the input capacitor C4 on the high voltage side, the first diode D2, the output capacitor C1, and the parasitic diode of the switching element Q5 on the low voltage side are configured. The output capacitor C1 is charged by the current flowing in the loop using the inductor L3 as a power source. During this period, the energy of the inductor L3 is released, the input capacitor C4 on the high voltage side is further discharged, and the input capacitor C5 on the low voltage side is further charged.
次に、低電圧側のスイッチング素子Q5がオンされると、このスイッチング素子Q5と第2ダイオードD3とダイオードブリッジ2bと高電圧側の入力コンデンサC4とインダクタL3とが構成するループに電流が流れ、インダクタL3にエネルギーが蓄積される。この期間には、高電圧側の入力コンデンサC4が充電されるとともに、2個の入力コンデンサC4,C5の直列回路の両端電圧をダイオードブリッジ2bの直流出力電圧に一致させるように低電圧側の入力コンデンサC5が放電される。
Next, when the switching element Q5 on the low voltage side is turned on, a current flows through a loop formed by the switching element Q5, the second diode D3, the
次に、低電圧側のスイッチング素子Q5がオフされると、インダクタL3と高電圧側のスイッチング素子Q4の寄生ダイオードと出力コンデンサC1と第2ダイオードD3と低電圧側の入力コンデンサC5とが構成するループにインダクタL3を電源として流れる電流により、出力コンデンサC1が充電される。この期間には、インダクタL3のエネルギーが解放され、低電圧側の入力コンデンサC5がさらに放電されるとともに高電圧側の入力コンデンサC4がさらに充電される。 Next, when the switching element Q5 on the low voltage side is turned off, the inductor L3, the parasitic diode of the switching element Q4 on the high voltage side, the output capacitor C1, the second diode D3, and the input capacitor C5 on the low voltage side are configured. The output capacitor C1 is charged by the current flowing in the loop using the inductor L3 as a power source. During this period, the energy of the inductor L3 is released, the input capacitor C5 on the low voltage side is further discharged, and the input capacitor C4 on the high voltage side is further charged.
以下、上記の動作が繰り返される。上記の動作の周波数は、交流電源6からの入力電圧VACの周波数に対して充分に高い周波数となる。また、図7に示すように、インダクタL3に流れる電流IL3の包絡線は、交流電源6からの入力電圧VACの波形を正負で折り返したような形状となる。
Thereafter, the above operation is repeated. The frequency of the above operation is sufficiently higher than the frequency of the input voltage VAC from the
ここで、第2入力側電源回路22の出力電圧が高くなると、第2制御回路42のフィードバック端子FB2への入力電圧が高くなることにより、第2入力側電源回路22のスイッチング素子Q4,Q5のオンオフ駆動の周波数が高くされ、これによって第2入力側電源回路22の出力電圧が低くなる。つまり、第2制御回路42は第2入力側電源回路22の出力電圧を略一定とするようにフィードバック制御する。第2入力側電源回路22の出力電圧(すなわち出力コンデンサC1の両端電圧)は、ダイオードブリッジ2bの直流出力電圧の実効値が昇圧された電圧となる。
Here, when the output voltage of the second input side
第2電源装置12の出力側電源回路(以下、「第2出力側電源回路」と呼ぶ。)32は、一種の降圧型コンバータであり、いわゆる周知のバックコンバータである。すなわち、第2出力側電源回路32は、第2入力側電源回路22の出力端間に接続された出力コンデンサC6とインダクタL4とスイッチング素子Q6と電流検出抵抗R7との直列回路と、アノードがスイッチング素子Q6とインダクタL4との接続点に接続されカソードが第2入力側電源回路22の高電圧側の出力端に接続されたダイオードD4とを備える。第2出力側電源回路32においては出力コンデンサC6の両端が出力端となっており、この出力端間には電気的光源である発光ダイオード52が接続されている。
The output side power supply circuit (hereinafter referred to as “second output side power supply circuit”) 32 of the second
また、第2電源装置12は、非反転入力端子には第2出力側電源回路32の高電圧側の出力端の対グランド電圧が抵抗Rf,Rgで分圧されて入力されたオペアンプOP1を備える。また、第2出力側電源回路32の低電圧側の出力端は、抵抗Rhを介してオペアンプOP1の反転入力端子に接続されるとともに、別の抵抗Riを介して出力端子に接続されている。
In addition, the second
