JP2012050160A - Ｌｅｄ駆動用スイッチング電源装置及びそれを用いたｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときに、チョークコイルの飽和による過電流を防止し、スイッチング素子等の破壊を防ぐことができ、回路構成を簡単化できるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】スイッチング電源装置３００が起動するとき、及び異常高温状態のときにスイッチ１０をオフさせることで抵抗１１をアクティブとし、抵抗１１での電圧降下によりチョークコイル８に流す電流を制限し、チョークコイル８の飽和による過電流を防止し、スイッチング素子５等の破壊を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動用のスイッチング電源装置で、ＬＥＤに流れる電流波形を安定化できるものが、例えば特許文献１に提案されている。

特許文献１の第１図に開示されている回路図を参照すると、特許文献１のスイッチング電源装置は、１つ以上の発光ダイオードで構成されたＬＥＤ光源２を駆動するスイッチング電源装置であって、発光ダイオード２ｎのカソード端子に一端を接続されたチョークコイル５、及びアノード端子をチョークコイル５の他端に接続され、カソード端子を直流電源１の高電位端子と発光ダイオード２ａのアノード端子とに接続された整流ダイオード４とを有する。整流ダイオード４は、チョークコイル５に発生する逆起電力をＬＥＤ光源２に供給する。また、ＬＥＤ光源２の両端子間には容量素子３が接続される。そして発光ダイオード２ａのアノード端子は、電圧源である直流電源１の高電位端子に接続される。

スイッチング電源装置は、ＬＥＤ光源２に流れる電流を制御するスイッチング駆動回路８をさらに有する。スイッチング駆動回路８は、チョークコイル５に一端を接続され、他端を直流電源１の低電位端子に接続されて、直流電源１の出力電圧の印加／非印加を切り替えるスイッチング素子６、及びスイッチング素子６の制御端子に接続して、スイッチング素子６のオン／オフのタイミングを制御する制御回路ブロック７を有する。制御回路ブロック７は、スイッチング素子６に流れる電流を検出して、所定の発振周波数で断続的にスイッチング素子６のオン／オフを制御する。

上記構成においては、スイッチング素子６がオンして電流遮断期間から電流流通期間に移行する際には、発光ダイオード２ａ〜２ｎやチョークコイル５自体の寄生容量に電流が流れるため、過渡的に過大な電流がチョークコイル５に流れるが、過渡的に過大な電流はＬＥＤ光源２の両端子間に接続された容量素子３に流れて容量素子を充電するため、ＬＥＤ光源２には過渡的な過大な電流は流れない。またスイッチング素子５がオフして電流流通期間から電流遮断期間に移行する際には、チョークコイルに生じた逆起電力により整流ダイオード４がＬＥＤ光源２に回生電流を流し始めるまでに時間的な遅延が生じるために、瞬時的にチョークコイルに流れる電流波形は減少／増加して振動電流となるが、過渡的に変動した電流は、充電されている容量素子３からの充放電電流によって供給されるため、ＬＥＤ光源２は過渡的な電流変動の影響を受けない。

その結果、ＬＥＤ光源２に流れる電流波形にはノイズ電流が重畳しないため、ＬＥＤ光源２から発生するノイズが減少し、電圧源に伝達される雑音端子電圧を低減できる。また、ＬＥＤ光源２から発生するノイズを低減するために複雑な保護回路を必要としないため、簡易で小型化が可能なスイッチング電源装置を実現できる。

特開２００８−２３５５３０号公報 特開２０１０−１２４５７３号公報

しかし、上記構成では、スイッチング電源装置が起動されスイッチング素子６のオン／オフが開始されると、容量素子３には電荷が充電されていないため、チョークコイル５には、ほぼ直流電源１の電源電圧が印加され、大きな電流がチョークコイルに流れ、チョークコイルの飽和による過電流でスイッチング素子６やスイッチング駆動回路８内の素子の破壊や、チョークコイル５自体が破壊される可能性がある。

