JP2012029526A - Switching power supply device and led lighting device - Google Patents

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Masakazu Ikeda
雅和 池田
Yasuyuki Shirasaka
康之 白坂
Takanori Okuda
隆典 奥田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact switching power supply having high efficiency without the need for preparing an additional high breakdown voltage regulator or others to effect the operation of an internal control circuit.SOLUTION: The switching power supply comprises: a full-wave rectifier circuit 2; a coil (a primary coil of a transformer 10); a first switching element 9 that connects to the coil in series and switches DC current flowing through the coil from one end of a pair of output ends to the other end of the full-wave rectifier circuit 2; a control circuit 8 that controls on/off of the first switching element; and a series circuit of a first smoothing capacitor 4 and a second smoothing capacitor 5 whose both ends are connected respectively to both ends of a series circuit of the coil and the first switching element 9 and the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit 2 are electrically connected respectively. The switching power supply supplies the voltage, which is rectified and smoothed voltage on the node between the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5, as the power supply voltage of the control circuit 8.

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、スイッチング電源における制御回路への電源供給手段を備えたスイッチング電源装置に関する。更に、本発明は、当該スイッチング電源装置をＬＥＤを点灯させるために用いるＬＥＤ照明装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device including a power supply means for a control circuit in a switching power supply. Furthermore, the present invention relates to an LED lighting device that uses the switching power supply device to light an LED.

従来、ＬＥＤ照明用のスイッチング電源の構成として、特許文献１に示される構成が挙げられる。特許文献１に開示されている電源およびＬＥＤ照明装置の回路図を図１９に示す。   Conventionally, as a configuration of a switching power supply for LED lighting, a configuration shown in Patent Document 1 can be given. FIG. 19 shows a circuit diagram of the power source and the LED lighting device disclosed in Patent Document 1.

図１９において、調光器１４は、商用電源１からの正弦波の交流電圧波形を位相制御して、図２０（Ａ）に示す電圧波形を出力する。   In FIG. 19, the dimmer 14 performs phase control on a sinusoidal AC voltage waveform from the commercial power supply 1 and outputs a voltage waveform shown in FIG.

全波整流回路２は、調光器１４により位相制御された電圧波形を全波整流する。その電圧はインピーダンス素子３９を介して平滑容量３１の両端に印加され、平坦化される。平坦化された電圧は、ＬＥＤの電流を制限する抵抗３２を介して白色のＬＥＤユニット３３に印加され、ＬＥＤユニット３３内の各白色ＬＥＤ３３ａを点灯させる。更に、平坦化された電圧はＭＯＳＦＥＴ３４ａと３４ｂからなるインバータ回路３４を介して制御回路３５によりスイッチング制御され、直流カットコンデンサ３６、インダクタ３７を介して電球色のＬＥＤユニット３８に印加され、ＬＥＤユニット３８内の各電球色ＬＥＤ３８ａを点灯させる。   The full wave rectification circuit 2 performs full wave rectification on the voltage waveform phase-controlled by the dimmer 14. The voltage is applied to both ends of the smoothing capacitor 31 via the impedance element 39 to be flattened. The flattened voltage is applied to the white LED unit 33 via the resistor 32 that limits the LED current, and turns on each white LED 33a in the LED unit 33. Further, the flattened voltage is subjected to switching control by the control circuit 35 through the inverter circuit 34 composed of the MOSFETs 34a and 34b, and is applied to the light bulb colored LED unit 38 through the DC cut capacitor 36 and the inductor 37. Each light bulb color LED 38a is turned on.

尚、上記図１９には記載されていないが、制御回路３５の電源としては、全波整流回路２の出力から制御回路を動作させるに必要な電源を供給するためのレギュレータが別途必要となる。   Although not shown in FIG. 19, a regulator for supplying power necessary for operating the control circuit from the output of the full-wave rectifier circuit 2 is additionally required as the power supply of the control circuit 35.

ところで、調光器で発するノイズを抑えるため、調光器１４内にコイルとコンデンサによるローパスフィルタが構成されている場合がある。この場合、調光器の出力電圧が立ち上がった瞬間に当該ローパスフィルタが共振をおこし、図２０（Ｂ）に示す電圧波形となってしまう。図１９に示される回路では、全波整流回路２と平滑容量３１との間にインピーダンス素子３９を挿入することによって、平滑容量３１とインピーダンス素子３９の直列回路によるスナバ回路(Snubber circuit)を形成し、ローパスフィルタの共振を抑えている。   By the way, in order to suppress noise generated by the dimmer, a low-pass filter including a coil and a capacitor may be provided in the dimmer 14. In this case, the low-pass filter resonates at the moment when the output voltage of the dimmer rises, resulting in the voltage waveform shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 19, by inserting an impedance element 39 between the full-wave rectifier circuit 2 and the smoothing capacitor 31, a snubber circuit (Snubber circuit) composed of a series circuit of the smoothing capacitor 31 and the impedance element 39 is formed. The resonance of the low-pass filter is suppressed.

ローパスフィルタのコイルのインダクタンスをＬ、コンデンサのキャパシタンスをＣとすると、ローパスフィルタの共振周波数ｆは概ね下記の数１で表される。また、時定数Ｔ（ローパスフィルタの共振周期）は、下記の数２で表される。   When the inductance of the coil of the low-pass filter is L and the capacitance of the capacitor is C, the resonance frequency f of the low-pass filter is approximately expressed by the following equation (1). The time constant T (the resonance period of the low-pass filter) is expressed by the following formula 2.

［数１］
ｆ＝ １／｛２π（ＬＣ）１／２ ｝
［数２］
Ｔ＝ ２π（ＬＣ）１／２ [Equation 1]
f = 1 / {2π (LC) 1/2 }
[Equation 2]
T = 2π (LC) 1/2

一方、平滑容量３１のキャパシタンスをＣｓ、インピーダンス素子３９の抵抗値をＲｓとすると、スナバ回路による時定数Ｔｓは、下記の数３で表される。   On the other hand, when the capacitance of the smoothing capacitor 31 is Cs and the resistance value of the impedance element 39 is Rs, the time constant Ts by the snubber circuit is expressed by the following formula 3.

［数３］
Ｔｓ ＝ Ｒｓ・Ｃｓ [Equation 3]
Ts = Rs · Cs

従って、ローパスフィルタの共振を抑えるためには、Ｔｓ＞＞Ｔなる条件を満たすようにスナバ回路を設計する。具体的には、スナバ回路による時定数Ｔｓが、ローパスフィルタの共振周期Ｔの少なくとも１０倍よりも長くなるように、スナバ回路を構成する平滑容量のキャパシタンス、及びインピーダンス素子のインピーダンス値を設定する。   Therefore, in order to suppress the resonance of the low-pass filter, the snubber circuit is designed so as to satisfy the condition of Ts >> T. Specifically, the capacitance of the smoothing capacitor constituting the snubber circuit and the impedance value of the impedance element are set so that the time constant Ts by the snubber circuit is longer than at least 10 times the resonance period T of the low-pass filter.

特許第４０８１６６５号明細書Japanese Patent No. 4081665

上述の通り、従来のスイッチング電源装置ならびにＬＥＤ照明装置では、スイッチング制御を行うための制御回路を動作させるために別途電源の供給手段が必要となる。例えば、図１９の構成において、全波整流回路２の出力にシリーズレギュレータか、或いは、電圧を落とすための高抵抗を用いる必要がある。   As described above, the conventional switching power supply device and the LED lighting device require a separate power supply means in order to operate the control circuit for performing the switching control. For example, in the configuration of FIG. 19, it is necessary to use a series regulator or a high resistance for dropping the voltage for the output of the full-wave rectifier circuit 2.

ＡＣ１００Ｖの商用電源を用いる装置では、ＡＣラインの電圧変動まで含めると全波整流回路の出力電圧は１５０Ｖ以上になる。また、海外ではＡＣ２４０Ｖの商用電源もあり、その場合、全波整流器の出力は４００Ｖ程度まで上昇する。これに対し、一般的な制御ＩＣは１２Ｖ程度の電源電圧で動作するため、高耐圧のレギュレータや部品が必要となる。   In an apparatus using a commercial power supply of AC 100 V, the output voltage of the full-wave rectifier circuit is 150 V or more when the voltage fluctuation of the AC line is included. In addition, there is a commercial power supply of AC 240V overseas, in which case the output of the full-wave rectifier rises to about 400V. On the other hand, since a general control IC operates with a power supply voltage of about 12 V, a high voltage regulator and components are required.

現在、ＬＥＤ照明装置として、Ｅ１７型電球やＧＵ−１０等といった小型の口金のＬＥＤ電球が市場で拡大しつつあるところ、これら電球の筐体内部に上記のレギュレータ等を搭載することは非常に困難となる。更に、１５０Ｖ或いは４００Ｖという高い電圧を降圧して１２Ｖ程度を出力するレギュレータは、レギュレータで消費する電力も大きく発熱が多く、狭い空間で効率良く放熱するための工夫が必要となる。また、電源の変換効率も劣化する。   Currently, as LED lighting devices, small cap LED bulbs such as E17 type bulbs and GU-10 are expanding in the market, and it is very difficult to mount the above regulators inside the bulb housings. It becomes. Furthermore, a regulator that steps down a high voltage of 150 V or 400 V and outputs about 12 V consumes a large amount of power that is consumed by the regulator and generates a lot of heat, so that a device for efficiently radiating heat in a narrow space is required. In addition, the conversion efficiency of the power supply also deteriorates.

本発明は、上記の状況に鑑み、大きな部品を追加することなく、且つまた、効率を犠牲にすることなく小型で電力損失の小さいスイッチング電源装置、並びに、当該スイッチング電源装置を用いて小型で高効率のＬＥＤ照明装置を実現することを第１の目的とする。   In view of the above situation, the present invention provides a switching power supply that is small and has low power loss without adding large parts and without sacrificing efficiency, and a small and high power supply using the switching power supply. It is a first object to realize an efficient LED lighting device.

更に、調光器内部には位相制御を行うために双方向サイリスタ（ＴＲＩＡＣ）が用いられている場合が多く、調光器の出力に出力電圧が立ち上がるまでの間であっても、ＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するために数ｍＡ程度の電流を流す必要がある。本発明は、調光器から電源回路に流れ込む電流を監視し、当該電流が規定値以下にならないような制御を電源回路が行うことで、調光器の制御に必要な電流が常に確保され、調光器をより安定に動作させることが可能なＬＥＤ照明装置を実現することを第２の目的とする。   Furthermore, a bidirectional thyristor (TRIAC) is often used in the dimmer to perform phase control, and even if the output voltage rises at the output of the dimmer, In order to generate a trigger signal, it is necessary to pass a current of about several mA. The present invention monitors the current flowing from the dimmer into the power supply circuit, and the power supply circuit performs control such that the current does not become a specified value or less, so that the current necessary for controlling the dimmer is always secured, A second object is to realize an LED lighting device capable of operating the dimmer more stably.

