JP2013046558A - 電源回路および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率および低ノイズを実現するための構成を備えた場合でも、出力端子短絡時に整流用ダイオードの安全性を確保する。
【解決手段】ＰＦＣ回路１０３を備えた電源回路１０であって、整流用ダイオード１４と平滑用コンデンサ１７との間に直列に接続された保護回路Ｐを備え、整流用ダイオード１４は、シリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成され、保護回路Ｐは即断ヒューズ１６により構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を備えた照明装置に好適に用いられる電源回路に関するものであり、特に、電源回路の構成を保護するための技術に関する。

従来、照明器具の光源として、熱電球や蛍光灯の代わりにＬＥＤを用いることが研究され、商品化もなされている。しかし、ＬＥＤを用いた照明器具では、様々な損失（ＬＥＤの発熱や電源回路の損失など）が発生するため、全体的な効率が低下する。そこで、効率を向上させるために、電源回路にＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路を設けて、電源回路の力率を改善する方法が提案されている。

力率とは、皮相電力に対する実電力（実効電力）の比率である。日本国内では、約１００Ｖの交流電力が６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの周波数で供給される。交流電力は、電気的負荷に有効に働く実電力と、電気的負荷でエネルギーが消費されずに交流サイクルで電源に戻される無効電力との両方において消費される。実電力と無効電力とのべクトル和が皮相電力である。そして、皮相電力に対する実電力の比が力率であり、０から１の間の数値となる。無効電力の存在によって、実電力は皮相電力よりも小さくなり、そのため電気的負荷の力率は１未満の数値となる。

商用電源（交流電力）を使用したＬＥＤ照明用の電源回路としては、例えば、商用電源を全波整流し、整流および平滑して直流電圧に変換した後、該直流電圧をスイッチングレギュレータなどで一定の直流電圧に変換し出力するものがある。これにより、ＬＥＤを、一定の直流電圧（電流）で点灯することができる。このような電源回路において、ＰＦＣ回路は、全波整流を行う整流部（例えばブリッジダイオードにより構成）と、整流および平滑する整流平滑部（例えばショットキーバリアダイオードおよび電解コンデンサにより構成）との間に設けられる。また、ＰＦＣ回路を備えた電源回路には、ＰＦＣ回路を制御する制御回路が備えられる。

ＰＦＣ回路は、整流部の出力電圧を昇圧し、このときに整流平滑部に流れ込む電流を調節することで、ＬＥＤ（電気的負荷）の入力電流の電流波形を、力率の高い波形である正弦波に近づける。この動作は、制御回路によって、所定の動作モードに従うように制御されている。動作モードとしては、ＣＲＭ（Current Resonant Mode：電流臨界モード）や、ＣＣＭ（Current Continuity Mode：電流連続モード）などがある。例えば、特許文献１には、ＣＲＭを適用した構成が記載されており、ＰＦＣ回路をＣＲＭで動作させることによって、ＣＲＭの利点を得つつ、力率を改善することが可能となっている。また、力率の改善により高調波電流の発生を抑制できるため、ノイズを低減することができる。

ここで、近年、エコを重視する考えが広まり、省エネを意識した製品を各企業が目指している。このため、ＰＦＣ回路を備えた電源回路では、さらなる効率の改善およびノイズの低減を実現し、さらには低コスト化も実現することが必要となっている。

この実現のためには、動作モードとしてＣＣＭを用いることが適している。また、整流平滑部の整流用ダイオードに、従来用いられていたＳｉ（シリコン）からなるショットキーバリアダイオードに代えて、特許文献２に記載のように、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）（炭化ケイ素ともいう）からなるショットキーバリアダイオードを用いることが適している。

動作モードとしてＣＣＭを用いるとともに、整流用ダイオードをＳｉＣショットキーバリアダイオードで構成する場合の構成は、動作モードとしてＣＲＭを用いるとともに、整流用ダイオードをＳｉショットキーバリアダイオードで構成する場合の構成と比較して、実使用負荷状態および低電流駆動領域において、高い効率が期待できる。また、整流用ダイオードのピーク電流を抑える構成となるため、より簡易なフィルタ構成にてＡＭラジオ帯域でのノイズの低減化を実現することが可能となる。