また、スイッチング電源装置の異常な温度上昇が起こり、チョークコイル５がキュリー温度を超えると、上記と同様のチョークコイル５の飽和による問題が生じる。

この対策として、チョークコイル等に最大定格の大きい部品を使用することが考えられるが、スイッチング電源装置並びにそれを用いたＬＥＤ照明装置の小型化が望まれており適切な対策ではない。

そこで従来、電源電圧起動時に突入電流や出力電圧のオーバーシュートを低減させるソフトスタートの技術がある。例えば、特許文献２によれば、主スイッチング素子がターンオンしてからブランキング時間が経過するまで、主スイッチング素子がターンオフするのを禁止するブランキング期間発生回路を備えたスイッチング電源装置において、主スイッチング素子が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間を決定するソフトスタート期間発生回路と、ソフトスタート期間中に、ソフトスタート期間の経過後に比べてブランキング時間を短くするための信号を生成するブランキング時間調整回路を設ける。上記の構成により、電源起動時の突入電流や出力電圧のオーバーシュートを低減させるソフトスタートを実行するとともに、ソフトスタート期間に主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化／損傷を防止している。

しかし、このようなソフトスタートの技術による対策では、スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路が複雑化してしまうという問題がある。

上記問題点を鑑み、本発明は、スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときに、チョークコイルの飽和による過電流を防止し、スイッチング素子等の破壊を防ぐことができ、回路構成を簡単化できるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置及びＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ＬＥＤ負荷に直列接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルに発生する逆起電力を前記ＬＥＤ負荷に供給する還流ダイオードと、前記ＬＥＤ負荷に流す電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御し前記ＬＥＤ負荷に流す電流を所定の電流値に制御する制御回路と、前記ＬＥＤ負荷の両端間に並列接続される容量素子と、を有するＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置において、
スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときに前記チョークコイルに流す電流を制限するよう動作する前記制御回路とは異なる電流制限回路を有する構成とする。

このような構成によれば、スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときにチョークコイルに流す電流が制限されることで、チョークコイルの飽和による過電流を防ぎ、スイッチ素子やチョークコイル等が破壊されることを防ぐことができ、安定的にスイッチング電源装置を動作させることができる。また、チョークコイル等に最大定格の大きな部品を使用する必要がなく、インダクタンスの小さいチョークコイルを選択できるため、スイッチング電源装置を小型化することが可能となる。さらに、電流制限回路はスイッチング素子をスイッチング制御する制御回路とは異なって構成されるので、回路構成を簡単化することができる。

また、上記構成において、前記電流制限回路は、一端が電源ラインに接続され他端が前記容量素子に接続される抵抗素子、一端が前記容量素子に接続され他端が前記チョークコイルと前記ＬＥＤ負荷の接続点に接続される抵抗素子、並びに一端が前記容量素子と前記ＬＥＤ負荷の接続点に接続され他端が前記チョークコイルに接続される抵抗素子のうちいずれか一つと、前記抵抗素子と並列接続されるスイッチと、を有し、
スイッチング電源装置の起動時、または／及び異常高温状態検出時に前記スイッチはオフとされ、スイッチング電源装置の起動時から一定時間後、または／及び異常高温状態解除検出時に前記スイッチはオンに切替えられる構成としてもよい。

このような構成によれば、スイッチング電源装置の起動時、または／及び異常高温状態検出時にスイッチがオフとなることで抵抗素子がアクティブとなり、チョークコイルにかかる電圧が低下するので電流を制限でき、チョークコイルの飽和によるスイッチ素子等の破壊を防げる。また、スイッチング電源装置の起動時から一定時間後、または／及び異常高温状態解除検出時にスイッチがオンとなることで抵抗素子は短絡されるので、定常動作時に抵抗素子による消費電力の発生がなくなり、電源の効率を悪化させることもない。さらに、電流制限回路が抵抗素子とスイッチという簡単な構成で実現できる。

また、上記構成において、前記電流制限回路は、前記容量素子と前記ＬＥＤ負荷の接続点と前記チョークコイルとの接続点と、基準電圧ラインとの間に接続される電流引抜き回路を有し、
スイッチング電源装置の起動時に前記電流引抜き回路は電流の引抜きを開始し、起動時から一定時間後に前記電流引抜き回路は電流の引抜きを停止する構成としてもよい。