上記第１の目的を達成するための本発明に係るスイッチング電源装置は、全波整流回路と、トランスと、前記トランスの一次側コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記一次側コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、一対の入力端が前記トランスの二次側コイルと接続し、一対の出力端が負荷と接続する負荷用整流平滑回路と、を備え、前記内部電源回路は、第１の平滑容量と、第２の平滑容量と、制御回路用整流平滑回路と、を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の両端が、前記一次側コイルと前記第１のスイッチング素子の直列回路の両端と各別に接続し、且つ、前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給することを第１の特徴とする。   In order to achieve the first object, a switching power supply according to the present invention includes a full-wave rectifier circuit, a transformer, and a pair of outputs of the full-wave rectifier circuit connected in series to a primary coil of the transformer. A first switching element for switching a direct current flowing from one end of the end to the other end via the primary coil, a control circuit for controlling on / off of the first switching element, and a supply to the control circuit An internal power supply circuit for generating a power supply voltage; and a load rectifying and smoothing circuit in which a pair of input ends are connected to a secondary coil of the transformer and a pair of output ends are connected to a load. A first smoothing capacitor, a second smoothing capacitor, and a rectifying and smoothing circuit for a control circuit, and both ends of a series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor are connected to the primary coil. And said The switching circuit is connected to both ends of the series circuit of the switching elements separately, and is connected to the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit either directly or via an impedance element. And supplying a voltage obtained by rectifying and smoothing a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor as the power supply voltage. It is characterized by.

上記第１の特徴のスイッチング電源装置に依れば、第１の平滑容量と第２の平滑容量の直列回路を用いて全波整流回路からの高い出力電圧を分圧し、降圧された電圧を第１の平滑用量と第２の平滑用量の接続点を介して制御回路に供給する。これにより、大きな部品を追加する必要がなく、また、基本的には損失のないコンデンサで分圧することにより効率が犠牲になることがないため、小型で効率の良いスイッチング電源を実現できる。   According to the switching power supply device of the first feature, the high output voltage from the full-wave rectifier circuit is divided using the series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor, and the stepped down voltage is reduced to the first voltage. It is supplied to the control circuit via a connection point between one smooth dose and a second smooth dose. Thus, it is not necessary to add a large component, and basically, efficiency is not sacrificed by dividing the voltage with a lossless capacitor, so that a small and efficient switching power supply can be realized.

尚、上記第１の特徴のスイッチング電源装置はトランスを備える絶縁型の構成であるが、トランスが不要の非絶縁型の構成も可能である。以下に非絶縁型の構成の例を挙げる。   Although the switching power supply device having the first feature has an insulating configuration including a transformer, a non-insulating configuration that does not require a transformer is also possible. An example of a non-insulated configuration is given below.

上記第１の目的を達成するための本発明に係るスイッチング電源装置は、全波整流回路と、コイルと、前記コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、を備え、前記内部電源回路は、第１の平滑容量と、第２の平滑容量と、制御回路用整流平滑回路と、を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の一方端が前記コイルと直接または負荷を介して接続し、他方端が前記第１のスイッチング素子と直接接続し、且つ、両端が前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給し、一方端が前記コイルの一方端と直接、他方端が前記コイルの他方端と負荷を介して接続する還流ダイオードを備えることを第２の特徴とする。   In order to achieve the first object, a switching power supply according to the present invention includes a full-wave rectifier circuit, a coil, and one end of a pair of output ends of the full-wave rectifier circuit connected in series to the coil. A first switching element that switches a direct current flowing from the first to the other end via the coil, a control circuit that controls on / off of the first switching element, and an internal that generates a power supply voltage to be supplied to the control circuit A power supply circuit, and the internal power supply circuit includes a first smoothing capacitor, a second smoothing capacitor, and a rectifying and smoothing circuit for a control circuit, and the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. One end of a series circuit of capacitors is connected to the coil directly or via a load, the other end is directly connected to the first switching element, and both ends are connected to the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit. Directly or The internal power supply rectifying / smoothing circuit includes a series circuit of a third smoothing capacitor and a diode, and a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. A voltage that is rectified and smoothed is supplied to the control circuit as the power supply voltage, and has one end directly connected to one end of the coil and the other end connected to the other end of the coil via a load. Two features.

上記第１の目的を達成するための本発明に係るスイッチング電源装置は、全波整流回路と、コイルと、前記コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、を備え、前記内部電源回路は、第１の平滑容量と、第２の平滑容量と、制御回路用整流平滑回路と、を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の一方端が前記コイルと直接接続し、他方端が前記第１のスイッチング素子と直接接続し、且つ、両端が前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給し、一方端が前記第１のスイッチの一方端と直接、他方端が前記第１のスイッチング素子の他方端と負荷を介して接続する第２のダイオードを備えることを第３の特徴とする。   In order to achieve the first object, a switching power supply according to the present invention includes a full-wave rectifier circuit, a coil, and one end of a pair of output ends of the full-wave rectifier circuit connected in series to the coil. A first switching element that switches a direct current flowing from the first to the other end via the coil, a control circuit that controls on / off of the first switching element, and an internal that generates a power supply voltage to be supplied to the control circuit A power supply circuit, and the internal power supply circuit includes a first smoothing capacitor, a second smoothing capacitor, and a rectifying and smoothing circuit for a control circuit, and the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. One end of a series circuit of capacitors is directly connected to the coil, the other end is directly connected to the first switching element, and both ends are directly connected to the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit or impedance elements The internal power supply rectifying and smoothing circuit includes a series circuit of a third smoothing capacitor and a diode, and rectifies and smoothes a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. A second terminal having one end connected directly to one end of the first switch and the other end connected to the other end of the first switching element via a load. A third feature is that a diode is provided.

上記第２または第３の何れかの特徴のスイッチング電源装置は、非絶縁型のスイッチング電源であるため、トランスが不要でより小型化に適し、装置の筐体で絶縁が確保できる場合に有用である。また、降圧型、昇圧型の構成の何れも可能であり、特に昇圧型のスイッチング電源を用いることで、商用電源の交流電圧が低い場合であっても負荷に必要な電圧を供給することが可能になる。   Since the switching power supply device having the above second or third feature is a non-insulated switching power supply, it is useful when a transformer is not required, it is suitable for further miniaturization, and insulation can be secured by the housing of the device. is there. Both step-down and step-up configurations are possible. In particular, by using a step-up switching power supply, the necessary voltage can be supplied to the load even when the AC voltage of the commercial power supply is low. become.

更に、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記第１乃至第３の何れかの特徴に加えて、前記内部電源回路は、一対の入力端が前記第２の平滑容量の両端と各別に接続し、一対の出力端が前記内部電源用整流平滑回路の一対の入力端と各別に接続する倍電圧整流回路を備えることを第４の特徴とする。   Furthermore, in addition to any one of the first to third features, the internal power supply circuit has a pair of input terminals separately connected to both ends of the second smoothing capacitor. A fourth feature is that the pair of output terminals includes a voltage doubler rectifier circuit that is separately connected to the pair of input terminals of the internal power supply rectifying and smoothing circuit.

上記第４の特徴のスイッチング電源装置に依れば、倍電圧整流回路を備えることで、商用電源の電圧が低下した場合であっても高い電圧を制御回路に供給できるため、制御回路を安定に動作させることが可能になる。   According to the switching power supply device of the fourth feature described above, since the voltage doubler rectifier circuit is provided, a high voltage can be supplied to the control circuit even when the voltage of the commercial power supply is lowered. It becomes possible to operate.

上記第１の目的を達成するための本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上記第１乃至第４の何れかの特徴のスイッチング電源装置と、前記負荷としてのＬＥＤと、前記ＬＥＤの明るさを制御するための調光器と、第１のインピーダンス素子と、を備え、前記調光器の一端が、前記全波整流回路の一対の入力端の何れかと直接または前記第１のインピーダンス素子を介して直接接続し、前記全波整流回路の前記一対の入力端の何れか一方が前記第１のインピーダンス素子と直接接続するか、又は、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量との直列回路の一方端が前記全波整流回路の前記一対の出力端の何れか一方と前記第１のインピーダンス素子を介して接続することを第１の特徴とする。   In order to achieve the first object, an LED lighting device according to the present invention controls a switching power supply device having any one of the first to fourth features, the LED as the load, and the brightness of the LED. A dimmer and a first impedance element, wherein one end of the dimmer is directly with one of the pair of input ends of the full-wave rectifier circuit or via the first impedance element. Directly connected, and either one of the pair of input terminals of the full-wave rectifier circuit is directly connected to the first impedance element, or a series of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor A first feature is that one end of the circuit is connected to one of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit via the first impedance element.

上記第１の特徴のＬＥＤ照明装置に依れば、第１及び第２の平滑容量を利用して、調光器を安定に動作させるためのスナバ回路を、第１及び第２の平滑容量の直列回路に第１のインピーダンスを接続することで構成することができ、上記本発明のスイッチング電源装置を用いて小型で高効率のＬＥＤ照明装置を実現することができる。   According to the LED lighting device of the first feature, the snubber circuit for stably operating the dimmer using the first and second smoothing capacitors is provided with the first and second smoothing capacitors. It can be configured by connecting a first impedance to a series circuit, and a small and highly efficient LED lighting device can be realized using the switching power supply device of the present invention.

更に、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上記第１の特徴に加えて、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量と前記第１のインピーダンス素子との合成インピーダンスの時定数が１０マイクロ秒以上であることを第２の特徴とする。   Furthermore, in addition to the first feature, the LED lighting device according to the present invention has a time constant of a combined impedance of the first smoothing capacitor, the second smoothing capacitor, and the first impedance element of 10 μm. The second characteristic is that it is at least 2 seconds.

調光器によってローパスフィルタの時定数は様々であるが、合成インピーダンスの時定数を１０マイクロ秒以上程度に設定することにより、市場で流通されている調光器の大半に対して、ローパスフィルタの共振を抑えるためのスナバ回路を構成することが可能となる。   The time constant of the low-pass filter varies depending on the dimmer. By setting the time constant of the combined impedance to about 10 microseconds or more, the low-pass filter can be used for most dimmers on the market. A snubber circuit for suppressing resonance can be configured.

