JP2012029534A - Power supply device, and illumination device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置及びこの電源装置を備えた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a lighting device including the power supply device.
従来から、図14に示すように、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21と、ダイオードブリッジ21の直流出力を平滑及び電圧変換して出力するDC−DCコンバータ30とを備える電源装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。ダイオードブリッジ21は、LC型のローパスフィルタ20を介して交流電源6に接続されている。
Conventionally, as shown in FIG. 14, a power supply apparatus including a
上記のDC−DCコンバータ30は、ダイオードブリッジ21の直流出力端間に接続された2個の入力コンデンサCa,Cbの直列回路と、アノードがダイオードブリッジ21の高電圧側の直流出力端に接続された第1ダイオードDaと、カソードがダイオードブリッジ21の低電圧側の直流出力端に接続された第2ダイオードDbと、第1ダイオードDaのカソードと第2ダイオードDbとの間に接続された2個のスイッチング素子Qa,Qbの直列回路と、それぞれ1個ずつのスイッチング素子Qa,Qbに並列に且つダイオードブリッジ21の出力電圧に対して逆向きに接続された2個のダイオードDc,Ddと、入力コンデンサCa,Cbの接続点とスイッチング素子Qa,Qbの接続点との間に接続されたインダクタL0と、2個のスイッチング素子Qa,Qbの直列回路に並列に接続された出力コンデンサC0と、各スイッチング素子Qa,Qbを交互にオンオフ駆動する制御回路(図示せず)とを備え、出力コンデンサC0の両端が出力端として負荷Zに接続される。
In the DC-
上記のDC−DCコンバータ30の動作を説明する。上記の制御回路が各スイッチング素子Qa,Qbを交互にオンオフする周波数は、ダイオードブリッジ21に入力される交流電力の周波数に対して充分に高くされる。すなわち、上記オンオフの1周期中にはダイオードブリッジ21の直流出力電圧は変化しないものと見なすことができる。
The operation of the DC-
まず、低電圧側のスイッチング素子Qbがオフ状態に維持されたまま、高電圧側のスイッチング素子Qaがオンされる。すると、ダイオードブリッジ21→第1ダイオードDa→高電圧側のスイッチング素子Qa→インダクタL0→低電圧側の入力コンデンサCb→ダイオードブリッジ21の経路で電流が流れ、この間、インダクタL0にエネルギーが蓄積される。また、低電圧側の入力コンデンサCbが充電される。2個の入力コンデンサCa,Cbの両端電圧はダイオードブリッジ21の直流出力端間の電圧に等しいから、低電圧側の入力コンデンサCbの充電に伴って高電圧側の入力コンデンサCaは放電される。
First, the switching element Qa on the high voltage side is turned on while the switching element Qb on the low voltage side is maintained in the off state. Then, a current flows through a path of the
次に、高電圧側のスイッチング素子Qaがオフされる。すると、インダクタL0に蓄積されたエネルギーが回生され、インダクタL0→高電圧側の入力コンデンサCa→第1ダイオードDa→出力コンデンサC0→低電圧側のスイッチング素子Qbに並列に接続されたダイオードDd→インダクタL0のループで流れる電流により、出力コンデンサC0が充電される。この間、高電圧側の入力コンデンサCaはさらに放電され、これに伴って低電圧側の入力コンデンサCbがさらに充電される。 Next, the switching element Qa on the high voltage side is turned off. Then, the energy stored in the inductor L0 is regenerated, and the inductor L0 → the input capacitor Ca on the high voltage side → the first diode Da → the output capacitor C0 → the diode Dd connected in parallel to the switching element Qb on the low voltage side → the inductor The output capacitor C0 is charged by the current flowing in the L0 loop. During this time, the input capacitor Ca on the high voltage side is further discharged, and the input capacitor Cb on the low voltage side is further charged accordingly.