このような構成によれば、制御回路によるスイッチング素子のスイッチングが開始され定常動作に入る前に、引抜き電流により容量素子が充電されるので、チョークコイルに電源電圧の電圧がかかることがなくなり、チョークコイルの飽和を防げる。また、定常動作時に引抜き電流は流れないため、効率を悪化させることがなく、ＬＥＤ負荷に流れる電流に影響を与えないため、ＬＥＤ電流の制御を複雑にすることもない。

また、上記構成において、前記電流制限回路は、前記スイッチング素子と電流検出用抵抗素子とコンパレータと基準電圧源とを有するシリーズレギュレータであり、
スイッチング電源装置の起動時に前記シリーズレギュレータは動作を開始し、起動時から一定時間後に前記シリーズレギュレータは動作を停止する構成としてもよい。

このような構成によれば、制御回路によるスイッチング素子のスイッチングが開始され定常動作に入る前に、シリーズレギュレータにより一定電流を流すので、容量素子が充電され、チョークコイルに電源電圧の電圧がかかることがなくなり、チョークコイルの飽和を防げる。

また、上記いずれかの構成において、スイッチング電源装置の起動を検出する起動検出回路を有し、前記起動検出回路は、起動を検出するまでの一定時間は前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、起動を検出すると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとする構成としてもよい。

このような構成によれば、簡単な方法で一定時間を規定でき、起動から一定時間の間だけチョークコイルに流れる電流を制限できるので、一定時間後に定常動作に入っても効率を悪化させることがない。

また、上記いずれかの構成において、前記容量素子の両端間の電圧をモニタする電圧モニタ回路を有し、前記電圧モニタ回路は、スイッチング電源装置の起動時からモニタされた電圧が閾値電圧に達するまでは前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、モニタされた電圧が前記閾値電圧を超えると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとする構成としてもよい。

このような構成によれば、簡単な方法でかつ精度よくチョークコイルにかかる電圧を制限することができ、定常動作において効率を悪化させることもない。

また、上記いずれかの構成において、発振回路と、前記発振回路が出力する発振パルスをカウントするカウンタ回路と、を有し、前記カウンタ回路は、カウントを開始してから所定パルス数をカウントするまで前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、前記所定パルス数をカウントすると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとする構成としてもよい。

このような構成によれば、制御回路によるスイッチング素子のスイッチングが開始するまでの時間を正確にカウントすることができるため、精度の良い電流制御が可能となり、また、定常動作において効率を悪化させることもない。

また、上記いずれかの構成において、スイッチング電源装置の温度をモニタする温度モニタ回路を有し、前記温度モニタ回路は、モニタされた温度が閾値温度を超えている間は前記電流制限回路の電流制限機能をオンとする構成としてもよい。

このような構成によれば、温度上昇によりチョークコイルが飽和し過電流が流れることを防止し、異常高温状態におけるスイッチ素子等の破壊を防ぐことができ、安定的にスイッチング電源装置を動作させることができる。

また、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置は、絶縁型としてもよい。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置と、ＬＥＤ負荷とを備える構成とする。

本発明によれば、スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときに、チョークコイルの飽和による過電流を防止し、スイッチング素子等の破壊を防ぐことができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成図である。 第１実施形態における電流制限回路の変形例を示す図である。 第１実施形態における電流制限回路の変形例を示す図である。 スイッチ駆動回路の構成の一例を示す図である。 スイッチ駆動回路の構成の一例を示す図である。 スイッチ駆動回路の構成の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成図である。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同一の部分には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同一である。従って、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る非絶縁型構成であるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成を図１に示す。スイッチング電源装置３００は、ＬＥＤ負荷４００を駆動するスイッチング電源装置であって、全波整流器１と、レギュレータ２と、制御ＩＣ３と、スナバ回路４と、スイッチング素子５と、電流検出用抵抗６と、還流ダイオード７と、チョークコイル８と、平滑容量９と、スイッチ１０と、抵抗１１と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、平滑容量Ｃ１と、を備えている。ＬＥＤ照明装置としては、例えば、ＬＥＤ負荷４００及びスイッチング電源装置３００と、不図示のソケット等からＬＥＤ電球を構成することができる。