更に、上記第２の目的を達成するための本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上記第１または第２の何れかの特徴に加えて、前記スイッチング電源装置が、第２のスイッチング素子と、第２のインピーダンス素子と、一方端が前記第２の平滑容量の前記第１の平滑容量と接続しない一方端と接続し、他方端が前記全波整流回路の前記一対の出力端のうち前記第１の平滑容量と接続しない出力端と接続する第３のインピーダンス素子と、前記第３のインピーダンス素子の両端の電圧を比較する電圧比較器と、を備え、前記第２のスイッチング素子と前記第２のインピーダンス素子の直列回路の両端が、前記全波整流回路の前記一対の出力端の夫々と、各別に接続し、前記第２の平滑容量の前記一方端の電位が前記第２の平滑容量と前記第１の平滑容量との接続点の電位よりも低い場合、前記第３のインピーダンス素子の前記一方端の電位を基準とする前記第３のインピーダンス素子の前記他方端の電位が所定の基準電圧よりも高いと前記第２のスイッチング素子がオンし、低いと前記第２のスイッチング素子がオフし、前記第２の平滑容量の前記一方端の電位が前記第２の平滑容量と前記第１の平滑容量との接続点の電位よりも高い場合、前記第３のインピーダンス素子の前記一方端の電位を基準とする前記第３のインピーダンス素子の前記他方端の電位が所定の基準電圧よりも低いと前記第２のスイッチング素子がオンし、高いと前記第２のスイッチング素子がオフすることを第３の特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the second object, the LED lighting device according to the present invention is characterized in that, in addition to the first or second feature, the switching power supply device includes a second switching element, Two impedance elements, one end connected to one end of the second smoothing capacitor not connected to the first smoothing capacitor, and the other end connected to the first of the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit. A third impedance element connected to an output terminal not connected to the smoothing capacitor, and a voltage comparator for comparing voltages at both ends of the third impedance element, and the second switching element and the second impedance element Both ends of the series circuit of the impedance element are respectively connected to the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit, and the potential of the one end of the second smoothing capacitor is the second smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. First smooth volume And the potential at the other end of the third impedance element with reference to the potential at the one end of the third impedance element is higher than a predetermined reference voltage. When the switching element 2 is turned on, the second switching element is turned off when the switching element is low, and the potential of the one end of the second smoothing capacitor is a connection point between the second smoothing capacitor and the first smoothing capacitor. If the potential at the other end of the third impedance element with respect to the potential at the one end of the third impedance element is lower than a predetermined reference voltage, the second switching element The third feature is that the second switching element is turned off when is turned on and is high.

上記第３の特徴のＬＥＤ照明装置に依れば、調光器からスイッチング電源回路に流れ込む電流が規定値以下となった場合であっても、電源回路内部で電流を流すことで調光器内部のＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するための電流を確保し、調光器１４をより安定に動作させることができる。   According to the LED lighting device of the third feature, even if the current flowing from the dimmer into the switching power supply circuit is equal to or less than a specified value, the current is passed inside the dimmer by passing the current inside the power supply circuit. Thus, a current for generating a trigger signal to the TRIAC can be secured, and the dimmer 14 can be operated more stably.

更に、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上記第３の特徴に加えて、前記第３のインピーダンス素子は前記第１のインピーダンス素子と共用されることを第４の特徴とする。   Furthermore, in addition to the third feature, the LED lighting device according to the present invention has a fourth feature in that the third impedance element is shared with the first impedance element.

上記調光器からスイッチング電源回路に流れ込む電流を検出するためのインピーダンス素子は、スナバ回路を構成するためのインピーダンス素子と共用することが可能である。   The impedance element for detecting the current flowing from the dimmer into the switching power supply circuit can be shared with the impedance element for configuring the snubber circuit.

従って、本発明に依れば、損失が少なく高効率であり、小型のスイッチング電源装置並びにＬＥＤ照明装置を実現することができ、且つ、調光器が安定に動作するＬＥＤ照明装置を実現することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a small switching power supply device and an LED lighting device that have low loss and high efficiency, and realize an LED lighting device in which a dimmer operates stably. Can do.

本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 倍電圧整流回路の回路構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit structure of a voltage doubler rectifier circuit. 本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the insulation type switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る非絶縁型のスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the non-insulated switching power supply device and LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the circuit structure of the switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on this invention. 従来技術に係るスイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成図。The circuit block diagram of the switching power supply device and LED lighting apparatus which concern on a prior art. 位相制御式調光器の出力電圧波形を示す図。The figure which shows the output voltage waveform of a phase control dimmer.

〈第１実施形態〉
本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置１０１（以降、適宜「本発明装置１０１」と称す）及びＬＥＤ照明装置の構成例を図１に示す。尚、以降の実施形態の説明に用いる図面では、同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、また、名称及び機能も同一であるので、同様の説明を繰り返すことはしない。 <First Embodiment>
FIG. 1 shows a configuration example of a switching power supply device 101 (hereinafter, appropriately referred to as “present invention device 101”) and an LED lighting device according to an embodiment of the present invention. In the drawings used for the description of the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and the names and functions are also the same, so the same description will not be repeated.

図１の回路ブロック図に示されるように、本発明装置１０１は、全波整流回路２、第１の平滑容量４、第２の平滑容量５、制御回路８、第１のスイッチング素子９、一次側コイルと当該一次側コイルと誘導結合する二次側コイルからなるトランス１０、整流平滑回路１１，１２で構成されている。更に、本発明装置１０１において、負荷１３としてＬＥＤを接続し、インピーダンス素子３を全波整流回路２の入力或いは出力側に、調光器１４を全波整流回路２の入力側に挿入することで、ＬＥＤ照明装置が構成されている。   As shown in the circuit block diagram of FIG. 1, the inventive device 101 includes a full-wave rectifier circuit 2, a first smoothing capacitor 4, a second smoothing capacitor 5, a control circuit 8, a first switching element 9, a primary The transformer 10 includes a side coil and a secondary coil that is inductively coupled with the primary coil, and rectifying and smoothing circuits 11 and 12. Furthermore, in the device 101 of the present invention, an LED is connected as the load 13, the impedance element 3 is inserted on the input or output side of the full-wave rectifier circuit 2, and the dimmer 14 is inserted on the input side of the full-wave rectifier circuit 2. The LED lighting device is configured.

全波整流回路２は、商用電源１からの交流電圧を入力として、当該交流電圧を全波整流した直流電圧を出力する。商用電源１は、交流電源であり、例えば日本の場合交流１００Ｖ、欧州等では交流２４０Ｖ程度の商用電源である。全波整流回路２は、例えば、４つのダイオードを組み合わせて構成されるダイオードブリッジである。   The full-wave rectifier circuit 2 receives an AC voltage from the commercial power supply 1 and outputs a DC voltage obtained by full-wave rectifying the AC voltage. The commercial power source 1 is an AC power source, for example, a commercial power source having an AC voltage of about 100 V in Japan and an AC voltage of about 240 V in Europe and the like. The full-wave rectifier circuit 2 is a diode bridge configured by combining four diodes, for example.

第１の平滑容量４と第２の平滑容量５は、直列に接続されている。そして、当該第１及び第２の平滑容量の直列回路の両端は、夫々、全波整流回路２の一対の出力端に各別に電気的に接続されている。これにより、商用電源１からの交流電圧は、全波整流回路２によって整流され脈流となり、平滑容量４，５の直列容量により平滑される。第１の平滑容量４と第２の平滑容量５を介して、平滑された脈流電圧がトランス１０の１次側コイル及び第１のスイッチング素子９に印加され、電流が流れる。   The first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 are connected in series. Then, both ends of the series circuit of the first and second smoothing capacitors are electrically connected to the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit 2, respectively. As a result, the AC voltage from the commercial power source 1 is rectified by the full-wave rectifier circuit 2 to become a pulsating current, and is smoothed by the series capacitance of the smoothing capacitors 4 and 5. The smoothed pulsating voltage is applied to the primary coil of the transformer 10 and the first switching element 9 through the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5, and a current flows.

ここで、第１の平滑容量４は容量が例えば数μＦから数十μＦで、耐圧は４００Ｖ程度の電解コンデンサ或いはフィルムコンデンサが好ましい。一方、第２の平滑容量５は、容量が例えば第１の平滑容量の１０倍程度以上で、耐圧が２５Ｖ程度のチップコンデンサ或いは電解コンデンサを利用できる。２５Ｖ程度の低耐圧でよいため、部品サイズは小さいものを利用できる。このため、従来技術と比較して第２の平滑容量５の追加による実装面積および容積の増加は無視できる。また、第１及び第２の平滑容量４，５の直列容量は数μＦ程度となる。   Here, the first smoothing capacitor 4 is preferably an electrolytic capacitor or a film capacitor having a capacity of, for example, several μF to several tens μF and a withstand voltage of about 400V. On the other hand, as the second smoothing capacitor 5, a chip capacitor or an electrolytic capacitor having a capacity of about 10 times or more of the first smoothing capacity and a withstand voltage of about 25V can be used. Since a low breakdown voltage of about 25 V is sufficient, a small component size can be used. For this reason, an increase in mounting area and volume due to the addition of the second smoothing capacitor 5 can be ignored as compared with the prior art. The series capacitance of the first and second smoothing capacitors 4 and 5 is about several μF.

第２の平滑容量５の両端には、ダイオード６と第３の平滑容量７の直列回路が、第２の平滑容量５に対して並列に接続されている。ダイオード６は、第２の平滑容量５の両端に発生する電圧を整流するためのダイオードであり、第３の平滑容量７は、容量が数μＦから数十μＦで、耐圧は２５Ｖ程度のチップコンデンサ或いは電界コンデンサが好ましい。２５Ｖ程度の低耐圧でよいため、部品サイズは小さいものを利用できる。   A series circuit of a diode 6 and a third smoothing capacitor 7 is connected in parallel to the second smoothing capacitor 5 at both ends of the second smoothing capacitor 5. The diode 6 is a diode for rectifying the voltage generated at both ends of the second smoothing capacitor 5, and the third smoothing capacitor 7 is a chip capacitor having a capacity of several μF to several tens μF and a withstand voltage of about 25V. Or an electric field capacitor is preferable. Since a low breakdown voltage of about 25 V is sufficient, a small component size can be used.

ダイオード６と第３の平滑容量７の直列回路が、整流平滑回路１１を構成する。当該整流平滑回路１１は、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５の接続点の電圧を整流し、平滑し、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５の接続点を介して制御回路８に第１のスイッチング素子９のスイッチング制御のための動作電圧を供給する役割を有している。即ち、第１及び第２の平滑容量と併せて、第１〜第３の平滑容量４，５，７及びダイオード６が、制御回路８に電源電圧を供給する内部電源回路としての役割を有している。   A series circuit of the diode 6 and the third smoothing capacitor 7 constitutes a rectifying / smoothing circuit 11. The rectifying and smoothing circuit 11 rectifies and smoothes the voltage at the connection point between the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5, and passes through the connection point between the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5. The control circuit 8 has a role of supplying an operating voltage for switching control of the first switching element 9. That is, in addition to the first and second smoothing capacitors, the first to third smoothing capacitors 4, 5, 7 and the diode 6 serve as an internal power supply circuit that supplies a power supply voltage to the control circuit 8. ing.