次に、高電圧側のスイッチング素子Qaがオフ状態に維持されたまま、低電圧側のスイッチング素子Qbがオンされる。すると、ダイオードブリッジ21→高電圧側の入力コンデンサCa→インダクタL0→低電圧側のスイッチング素子Qb→第2ダイオードDb→ダイオードブリッジ21の経路で電流が流れ、この間、インダクタL0にエネルギーが蓄積される。また、高電圧側の入力コンデンサCaが充電され、これに伴って低電圧側の入力コンデンサCbは放電される。
Next, the switching element Qb on the low voltage side is turned on while the switching element Qa on the high voltage side is maintained in the off state. Then, a current flows through a path of the
次に、低電圧側のスイッチング素子Qbがオフされる。すると、インダクタL0に蓄積されたエネルギーが回生され、インダクタL0→高電圧側のスイッチング素子Qaに並列に接続されたダイオードDc→出力コンデンサC0→第2ダイオードDb→低電圧側の入力コンデンサCb→インダクタL0のループで流れる電流により、出力コンデンサC0が充電される。この間、低電圧側の入力コンデンサCbはさらに放電され、これに伴って高電圧側の入力コンデンサCaがさらに充電される。 Next, the switching element Qb on the low voltage side is turned off. Then, the energy stored in the inductor L0 is regenerated, and the inductor L0 → the diode Dc connected in parallel with the switching element Qa on the high voltage side → the output capacitor C0 → the second diode Db → the input capacitor Cb on the low voltage side → the inductor The output capacitor C0 is charged by the current flowing in the L0 loop. During this time, the input capacitor Cb on the low voltage side is further discharged, and the input capacitor Ca on the high voltage side is further charged accordingly.
以下、同様の動作が繰り返されることで、2個の入力コンデンサCa,Cbの直列回路の両端電圧が昇圧された電圧が、出力端(すなわち出力コンデンサC0の両端)から出力される。 Thereafter, by repeating the same operation, a voltage obtained by boosting the voltage across the series circuit of the two input capacitors Ca and Cb is output from the output terminal (that is, both terminals of the output capacitor C0).
上記のDC−DCコンバータ30の出力端間に接続される負荷Zは、例えばDC−DCコンバータ30の出力電力を変換することで生成した交流電力によって放電灯を点灯させるインバータ回路である。
The load Z connected between the output terminals of the DC-
しかし、上記のDC−DCコンバータ30は非絶縁型である。また、昇圧回路であるので、ダイオードブリッジ21の出力電圧の実効値(すなわち交流電源からの入力電圧の実効値。以下、「実効入力電圧」と呼ぶ。)より低い電圧を得るためには別途の降圧回路が必要となる。
However, the DC-
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、絶縁型であって且つ出力電圧を実効入力電圧よりも低くすることができ且つ入力電流歪の低減が可能な電源装置及びこの電源装置を備え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 apparatus that is of an insulating type and can reduce an output current distortion with an output voltage lower than an effective input voltage. Another object of the present invention is to provide a lighting device including the power supply device.
本発明の電源装置は、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と、前記ダイオードブリッジの交流入力端間と直流出力端間とのいずれかに互いに直列に接続された2個の入力コンデンサと、前記ダイオードブリッジの直流出力端間に互いに直列に接続された2個のスイッチング素子と、前記入力コンデンサ間の接続点と前記スイッチング素子間の接続点との間に接続された一次巻線とタップを有する二次巻線とを有するトランスと、それぞれアノードとカソードとのうちの一方であって互いに共通の一方が前記二次巻線の一端ずつに接続された2個の出力ダイオードと、各前記出力ダイオードのアノードとカソードとのうちの他方に一端が接続されるとともに他端が前記二次巻線のタップに接続された出力コンデンサと、2個の前記スイッチング素子を交互にオンオフ駆動する制御回路とを備えることを特徴とする。 A power supply apparatus according to the present invention includes a diode bridge for full-wave rectification of input AC power, and two input capacitors connected in series between either an AC input terminal or a DC output terminal of the diode bridge. Two switching elements connected in series between the DC output terminals of the diode bridge, and a primary winding connected between a connection point between the input capacitors and a connection point between the switching elements, A transformer having a secondary winding having a tap, two output diodes, each of which is one of an anode and a cathode, each of which is common to one end of the secondary winding; An output capacitor having one end connected to the other of the anode and cathode of the output diode and the other end connected to the tap of the secondary winding; Characterized in that it comprises a control circuit for on-off driving the switching elements alternately.
この電源装置において、2個の前記スイッチング素子の直列回路に並列に接続されたスナバコンデンサを備えることが望ましい。 In this power supply device, it is desirable to provide a snubber capacitor connected in parallel to a series circuit of the two switching elements.
また、この電源装置において、前記スナバコンデンサのキャパシタンスは、前記出力コンデンサのキャパシタンスの100分の1以下であることを特徴とする。 In this power supply device, the snubber capacitor has a capacitance of 1/100 or less of the capacitance of the output capacitor.
さらに、この電源装置において、前記制御回路は、前記ダイオードブリッジの直流出力端間の電圧と前記スナバコンデンサの両端電圧との比率を一定に維持するように、前記オンオフ駆動の周波数を随時変更することが望ましい。 Further, in this power supply apparatus, the control circuit changes the frequency of the on / off drive as needed so as to maintain a constant ratio between the voltage between the DC output terminals of the diode bridge and the voltage between both terminals of the snubber capacitor. Is desirable.