商用電源１００は、日本の場合、交流１００Ｖ、欧州等の場合、交流２４０Ｖ程度の商用電源である。調光器２００は、交流電圧を位相制御し、位相制御した交流電圧をスイッチング電源装置３００に印加することでＬＥＤ負荷４００の調光を行うものであり、不図示のトライアック及びＬＣ回路を有する。

全波整流器１は、交流を全波整流する。レギュレータ２は、全波整流された電源から直流電源を生成し、制御ＩＣ３に直流電源を供給する。スナバ回路４は、調光器２００を安定に動作させるための回路として、例えば抵抗値が数十Ωの抵抗、容量値が数ｕＦの容量素子で構成されており、時定数は数十ｕｓｅｃである。これにより、調光器２００の内部にあるノイズ除去用のＬＣ回路の共振を抑え、調光器２００が安定する。

制御ＩＣ３は、電流検出回路３Ａとスイッチング素子駆動回路３Ｃを有している。電流検出回路３Ａは、ＬＥＤ負荷４００に流れる電流を電流検出用抵抗６で電圧変換された電圧をモニターし、入力電源（全波整流器１の出力）に応じた出力パルスをスイッチング素子駆動回路３Ｃから出力してスイッチング素子５をオン／オフ制御することで、ＬＥＤ負荷４００に流れる電流を所定の電流値に制御する。オン／オフの周波数は数十ｋＨｚから百数十ｋＨｚである。より具体的に説明すると、全波整流器１の出力電圧が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧され、分圧された電圧を平滑容量Ｃ１で平滑化した電圧が基準電圧とされる。電流検出回路３Ａは、この基準電圧とＬＥＤ負荷４００に流れる電流が電流検出用抵抗６で電圧変換された電圧とを比較し、スイッチング素子駆動回路３Ｃによりスイッチング素子５を駆動する出力パルスのデューティ比を変化させ、ＬＥＤ負荷４００に流す電流を制御する。つまり、電流検出用抵抗６で電圧変換された電圧が基準電圧に達するまで出力パルスが出力される（ＰＷＭ制御）。例えば、調光器２００の位相角が小さい場合、全波整流器１の出力電圧が高いので基準電圧も高くなり、電流検出用抵抗６で電圧変換された電圧が基準電圧に達するまでに時間がかかるため出力パルス幅が広くなり、ＬＥＤ負荷４００に流す電流が大きくなる。これにより、調光器２００の位相角が小さい場合、ＬＥＤ負荷４００の輝度が高くなる。

また、還流ダイオード７は、チョークコイル８に発生する逆起電力をＬＥＤ負荷４００に供給する。平滑容量９は、ＬＥＤ負荷４００に流れる電流を安定化させる。

また、スイッチ１０が並列に接続された抵抗１１が、電源ラインＬ１（スナバ回路４の出力ライン）と平滑容量９との間に挿入されており、スイッチ１０と抵抗１１から電流制限回路が構成される。スイッチ１０は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子で構成すればよい。制御ＩＣ３が有するスイッチ駆動回路３Ｂは、スイッチング電源装置３００の起動時から一定時間の間、または異常高温状態のときスイッチ１０をオフとする。ここで、商用電源１００から調光器２００を介してスイッチング電源装置３００に電力供給が開始されることで、スイッチング電源装置３００は起動する。スイッチング電源装置３００が起動され、レギュレータ２により制御ＩＣ３の起動に必要な電源電圧が供給されると電流検出回路３Ａおよびスイッチング素子駆動回路３Ｃによるスイッチング素子５のオン／オフ制御が開始する。これにより、スイッチング電源装置起動のときや異常高温状態のときに抵抗１１がアクティブとされ、電流が流れると抵抗１１による電圧降下が発生し、チョークコイル８にかかる電圧が低下するため、チョークコイル８に流れる電流を制限し、チョークコイル８が飽和することを防げる。よって、飽和による過電流によりスイッチング素子５やチョークコイル８が破壊されることを防止できる。さらに、チョークコイルが飽和しにくいために、インダクタンスの小さいチョークコイルが選択できるため、スイッチング電源装置の小型化が図れる。