制御回路８は、第１のスイッチング素子９のオン及びオフを制御するための制御回路であり、オン／オフの周波数は例えば数十ｋＨｚから百数十ｋＨｚである。制御回路８は第１のスイッチング素子９をスイッチングするための信号を出力し、第１のスイッチング素子９は当該信号を受けオン／オフを繰り返す。第１のスイッチング素子９のオン期間およびオフ期間を制御することにより、負荷１３に流れる電流および電圧が制御される。   The control circuit 8 is a control circuit for controlling on and off of the first switching element 9, and the on / off frequency is, for example, several tens of kHz to several tens of kHz. The control circuit 8 outputs a signal for switching the first switching element 9, and the first switching element 9 receives the signal and repeats on / off. By controlling the on period and the off period of the first switching element 9, the current and voltage flowing through the load 13 are controlled.

第１のスイッチング素子９は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴで構成され、制御回路８からの制御信号に基づきオン及びオフが制御されることによって、負荷１３に流れる電流および電圧を制御する。   The first switching element 9 is composed of, for example, a power MOSFET, and controls the current and voltage flowing through the load 13 by being turned on and off based on a control signal from the control circuit 8.

トランス１０は、一次側コイルと、当該コイルと誘導結合する二次側コイルとからなる。トランス１０の１次側コイルには第１のスイッチング素子９によりスイッチング制御された脈流が印加されると、トランス１０の２次側コイルに、トランスの巻き線の巻き数比に比例した交流電圧が発生する。当該交流電圧は整流平滑回路１２で整流され平滑化されて負荷１３に印加される。   The transformer 10 includes a primary side coil and a secondary side coil that is inductively coupled to the coil. When a pulsating flow controlled by the first switching element 9 is applied to the primary side coil of the transformer 10, an AC voltage proportional to the turns ratio of the winding of the transformer is applied to the secondary side coil of the transformer 10. Occurs. The AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuit 12 and applied to the load 13.

整流平滑回路（負荷用の整流平滑回路）１２は、トランス１０の交流出力電圧を整流し平滑し、負荷１３に直流電圧を供給するための回路であり、例えば、ダイオードとコンデンサとチョークコイルで構成される。   A rectifying / smoothing circuit (a rectifying / smoothing circuit for a load) 12 is a circuit for rectifying and smoothing the AC output voltage of the transformer 10 and supplying a DC voltage to the load 13, and includes, for example, a diode, a capacitor, and a choke coil. Is done.

負荷１３は、本実施形態では、照明用のＬＥＤユニットであり、一または複数のＬＥＤ発光素子が、夫々、直列または並列に、或いは、直並列に接続されている。   In the present embodiment, the load 13 is an LED unit for illumination, and one or a plurality of LED light emitting elements are connected in series, in parallel, or in series-parallel, respectively.

調光器１４は、商用電源１からの交流電圧を位相制御し、図２０（Ａ）に示される電圧波形に変換して、全波整流回路２に出力する。交流電圧がカットされる位相角に応じて、全波整流回路の出力電圧が調整され、結果、負荷１３であるＬＥＤに供給される直流電圧が調整され、ＬＥＤの明るさが調整される。   The dimmer 14 performs phase control on the AC voltage from the commercial power supply 1, converts it to a voltage waveform shown in FIG. 20A, and outputs the voltage waveform to the full-wave rectifier circuit 2. The output voltage of the full-wave rectifier circuit is adjusted according to the phase angle at which the AC voltage is cut. As a result, the DC voltage supplied to the LED that is the load 13 is adjusted, and the brightness of the LED is adjusted.

インピーダンス素子３は、第１及び第２の平滑容量４，５と直列に接続し、調光器１４を安定に動作させるためのスナバ回路を構成する。インピーダンス素子３は、１０Ωから２００Ω程度の抵抗やインダクタ等で構成されることが好ましい。上述の通り、第１及び第２の平滑容量の直列容量値が数μＦ程度となっていることから、スナバ回路の時定数は数十μｓｅｃ以上となる。一方、調光器内部のローパスフィルタの時定数は数ｎｓｅｃ程度であり、背景技術で述べた如く、ローパスフィルタの共振を抑える条件を満たしているため、調光器の動作が安定する。   The impedance element 3 is connected in series with the first and second smoothing capacitors 4 and 5 and constitutes a snubber circuit for operating the dimmer 14 stably. The impedance element 3 is preferably composed of a resistor or inductor having a resistance of about 10Ω to 200Ω. As described above, since the series capacitance value of the first and second smoothing capacitors is about several μF, the time constant of the snubber circuit is several tens μsec or more. On the other hand, the time constant of the low-pass filter inside the dimmer is about several nsec, and, as described in the background art, satisfies the condition for suppressing the resonance of the low-pass filter, so that the operation of the dimmer is stabilized.

本発明装置１０１では、全波整流回路２の脈流出力電圧がスイッチングされ、トランス１０、整流平滑回路１２を介して負荷１３に供給される一方で、当該全波整流回路２からの脈流出力電圧は第１の平滑容量４と第２の平滑容量５によって分圧される。分圧された電圧は一部交流成分を含み、整流平滑回路１１のダイオード６で整流され第３の平滑容量７で平滑されて、制御回路８の電源端子に印加される。   In the device 101 of the present invention, the pulsating output voltage of the full-wave rectifier circuit 2 is switched and supplied to the load 13 via the transformer 10 and the rectifying / smoothing circuit 12, while the pulsating output from the full-wave rectifier circuit 2 is supplied. The voltage is divided by the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5. The divided voltage partially includes an AC component, is rectified by the diode 6 of the rectifying / smoothing circuit 11, smoothed by the third smoothing capacitor 7, and applied to the power supply terminal of the control circuit 8.

ここで、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５の容量値は夫々、数μＦと数十μＦ程度とすることで、第２の平滑容量５の両端の電圧は入力電圧の１／１０程度とすることができ、制御回路の電源電圧として印加することが可能となる。従って、高耐圧のレギュレータ等を用いることなく、第１〜第３の平滑容量４，５，７とダイオード６を用いて制御回路８用の内部電源回路を構成することができる。   Here, the capacitance values of the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 are about several μF and several tens of μF, respectively, so that the voltage at both ends of the second smoothing capacitor 5 is 1 / F of the input voltage. It can be about 10, and can be applied as a power supply voltage of the control circuit. Therefore, an internal power supply circuit for the control circuit 8 can be configured using the first to third smoothing capacitors 4, 5, 7 and the diode 6 without using a high voltage regulator or the like.

更に、第１及び第２の平滑容量４，５は、調光器１４の共振を抑えるスナバ回路に共用することができるため、本発明装置１０１を用いて小型で高効率のＬＥＤ照明装置を実現できる。   Furthermore, since the first and second smoothing capacitors 4 and 5 can be shared by a snubber circuit that suppresses the resonance of the dimmer 14, a small and highly efficient LED lighting device is realized using the device 101 of the present invention. it can.

尚、本実施形態では、図１に示されるように、インピーダンス素子３を、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５との直列回路と全波整流回路２の出力端との間に接続しているが、図２に示されるように、全波整流回路２の入力端側に接続しても構わない。図２にインピーダンス素子３を全波整流回路２の入力端側に接続したスイッチング電源装置１０２（本発明装置１０２）及びＬＥＤ照明装置の回路ブロック図の一例を示す。スナバ回路としての効果は、本発明装置１０１と本発明装置１０２の間で何ら変わるところはない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the impedance element 3 is placed between the series circuit of the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 and the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2. Although it is connected, it may be connected to the input end side of the full-wave rectifier circuit 2 as shown in FIG. FIG. 2 shows an example of a circuit block diagram of the switching power supply device 102 (the device 102 of the present invention) and the LED lighting device in which the impedance element 3 is connected to the input end side of the full-wave rectifier circuit 2. The effect as a snubber circuit is not different between the inventive device 101 and the inventive device 102.

〈第２実施形態〉
本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置１０３（以降、適宜「本発明装置１０３」と称す）及びＬＥＤ照明装置の構成例を図３に示す。本発明装置１０３は、第１実施形態のスイッチング電源装置において、入力端が第２の平滑容量５の両端と各別に接続し、出力端が整流平滑回路１１と各別に接続する倍電圧整流回路１５を、更に備えてなる。 Second Embodiment
FIG. 3 shows a configuration example of a switching power supply device 103 (hereinafter, appropriately referred to as “present invention device 103”) and an LED lighting device according to an embodiment of the present invention. The device 103 of the present invention is the voltage doubler rectifier circuit 15 in which the input terminal is connected to both ends of the second smoothing capacitor 5 and the output terminal is connected to the rectifying and smoothing circuit 11 separately in the switching power supply device of the first embodiment. Is further provided.

倍電圧整流回路１５は、第２の平滑容量５に分圧される電圧を昇圧して整流平滑回路１１に出力する。これにより、商用電源１の電圧が低下した場合、或いは、調光器１４の出力電圧が低い場合であっても高い電圧を制御回路８に供給できることから、商用電源１の電圧が更に低い電圧領域まで制御回路８を安定に動作させ、ＬＥＤ照明を点灯させることが可能になる。   The voltage doubler rectifier circuit 15 boosts the voltage divided by the second smoothing capacitor 5 and outputs the boosted voltage to the rectifier smoothing circuit 11. Thereby, even when the voltage of the commercial power supply 1 is lowered or the output voltage of the dimmer 14 is low, a high voltage can be supplied to the control circuit 8, so that the voltage of the commercial power supply 1 is further lowered. The control circuit 8 can be stably operated until the LED illumination is turned on.

尚、本実施形態では、インピーダンス素子３を、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５との直列回路と全波整流回路２の出力端との間に接続しているが、第１実施形態における図２と同様、全波整流回路２の入力端側に接続しても構わない。図４にインピーダンス素子３を全波整流回路２の入力端側に接続したスイッチング電源装置１０４（本発明装置１０４）及びＬＥＤ照明装置の回路ブロック図の例を示す。   In the present embodiment, the impedance element 3 is connected between the series circuit of the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 and the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2. Similarly to FIG. 2 in the embodiment, it may be connected to the input end side of the full-wave rectifier circuit 2. FIG. 4 shows an example of a circuit block diagram of the switching power supply device 104 (device 104 of the present invention) and the LED lighting device in which the impedance element 3 is connected to the input end side of the full-wave rectifier circuit 2.

倍電圧整流回路１５の回路構成例を図５に示す。図５に示されるように、倍電圧整流回路１５は、１乃至複数段の２つのコンデンサと２つのダイオードからなる組で構成され、ダイオードとコンデンサの段数を増加することにより、高い出力電圧が得られる。   A circuit configuration example of the voltage doubler rectifier circuit 15 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the voltage doubler rectifier circuit 15 is composed of a set of two to two stages of capacitors and two diodes, and a high output voltage can be obtained by increasing the number of diodes and capacitors. It is done.

以下に、図５を参照して、倍電圧整流回路１５の動作について詳細に説明する。   The operation of the voltage doubler rectifier circuit 15 will be described in detail below with reference to FIG.