また、この電源装置において、前記制御回路は、前記ダイオードブリッジの直流出力端間の電圧が分圧された電圧と前記スナバコンデンサの両端電圧が分圧された電圧との比率を一定に維持するように、前記オンオフ駆動の周波数を随時変更することが望ましい。 In the power supply apparatus, the control circuit may maintain a constant ratio between a voltage obtained by dividing the voltage between the DC output terminals of the diode bridge and a voltage obtained by dividing the voltage across the snubber capacitor. In addition, it is desirable to change the frequency of the on / off drive as needed.
さらに、この電源装置において、前記制御回路は、前記スナバコンデンサの両端電圧を一定に維持するように、前記オンオフ駆動の周波数を随時変更することが望ましい。 Furthermore, in this power supply device, it is preferable that the control circuit changes the frequency of the on / off drive as needed so as to maintain the voltage across the snubber capacitor constant.
また、この電源装置において、前記出力コンデンサの両端に入力端が接続されたDC−DCコンバータを備えることが望ましい。 The power supply apparatus preferably includes a DC-DC converter having input terminals connected to both ends of the output capacitor.
さらに、この電源装置において、各前記入力コンデンサの両端間にはそれぞれ抵抗と補助スイッチング素子との直列回路が接続され、前記制御回路は、前記入力コンデンサ間で両端電圧の平均値を互いに一致させるように、各前記補助スイッチング素子をオンオフ駆動することが望ましい。 Further, in this power supply device, a series circuit of a resistor and an auxiliary switching element is connected between both ends of each of the input capacitors, and the control circuit is configured so that the average values of the voltages at both ends are matched between the input capacitors. In addition, it is desirable to drive each auxiliary switching element on and off.
また、この電源装置において、前記トランスにおいて一次巻線の一端と二次巻線の一端とがコンデンサを介して互いに接続されていることが望ましい。 In the power supply apparatus, it is desirable that one end of the primary winding and one end of the secondary winding are connected to each other via a capacitor in the transformer.
さらに、この電源装置において、前記2個のスイッチング素子の直列回路において低電圧側となる一端と前記出力コンデンサの一端とがコンデンサを介して互いに接続されていることが望ましい。 Furthermore, in this power supply device, it is desirable that one end on the low voltage side in the series circuit of the two switching elements and one end of the output capacitor are connected to each other via a capacitor.
また、この電源装置において、前記ダイオードブリッジの直流出力端間に互いに直列に接続された2個の第2スイッチング素子と、前記入力コンデンサの接続点と前記スイッチング素子の接続点との間に接続された一次巻線とタップを有する二次巻線とを有する第2トランスと、それぞれアノードとカソードとのうちの一方であって互いに共通の一方が前記第2トランスの二次巻線の一端ずつに接続された2個の第2出力ダイオードと、各前記第2出力ダイオードのアノードとカソードとのうちの他方に一端が接続されるとともに他端が前記第2トランスの二次巻線のタップに接続された第2出力コンデンサとを備え、前記制御回路は、2個の前記第2スイッチング素子を交互にオンオフ駆動することが望ましい。 In this power supply apparatus, the second switching element connected in series between the DC output terminals of the diode bridge is connected between the connection point of the input capacitor and the connection point of the switching element. A second transformer having a primary winding and a secondary winding having a tap, and one of an anode and a cathode, respectively, which is common to one end of the secondary winding of the second transformer. One end is connected to the other of the two connected second output diodes and the anode and cathode of each second output diode, and the other end is connected to the tap of the secondary winding of the second transformer. It is preferable that the control circuit alternately turns on and off the two second switching elements.
本発明の照明装置は、上記いずれかの電源装置と、前記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特徴とする。 The illumination device of the present invention includes any one of the power supply devices described above and an electrical light source that is turned on by output power of the power supply device.
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望ましい。 In this illuminating device, it is desirable to provide a solid light emitting element as the electrical light source.
本発明によれば、トランスにより入出力間の絶縁が達成され、また、トランスの巻数比により、出力電圧を実効入力電圧よりも低くすることができる。さらに、トランスの一次巻線に電流が流れると各入力コンデンサの両端電圧がそれぞれ変化し、これに伴ってダイオードブリッジから電流が連続的に入力されるから、入力電流歪が改善される。 According to the present invention, insulation between the input and output is achieved by the transformer, and the output voltage can be made lower than the effective input voltage due to the turns ratio of the transformer. Further, when a current flows through the primary winding of the transformer, the voltage across each input capacitor changes, and accordingly, the current is continuously input from the diode bridge, thereby improving the input current distortion.