特表２０１０−５４１２５６号公報（２０１０年１２月２４日公開） 特表２００３−５２２４１７号公報（２００３年７月２２日公開）

しかしながら、上記のように、高効率および低ノイズを実現するために必要な構成を備えた場合、出力端子短絡時の安全性を検査するためのアブノーマル試験において、ＳｉＣショットキーバリアダイオードに不具合が生じるという問題がある。

電源回路には、ＬＥＤの破損などで発生した過電流により回路内部が破損することを防止するための保護回路が設けられている。この保護回路としては、例えば、ＳＬＯＷタイプのヒューズが用いられ、整流平滑部の平滑用コンデンサと電源回路の出力端子との間に設けられている。過電流が発生するとヒューズがオープン破壊となるので、過電流が回路内部に流れ続けることが防止される。

一方、ユーザ使用時の安全性を保証するために、電源回路の製造工程では、電源回路の出力端子を短絡して、回路内部に不具合が生じないかを検査するアブノーマル試験というものを実施している。しかし、このアブノーマル試験では、上記ＳＬＯＷタイプのヒューズが反応せず（オープン破壊しきれず）、整流用ダイオードに大電流が流れる。けれども、整流用ダイオードをＳｉショットキーバリアダイオードで構成した場合は、破壊に至ることは無いので、特段の問題は生じていなかった。

しかし、高効率化および低ノイズ化を目指し、整流用ダイオードをＳｉＣショットキーバリアダイオードで構成した場合、整流用ダイオードに大電流が流れることによって、ＳｉＣショットキーバリアダイオードのパッケージが破壊してしまうことがある。このため、ユーザにショックを与える破壊モードとなることがあり、ユーザを危険にさらす可能性がある。

このように、従来の構成では、高効率および低ノイズを実現するために必要な構成を揃えると、アブノーマル試験において、ＳｉＣショットキーバリアダイオードのパッケージの破壊が生じるという問題がある。上記特許文献１，２には、上記のようなアブノーマル試験において整流用ダイオードを保護する保護回路について、記載されていない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高効率および低ノイズを実現するために必要な構成を備えた場合でも、出力端子短絡時に整流用ダイオードの安全性を確保することができる電源回路および照明装置を提供することにある。

本発明の電源回路は、上記課題を解決するために、
力率改善回路を備えた電源回路であって、
整流用ダイオードおよび平滑用コンデンサにより構成される整流平滑回路と、
上記整流用ダイオードと上記平滑用コンデンサとの間に直列に接続された保護回路とを備え、
上記整流用ダイオードは、シリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成され、
上記保護回路は、即断ヒューズにより構成されることを特徴としている。

上記の構成によれば、例えば電源回路の出力端子の短絡によって、整流用ダイオードに過大電力が発生したときには、即座に即断ヒューズがオープン破壊となることにより、整流用ダイオードが破壊することを回避することが可能となる。よって、整流用ダイオードを、力率改善回路のスイッチング動作に適しているシリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成することで、電源回路全体の高効率および低ノイズを実現しつつ、整流用ダイオードの安全性を確保することが可能となる。

また、本発明の電源回路では、上記整流用ダイオードと上記保護回路との間に直列に接続されたサーミスタをさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、電源回路に電源を接続したときの突入電流の発生を防止し、突入電流によって保護回路が動作する、すなわち即断ヒューズがオープン破壊に至ることを防止することが可能となる。

また、本発明の電源回路では、上記保護回路は、上記整流用ダイオードに過大電力が発生したときと、上記電源回路の出力端子に過電流が発生したときとに動作することが好ましい。

上記の構成によれば、２つの働きを１つの保護回路で共用しているので、保護回路の省略、またこれによるコストダウンが可能となる。

また、本発明の電源回路では、上記即断ヒューズの定格電流値は、１．５Ａ〜２．０Ａであることが好ましい。

また、本発明の電源回路では、上記力率改善回路は、少なくとも昇圧用のチョークコイルを含んで、電流連続モードで動作するように構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、スイッチング損失の削減が可能となり、電源回路の効率をより高めることが可能となる。

本発明の照明装置は、少なくとも１つの発光素子を用いた光源と、上記発光素子を駆動する駆動回路と、上記駆動回路に電力を供給する電源回路とを備えている照明装置であって、上記電源回路は、上述の電源回路であることを特徴としている。