また、スイッチング電源装置起動時から一定時間後、または異常高温状態が解消されると、スイッチ駆動回路３Ｂは、スイッチ１０をオンとすることで抵抗１１を短絡させ、スイッチング電源装置３００は定常動作に入る。このようにすることで、抵抗１１による消費電力の発生もなくなるため、電源の効率を悪化させることもない。

上記のように、スイッチ１０と抵抗１１という簡単な構成で、スイッチング電源装置起動のときや異常高温状態のときに、過電流によりスイッチング素子５等が破壊されることを防ぐことが可能となる。

電流制限回路については、図１に限らず、図２Ａ及び図２Ｂのような構成としてもよい。図２Ａでは、スイッチ１０を並列に接続した抵抗１１を、平滑容量９と、ＬＥＤ負荷４００とチョークコイル８との接続点との間に挿入している。また、図２Ｂでは、スイッチ１０を並列に接続した抵抗１１を、平滑容量９とＬＥＤ負荷４００との接続点と、チョークコイル８との間に挿入している。

ここで、スイッチ駆動回路３Ｂの具体例について説明する。図３に、スイッチ駆動回路３Ｂの一構成例を示す。制御ＩＣ３の電源電圧Ｖｉｎと、電源電圧Ｖｉｎが抵抗１２と容量１３で構成されるローパスフィルタを通過した信号の反転信号が、ＡＮＤ回路１４に入力され、ＡＮＤ回路１４の出力はスイッチ１０（図１）に接続されるような構成となっている（なお、容量１３の抵抗１２側でない一端は、基準電圧ラインＬ２（図１）に接続される）。このような構成とすることで、スイッチング電源装置起動時から上記ローパスフィルタで設定される一定時間後にスイッチ１０を切り替えることができる。よって、スイッチング電源装置起動時から一定時間の間のみチョークコイル８に流れる電流の制限が可能となり、一定時間後の定常動作状態で効率の悪化を招くことがなくなる。

スイッチ駆動回路３Ｂの別の一構成例を、図４に示す。平滑容量９とＬＥＤ負荷４００のカソード側の接続点が、直列接続された抵抗１５及び抵抗１６を介して基準電圧ラインＬ２（図１）に接続される。抵抗１５と抵抗１６で分圧された電圧が、コンパレータ１８の非反転端子に入力される。コンパレータ１８の反転端子には基準電圧源１７の電圧が入力され、コンパレータ１８の出力はスイッチ１０（図１）に接続される。このような構成により、スイッチング電源装置起動時から平滑容量９に電荷が充電され、一定時間後に基準電圧源１７の電圧より抵抗１５、１６で分割された電圧が低くなると、スイッチ１０が切り替わる。これにより、平滑容量９にかかる電圧を直接モニターすることになるので、精度良くチョークコイルにかかる電圧制限を行うことが可能となる。

また、加熱保護回路としてのスイッチ駆動回路３Ｂの一構成例を、図５に示す。制御ＩＣ３の電源電圧Ｖｉｎと基準電圧ラインＬ２（図１）との間に、定電流源１９と抵抗２０が直列に接続される。定電流源１９と抵抗２０の接続点がコンパレータ２２の非反転端子に接続され、反転端子には基準電圧源２１が接続される。そして、コンパレータ２２の出力がスイッチ１０（図１）へ接続される。抵抗２０は、例えばサーミスタで構成され、正の温度特性を持つ抵抗とする（負の温度特性を持つ抵抗を用いる場合、コンパレータ２２の入力を逆転させればよい）。

上記構成にすると、制御ＩＣ３の温度が閾値をこえるとスイッチを切り替えることができる。よって、異常な温度上昇によりチョークコイルが飽和に入り過電流が流れることを防止し、異常高温状態でのスイッチング素子５等の破壊を防ぐことができ、安定的にスイッチング電源装置を動作させることが可能となる。