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)
本実施形態の電源装置は、図1に示すように、LC型のローパスフィルタ20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21を備える。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the power supply apparatus according to the present embodiment includes a
また、本実施形態は、ダイオードブリッジ21の直流出力端間に互いに直列に接続された2個の入力コンデンサC1,C2を備える。さらに、本実施形態は、ダイオードブリッジ21の高電圧側の直流出力端にアノードが接続された第1ダイオードD1と、ダイオードブリッジ21の低電圧側の直流出力端にカソードが接続された第2ダイオードD2と、第1ダイオードD1のカソードと第2ダイオードD2との間に互いに直列に接続された2個のスイッチング素子Q1,Q2と、入力コンデンサC1,C2の接続点とスイッチング素子Q1,Q2の接続点との間に一次巻線が接続されたトランスT1と、各スイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフ駆動する制御回路3とを備える。各スイッチング素子Q1,Q2は、それぞれ寄生ダイオードを有する例えばMOSFETからなり、寄生ダイオードの向きをダイオードブリッジ21の直流出力の向きに対して逆向きとして接続されている。
In addition, the present embodiment includes two input capacitors C1 and C2 connected in series between the DC output terminals of the
さらに、本実施形態は、トランスT1を介して伝送された電力により充電され、両端が出力端として発光ダイオード4などの負荷に接続される出力コンデンサC3を備える。出力コンデンサC3は例えば電解コンデンサからなる。トランスT1の二次巻線にはタップが設けられており、タップに出力コンデンサC3の一端が接続されている。さらに、本実施形態は、それぞれアノードがトランスT1の二次巻線の一端ずつに接続された2個の出力ダイオードD3,D4を備え、各出力ダイオードD3,D4のカソードはそれぞれ出力コンデンサC3の他端に接続されている。そして、出力コンデンサC3において、トランスT1の二次巻線のタップに接続された上記一端が低電圧側の出力端となり、各出力ダイオードD3,D4のカソードに接続された上記他端が高電圧側の出力端となる。
Furthermore, the present embodiment includes an output capacitor C3 that is charged by the power transmitted through the transformer T1 and that has both ends connected to a load such as the light-emitting
本実施形態において、出力コンデンサC3の両端間には、負荷として固体発光素子の一種である発光ダイオード4が接続されている。ダイオードブリッジ21の出力電圧の実効値から発光ダイオード4に適した電圧への降圧は、トランスT1の巻数比により達成されている。なお、負荷としては発光ダイオード4に代えて例えば有機EL(図示せず)を接続してもよい。上記のように電気的光源として発光ダイオード4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や放電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。
In the present embodiment, a
制御回路3は、ダイオードブリッジ21に入力される交流電力の周波数よりも充分に高い周波数で、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフ駆動する。この結果、第1ダイオードD1に流れる電流Id1と、第2ダイオードD2に流れる電流Id2と、ダイオードブリッジ21への入力電流(すなわちダイオードブリッジ21からの出力電流)Idbとはそれぞれ図2に示すような波形となる。ダイオードブリッジ21への入力電流のうち、高周波の成分はローパスフィルタ20の作用により減衰される。また、図3に示すように、トランスT1の一次巻線に流れる電流It1の包絡線は、正負両側についてそれぞれダイオードブリッジ21の直流出力(脈流出力)の電圧(以下、「整流電圧」と呼ぶ。)Vdbの波形となる。
The
上記構成によれば、トランスT1により入出力間の絶縁が達成され、また、トランスT1の巻数比により、出力電圧を実効入力電圧よりも低くすることができる。さらに、トランスT1の一次巻線に電流が流れると各入力コンデンサC1,C2の両端電圧がそれぞれ変化し、これに伴ってダイオードブリッジDBから電流が連続的に入力されるから、入力電流歪が改善される。 According to the above configuration, insulation between the input and output is achieved by the transformer T1, and the output voltage can be made lower than the effective input voltage by the turn ratio of the transformer T1. Furthermore, when a current flows through the primary winding of the transformer T1, the voltage across the input capacitors C1 and C2 changes, and the current is continuously input from the diode bridge DB. Is done.
(実施形態2)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 2)
Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the description of the common parts is omitted.