以上のように、本発明の電源回路は、整流用ダイオードが、シリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成され、整流用ダイオードと平滑用コンデンサとの間に直列に接続された保護回路が、即断ヒューズにより構成される構成を有している。

それゆえ、整流用ダイオードに過大電力が発生したときには、即座に即断ヒューズがオープン破壊となることにより、整流用ダイオードが破壊することを回避することが可能となる。したがって、整流用ダイオードを、シリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成することで、電源回路全体の高効率および低ノイズを実現しつつ、整流用ダイオードの安全性を確保することができるという効果を奏する。

本発明における電源回路の実施の一形態を示す回路ブロック図である。 上記電源回路を備えた照明装置を含むＬＥＤ照明システムの一構成例を示すブロック図である。 比較例としての電源回路の構成を示す回路ブロック図である。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

本実施の形態では、ＬＥＤを駆動するために直流電圧（電流）を供給する電源回路であって、特に商用電源（交流電源）を利用したＰＦＣ機能付きの電源回路について説明する。まず、電源回路を含む全体のＬＥＤ照明システムについて説明し、その後、電源回路について詳細に説明する。

（ＬＥＤ照明システムの構成）
図２は、ＬＥＤ照明システム１００の一構成例を示すブロック図である。図２に示すようにＬＥＤ照明システム１００は、電気的負荷としてのＬＥＤ群１１０（光源）と、ＬＥＤ群１１０に電力を供給するＬＥＤ照明回路１２０と、ＬＥＤ照明回路１２０に制御信号を送信することができる外部機器１３０とを備えている。ＬＥＤ群１１０およびＬＥＤ照明回路１２０は、照明装置を構成している。

ＬＥＤ群１１０は、多数のＬＥＤ（発光素子）を含んでおり、全体的またはグループ毎に、直列接続、並列接続、または直並列接続されている。ＬＥＤ群１１０は、ＰＤＭ調光方式およびＤＣ調光方式に対応可能に構成されている。また、各ＬＥＤは、高演色性の白色光（昼白色〜電球色）を発することができるように構成されている。

ＬＥＤ照明回路１２０は、電源回路１１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａ・１０７ｂ（駆動回路）、調光切替回路１０８、およびマイコン１０９を備えている。

電源回路１１５は、ＰＦＣ機能付きの電源回路である。電源回路１１５は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）からノイズ（高調波電流）を低減するためのラインフィルタ１０１と、ラインフィルタ１０１を通過した交流電圧を整流する整流回路１０２と、整流回路１０２で整流された電圧を整流および平滑する整流平滑回路１０４と、整流回路１０２の出力電圧を昇圧し、このときに整流平滑回路１０４に流れ込む電流を調節することで力率を改善するＰＦＣ回路１０３（力率改善回路）と、ＰＦＣ回路１０３を制御するＰＦＣ用ＩＣ１０５とにより構成されている。ＰＦＣ用ＩＣ１０５としては、定電流回路ＩＣ（例えば、ＳＴマイクロ製のＬ６５６２Ａ）が用いられる。この構成により、電源回路１１５は、商用電源から、高い力率で低ノイズの直流電圧（電流）を形成し、出力することができる。電源回路１１５の出力電圧（電流）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａ、および調光切替回路１０８に供給される。

ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａ・１０７ｂは、ＬＥＤ群１１０を駆動する。ここでは、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａに電圧を印加すると、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａによりＬＥＤ群１１０を昼白色で発光させることができ、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ｂに電圧を印加すると、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ｂによりＬＥＤ群１１０を電球色で発光させることができる。但し、発光色やドライバの数などは、これに限定されるものではない。

また、ＬＥＤドライバＩＣ１０７ａ・１０７ｂは、調光切替回路１０８で設定された調光方式に従って、ＬＥＤ群１１０を駆動する。調光切替回路１０８は、マイコン１０９の制御に応じて、ＰＤＭ調光方式とＤＣ調光方式とを切り替える。例えば、ＬＥＤ群１１０に大電流が流れる領域は、ＤＣ調光方式を使用し、小電流（例えば、定格電流に対して３０％）が流れる領域は、可聴周波数上限である２０ｋＨｚ以上の周波数帯によるＰＤＭ調光方式を使用することが好ましい。