第２の平滑容量５の両端のノードａ，ｂの間に脈流電圧が印加され、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５の接続ノードａの電位が低い状態ＶＬから高い状態ＶＨに変化すると、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１を経由する電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１にはダイオードＤ１のカソードと接続する側（ノードｃ）をプラスとする電圧が印加される。また、ノードｃの電位は、ノードａの電位ＶＨとほぼ等しくなる。このとき、コンデンサＣ２には電荷が貯えられていない状態であるとする。 Node a at both ends of second smoothing capacitor 5, pulsating current voltage between b is applied, a high from the first smoothing capacitor 4 and the second potential is low V L of the connection node a of the smoothing capacitor 5 state When the voltage changes to V H , a current flows through the diode D1 and the capacitor C1, the capacitor C1 is charged, and a voltage with a positive side (node c) connected to the cathode of the diode D1 is applied to the capacitor C1. The potential of the node c is approximately equal to the potential V H of the node a. At this time, it is assumed that no electric charge is stored in the capacitor C2.

その後、接続ノードａの電位が高い状態ＶＨから低い状態ＶＬ（ここでは、０Ｖとする）に変化すると、コンデンサＣ１のノードｃの電位がコンデンサＣ２のダイオードＤ２のカソードと接続する側（ノードｄ）の電位よりも高くなるため、コンデンサＣ１に貯えられていた電荷の一部がダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２に移動する。即ち、コンデンサＣ１は放電され、コンデンサＣ２は充電される。そして、コンデンサＣ１から出た電流はダイオードＤ２、コンデンサＣ２、第２の平滑容量５に流れる。この結果、コンデンサＣ１とＣ２の容量が等しいとした場合、コンデンサＣ１に貯えられていた電荷の半分がコンデンサＣ２に移動し、コンデンサＣ２の両端の電圧（＝ＶＣ２）はＣ１の両端の電圧の１／２、即ちＶＨ／２となる。 Thereafter, when the potential of the connection node a changes from the high state V H to the low state V L (here, 0 V), the potential at the node c of the capacitor C1 is connected to the cathode of the diode D2 of the capacitor C2 (node Since it becomes higher than the potential of d), a part of the electric charge stored in the capacitor C1 moves to the capacitor C2 through the diode D2. That is, the capacitor C1 is discharged and the capacitor C2 is charged. The current output from the capacitor C1 flows to the diode D2, the capacitor C2, and the second smoothing capacitor 5. As a result, when the capacitances of the capacitors C1 and C2 are equal, half of the electric charge stored in the capacitor C1 moves to the capacitor C2, and the voltage across the capacitor C2 (= V C2 ) is equal to the voltage across the capacitor C1. 1/2, that is, V H / 2.

その後、接続ノードａの電位が再度、低い状態ＶＬから高い状態ＶＨに変化すると、コンデンサＣ２のノードｄの電位は、ノードａの電位にコンデンサＣ２の両端の電位を加算した電位になる。即ち、ＶＨ＋ＶＣ２（＝３ＶＨ／２）に昇圧された電圧が得られる。このとき、コンデンサＣ１は再び充電され、コンデンサＣ１の両端の電圧は再びＶＨに上昇している。 Thereafter, when the potential of the connection node a again changes from the low state VL to the high state VH , the potential of the node d of the capacitor C2 becomes a potential obtained by adding the potentials of both ends of the capacitor C2 to the potential of the node a. That is, a voltage boosted to V H + V C2 (= 3V H / 2) is obtained. At this time, the capacitor C1 is charged again, the voltage across the capacitor C1 has risen again to V H.

その後、接続ノードａの電位が再度、高い状態ＶＨから低い状態ＶＬに変化すると、コンデンサＣ１のノードｃの電位（＝ＶＨ）がコンデンサＣ２のノードｄの電位（＝ＶＬ＋ＶＣ２）よりも高い場合、コンデンサＣ１に貯えられていた電荷の一部がダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２に移動する。これにより、コンデンサＣ２は更に充電される。そして、コンデンサＣ１から出た電流はダイオードＤ２、コンデンサＣ２、第２の平滑容量５に流れる。 Thereafter, when the potential of the connection node a again changes from the high state V H to the low state V L , the potential of the node c of the capacitor C1 (= V H ) becomes the potential of the node d of the capacitor C2 (= V L + V C2 ). Is higher, a part of the electric charge stored in the capacitor C1 moves to the capacitor C2 via the diode D2. As a result, the capacitor C2 is further charged. The current output from the capacitor C1 flows to the diode D2, the capacitor C2, and the second smoothing capacitor 5.

上記のように、コンデンサＣ１の充放電とコンデンサＣ２の充電が繰り返されることにより、コンデンサＣ２の両端の電圧は、コンデンサＣ２のノードｄの電位（＝ＶＬ＋ＶＣ２）がコンデンサＣ１のノードｃの電位（＝ＶＨ）を超えない限り、上昇する。この結果、コンデンサＣ２には、両端電圧ＶＣ２＝ＶＨ−ＶＬに相当する電荷が貯えられ、ＶＨ−ＶＬだけ昇圧された電圧を出力することができる。 As described above, the charging and discharging of the capacitor C1 and the charging of the capacitor C2 are repeated, so that the voltage at both ends of the capacitor C2 is equal to the potential of the node d of the capacitor C2 (= V L + V C2 ). As long as the potential (= V H ) is not exceeded, it rises. As a result, the charge corresponding to the voltage V C2 = V H −V L is stored in the capacitor C2, and a voltage boosted by V H −V L can be output.

尚、コンデンサＣ２の両端には、逆流防止用のダイオードＤ１，Ｄ２が挿入されているため、コンデンサＣ２の両端の電圧がダイオードＤ１とＤ２の閾値電圧の和を超えない限り、コンデンサＣ２に貯えられた電荷が自発放電することはない。   Since the backflow prevention diodes D1 and D2 are inserted at both ends of the capacitor C2, the voltage at both ends of the capacitor C2 is stored in the capacitor C2 as long as it does not exceed the sum of the threshold voltages of the diodes D1 and D2. The electric charge does not spontaneously discharge.

更に、上記のコンデンサＣ１とＣ２、及びダイオードＤ１とＤ２からなる回路を複数段カスケード接続することにより、より高い出力電圧を得ることができる。   Furthermore, a higher output voltage can be obtained by cascading a plurality of stages of the capacitors C1 and C2 and the diodes D1 and D2.

〈第３実施形態〉
本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置１０５（以降、適宜「本発明装置１０５」と称す）及びＬＥＤ照明装置の構成例を図６に示す。本発明装置１０５は、第１実施形態のスイッチング電源装置１０１において、調光器１４から電源回路に流れ込む電流を監視するための電圧比較器１６、及び、当該電流が規定値以下となった場合に電流値を確保するために電源内部で電流を流すための第２のインピーダンス素子１７と第２のスイッチング素子１８を更に備えることで、調光器１４をより安定に動作させるようにしたものである。 <Third Embodiment>
FIG. 6 shows a configuration example of a switching power supply device 105 (hereinafter, appropriately referred to as “present invention device 105”) and an LED lighting device according to an embodiment of the present invention. The device 105 of the present invention includes the voltage comparator 16 for monitoring the current flowing from the dimmer 14 to the power supply circuit in the switching power supply 101 of the first embodiment, and when the current falls below a specified value. In order to ensure a current value, the dimmer 14 is operated more stably by further including a second impedance element 17 and a second switching element 18 for flowing a current inside the power supply. .

電圧比較器１６は、好ましくはコンパレータであり、入力電圧を参照電圧と比較し、参照電圧を基準とした入力電圧が所定の基準電圧より高くなる場合に“Ｈｉｇｈ”レベルを出力する。ここでは、電圧比較器１６は、インピーダンス素子３と第２の平滑容量５の接続点の電位を参照電圧として、全波整流回路２の出力端とインピーダンス素子３の接続点の電位を入力電圧として、参照電圧を基準とした入力電圧を求め、増幅する。図６では、インピーダンス素子３の第２の平滑容量５と接続する一方端側から、全波整流回路２のマイナス側出力端と接続する他方端へと電流が流れるため、上記参照電圧を基準とした入力電圧は、負の値をとる。   The voltage comparator 16 is preferably a comparator, and compares the input voltage with a reference voltage, and outputs a “High” level when the input voltage based on the reference voltage becomes higher than a predetermined reference voltage. Here, the voltage comparator 16 uses the potential at the connection point between the impedance element 3 and the second smoothing capacitor 5 as a reference voltage, and uses the potential at the connection point between the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2 and the impedance element 3 as an input voltage. Then, an input voltage based on the reference voltage is obtained and amplified. In FIG. 6, since a current flows from one end connected to the second smoothing capacitor 5 of the impedance element 3 to the other end connected to the minus output end of the full-wave rectifier circuit 2, the reference voltage is used as a reference. The input voltage takes a negative value.

第２のインピーダンス素子１７は、例えば、１ｋΩから１００ｋΩ程度の抵抗で構成される。第２のスイッチング素子１８は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴで構成される。尚、第２のインピーダンス素子１７、第２のスイッチング素子１８、及び、制御回路８は、同一の集積回路ＩＣ２３内に搭載されていることが好ましい。   The second impedance element 17 is configured with a resistance of about 1 kΩ to 100 kΩ, for example. The second switching element 18 is composed of, for example, a power MOSFET. The second impedance element 17, the second switching element 18, and the control circuit 8 are preferably mounted in the same integrated circuit IC23.

調光器１４の出力電圧が低くなると、本発明装置１０５のインピーダンス素子３に流れ込む電流が少なくなるため、上述の電圧比較器１６の参照電圧に対して入力電圧が上昇する。これにより、電圧比較器１６の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、第２のスイッチング素子１８がオンとなって、全波整流回路２の一方端から、第２のインピーダンス素子１７、第２のスイッチング素子１８、そして、インピーダンス素子３を通って全波整流回路２の他方端へと電流が流れるため、調光器１４に電流を流すことができる。このため、上述の如く、調光器内部のＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するための電流を確保することが可能になる。   When the output voltage of the dimmer 14 decreases, the current flowing into the impedance element 3 of the device 105 of the present invention decreases, so the input voltage increases with respect to the reference voltage of the voltage comparator 16 described above. As a result, the output of the voltage comparator 16 becomes “High” level, the second switching element 18 is turned on, and the second impedance element 17 and the second switching element are started from one end of the full-wave rectifier circuit 2. 18 and the current flows through the impedance element 3 to the other end of the full-wave rectifier circuit 2, so that the current can flow through the dimmer 14. For this reason, as described above, it is possible to secure a current for generating a trigger signal to the TRIAC in the dimmer.

更に、本発明装置１０５において、インピーダンス素子３は、電源回路に流れる電流量を検出する役割を有しているとともに、第１及び第２の平滑容量４，５と直列に接続して、調光器１４の共振を抑えるスナバ回路を構成するためのインピーダンス素子と共用されている。   Further, in the device 105 of the present invention, the impedance element 3 has a role of detecting the amount of current flowing through the power supply circuit, and is connected in series with the first and second smoothing capacitors 4 and 5 to adjust the light intensity. This is shared with an impedance element for constituting a snubber circuit that suppresses resonance of the device 14.