本実施形態は、図4に示すように、スイッチング素子Q1,Q2の直列回路に並列に接続されたスナバコンデンサC4を備える。スナバコンデンサC4はスイッチング素子Q1,Q2のオンオフ駆動時に発生するパルスを抑制するものであり、スナバコンデンサC4のキャパシタンスは出力コンデンサC3のキャパシタンスの100分の1以下でよい。スナバコンデンサC4としてフィルムコンデンサを用いる場合には、スナバコンデンサC4として電解コンデンサを用いる場合に比べて小型化が可能である。 As shown in FIG. 4, this embodiment includes a snubber capacitor C4 connected in parallel to a series circuit of switching elements Q1 and Q2. The snubber capacitor C4 suppresses pulses generated when the switching elements Q1 and Q2 are driven on and off, and the capacitance of the snubber capacitor C4 may be 1/100 or less of the capacitance of the output capacitor C3. When a film capacitor is used as the snubber capacitor C4, the size can be reduced as compared with the case where an electrolytic capacitor is used as the snubber capacitor C4.
また、制御回路3は、スナバコンデンサC4の両端電圧(以下、「スナバ電圧」と呼ぶ。)Vsnの波形を、整流電圧Vdbの波形と相似にするように、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフの周波数を随時変化させる。言い換えると、制御回路3は、スナバ電圧Vsnを、整流電圧Vdbの定数倍とするようにフィードバック制御する。
The
具体的には、制御回路3は、オペアンプOP1と、オペアンプOP1の出力電圧に応じた周波数の出力を生成する電圧制御発振回路31と、電圧制御発振回路31の出力をオンデューティ50%の適宜電圧の矩形波に整形する矩形波生成回路32とを有する。矩形波生成回路32の出力は、低電圧側のスイッチング素子Q2のゲートに直接入力されるとともに、否定回路33を介して高電圧側のスイッチング素子Q1のゲートに入力されている。これにより、スイッチング素子Q1,Q2は電圧制御発振回路31の出力の周波数で交互にオンオフ駆動される。
Specifically, the
また、制御回路3において、オペアンプOP1は、反転入力端子と出力端子とがコンデンサCfbを介して接続されることで積分回路を構成している。さらに、オペアンプOP1において、非反転入力端子には整流電圧Vdbが抵抗Ra,Rbにより分圧された電圧が抵抗Reを介して入力され、反転入力端子にはスナバ電圧Vsnが抵抗Rc,Rdにより分圧された電圧が抵抗Rfを介して入力されている。
In the
すなわち、制御回路3は、スナバ電圧Vsnが整流電圧Vdbに対して低いほど、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフの周波数(以下、「動作周波数」と呼ぶ。)を低くする。
That is, the
本発明者の実験によれば、上記制御により、スナバ電圧Vsnの波形は整流電圧Vdbの波形と相似となり、出力コンデンサC3の両端電圧は略一定に維持された。 According to the experiment of the present inventor, the waveform of the snubber voltage Vsn is similar to the waveform of the rectified voltage Vdb by the above control, and the voltage across the output capacitor C3 is maintained substantially constant.
ここで、制御回路3が出力コンデンサC3の両端電圧を検出してこれを一定に維持するようにフィードバック制御を行う場合、トランスT1の一次側と二次側との間で絶縁性を確保するためには、制御回路3と出力コンデンサC3との間に例えばフォトカプラのような部品を挿入する必要がある。これに対し、本実施形態では、出力コンデンサC3の両端電圧の検出が行われていないので、フォトカプラのような部品が不要となっている。
Here, when the
なお、制御回路3が、上記のように動作周波数を変更する代わりに、又は上記のような動作周波数の変更に加えて、一方のスイッチング素子Q1のオン状態の継続時間の長さと他方のスイッチング素子Q2のオン状態の継続時間の長さとの比率の変更により上記のフィードバック制御を実現してもよい。このような制御回路3は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Instead of changing the operating frequency as described above or in addition to changing the operating frequency as described above, the
(実施形態3)
本実施形態の基本構成は実施形態2と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 3)
Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the second embodiment, the description of the common parts is omitted.
本実施形態において、スナバコンデンサC4としては、例えば電解コンデンサのように、比較的にキャパシタンスが高いものが用いられている。スナバコンデンサC4のキャパシタンスは例えば出力コンデンサC3と同じとされる。 In the present embodiment, a snubber capacitor C4 having a relatively high capacitance, such as an electrolytic capacitor, is used. The capacitance of the snubber capacitor C4 is the same as that of the output capacitor C3, for example.