マイコン１０９は、ＬＥＤ群１１０の駆動に関する制御（調光方式、調色、停止など）を行う。マイコン１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６から出力される制御電圧に応じて、上記制御を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、電源回路１１５の出力電圧から、マイコン１０９への制御電圧を生成している。

また、マイコン１０９は、外部機器１３０からの制御信号（例えば、赤外線信号）に応じて、上記制御を行うこともできる。外部機器１３０としては、リモコン１１１およびホトセンサ１１２が設けられている。これにより、例えば、ユーザは、リモコン１１１への入力操作により、ＬＥＤ群１１０の発光色を変えることができる。また、例えば、ホトセンサ１１２により検出した周囲環境の明るさに応じて、ＬＥＤ群１１０の輝度を変えることができる。

さらに、マイコン１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６からの制御電圧を、ＬＥＤ群１１０の常夜灯への電流駆動電圧として用いている。

上記の構成を有するＬＥＤ照明システム１００、特に照明装置では、ＰＦＣ回路１０３を備えた電源回路１１５を備えることによって、高い力率を得ることが可能となり、全体的な効率を向上させることが可能となる。また、高調波電流の発生を抑制できるため、ノイズを低減することが可能となる。

（電源回路の構成）
次に、電源回路１１５の構成について具体的に説明する。なお、以下では、まず比較例として、電源回路１１５を従来のように構成する場合（図３の電源回路５０）を説明した後、本実施例の電源回路（図１の電源回路１０）の構成について説明する。なお、以下の比較例および本実施例の電源回路は、一例として、トランスを用いない非絶縁コンバータ方式を採用している。

＜比較例＞
図３は、比較例としての電源回路５０の一構成例を示す図である。図３に示すように、電源回路５０は、ブリッジダイオード１１、フィルムコンデンサ１２、チョークコイル１３、整流用ダイオード５１、サーミスタ１５、平滑用コンデンサ１７、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２、電圧検出回路１８、トランジスタ１９、電流検出用抵抗２０、および、ＰＦＣ用ＩＣ１０５を備えている。

なお、ブリッジダイオード１１は、整流回路１０２を構成している。フィルムコンデンサ１２、チョークコイル１３、トランジスタ１９、および電流検出用抵抗２０は、ＰＦＣ回路１０３を構成している。整流用ダイオード５１および平滑用コンデンサ１７は、整流平滑回路１０４を構成している。また、図３では、ラインフィルタ１０１を省略して図示している。さらに、電源回路５０の出力端子ＯＵＴと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の入力端子との間に、ダイオード２１を設けている。

ブリッジダイオード１１の２つの入力端子は、ラインフィルタ１０１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている。ブリッジダイオード１１の第１出力端子（高電位側の端子）は、チョークコイル１３の主巻線、整流用ダイオード５１、サーミスタ１５、およびヒューズ５２をこの順番に介して、電源回路５０の出力端子ＯＵＴに接続されている。フィルムコンデンサ１２の一方の端子は、ブリッジダイオード１１の第１出力端子に接続されている。平滑用コンデンサ１７の一方の端子は、サーミスタ１５とヒューズ５２とを接続する経路に接続されている。ブリッジダイオード１１の第２出力端子（低電位側の端子）、フィルムコンデンサ１２の他方の端子、平滑用コンデンサ１７の他方の端子、およびチョークコイル１３の補助巻線の一方の端子は、共通してグランドに接続されている。チョークコイル１３の補助巻線の他方の端子は、ＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続されている。

フィルムコンデンサ１２は、トランジスタ１９のスイッチングに伴うリップル電流を除去する。チョークコイル１３は、昇圧用のチョークコイルである。整流用ダイオード５１は、Ｓｉ（シリコン）からなるショットバリアキーダイオードにより構成されている。サーミスタ１５は、電源回路５０に商用電源を接続した瞬間に突入電流が流れることを防止する。平滑用コンデンサ１７は、電解コンデンサにより構成されている。ヒューズ５２は、電源回路５０の出力端子に過電流が発生したときに、この過電流から回路内部を保護するための保護回路Ｑを構成している。