なお、上記加熱保護回路としてのスイッチ駆動回路３Ｂは、制御ＩＣ３内部ではなく、スイッチング電源装置内に外付け部品で構成されてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る非絶縁型構成であるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成を図６に示す。本実施形態に係るスイッチング電源装置５００は、上述の第１実施形態に係るスイッチング電源装置３００（図１）と電流制限回路の構成が異なる。平滑容量９とＬＥＤ負荷４００の接続点とチョークコイル８との接続点と、基準電圧ラインＬ２との間に、直列接続されたスイッチ２３と電流引抜き回路２４が挿入されており、スイッチ２３と電流引抜き回路２４で電流制限回路が構成される。なお、スイッチ２３は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子で構成すればよい。

スイッチング電源装置５００が起動されると、スイッチ駆動回路３Ｂによりスイッチ２３がオンにされ、電流引抜き回路２４により電流を引抜き、この引抜き電流で平滑容量９が充電される。このとき、スイッチング素子５はオフを維持する。そして、一定時間後、スイッチ駆動回路３Ｂによりスイッチ２３はオフにされ、電流検出回路３Ａおよびスイッチング素子駆動回路３Ｃによるスイッチング素子５のオン／オフ制御が開始され定常動作に入る。これにより、スイッチング素子５がオン／オフ制御される時には、平滑容量９による電圧降下でチョークコイル８に電源電圧の電圧がかかることが無くなり、チョークコイル８に流れる電流を制限し、チョークコイル８が飽和しにくくなる。よって、飽和によってもたらされるスイッチング素子５等の破壊を防ぐことができる。また、定常動作状態では、スイッチ２３がオフとされ、引抜き電流による効率の悪化を防げる。また、定常動作状態では、ＬＥＤ負荷４００に流す電流に影響を与えないため、ＬＥＤ電流の制御を複雑にすることもない。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る非絶縁型構成であるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成を図７に示す。本実施形態に係るスイッチング電源装置６００は、上述の第１実施形態に係るスイッチング電源装置３００（図１）と電流制限回路の構成が異なる。スイッチング素子５と、電流検出用抵抗素子６と、コンパレータ２６と、基準電圧源２５と、スイッチ２７とから電流制限回路としてのシリーズレギュレータが構成される。なお、スイッチ２７は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子で構成すればよい。

スイッチング電源装置６００が起動されると、スイッチ駆動回路３Ｂによりスイッチ２７がコンパレータ２６の出力側に切替えられ、シリーズレギュレータを動作させ、一定電流をチョークコイル８に流す制御が行われる。そして、一定時間後、スイッチ駆動回路３Ｂによりスイッチ２７が制御ＩＣ３の出力側に切替えられ、制御ＩＣ３によるスイッチング素子５のオン／オフ制御が開始する。これにより、制御ＩＣ３によりスイッチング素子５がオン／オン制御される時には、平滑容量９が充電されており、平滑容量９による電圧降下でチョークコイル８に電源電圧の電圧がかかることが無くなり、チョークコイル８に流れる電流を制限し、チョークコイル８が飽和しにくくなる。よって、飽和によってもたらされるスイッチング素子５等の破壊を防ぐことができる。また、定常動作状態では、シリーズレギュレータの動作は停止させるので、効率の悪化を防ぐことができる。

なお、基準電圧源２５と、コンパレータ２６と、スイッチ２７とから構成される電流制限回路は、制御ＩＣ３の内部に構成されるようにしてもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る非絶縁型構成であるＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置の概略構成を図８に示す。本実施形態に係るスイッチング電源装置７００は、制御ＩＣ２８の構成に主な特徴がある。制御ＩＣ２８は、発振回路２９と、カウンタ回路３０と、保護回路３１と、ＲＳフリップフロップ３２と、スイッチ３３と、ＡＮＤ回路３４と、コンパレータ３５と、コンパレータ３６と、基準電圧源３７と、を有している。なお、スイッチ３３は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子で構成すればよい。