更に、本発明装置１０５において、上述の図３に示す本発明装置１０３と同様、倍電圧整流回路１５を、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５との直列回路と整流平滑回路１１との間に接続したスイッチング電源装置１０６（本発明装置１０６）の一例を図７に示す。   Further, in the device 105 of the present invention, as in the device 103 of the present invention shown in FIG. 3, the voltage doubler rectifier circuit 15 is replaced with a series circuit of the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 and the rectifying and smoothing circuit 11. FIG. 7 shows an example of the switching power supply device 106 (device 106 of the present invention) connected between the two.

〈第４実施形態〉
上記第１乃至第３実施形態では、本発明のスイッチング電源装置について、トランス１０を備えた絶縁型の構成を例として説明したが、非絶縁型の構成も可能である。本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置１０７（以降、適宜「本発明装置１０７」と称す）及びＬＥＤ照明装置の構成例を図８に示す。本発明装置１０７は、本発明装置１０１のトランス１０と整流平滑回路１２に代えて、コイル１９と、還流ダイオード２０を備えてなる。 <Fourth embodiment>
In the first to third embodiments, the switching power supply device according to the present invention has been described by taking the insulating configuration including the transformer 10 as an example, but a non-insulating configuration is also possible. FIG. 8 shows a configuration example of a switching power supply device 107 (hereinafter, appropriately referred to as “present invention device 107”) and an LED lighting device according to an embodiment of the present invention. The device 107 of the present invention includes a coil 19 and a reflux diode 20 instead of the transformer 10 and the rectifying / smoothing circuit 12 of the device 101 of the present invention.

コイル１９は、第１の平滑容量４および第２の平滑容量５により平滑された高電圧を降圧するためものであり、チョークコイルを用いることができる。   The coil 19 is for stepping down the high voltage smoothed by the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5, and a choke coil can be used.

還流ダイオード２０は、第１のスイッチング素子９がオフのときに、コイル１９の一方端から他方端に流れる電流を負荷１３を介してコイル１９の一方端に還流させるためのものであり、コイル１９に溜まったエネルギーを電流として取り出す役割を有している。   The freewheeling diode 20 is for refluxing the current flowing from one end of the coil 19 to the other end to the one end of the coil 19 via the load 13 when the first switching element 9 is off. It has the role of taking out the energy accumulated in as current.

他の全波整流回路２、インピーダンス素子３、内部電源回路を構成する第１の平滑容量４、第２の平滑容量５、ダイオード６、及び、第３の平滑容量７、並びに、制御回路８、第１のスイッチング素子９、整流平滑回路１１、負荷１３、及び、調光器１４の構成および内部電源回路の動作については、上述の図１に示す本発明装置１０１と同様であるので説明を割愛する。   Other full-wave rectifier circuit 2, impedance element 3, first smoothing capacitor 4, second smoothing capacitor 5, diode 6 and third smoothing capacitor 7 constituting internal power supply circuit, and control circuit 8, The configuration of the first switching element 9, the rectifying / smoothing circuit 11, the load 13, and the dimmer 14 and the operation of the internal power supply circuit are the same as those of the device 101 of the present invention shown in FIG. To do.

商用電源１からの交流電圧は、全波整流回路２によって整流され脈流となり、平滑容量４，５の直列容量により平滑される。そして、第１のスイッチング素子９がオンになると、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５を介して、平滑された脈流電圧がコイル１９及び第１のスイッチング素子９に印加され、コイル１９の自己インダクタンスの影響により、徐々に増加する電流が負荷１３に供給される。   The AC voltage from the commercial power source 1 is rectified by the full-wave rectifier circuit 2 to become a pulsating current, and is smoothed by the series capacitance of the smoothing capacitors 4 and 5. Then, when the first switching element 9 is turned on, the smoothed pulsating voltage is applied to the coil 19 and the first switching element 9 via the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5, A gradually increasing current is supplied to the load 13 due to the influence of the self-inductance of the coil 19.

一方、第１のスイッチング素子９がオフになると、商用電源１からの電力供給は絶たれるものの、コイル１９の自己インダクタンスの影響によりコイル１９の電流は流れ続け、コイル１９の一方端から、還流ダイオード２０を介してコイル１９の他方端へ流れ込む還流電流が流れる。このため、負荷１３に供給される電流は徐々に減少してゆく。   On the other hand, when the first switching element 9 is turned off, the power supply from the commercial power source 1 is cut off, but the current of the coil 19 continues to flow due to the influence of the self-inductance of the coil 19, and the free-wheeling diode is connected from one end of the coil 19. A reflux current flows into the other end of the coil 19 through 20. For this reason, the current supplied to the load 13 gradually decreases.

再び第１のスイッチング素子９がオンになると、徐々に増加する電流が負荷１３に供給され、結果、負荷１３に供給される電流量は三角波状の時間変化を示す。   When the first switching element 9 is turned on again, a gradually increasing current is supplied to the load 13, and as a result, the amount of current supplied to the load 13 shows a triangular wave-like time change.

上記本発明装置１０７も、高耐圧のレギュレータ等を用いることなく、第１〜第３の平滑容量４，５，７とダイオード６を用いて制御回路８用の内部電源回路を構成することができ、小型で高効率のスイッチング電源が実現されている。また、第１及び第２の平滑容量は、調光器１４の共振を抑えるスナバ回路に共用することができるため、上記本発明装置１０６を用いて小型で高効率のＬＥＤ照明装置を実現できる。   The device 107 of the present invention can also constitute an internal power supply circuit for the control circuit 8 using the first to third smoothing capacitors 4, 5, 7 and the diode 6 without using a high voltage regulator or the like. A small and highly efficient switching power supply has been realized. In addition, since the first and second smoothing capacitors can be shared by the snubber circuit that suppresses the resonance of the dimmer 14, a small and highly efficient LED lighting device can be realized using the device 106 of the present invention.

更に、本実施形態では、トランスが不要であり、トランスよりも小さなチョークコイルを用いてスイッチング電源装置を構成できるため、更に小型化が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, a transformer is not required, and the switching power supply device can be configured using a choke coil smaller than the transformer. Therefore, the size can be further reduced.

図９に示すスイッチング電源装置１０８（本発明装置１０８）は、本発明装置１０７において、上述の図２に示す本発明装置１０２と同様、インピーダンス素子３を全波整流回路２の入力端側に接続した一例である。   The switching power supply device 108 (the device 108 of the present invention) shown in FIG. 9 connects the impedance element 3 to the input end side of the full-wave rectifier circuit 2 in the device 107 of the present invention, similarly to the device 102 of the present invention shown in FIG. This is an example.

また、図１０に示すスイッチング電源装置１０９（本発明装置１０９）は、本発明装置１０７において、上述の図３に示す本発明装置１０３と同様、倍電圧整流回路１５を、第１の平滑容量４との第２の平滑容量５の直列回路と整流平滑回路１１との間に接続した一例である。   Further, the switching power supply device 109 (present invention device 109) shown in FIG. 10 is similar to the present invention device 103 shown in FIG. Are connected between the series circuit of the second smoothing capacitor 5 and the rectifying / smoothing circuit 11.

また、図１１に示すスイッチング電源装置１１０（本発明装置１１０）は、倍電圧整流回路１５を接続した本発明装置１０９において、上述の図４に示す本発明装置１０４と同様、インピーダンス素子３を全波整流回路２の入力端側に接続した一例である。   Further, the switching power supply device 110 (present device 110) shown in FIG. 11 is the same as the present device 104 shown in FIG. 4 in the present invention device 109 to which the voltage doubler rectifier circuit 15 is connected. 3 is an example of connection to the input end side of the wave rectifier circuit 2.

更に、図１２に示すスイッチング電源装置１１１（本発明装置１１１）は、倍電圧整流回路１５を備える本発明装置１０９において、更に、図７に示される、電圧比較器１６、及び、調光器１３内部のＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するための電流を確保するための第２のインピーダンス素子１７と第２のスイッチング素子１８の直列回路を、全波整流回路２の両端に電気的に接続した一例である。   Further, the switching power supply device 111 (the device 111 of the present invention) shown in FIG. 12 is the device 109 of the present invention provided with the voltage doubler rectifier circuit 15 and further includes the voltage comparator 16 and the dimmer 13 shown in FIG. An example in which a series circuit of a second impedance element 17 and a second switching element 18 for securing a current for generating a trigger signal to the internal TRIAC is electrically connected to both ends of the full-wave rectifier circuit 2 It is.

更に、上記本発明装置１０７〜１１１は、降圧型の非絶縁型スイッチング電源装置の構成例であるが、昇圧型の構成も可能である。   Further, the present invention devices 107 to 111 are configuration examples of a step-down type non-insulated switching power supply device, but a step-up type configuration is also possible.

図１３に示すスイッチング電源装置１１２（以降、「本発明装置１１２」と称す）は、還流ダイオード２０の一方端がコイル１９と直接接続し、他方端が負荷１３を介してコイル１９と接続して、コイル１９、還流ダイオード２０、そして負荷１３からなる電流の還流路が形成されている点で図８の本発明装置１０７と共通であるが、負荷１３との接続の仕方が異なっている。即ち、本発明装置１０７では、負荷１３の一方端は必ずコイル１９を介して全波整流回路２の出力端の何れか一方と電気的に接続するのに対し、本発明装置１１２では、負荷１３の両端はコイルを介さず全波整流回路２の出力端の両方と電気的に各別に接続する。一方で、本発明装置１１２では、負荷１３の一方端は必ず還流ダイオード２０を介して全波整流回路２の出力端の何れか一方と電気的に接続している。   In the switching power supply device 112 shown in FIG. 13 (hereinafter referred to as “the device 112 of the present invention”), one end of the freewheeling diode 20 is directly connected to the coil 19 and the other end is connected to the coil 19 through the load 13. 8 is common to the device 107 of the present invention in that a current return path comprising a coil 19, a return diode 20, and a load 13 is formed, but the way of connection with the load 13 is different. That is, in the device of the present invention 107, one end of the load 13 is always electrically connected to one of the output ends of the full-wave rectifier circuit 2 via the coil 19, whereas in the device of the present invention 112, the load 13 Are connected to both the output ends of the full-wave rectifier circuit 2 separately from each other without using a coil. On the other hand, in the device 112 of the present invention, one end of the load 13 is always electrically connected to one of the output ends of the full-wave rectifier circuit 2 via the freewheeling diode 20.