また、制御回路3は、スナバ電圧Vsnを一定電圧に維持するようにフィードバック制御する。
The
具体的には、図5に示すように、制御回路3のオペアンプOP1において、非反転入力端子には所定の参照電圧Vrefが入力されている。また、一端がオペアンプOP1の出力端子に接続されたコンデンサCfbの他端とオペアンプOP1の反転入力端子との間には抵抗Rgが挿入されており、スナバ電圧Vsnが分圧された電圧は抵抗Rfを介して上記のコンデンサCfbと抵抗Rgとの間に入力されている。
Specifically, as shown in FIG. 5, in the operational amplifier OP1 of the
すなわち、制御回路3は、上記の参照電圧Vrefを上記分圧の分圧比で除した目標電圧に対してスナバ電圧Vsnが低いほど、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフの周波数(以下、「動作周波数」と呼ぶ。)を低くする。
That is, as the snubber voltage Vsn is lower than the target voltage obtained by dividing the reference voltage Vref by the voltage dividing ratio, the
本発明者の実験によれば、上記制御により、スナバ電圧Vsnと出力コンデンサC3の両端電圧とはそれぞれ略一定に維持された。 According to the experiment of the present inventor, the snubber voltage Vsn and the voltage across the output capacitor C3 are maintained substantially constant by the above control.
本実施形態でも、実施形態2と同様に、出力コンデンサC3の両端電圧の検出が行われていないので、フォトカプラのような部品が不要となっている。 Also in this embodiment, since the voltage across the output capacitor C3 is not detected as in the second embodiment, a part such as a photocoupler is unnecessary.
なお、制御回路3が、上記のように動作周波数を変更する代わりに、又は上記のような動作周波数の変更に加えて、一方のスイッチング素子Q1のオン状態の継続時間の長さと他方のスイッチング素子Q2のオン状態の継続時間の長さとの比率の変更により上記のフィードバック制御を実現してもよい。このような制御回路3は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Instead of changing the operating frequency as described above or in addition to changing the operating frequency as described above, the
また、実施形態1〜3のそれぞれにおいて、図6に示すように、出力コンデンサC3の後段にDC−DCコンバータ5を接続してもよい。図6のDC−DCコンバータ5は、周知のバックコンバータにおいて出力端間のコンデンサを削除したような回路である。すなわち、図6のDC−DCコンバータ5は、出力コンデンサC3において高電圧側となる一端に一端が接続されたスイッチング素子Q7と、スイッチング素子Q7の他端にカソードが接続されるとともに出力コンデンサC3において低電圧側となる一端にアノードが接続されたダイオードD7と、このダイオードD7の両端間に発光ダイオード4との直列回路として接続されるインダクタL1と、スイッチング素子Q7を周期的にオンオフ駆動する駆動回路51とを備える。駆動回路51は、例えば光出力を指示する電気信号である調光信号を外部から入力され、調光信号によって指示された光出力が高いほどスイッチング素子Q7のオンデューティを高くすることで発光ダイオード4の光出力を高くする。上記の調光信号は、指示する光出力が高いほどオンデューティが高くされる矩形波(いわゆるPWM信号)であってもよいし、指示する光出力が高いほど電圧値が高くされるアナログ電圧信号であってもよい。駆動回路51の電源は、出力コンデンサC3の両端電圧を分圧する分圧抵抗R11,R12と、低電圧側の分圧抵抗R12に並列に接続されたツェナーダイオードZDとによって生成されている。上記のような駆動回路51は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。なお、DC−DCコンバータ5としては上記回路に代えて他の周知の回路を用いてもよい。
In each of the first to third embodiments, a DC-
ところで、入力コンデンサC1,C2間で、両端電圧の平均値が互いに異なると、一方の入力コンデンサC1,C2の寿命が短くなってしまう可能性がある。そこで、実施形態1〜3のそれぞれにおいて、図7の構成を採用してもよい。すなわち、各入力コンデンサC1,C2にそれぞれスイッチング素子(以下、「補助スイッチング素子」と呼ぶ。)Q3,Q4と抵抗Rb1,Rb2との直列回路を並列にする。さらに、制御回路3は、入力コンデンサC1,C2間で両端電圧の平均値を互いに一致させるように、通常はオフ状態に維持される各補助スイッチング素子Q3,Q4を適宜オン制御する。上記のような制御回路3は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
By the way, if the average values of the voltages at both ends of the input capacitors C1 and C2 are different from each other, the life of one of the input capacitors C1 and C2 may be shortened. Therefore, the configuration of FIG. 7 may be employed in each of the first to third embodiments. That is, a series circuit of switching elements (hereinafter referred to as “auxiliary switching elements”) Q3 and Q4 and resistors Rb1 and Rb2 are arranged in parallel with the input capacitors C1 and C2, respectively. Furthermore, the
さらに、実施形態1〜3のそれぞれにおいて、入力コンデンサC1,C2の直列回路をダイオードブリッジ21の直流出力端間に接続する代わりに、図8に示すように入力コンデンサC1,C2の直列回路をダイオードブリッジ21の交流入力端間に接続してもよい。この場合、スイッチング素子Q1,Q2の寄生ダイオードを通じた電流の逆流はダイオードブリッジ21によって阻止されることになるから、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2をそれぞれ省略することができる。この場合において、ダイオードブリッジ21としては高速整流素子(FRD)で構成されたものが用いられる。
Furthermore, in each of the first to third embodiments, instead of connecting the series circuit of the input capacitors C1 and C2 between the DC output terminals of the