トランジスタ１９は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子が整流用ダイオード５１のアノード端子に接続され、ゲート端子がＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続され、ソース端子が電流検出用抵抗２０を介してグランドに接続されている。トランジスタ１９は、ＰＦＣ用ＩＣ１０５により、オン／オフが切り替えられる。また、電流検出用抵抗２０に発生する電圧を検出することによって、トランジスタ１９に流れる電流、ひいてはチョークコイル１３の主巻線に流れる電流を検出することができる。これにより、例えば、電流検出用抵抗２０の検出結果をＰＦＣ用ＩＣ１０５に供給し、ＰＦＣ用ＩＣ１０５にて所定値を超えたことを判定したときにトランジスタ１９をオフにすることによって、トランジスタ１９を過電流から保護することが可能となる。

電圧検出回路１８は、入力端子が平滑用コンデンサ１７の一方の端子とヒューズ５２とを接続する経路に接続され、出力端子がＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続されている。電圧検出回路１８は、出力電圧が、短絡により異常に低下したり、過電圧になった場合を検出すると、ＰＦＣ用ＩＣ１０５に通知して、トランジスタ１９をオフにさせる。

ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、ＣＲＭ（臨界モード）で、ＰＦＣ回路１０３を制御する。つまりは、ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、変動のＰＷＭ周波数（自励発振の周波数）で、トランジスタ１９のスイッチングを制御する。

上記の構成を有する電源回路５０では、ラインフィルタ１０１を通過した交流電圧は、ブリッジダイオード１１により整流された後、チョークコイル１３により昇圧され、整流用ダイオード５１および平滑用コンデンサ１７により整流および平滑化されて、直流電圧として出力端子ＯＵＴから出力される。

一方、チョークコイル１３で昇圧している間、ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、ＣＲＭ（臨界モード）で、トランジスタ１９を高周波数でスイッチング制御している。これにより、整流用ダイオード５１、ひいては平滑用コンデンサ１７に流れ込む電流が調節されているので、電源回路５０の力率が改善されている。

しかしながら、電源回路５０のように、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２を平滑用コンデンサ１７の後段に実装した状態では、アブノーマル試験で出力端子ＯＵＴを短絡した時に、電流がうまくヒューズ５２に流れず、ヒューズ５２をオープン破壊することができない。このため、Ｓｉタイプの整流用ダイオード５１を使用した場合には、ダイオードの樹脂パッケージの破壊には至らないが、ＳｉＣタイプの整流用ダイオードを使用する場合には、ユーザショックとなる樹脂パッケージの破壊が起こる可能性がある。

例えば、ＳｉＣタイプの整流用ダイオードとして、インフィニオン製ＩＤＨ０３ＳＧ６０Ｃ（６００Ｖ／３Ａ）のショットキーバリアダイオードを用いた場合、出力端子短絡時に過大電力が発生して、樹脂パッケージが破壊し、激しい音が鳴り、ユーザにショックを与える破壊モードとなった。したがって、安全性を確保するためには、別の保護回路を追加することが必要となり、コストアップ、また、回路面積の大型化を招いてしまう。

＜実施例＞
図１は、本実施例の電源回路１０の一構成例を示す図である。図１に示すように、電源回路１０は、ブリッジダイオード１１、フィルムコンデンサ１２、チョークコイル１３、整流用ダイオード１４、サーミスタ１５、即断ヒューズ１６、平滑用コンデンサ１７、電圧検出回路１８、トランジスタ１９、電流検出用抵抗２０、および、ＰＦＣ用ＩＣ１０５を備えている。

つまりは、電源回路１０は、比較例としての電源回路５０と比較して、整流用ダイオード５１に代えて整流用ダイオード１４を備えるとともに、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２を除いて、新たに即断ヒューズ１６を備えた構成を有している。なお、説明の便宜上、前述した比較例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

ブリッジダイオード１１の２つの入力端子は、ラインフィルタ１０１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている。なお、図１では、ラインフィルタ１０１を省略して図示している。ブリッジダイオード１１の第１出力端子（高電位側の端子）は、チョークコイル１３の主巻線、整流用ダイオード１４、サーミスタ１５、および即断ヒューズ１６をこの順番に介して、電源回路１０の出力端子ＯＵＴに接続されている。フィルムコンデンサ１２の一方の端子は、ブリッジダイオード１１の第１出力端子に接続されている。平滑用コンデンサ１７の一方の端子は、即断ヒューズ１６と出力端子ＯＵＴとを接続する経路に接続されている。ブリッジダイオード１１の第２出力端子（低電位側の端子）、フィルムコンデンサ１２の他方の端子、平滑用コンデンサ１７の他方の端子、およびチョークコイル１３の補助巻線の一方の端子は、共通してグランドに接続されている。チョークコイル１３の補助巻線の他方の端子は、ＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続されている。