本発明装置１１２では、商用電源１からの交流電圧は、全波整流回路２によって整流され脈流となり、平滑容量４と５との直列容量により平滑される。そして、第１のスイッチング素子９がオンからオフにスイッチングされると、コイル１９の自己インダクタンスの影響により、コイル１９の一方端から、還流ダイオード２０を介してコイル１９の他方端へ流れ込む還流電流が流れる。このとき、コイル１９と還流ダイオード２０のアノードとの接続点の電位は、コイル１９に生じる誘導起電力により、平滑容量４と５との直列容量により平滑された脈流電圧よりも昇圧される。   In the device 112 of the present invention, the AC voltage from the commercial power source 1 is rectified by the full-wave rectifier circuit 2 to become a pulsating current, and is smoothed by the series capacitance of the smoothing capacitors 4 and 5. When the first switching element 9 is switched from on to off, the return current flowing from one end of the coil 19 to the other end of the coil 19 via the return diode 20 is affected by the self-inductance of the coil 19. Flowing. At this time, the potential at the connection point between the coil 19 and the anode of the return diode 20 is boosted by the induced electromotive force generated in the coil 19 from the pulsating voltage smoothed by the series capacitance of the smoothing capacitors 4 and 5.

これにより、昇圧された電圧を負荷１３に供給することが可能になるため、商用電源１の電圧が低い場合であってもＬＥＤを点灯させることが可能になる。   As a result, the boosted voltage can be supplied to the load 13, so that the LED can be lit even when the voltage of the commercial power supply 1 is low.

図１４に示すスイッチング電源装置１１３（本発明装置１１３）は、本発明装置１１２において、上述の図２に示す本発明装置１０２並びに図９に示す本発明装置１０８と同様、インピーダンス素子３を全波整流回路２の入力端側に接続した一例である。   The switching power supply device 113 (present invention device 113) shown in FIG. 14 is the same as the present invention device 102 shown in FIG. 2 and the present invention device 108 shown in FIG. It is an example connected to the input end side of the rectifier circuit 2.

また、図１５に示すスイッチング電源装置１１４（本発明装置１１４）は、本発明装置１１２において、上述の図３に示す本発明装置１０３並びに図１０に示す本発明装置１０９と同様、倍電圧整流回路１５を、第１の平滑容量４との第２の平滑容量５の直列回路と整流平滑回路１１との間に接続した一例である。   Further, the switching power supply device 114 (present device 114) shown in FIG. 15 is the same as the present invention device 103 shown in FIG. 3 and the present invention device 109 shown in FIG. 15 is connected between the rectifying / smoothing circuit 11 and the series circuit of the second smoothing capacitor 5 with the first smoothing capacitor 4.

更に、図１６に示すスイッチング電源装置１１５（本発明装置１１５）は、倍電圧整流回路１５を備える本発明装置１１４において、更に、図７或いは図１２に示される、電圧比較器１６、及び、調光器１３内部のＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するための電流を確保するための第２のインピーダンス素子１７と第２のスイッチング素子１８の直列回路を、全波整流回路２の両端に電気的に接続した一例である。   Further, the switching power supply device 115 (the device 115 of the present invention) shown in FIG. 16 is the same as the device 114 of the present invention provided with the voltage doubler rectifier circuit 15, and further includes the voltage comparator 16 and the regulator shown in FIG. A series circuit of the second impedance element 17 and the second switching element 18 for securing a current for generating a trigger signal to the TRIAC in the optical device 13 is electrically connected to both ends of the full-wave rectifier circuit 2. It is an example of connection.

更に別の非絶縁型で昇圧型のスイッチング電源装置の構成例を図１７に示す。図１７に示すスイッチング電源装置１１６（本発明装置１１６）では、第１のスイッチング素子９がオンからオフにスイッチングされると、コイル１９に流れる電流は、第２のダイオード２１（及び負荷１３）を経由して全波整流回路２の出力端へ流れ込む。このとき、コイル１９とダイオード２１のアノードとの接続点の電圧は、コイル１９に生じる誘導起電力により昇圧される。   Further, FIG. 17 shows a configuration example of another non-insulated step-up switching power supply device. In the switching power supply device 116 (present invention device 116) shown in FIG. 17, when the first switching element 9 is switched from on to off, the current flowing through the coil 19 causes the second diode 21 (and the load 13) to flow. It flows into the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2 via. At this time, the voltage at the connection point between the coil 19 and the anode of the diode 21 is boosted by the induced electromotive force generated in the coil 19.

以上、本発明装置１０１〜１１６を例として本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは本発明の好適な実施形態の一例である。本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail by taking the devices 101 to 116 of the present invention as examples. However, these are examples of preferred embodiments of the present invention. The embodiments of the present invention are not limited to these, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

〈別実施形態〉
以下に、別実施形態について説明する。 <Another embodiment>
Another embodiment will be described below.

〈１〉上記実施形態では、全波整流回路２の出力端の接続先に関して、全波整流回路２のプラス側の出力端が第１の平滑容量４と電気的に接続し、全波整流回路２のマイナス側の出力端が第２の平滑容量５と電気的に接続している。言い換えると、第２の平滑容量５の第１の平滑容量４と接続しない一方端の電位が、第２の平滑容量５と第１の平滑容量４との接続点の電位よりも低くなっている。そして、全波整流回路２のマイナス側出力電圧を基準とする電圧を制御回路８の電源電圧として供給する構成である。しかしながら逆に、全波整流回路２のプラス側出力電圧を基準とする電圧を制御回路８の電源電圧として供給する構成としても構わない。図１８に示すスイッチング電源装置１１７は、図６に示すスイッチング電源装置１０５において、全波整流回路２のプラス側出力電圧を基準とする電圧を制御回路８の電源電圧として供給する構成である。   <1> In the above embodiment, with respect to the connection destination of the output end of the full-wave rectifier circuit 2, the plus-side output end of the full-wave rectifier circuit 2 is electrically connected to the first smoothing capacitor 4, and the full-wave rectifier circuit The negative output terminal 2 is electrically connected to the second smoothing capacitor 5. In other words, the potential at one end of the second smoothing capacitor 5 not connected to the first smoothing capacitor 4 is lower than the potential at the connection point between the second smoothing capacitor 5 and the first smoothing capacitor 4. . The voltage based on the negative output voltage of the full-wave rectifier circuit 2 is supplied as the power supply voltage of the control circuit 8. However, conversely, a configuration in which a voltage based on the plus-side output voltage of the full-wave rectifier circuit 2 is supplied as the power supply voltage of the control circuit 8 may be used. A switching power supply device 117 shown in FIG. 18 is configured to supply a voltage based on the plus side output voltage of the full-wave rectifier circuit 2 as the power supply voltage of the control circuit 8 in the switching power supply device 105 shown in FIG.

この構成では、第２の平滑容量５の第１の平滑容量４と接続しない一方端の電位は、第２の平滑容量５と第１の平滑容量４との接続点の電位よりも高くなる。そして、インピーダンス素子３に流れる電流は、全波整流回路２のプラス出力端と接続する一方端から、インピーダンス素子３の第２の平滑容量５と接続する他方端側へ流れる。このため、インピーダンス素子３に流れる電流量が減少すると、全波整流回路２の出力端とインピーダンス素子３の接続点の電位（電圧比較器１６の入力電圧）は、インピーダンス素子３の第２の平滑容量５の接続点の電位（電圧比較器１６の参照電圧）を基準として低下することになる。従って、電圧比較器１６は、入力電圧を参照電圧と比較するが、当該参照電圧を基準とした入力電圧が所定の基準電圧より低くなると第２のスイッチング素子１８がオンとなるように、第２のスイッチング素子１８への制御信号を出力する。これにより、調光器１３内部のＴＲＩＡＣへのトリガ信号を生成するための電流を確保することが可能になり、調光器１３を安定に動作させることができる。   In this configuration, the potential at one end of the second smoothing capacitor 5 not connected to the first smoothing capacitor 4 is higher than the potential at the connection point between the second smoothing capacitor 5 and the first smoothing capacitor 4. The current flowing in the impedance element 3 flows from one end connected to the plus output terminal of the full-wave rectifier circuit 2 to the other end connected to the second smoothing capacitor 5 of the impedance element 3. For this reason, when the amount of current flowing through the impedance element 3 decreases, the potential at the connection point between the output end of the full-wave rectifier circuit 2 and the impedance element 3 (the input voltage of the voltage comparator 16) is the second smoothing of the impedance element 3. The potential drops at the connection point of the capacitor 5 (reference voltage of the voltage comparator 16). Therefore, the voltage comparator 16 compares the input voltage with the reference voltage, and the second switching element 18 is turned on when the input voltage based on the reference voltage becomes lower than a predetermined reference voltage. The control signal to the switching element 18 is output. Thereby, it is possible to secure a current for generating a trigger signal to the TRIAC in the dimmer 13, and the dimmer 13 can be operated stably.

〈２〉上記第３実施形態では、インピーダンス素子３は、電源回路に流れる電流量を検出する役割を有しているとともに、第１及び第２の平滑容量と直列に接続して、調光器１４の共振を抑えるスナバ回路を構成するためのインピーダンス素子としても機能している。しかしながら、電流検出用のインピーダンス素子と、スナバ回路形成用のインピーダンス素子とを、別個に備えていても構わない。上述の通り、スナバ回路形成用のインピーダンス素子は、第１の平滑容量４と第２の平滑容量５との直列回路と全波整流回路２の出力端との間、或いは、全波整流回路２の入力端の何れか一方のどちらに接続されていてもよい。一方、電流検出用のインピーダンス素子は、第２の平滑容量５と全波整流回路２の出力端の間に接続されている必要がある。また、調光器１３は、全波整流回路２の入力端のうち、どちらに接続されていてもよい。   <2> In the third embodiment, the impedance element 3 has a role of detecting the amount of current flowing through the power supply circuit, and is connected in series with the first and second smoothing capacitors to provide a dimmer. 14 also functions as an impedance element for constituting a snubber circuit that suppresses resonance of 14. However, an impedance element for detecting current and an impedance element for forming a snubber circuit may be provided separately. As described above, the impedance element for forming the snubber circuit is provided between the series circuit of the first smoothing capacitor 4 and the second smoothing capacitor 5 and the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2 or the full-wave rectifier circuit 2. It may be connected to either one of the input terminals. On the other hand, the impedance element for current detection needs to be connected between the second smoothing capacitor 5 and the output terminal of the full-wave rectifier circuit 2. The dimmer 13 may be connected to either of the input ends of the full-wave rectifier circuit 2.

〈３〉上記実施形態では、本発明のスイッチング電源装置の構成例として、負荷としてＬＥＤを接続した場合を詳細に説明しているが、本発明のスイッチング電源装置に接続可能な負荷はＬＥＤに限られるものではない。   <3> In the above embodiment, a case where an LED is connected as a load is described in detail as a configuration example of the switching power supply device of the present invention, but the load that can be connected to the switching power supply device of the present invention is limited to the LED. It is not something that can be done.

本発明は、小型で高効率が要求される商用電源を用いた製品に利用可能であり、特に、電球型ＬＥＤ照明やアダプタに本発明の電源を用いることによって、製品の小型化、高効率化が可能となる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a product using a commercial power supply that is small and requires high efficiency. In particular, by using the power supply of the present invention for a bulb-type LED lighting or an adapter, the product can be reduced in size and efficiency. Is possible.