第2電源装置12で出力側制御回路となる第1制御回路41において、フィードバック端子FB1は上記のオペアンプOP1の出力端子に接続されている。さらに、乗算端子MULには定電圧Vdが入力されている。第1制御回路41の上記以外の端子への接続は第1電源装置11と同様である。すなわち、出力端子OUTはスイッチング素子Q6のゲートに接続され、ゼロクロス端子ZCDは抵抗Rzを介してインダクタL4の二次巻線に接続され、電流検出端子CSには電流検出抵抗R7の両端電圧が抵抗RbとコンデンサCbとで平滑化されて入力されている。つまり、第2出力側電源回路32におけるスイッチング素子Q6のオンオフ状態とインダクタL4に流れる電流の波形との関係は、図4で説明した第1入力側電源回路21でのスイッチング素子Q1のオンオフ状態と回路電流IL1の波形との関係と同様となる。また、第1制御回路41によるフィードバック制御は、第2出力側電源回路32の出力電圧を略一定とするようなものとなる。これにより発光ダイオード52は略一定の電流を供給されて点灯する。
In the
上記構成によれば、第1制御回路41と第2制御回路42とが、それぞれ第1電源装置11と第2電源装置12との両方に使用されることで、第1制御回路41と第2制御回路42との量産効果により、第1電源装置11と第2電源装置12とからなる電源システム全体としての製造コストの低減が可能である。
According to the above configuration, the
なお、第1制御回路41と第2制御回路42とを1チップの集積回路に集積化してもよく、集積化によって部品点数の削減や小型化が可能である。
The
また、図2や図3で異なる符合を付した部品間であっても、可能な限り同型の部品を多く使用すれば、その型の部品の量産効果によりさらに製造コストの低減が可能である。 Further, even between parts having different signs in FIGS. 2 and 3, if many parts of the same type are used as much as possible, the manufacturing cost can be further reduced due to the mass production effect of the parts of that type.
(実施形態2)
図8(a)(b)に示すように、本実施形態における第1電源装置11と第2電源装置12とは、それぞれ、実施形態1における第1入力側電源回路21と同様のブーストコンバータの出力端に、第2出力側電源回路32と同様のバックコンバータを接続したような回路構成となっている。すなわち、第1電源装置11と第2電源装置12とのそれぞれにおいて、入力側制御回路と出力側制御回路との両方に、第1制御回路41が用いられている。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 8A and 8B, the first
入力側制御回路となる第1制御回路41の各端子への接続及び動作は実施形態1の第1電源装置11での場合と同様であり、出力側制御回路となる第1制御回路41の各端子への接続及び動作は実施形態1の第2電源装置12での場合と同様であるので、共通する部分については図示並びに説明を省略する。
Connection and operation to each terminal of the
また、本実施形態では、回路の対称性から、バックコンバータの出力コンデンサC6の接続位置と、ダイオードブリッジ2bの接続位置と、各制御回路41におけるフィードバック端子FB1と乗算端子MULとの接続位置とを変更するだけで、第1電源装置11と第2電源装置12との相互の変更が可能となっている。つまり、実施形態1に比べ、第1電源装置11と第2電源装置12との共通部分がより多いことで、第1電源装置11と第2電源装置12とからなる電源システム全体としての製造コストをより抑えることが可能となっている。
Further, in the present embodiment, the connection position of the output capacitor C6 of the buck converter, the connection position of the
具体的に説明すると、図8(a)に示す第1電源装置11から図8(b)に示す第2電源装置12への変更の際には、出力コンデンサC6は第1電源装置11で入力側電源回路21を構成していたインダクタL1とダイオードD1との直列回路に並列に接続される。つまり、第1電源回路11と第2電源回路12とのそれぞれにおいて、出力側電源回路31,32の高電圧側の出力端となる出力コンデンサC6の一端は、入力側電源回路21,22の高電圧側の出力端の一端となる出力コンデンサC1の一端に電気的に接続された外部接続用の端子に接続される。また、上記変更の際には、ダイオードブリッジ2bは、第1電源装置11で出力側電源回路31を構成していたインダクタL4において出力コンデンサC6に接続されていた一端とグランドとの間に接続される。つまり、第1電源装置11と第2電源装置12とのいずれにおいても、中央の出力コンデンサC1の両端が入力側電源回路21,22の出力端となる。
More specifically, when the first
また、図8(a)において第1電源装置11の出力側電源回路31を構成するインダクタL1において出力コンデンサC6に接続される一端とグランドとの間には分圧用の抵抗R8,R9が接続されている。そして、第2電源装置12において入力側制御回路となる一方の(図8(b)での右側の)第1制御回路41の乗算端子MULには、ダイオードブリッジ2bの出力電圧が上記の抵抗R8,R9によって分圧されて入力される。
8A, voltage dividing resistors R8 and R9 are connected between one end connected to the output capacitor C6 and the ground in the inductor L1 constituting the output side
さらに、図3に示したオペアンプOP1(図8(a)(b)では図示せず)の出力端子は、出力側制御回路となる第1制御回路41(すなわち、図8(a)では右側の第1制御回路41であり、図8(b)では左側の第1制御回路41)のフィードバック端子FB1に接続される。
Furthermore, the output terminal of the operational amplifier OP1 shown in FIG. 3 (not shown in FIGS. 8A and 8B) is the first control circuit 41 (that is, the right side in FIG. 8A) that is the output side control circuit. The
ここで、本実施形態では、第1電源装置11において、出力側電源回路31を構成するインダクタL4のインダクタンスを、入力側電源回路21を構成するインダクタL1のインダクタンスの2倍としている。さらに、入力側電源回路21,22の出力電圧の目標値は、第1電源装置11と第2電源装置12とで共通となっている。これにより、第1電源装置11に100Vの交流電源6を接続した場合と、第2電源装置12に200Vの交流電源6を接続した場合とで、入力側電源回路21,22におけるスイッチング素子Q1,Q6のオンオフの周波数を略一致させることができる。従って、第1電源装置11は100Vの交流電源6に接続されるものとして第2電源装置12は200Vの交流電源6に接続されるものとすれば、入力側電源回路21,22におけるスイッチング素子Q1,Q6のオンオフの周波数が、例えば150kHzを超える周波数や一般的なリモコン(図示せず)で使用される周波数といった望ましくない周波数となることを、交流電源6が100Vの場合と200Vの場合との両方で避けることが容易となる。