スイッチング素子５に流れる電流を電流検出用抵抗６で電圧変換された電圧信号が、コンパレータ３５とコンパレータ３６の反転端子に入力される。コンパレータ３６の非反転端子には、基準電圧源３７の電圧信号が入力され、コンパレータ３５の非反転端子には、全波整流器１の出力電圧が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧及び平滑容量Ｃ１により平滑化された基準電圧が入力される。コンパレータ３５の出力は、ＲＳフリップフロップ３２のセット入力に接続される。ＲＳフリップフロップ３２のリセット入力には、発振回路２９からの信号が入力され、出力はスイッチ３３の一方の入力に接続される。またスイッチ３３の他方の入力に、コンパレータ３６の出力が接続される。また、発振回路２９からの信号はカウンタ回路３０に入力され、カウンタ回路３０は発振パルスをカウントし、所定のカウント後にスイッチ３３を切替える。ＡＮＤ回路３４の一方の入力に、スイッチ３３からの出力が接続され、他方の入力に加熱保護回路、過電流保護回路並びに過電圧保護回路から構成される保護回路３１の出力信号の反転信号が入力される。また、保護回路３１からの出力信号の反転信号は、カウンタ回路３０に入力され、加熱保護回路、過電流保護回路並びに過電圧保護回路の何れかが検出信号を出力すると、カウンタ回路３０に再カウントさせる。ＡＮＤ回路３４の出力が、スイッチング素子５を駆動する信号となる。

また、スイッチング素子５と、電流検出用抵抗６と、コンパレータ３６と、基準電圧源３７と、スイッチ３３と、ＡＮＤ回路３４とからシリーズレギュレータが構成される。

上記構成によれば、スイッチング電源装置起動時にカウンタ回路３０はカウントを開始し、電源装置起動時からの一定時間（Ｎパルス）が正確にカウントされる。カウンタ回路３０は、カウントを開始したときにスイッチ３３をコンパレータ３６側に選択させる。これにより、シリーズレギュレータを動作させ、チョークコイル８に一定電流を流すよう制御し、平滑容量９が充電される。そして、カウンタ回路３０は、一定時間をカウントすると、スイッチ３３をＲＳフリップフロップ３２側へ切替える。これにより、ＲＳフリップフロップ３２の出力によるスイッチング素子５のオン／オフ制御が開始される。よって、定常動作に入る時には、平滑容量９が充電されており、平滑容量９による電圧降下でチョークコイル８に電源電圧の電圧がかかることが無くなり、チョークコイル８に流れる電流を制限し、チョークコイル８が飽和しにくくなる。よって、飽和によってもたらされるスイッチング素子５等の破壊を防ぐことができる。

また、保護回路３１が検出信号を出力するとＡＮＤ回路３４の出力によりスイッチング素子５がオフとされ、平滑容量９が放電される。そして、保護回路３１が解除されるとき、カウンタ回路３０はカウントを再開すると共に、スイッチ３３をコンパレータ３６側に切替え、シリーズレギュレータが動作し、平滑容量９は再充電される。そして、カウンタ回路３０は、一定時間をカウントすると、スイッチ３３をＲＳフリップフロップ３２側へ切替え、ＲＳフリップフロップ３２の出力によるスイッチング素子５のオン／オフ制御が開始される。よって、定常動作に入る時には、平滑容量９が再充電されており、平滑容量９による電圧降下でチョークコイル８に電源電圧の電圧がかかることが無くなり、チョークコイル８の飽和を防ぐことができる。

カウント回路３０によってスイッチング素子５を定常動作させるまでの時間を正確にカウントできるので、精度の良い電流制御が可能となる。また、定常動作状態ではシリーズレギュレータの動作を停止させるので、効率を悪化させることもない。