整流用ダイオード１４は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなるショットバリアキーダイオードにより構成されている。即断ヒューズ１６は、電源回路１０の出力端子ＯＵＴが短絡したときに整流用ダイオード１４に発生する過大電力（過電流）から、整流用ダイオード１４を保護するための保護回路Ｐを構成している。即断ヒューズ１６の定格電流値は、例えば、１．５Ａ〜２．０Ａであることが望ましい。この値により、整流用ダイオード１４の安全性を確保することができる。この値以上の定格電流では、オープン破壊に至らない可能性がある。

トランジスタ１９は、ドレイン端子が整流用ダイオード１４のアノード端子に接続され、ゲート端子がＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続され、ソース端子が電流検出用抵抗２０を介してグランドに接続されている。電圧検出回路１８は、入力端子が平滑用コンデンサ１７の一方の端子と出力端子ＯＵＴとを接続する経路に接続され、出力端子がＰＦＣ用ＩＣ１０５に接続されている。

ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、ＣＣＭ（電流連続モード）で、ＰＦＣ回路１０３を制御する。つまりは、ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、固定のＰＷＭ周波数（発振器による固定された周波数）で、トランジスタ１９のスイッチングを制御する。

上記の構成を有する電源回路１０では、ラインフィルタ１０１を通過した交流電圧は、ブリッジダイオード１１により整流された後、チョークコイル１３により昇圧され、整流用ダイオード１４および平滑用コンデンサ１７により整流および平滑化されて、直流電圧として出力端子ＯＵＴから出力される。

一方、チョークコイル１３で昇圧している間、ＰＦＣ用ＩＣ１０５は、ＣＣＭ（連続モード）で、トランジスタ１９を高周波数でスイッチング制御している。これにより、整流用ダイオード１４、ひいては平滑用コンデンサ１７に流れ込む電流が調節されているので、電源回路１０の力率が改善されている。

また、電源回路１０においては、前述の電源回路５０と比較して、Ｓｉタイプの整流用ダイオード５１をＳｉＣタイプの整流用ダイオード１４に置き換えるとともに、ＰＦＣ回路１０３の動作モードをＣＲＭからＣＣＭに変更しているので、整流用ダイオードのピーク電流値を低減して熱損失を削減することが可能となる。また、逆回復時間（ｔｒｒ）の低減によりスイッチング損失の削減が可能となる。よって、電源回路１０では、高い効率を実現することができる。

さらに、電源回路１０においては、スイッチングのスパイク成分に起因する、ＡＭラジオ帯域のノイズについても低減が可能となる。これにより、より簡易なフィルタ構成とすることができる分、フィルタ部品のコストダウンが可能となる。

そして、電源回路１０の構成においては、整流用ダイオード１４およびサーミスタ１５の後段であって、平滑用コンデンサ１７の前段に、即断ヒューズ１６が設けられている。よって、アブノーマル試験で出力端子ＯＵＴの短絡を行ったときは、出力端子ＯＵＴの短絡により整流用ダイオード１４に発生した最初の過電流により、即座に即断ヒューズ１６がオープン破壊するので、整流用ダイオード１４の破壊を回避することが可能となる。

したがって、電源回路１０では、整流用ダイオード１４が破壊に至る前に、即断ヒューズ１６を安全に破壊することが可能となり、ユーザショックを与える破壊モードになることを回避し、高い安全性を確保することが可能となっている。

なお、即断ヒューズ１６は、上記のようにサーミスタ１５と平滑用コンデンサ１７との間に接続することが重要である。即断ヒューズ１６を、比較例の電源回路５０においてＳＬＯＷタイプのヒューズ５２を設置した位置、つまりは平滑用コンデンサ１７の後段に接続した場合は、整流用ダイオード１４の出力端を短絡した場合にオープン破壊することができない。このため、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２を使用した時と同様に、整流用ダイオード１４は破壊してしまう。