１： 商用電源（交流電源）
２： 全波整流回路
３，１７，３９： インピーダンス素子
４，５，７，３１： 平滑容量
６，２１： ダイオード
８，３５： 制御回路
９，１８： スイッチング素子
１０： トランス
１１： 内部電源用の整流平滑回路
１２： 負荷用の整流平滑回路
１３： 負荷
１４： 調光器
１５： 倍電圧整流回路
１６： 電圧比較器
１９： コイル
２０： 還流ダイオード
２３： 集積回路
３２： 抵抗
３３，３８： ＬＥＤユニット
３３ａ，３８ａ： ＬＥＤ
３４： インバータ回路
３４ａ： ＭＯＳＦＥＴ
３６： 直流カットコンデンサ
３７： インダクタ
１０１〜１１７： 本発明に係るスイッチング電源装置
1: Commercial power supply (AC power supply)
2: full wave rectifier circuit 3, 17, 39: impedance element 4, 5, 7, 31: smoothing capacitor 6, 21: diode 8, 35: control circuit 9, 18: switching element 10: transformer 11: for internal power supply Rectifying and smoothing circuit 12: Rectifying and smoothing circuit for load 13: Load 14: Dimmer 15: Voltage doubler rectifying circuit 16: Voltage comparator 19: Coil 20: Free-wheeling diode 23: Integrated circuit 32: Resistors 33, 38: LED unit 33a, 38a: LED
34: Inverter circuit 34a: MOSFET
36: DC cut capacitor 37: Inductors 101-117: Switching power supply according to the present invention

Claims (8)

全波整流回路と、
トランスと、
前記トランスの一次側コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記一次側コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、
前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、
一対の入力端が前記トランスの二次側コイルと接続し、一対の出力端が負荷と接続する負荷用整流平滑回路と、を備え、
前記内部電源回路は、
第１の平滑容量と、
第２の平滑容量と、
制御回路用整流平滑回路と、を備え、
前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の両端が、前記一次側コイルと前記第１のスイッチング素子の直列回路の両端と各別に接続し、且つ、前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、
前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給することを特徴とするスイッチング電源装置。 A full-wave rectifier circuit;
A transformer,
A first switching element connected in series to a primary coil of the transformer and configured to switch a direct current flowing through the primary coil from one end of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit to the other end; ,
A control circuit for controlling on / off of the first switching element;
An internal power supply circuit for generating a power supply voltage to be supplied to the control circuit;
A pair of input ends connected to the secondary coil of the transformer, and a pair of output ends connected to a load, a load rectifying and smoothing circuit,
The internal power circuit is
A first smoothing capacity;
A second smoothing capacity;
A rectifying / smoothing circuit for the control circuit,
Both ends of the series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor are separately connected to both ends of the series circuit of the primary coil and the first switching element, and the full-wave rectifier circuit Connect to each of the pair of output terminals directly or via an impedance element,
The internal power supply rectifying and smoothing circuit includes a series circuit of a third smoothing capacitor and a diode, and a voltage obtained by rectifying and smoothing a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is supplied to the control circuit. A switching power supply device characterized by being supplied as the power supply voltage. 全波整流回路と、
コイルと、
前記コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、
前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、を備え、
前記内部電源回路は、
第１の平滑容量と、
第２の平滑容量と、
制御回路用整流平滑回路と、を備え、
前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の一方端が前記コイルと直接または負荷を介して接続し、他方端が前記第１のスイッチング素子と直接接続し、且つ、両端が前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、
前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給し、
一方端が前記コイルの一方端と直接、他方端が前記コイルの他方端と負荷を介して接続する還流ダイオードを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 A full-wave rectifier circuit;
Coils,
A first switching element connected in series to the coil to switch a direct current flowing through the coil from one end of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit to the other end;
A control circuit for controlling on / off of the first switching element;
An internal power supply circuit for generating a power supply voltage to be supplied to the control circuit,
The internal power circuit is
A first smoothing capacity;
A second smoothing capacity;
A rectifying / smoothing circuit for the control circuit,
One end of a series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is connected to the coil directly or via a load, the other end is directly connected to the first switching element, and both ends are Connect to the pair of output terminals of the full-wave rectifier circuit either directly or via an impedance element,
The internal power supply rectifying and smoothing circuit includes a series circuit of a third smoothing capacitor and a diode, and a voltage obtained by rectifying and smoothing a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is supplied to the control circuit. Supply as the power supply voltage,
A switching power supply comprising a free-wheeling diode having one end connected directly to one end of the coil and the other end connected to the other end of the coil via a load. 全波整流回路と、
コイルと、
前記コイルに直列に接続して、前記全波整流回路の一対の出力端の一方端から他方端へ前記コイルを経由して流れる直流電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、
前記制御回路に供給する電源電圧を生成する内部電源回路と、を備え、
前記内部電源回路は、
第１の平滑容量と、
第２の平滑容量と、
制御回路用整流平滑回路と、を備え、
前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の直列回路の一方端が前記コイルと直接接続し、他方端が前記第１のスイッチング素子と直接接続し、且つ、両端が前記全波整流回路の前記一対の出力端と直接またはインピーダンス素子を介して各別に接続し、
前記内部電源用整流平滑回路は、第３の平滑容量とダイオードの直列回路を備え、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量の接続点の電圧を整流平滑した電圧を前記制御回路に前記電源電圧として供給し、
一方端が前記第１のスイッチの一方端と直接、他方端が前記第１のスイッチング素子の他方端と負荷を介して接続する第２のダイオードを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 A full-wave rectifier circuit;
Coils,
A first switching element connected in series to the coil to switch a direct current flowing through the coil from one end of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit to the other end;
A control circuit for controlling on / off of the first switching element;
An internal power supply circuit for generating a power supply voltage to be supplied to the control circuit,
The internal power circuit is
A first smoothing capacity;
A second smoothing capacity;
A rectifying / smoothing circuit for the control circuit,
One end of a series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is directly connected to the coil, the other end is directly connected to the first switching element, and both ends are the full-wave rectifier circuit. Connected to each of the pair of output terminals directly or via an impedance element,
The rectifying / smoothing circuit for internal power supply includes a series circuit of a third smoothing capacitor and a diode, and a voltage obtained by rectifying and smoothing a voltage at a connection point between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is supplied to the control circuit. Supply as the power supply voltage,
A switching power supply comprising a second diode having one end connected directly to one end of the first switch and the other end connected to the other end of the first switching element via a load. 前記内部電源回路は、
一対の入力端が前記第２の平滑容量の両端と各別に接続し、
一対の出力端が前記内部電源用整流平滑回路の一対の入力端と各別に接続する倍電圧整流回路を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。 The internal power circuit is
A pair of input ends connected separately to both ends of the second smoothing capacitor;
4. The switching power supply device according to claim 1, further comprising a voltage doubler rectifier circuit in which a pair of output terminals are separately connected to a pair of input terminals of the internal power supply rectifying and smoothing circuit. 5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のスイッチング電源装置と、
前記負荷としてのＬＥＤと、
前記ＬＥＤの明るさを制御するための調光器と、
第１のインピーダンス素子と、を備え、
前記調光器の一端が、前記全波整流回路の一対の入力端の何れかと直接または前記第１のインピーダンス素子を介して接続し、
前記全波整流回路の前記一対の入力端の何れか一方が前記第１のインピーダンス素子と直接接続するか、又は、前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量との直列回路の一方端が前記全波整流回路の前記一対の出力端の何れか一方と前記第１のインピーダンス素子を介して接続することを特徴とするＬＥＤ照明装置。 The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4,
An LED as the load;
A dimmer for controlling the brightness of the LED;
A first impedance element;
One end of the dimmer is connected to one of a pair of input ends of the full-wave rectifier circuit directly or via the first impedance element,
Either one of the pair of input terminals of the full-wave rectifier circuit is directly connected to the first impedance element, or one terminal of a series circuit of the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor Is connected to either one of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit via the first impedance element. 前記第１の平滑容量と前記第２の平滑容量と前記第１のインピーダンス素子との合成インピーダンスの時定数が１０マイクロ秒以上であることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。   6. The LED lighting device according to claim 5, wherein a time constant of a combined impedance of the first smoothing capacitor, the second smoothing capacitor, and the first impedance element is 10 microseconds or more. 前記スイッチング電源装置が、
第２のスイッチング素子と、
第２のインピーダンス素子と、
一方端が前記第２の平滑容量の前記第１の平滑容量と接続しない一方端と接続し、他方端が前記全波整流回路の前記一対の出力端のうち前記第１の平滑容量と接続しない出力端と接続する第３のインピーダンス素子と、
前記第３のインピーダンス素子の両端の電圧を比較する電圧比較器と、を備え、
前記第２のスイッチング素子と前記第２のインピーダンス素子の直列回路の両端が、前記全波整流回路の前記一対の出力端の夫々と、各別に接続し、
前記第２の平滑容量の前記一方端の電位が前記第２の平滑容量と前記第１の平滑容量との接続点の電位よりも低い場合、前記第３のインピーダンス素子の前記一方端の電位を基準とする前記第３のインピーダンス素子の前記他方端の電位が所定の基準電圧よりも高いと前記第２のスイッチング素子がオンし、低いと前記第２のスイッチング素子がオフし、
前記第２の平滑容量の前記一方端の電位が前記第２の平滑容量と前記第１の平滑容量との接続点の電位よりも高い場合、前記第３のインピーダンス素子の前記一方端の電位を基準とする前記第３のインピーダンス素子の前記他方端の電位が所定の基準電圧よりも低いと前記第２のスイッチング素子がオンし、高いと前記第２のスイッチング素子がオフすることを特徴とする請求項５または６に記載のＬＥＤ照明装置。 The switching power supply device
A second switching element;
A second impedance element;
One end is connected to one end of the second smoothing capacitor not connected to the first smoothing capacitor, and the other end is not connected to the first smoothing capacitor of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit. A third impedance element connected to the output end;
A voltage comparator for comparing voltages across the third impedance element,
Both ends of the series circuit of the second switching element and the second impedance element are connected to each of the pair of output ends of the full-wave rectifier circuit,
When the potential at the one end of the second smoothing capacitor is lower than the potential at the connection point between the second smoothing capacitor and the first smoothing capacitor, the potential at the one end of the third impedance element is When the potential at the other end of the third impedance element as a reference is higher than a predetermined reference voltage, the second switching element is turned on, and when the potential is lower, the second switching element is turned off.
When the potential at the one end of the second smoothing capacitor is higher than the potential at the connection point between the second smoothing capacitor and the first smoothing capacitor, the potential at the one end of the third impedance element is The second switching element is turned on when the potential at the other end of the third impedance element as a reference is lower than a predetermined reference voltage, and the second switching element is turned off when the potential is higher. The LED lighting device according to claim 5 or 6. 前記第３のインピーダンス素子は前記第１のインピーダンス素子と共用されることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明装置。

The LED lighting device according to claim 7, wherein the third impedance element is shared with the first impedance element.

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