Here, in the present embodiment, in the first
本実施形態においても、2個の制御回路41を1チップの集積回路に集積化すれば、部品点数の削減や小型化が可能である。
Also in this embodiment, if the two
上記各種の電源装置11,12は、図9及び図10に示すように、例えばケース70に収納されるとともに矢印A1で示すように器具本体71に収納されて照明装置7を構成することができる。上記の器具本体71は、放電灯51や発光ダイオード52などの、電源装置11,12の出力電力によって点灯される電気的光源を保持する。
As shown in FIGS. 9 and 10, the various
また、実施形態1と実施形態2とのそれぞれにおいて、発光ダイオード52に代えて例えば有機ELのような他の固体発光素子を用いてもよい。上記のように電気的光源として発光ダイオード52や有機ELのような固体発光素子を用いれば、電気的光源として白熱灯を用いる場合に比べて光束当りの消費電力を低減することができる。
Further, in each of the first embodiment and the second embodiment, another solid light emitting element such as an organic EL may be used instead of the
7 照明装置
11 第1電源装置
12 第2電源装置
21,22 入力側電源回路
31,32 出力側電源回路
41 第1制御回路(入力側制御回路,出力側制御回路)
42 第2制御回路(入力側制御回路,出力側制御回路)
51 放電灯(電気的光源)
52 発光ダイオード(電気的光源,固体発光素子)
Q1〜Q6 スイッチング素子
7
42 Second control circuit (input side control circuit, output side control circuit)
51 Discharge lamp (electrical light source)
52 Light Emitting Diode (Electric Light Source, Solid State Light Emitting Element)
Q1-Q6 switching element
Claims (9)
前記第1電源装置と前記第2電源装置とは、それぞれ、
少なくとも1個のスイッチング素子を有して入力された電力を所定電圧の直流電力に変換する入力側電源回路と、
前記入力側電源回路の各スイッチング素子をそれぞれ駆動する入力側制御回路と、
少なくとも1個のスイッチング素子を有して前記入力側電源回路の出力を変換する出力側電源回路と、
前記出力側電源回路の各スイッチング素子をそれぞれ駆動する出力側制御回路とを有し、
前記第1電源装置における前記入力側制御回路の回路構成と前記第2電源装置における前記出力側制御回路の回路構成とが互いに共通であって、
且つ、前記第1電源装置における前記出力側制御回路の回路構成と前記第2電源装置における前記入力側制御回路の回路構成とが互いに共通であることを特徴とする電源システム。 A first power supply device and a second power supply device;
The first power supply device and the second power supply device are respectively
An input-side power supply circuit that converts the input power having at least one switching element into DC power of a predetermined voltage;
An input side control circuit for driving each switching element of the input side power supply circuit;
An output-side power supply circuit that has at least one switching element and converts the output of the input-side power supply circuit;
An output side control circuit for driving each switching element of the output side power supply circuit,
The circuit configuration of the input side control circuit in the first power supply device and the circuit configuration of the output side control circuit in the second power supply device are common to each other,
And a circuit configuration of the output-side control circuit in the first power supply device and a circuit configuration of the input-side control circuit in the second power supply device are common to each other.
前記第2電源装置において前記入力側電源回路は昇圧型コンバータを有して前記出力側電源回路は降圧型コンバータを有することを特徴とする請求項2記載の電源システム。 In the first power supply device, the input-side power supply circuit has a boost converter, and the output-side power supply circuit has a half-bridge inverter,
3. The power supply system according to claim 2, wherein in the second power supply device, the input-side power supply circuit includes a step-up converter, and the output-side power supply circuit includes a step-down converter.
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