以上、非絶縁型のスイッチング電源装置で実施形態を説明したが、トランスを用いた絶縁型のスイッチング電源装置にも本発明は当然に適用できる。

１ 全波整流器
２ レギュレータ
３ 制御ＩＣ
３Ａ 電流検出回路
３Ｂ スイッチ駆動回路
４ スナバ回路
５ スイッチング素子
６ 電流検出用抵抗
７ 還流ダイオード
８ チョークコイル
９ 平滑容量
１０ スイッチ
１１ 抵抗
１２ 抵抗
１３ 容量
１４ ＡＮＤ回路
１５、１６ 抵抗
１７ 基準電圧源
１８ コンパレータ
１９ 定電流源
２０ 抵抗
２１ 基準電圧源
２２ コンパレータ
２３ スイッチ
２４ 電流引抜き回路
２５ 基準電圧源
２６ コンパレータ
２７ スイッチ
２８ 制御ＩＣ
２９ 発振回路
３０ カウンタ回路
３１ 保護回路
３２ ＲＳフリップフロップ
３３ スイッチ
３４ ＡＮＤ回路
３５ コンパレータ
３６ コンパレータ
３７ 基準電圧源
Ｌ１ 電源ライン
Ｌ２ 基準電圧ライン
Ｒ１、Ｒ２ 分圧抵抗
Ｃ１ 平滑容量
１００ 商用電源
２００ 調光器
３００ スイッチング電源装置
４００ ＬＥＤ負荷
５００、６００、７００ スイッチング電源装置

Claims (10)

1. ＬＥＤ負荷に直列接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルに発生する逆起電力を前記ＬＥＤ負荷に供給する還流ダイオードと、前記ＬＥＤ負荷に流す電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御し前記ＬＥＤ負荷に流す電流を所定の電流値に制御する制御回路と、前記ＬＥＤ負荷の両端間に並列接続される容量素子と、を有するＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置において、
   スイッチング電源装置が起動するとき、または／及び異常高温状態のときに前記チョークコイルに流す電流を制限するよう動作する前記制御回路とは異なる電流制限回路を有することを特徴とするＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
2. 前記電流制限回路は、一端が電源ラインに接続され他端が前記容量素子に接続される抵抗素子、一端が前記容量素子に接続され他端が前記チョークコイルと前記ＬＥＤ負荷の接続点に接続される抵抗素子、並びに一端が前記容量素子と前記ＬＥＤ負荷の接続点に接続され他端が前記チョークコイルに接続される抵抗素子のうちいずれか一つと、前記抵抗素子と並列接続されるスイッチと、を有し、
   スイッチング電源装置の起動時、または／及び異常高温状態検出時に前記スイッチはオフとされ、スイッチング電源装置の起動時から一定時間後、または／及び異常高温状態解除検出時に前記スイッチはオンに切替えられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
3. 前記電流制限回路は、前記容量素子と前記ＬＥＤ負荷の接続点と前記チョークコイルとの接続点と、基準電圧ラインとの間に接続される電流引抜き回路を有し、
   スイッチング電源装置の起動時に前記電流引抜き回路は電流の引抜きを開始し、起動時から一定時間後に前記電流引抜き回路は電流の引抜きを停止することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
4. 前記電流制限回路は、前記スイッチング素子と電流検出用抵抗素子とコンパレータと基準電圧源とを有するシリーズレギュレータであり、
   スイッチング電源装置の起動時に前記シリーズレギュレータは動作を開始し、起動時から一定時間後に前記シリーズレギュレータは動作を停止することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
5. スイッチング電源装置の起動を検出する起動検出回路を有し、前記起動検出回路は、起動を検出するまでの一定時間は前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、起動を検出すると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
6. 前記容量素子の両端間の電圧をモニタする電圧モニタ回路を有し、前記電圧モニタ回路は、スイッチング電源装置の起動時からモニタされた電圧が閾値電圧に達するまでは前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、モニタされた電圧が前記閾値電圧を超えると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
7. 発振回路と、前記発振回路が出力する発振パルスをカウントするカウンタ回路と、を有し、前記カウンタ回路は、カウントを開始してから所定パルス数をカウントするまで前記電流制限回路の電流制限機能をオンとし、前記所定パルス数をカウントすると前記電流制限回路の電流制限機能をオフとすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
8. スイッチング電源装置の温度をモニタする温度モニタ回路を有し、前記温度モニタ回路は、モニタされた温度が閾値温度を超えている間は前記電流制限回路の電流制限機能をオンとすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
9. 絶縁型のスイッチング電源装置である請求項１〜請求項８のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載のＬＥＤ駆動用スイッチング電源装置と、ＬＥＤ負荷と、を備えたＬＥＤ照明装置。

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