また、実施形態1〜3のそれぞれにおいて、図9や図10に示すように、トランスT1において一次巻線の一端と二次巻線の一端との間や、2個のスイッチング素子Q1,Q2の直列回路において低電圧側となる一端(すなわちグランド)と出力コンデンサC3の一端との間を、コンデンサCsを介して互いに接続してもよい。この構成を採用すれば、ノイズがコンデンサCsを通じて流れることで、全体としてのノイズの強度を抑えることができる。 In each of the first to third embodiments, as shown in FIGS. 9 and 10, in the transformer T1, between one end of the primary winding and one end of the secondary winding, or between the two switching elements Q1 and Q2 In the series circuit, one end (that is, ground) on the low voltage side and one end of the output capacitor C3 may be connected to each other via the capacitor Cs. If this configuration is adopted, noise flows through the capacitor Cs, so that the noise intensity as a whole can be suppressed.
さらに、実施形態1〜3は、適宜の等価回路への置換も可能である。例えば、二次巻線にタップを有するトランスT1を1個用いる代わりに、図10に示すように一次巻線同士と二次巻線同士とがそれぞれ互いに直列に接続された2個のトランスT3,T4を用いてもよい。この場合、トランスT1の二次巻線のタップに代えて、2個のトランスT3,T4の二次巻線間が、出力コンデンサC3において低電圧側となる一端に接続される。上記構成を採用すれば、個々のトランスT3,T4については、タップを有するトランスT1よりも構造を単純化することができる。
Furthermore,
また、実施形態1〜3のそれぞれにおいて、図11に示すように、伝送及び出力のための回路を2個設けてもよい。図11の例について具体的に説明すると、2個の第2スイッチング素子Q5,Q6からなる直列回路が、スイッチング素子Q1,Q2の直列回路に並列に接続されている。また、図11の例は、第2スイッチング素子Q5,Q6の接続点と入力コンデンサC1,C2の接続点との間に一次巻線が接続された第2トランスT2を備える。さらに、図12に示すように、第2トランスT2の二次巻線にはタップが設けられており、このタップには例えば電解コンデンサからなる第2出力コンデンサC5の一端が接続されている。第2出力コンデンサC5の他端は、第2トランスT2の二次巻線の両端に対してそれぞれ1個ずつの第2出力ダイオードD5,D6を介して接続されている。第2の出力端となる第2出力コンデンサC5の両端間には、別途の発光ダイオード4aのような負荷を接続することができる。
In each of the first to third embodiments, as shown in FIG. 11, two circuits for transmission and output may be provided. The example of FIG. 11 will be specifically described. A series circuit including two second switching elements Q5 and Q6 is connected in parallel to the series circuit of the switching elements Q1 and Q2. In addition, the example of FIG. 11 includes a second transformer T2 in which a primary winding is connected between a connection point of the second switching elements Q5 and Q6 and a connection point of the input capacitors C1 and C2. Furthermore, as shown in FIG. 12, the secondary winding of the second transformer T2 is provided with a tap, and one end of a second output capacitor C5 made of, for example, an electrolytic capacitor is connected to the tap. The other end of the second output capacitor C5 is connected to both ends of the secondary winding of the second transformer T2 via one second output diode D5 and D6, respectively. A load such as a separate
上記各種の電源装置は、例えば図13に示すような照明装置7に用いることができる。図13の照明装置7は、電源装置の各回路部品をそれぞれ収納及び保持したケース70と、矢印A1で示すように収納されたケース70を保持するとともに発光ダイオード4,4aを保持する器具本体71とを有する。上記のような照明装置7は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
The various power supply devices can be used for an illumination device 7 as shown in FIG. 13, for example. 13 includes a
3 制御回路
4,4a 発光ダイオード(電気的光源、固体発光素子)
5 DC−DCコンバータ
7 照明装置
21 ダイオードブリッジ
C1,C2 入力コンデンサ
C3 出力コンデンサ
C4 スナバコンデンサ
C5 第2出力コンデンサ
D3,D4 出力ダイオード
Q1,Q2 スイッチング素子
Q3,Q4 補助スイッチング素子
Q5,Q6 第2スイッチング素子
Rb1,Rb2 抵抗
T1,T3,T4 トランス
T2 第2トランス
3
5 DC-DC converter 7
Claims (13)
前記ダイオードブリッジの交流入力端間と直流出力端間とのいずれかに互いに直列に接続された2個の入力コンデンサと、
前記ダイオードブリッジの直流出力端間に互いに直列に接続された2個のスイッチング素子と、
前記入力コンデンサ間の接続点と前記スイッチング素子間の接続点との間に接続された一次巻線とタップを有する二次巻線とを有するトランスと、
それぞれアノードとカソードとのうちの一方であって互いに共通の一方が前記二次巻線の一端ずつに接続された2個の出力ダイオードと、
各前記出力ダイオードのアノードとカソードとのうちの他方に一端が接続されるとともに他端が前記二次巻線のタップに接続された出力コンデンサと、
2個の前記スイッチング素子を交互にオンオフ駆動する制御回路とを備えることを特徴とする電源装置。 A diode bridge for full-wave rectification of the input AC power;
Two input capacitors connected in series with each other between an AC input terminal and a DC output terminal of the diode bridge;
Two switching elements connected in series between the DC output terminals of the diode bridge;
A transformer having a primary winding and a secondary winding having a tap connected between a connection point between the input capacitors and a connection point between the switching elements;
Two output diodes, each of which is one of an anode and a cathode, and one common to each other is connected to one end of the secondary winding;