ここで、比較例の電源回路５０に着目して、Ｓｉタイプの整流用ダイオード５１をＳｉＣタイプの整流用ダイオード１４に置き換えた場合、整流用ダイオード１４の破壊を防止するためには、電源回路５０に即断ヒューズ１６を追加すればよいと考えられる。つまりは、電源回路５０では、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２をもって他のアブノーマル試験で安全に破壊する保護回路としているため、即断ヒューズ１６については追加の形となってしまい、ヒューズが二つ必要になると考えられる。しかし、このことはコストアップとなり望ましくない。

これに対し、本実施例の電源回路１０では、即断ヒューズ１６は、整流用ダイオード１４に過大電力が発生したとき（出力端子短絡時）と、電源回路１０の出力端子ＯＵＴに過電流が発生したとき（過電流発生時）との、それぞれの場合において動作する。よって、即断ヒューズ１６は、ＳＬＯＷタイプのヒューズと共通の働きをするので、即断ヒューズ一つで共通化することが可能となっている。こうして、２つの働きを１つの保護回路Ｐで共用していることにより、ヒューズの省略、またこれによるコストダウンが可能となる。また、ＳＬＯＷタイプのヒューズ５２から即断ヒューズ１６に置き換えているので、この分についてのコストダウンも期待できる。

また、単に即断ヒューズ１６を設けるだけでは、ＡＣ入力時の突入電流にて、通常動作で破壊してしまう危険性がある。これに対し、電源回路１０では、サーミスタ１５を設けることによって、即断ヒューズ１６を突入電流で破壊してしまわないようにするとともに、アブノーマル試験時に即断ヒューズ１６をオープン破壊できるようにしている。サーミスタ１５の定格電流値は、適切となるように設定すればよい。

なお、電源回路１０の高効率および低ノイズを実現するためには、必ずしも動作モードをＣＣＭ（連続モード）にする必要はなく、ＣＲＭ（臨界モード）を用いてもよい。但し、ＣＣＭにすると、スイッチング損失がＣＲＭのときよりも低減され、より効率を高めることができるので、特に効果が大きい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、ＰＦＣ回路を備えた電源回路に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、電源回路の製造方法に関する分野に好適に用いることができ、さらには、電源回路を備える照明装置、特にＬＥＤ照明装置などの分野にも広く用いることができる。

１０ 電源回路
１１ ブリッジダイオード
１２ フィルムコンデンサ
１３ チョークコイル
１４ 整流用ダイオード
１５ サーミスタ
１６ 即断ヒューズ
１７ 平滑用コンデンサ
１９ トランジスタ
１００ ＬＥＤ照明システム
１０１ ラインフィルタ
１０２ 整流回路
１０３ ＰＦＣ回路（力率改善回路）
１０４ 整流平滑回路
１０５ ＰＦＣ用ＩＣ
１０６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０７ａ，１０７ｂ ＬＥＤドライバＩＣ（駆動回路）
１１０ ＬＥＤ群（光源）
１１５ 電源回路
１２０ ＬＥＤ照明回路
１３０ 外部機器
ＯＵＴ 電源回路の出力端子
Ｐ 保護回路

Claims (6)

1. 力率改善回路を備えた電源回路であって、
   整流用ダイオードおよび平滑用コンデンサにより構成される整流平滑回路と、
   上記整流用ダイオードと上記平滑用コンデンサとの間に直列に接続された保護回路とを備え、
   上記整流用ダイオードは、シリコンカーバイドからなるショットキーバリアダイオードにより構成され、
   上記保護回路は、即断ヒューズにより構成されることを特徴とする電源回路。
2. 上記整流用ダイオードと上記保護回路との間に直列に接続されたサーミスタをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 上記保護回路は、上記整流用ダイオードに過大電力が発生したときと、上記電源回路の出力端子に過電流が発生したときとに動作することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
4. 上記即断ヒューズの定格電流値は、１．５Ａ〜２．０Ａであることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
5. 上記力率改善回路は、少なくとも昇圧用のチョークコイルを含んで、電流連続モードで動作するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
6. 少なくとも１つの発光素子を用いた光源と、上記発光素子を駆動する駆動回路と、上記駆動回路に電力を供給する電源回路とを備えている照明装置であって、
   上記電源回路は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源回路であることを特徴とする照明装置。
   

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