An output capacitor having one end connected to the other of the anode and cathode of each output diode and the other end connected to the tap of the secondary winding;
And a control circuit for alternately turning on and off the two switching elements.
前記制御回路は、前記入力コンデンサ間で両端電圧の平均値を互いに一致させるように、各前記補助スイッチング素子をオンオフ駆動することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電源装置。 A series circuit of a resistor and an auxiliary switching element is connected between both ends of each of the input capacitors,
8. The power supply according to claim 1, wherein the control circuit drives each of the auxiliary switching elements on and off so that an average value of both-end voltages between the input capacitors coincides with each other. apparatus.
前記入力コンデンサの接続点と前記スイッチング素子の接続点との間に接続された一次巻線とタップを有する二次巻線とを有する第2トランスと、
それぞれアノードとカソードとのうちの一方であって互いに共通の一方が前記第2トランスの二次巻線の一端ずつに接続された2個の第2出力ダイオードと、
各前記第2出力ダイオードのアノードとカソードとのうちの他方に一端が接続されるとともに他端が前記第2トランスの二次巻線のタップに接続された第2出力コンデンサとを備え、
前記制御回路は、2個の前記第2スイッチング素子を交互にオンオフ駆動することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電源装置。 Two second switching elements connected in series between the DC output terminals of the diode bridge;
A second transformer having a primary winding and a secondary winding having a tap connected between a connection point of the input capacitor and a connection point of the switching element;
Two second output diodes, each of which is one of an anode and a cathode, each of which is common to one end of the secondary winding of the second transformer;
A second output capacitor having one end connected to the other of the anode and cathode of each second output diode and the other end connected to a tap of the secondary winding of the second transformer;
The power supply device according to claim 1, wherein the control circuit alternately turns on and off the two second switching elements.
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WO2013161215A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社小糸製作所 | Light source control device |
CN109831855A (en) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 上汽通用汽车有限公司 | A kind of body light switch controlling device |
CN113285603A (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-20 | 株式会社东芝 | Power conversion device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05304775A (en) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Yamaha Corp | Power supply circuit |
JPH06284713A (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-07 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Switching power-supply circuit |
JP2001211642A (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Sanken Electric Co Ltd | Switching power supply |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05304775A (en) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Yamaha Corp | Power supply circuit |
JPH06284713A (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-07 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Switching power-supply circuit |
JP2001211642A (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Sanken Electric Co Ltd | Switching power supply |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161215A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社小糸製作所 | Light source control device |
CN109831855A (en) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 上汽通用汽车有限公司 | A kind of body light switch controlling device |
CN113285603A (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-20 | 株式会社东芝 | Power conversion device |
JP2021132468A (en) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 株式会社東芝 | Electric power conversion device and power supply device |
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