JP2013070598A - 駆動電源及びこれを採用する電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動電源及びこれを採用する電子装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の駆動電源は、温度特性を有する負荷に電気的に接続される電圧出力端を備え、前記電圧出力端から前記負荷に駆動電圧を提供し、且つ前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出して、前記変化量によって前記駆動電圧を調整する。本発明の電子装置は、前記駆動電源を採用し且つ温度特性を有する負荷を備え、前記負荷は、前記電圧出力端によって前記駆動電源に電気的に接続され、前記駆動電源は、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量によって前記負荷に提供する前記駆動電圧を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度補償機能を有する駆動電源及びこの駆動電源を採用する電子装置に関するものである。

駆動電源は電子装置のロードに駆動電圧を提供するために用いられる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源は、高い発光効率を有するため、照明装置の負荷（ｌｏａｄ）として使用され、駆動電源から駆動電圧を受け取る。

しかし、発光ダイオードは負温度特性を有するので、発光ダイオードが作動する時に生じる熱によって環境温度が上昇すると、発光ダイオードの等価抵抗の抵抗値は減少する。駆動電圧から出力する駆動電圧が変化しない場合、発光ダイオードを流れる駆動電流は増加し、従って発光ダイオードの発熱量はさらに増大し、環境温度もさらに上昇し、このように循環して、発光ダイオードを流れる電流及び発光ダイオードの発熱量が増加すると、発光ダイオードの使用寿命が短縮し、発光ダイオードが発光しなくなる可能性もある。

本発明の目的は、前記課題を解決し、電子装置の負荷の使用寿命を高めることができる駆動電源及びこれを採用する電子装置を提供することである。

本発明に係る駆動電源は、温度特性を有する負荷に電気的に接続される電圧出力端を備え、前記電圧出力端から前記負荷に駆動電圧を提供し、且つ前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出して、前記変化量によって前記駆動電圧を調整する。

本発明に係る電子装置は、前記駆動電源を採用し且つ温度特性を有する負荷を備え、前記負荷は、前記電圧出力端によって前記駆動電源に電気的に接続され、前記駆動電源は、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量によって前記負荷に提供する前記駆動電圧を調整する。

従来の技術に比べて、本発明の駆動電源は、電子装置の負荷が環境温度変化の影響を受ける程度を検出し、且つこの影響程度に基づいて前記負荷に出力する駆動電圧を調整して、前記負荷が環境温度の影響を受けてその使用寿命が短縮される可能性を効果的に減少する。

本発明の実施形態に係る電子装置の回路構造を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る電子装置の回路構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係わる電子装置１０は、駆動電源１００及び負荷３００を備える。前記負荷３００は、負温度特性を有し、即ち、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値は、環境温度が上昇することに伴って低減する。本実施形態において、前記負荷３００は、ＬＥＤ光源である。

前記駆動電源１００は、交流源入力端１０１及び電圧出力端１０３を備える。前記交流源入力端１０１は、交流源信号を受信するために用いられ、前記交流源信号は、前記駆動電源１００の処理によって、前記電圧出力端１０３から直流電圧信号Ｕを出力する。前記負荷３００は、前記電圧出力端１０３に電気的に接続されて、前記直流電圧信号Ｕを受信して駆動電圧として、且つ前記駆動電圧の駆動によって正常に作動する。前記駆動電源１００は、前記負荷３００が環境温度の影響を受ける程度を検出し、即ち、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出し、且つ前記変化量に基づいて調整信号を出力して、前記負荷３００に出力する駆動電圧の大きさを制御することにより、環境温度の上昇に伴って前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が減少して、前記負荷３００を流れる駆動電流が増大する現象を改善する。

前記駆動電源１００は、前記負荷３００と並列接続される温度補償回路２００を備える。前記温度補償回路２００は、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出するために用いられ、且つ前記変化量に基づいて前記直流電圧信号Ｕに対して補償調整を行う。即ち、負温度特性を有する前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度の上昇に伴って減少する場合、前記温度補償回路２００は、調整信号を出力して、前記直流電圧信号Ｕを減少させ、負温度特性を有する前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度の低減に伴って増大する場合、前記温度補償回路２００は、調整信号を出力して、前記直流電圧信号Ｕを増大させる。

前記負荷３００が正温度特性を有し、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度上昇に伴って増大する場合、前記温度補償回路２００は、調整信号を出力して、前記直流電圧信号Ｕを増大させ、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度の低減に伴って減少する場合、前記温度補償回路２００は、調整信号を出力して、前記直流電圧信号Ｕを減少させる。

前記温度補償回路２００は、前記負荷３００と同じ温度特性を有するか又は前記負荷３００と相反する温度特性を有し、前記温度補償回路２００と前記負荷３００の温度特性が同じである場合、その温度係数も同じである。

前記駆動電圧の大きさは、パルス信号のデューティーから制御し、前記調整信号は、前記パルス信号のデューティー比を調整するために用いられ、前記デューティー比が増大すると、前記駆動電圧は増大し、前記デューティー比が減少すると、前記駆動電圧は減少する。

本実施形態において、前記温度補償回路２００の等価抵抗（図示せず）の抵抗値は、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値より大きく、前記温度補償回路２００が前記負荷３００の駆動電流を分けて取らないようにする。前記温度補償回路２００の等価抵抗を流れる電流は、ミリアンペア級別であればよい。

前記駆動電源１００は、変圧器回路１３０及びＰＷＭ制御回路１５０をさらに備える。

前記変圧器回路１３０は、前記駆動電源１００が受信する前記交流源信号に基づいて、前記直流電圧信号Ｕを出力し、且つ前記電圧出力端１０３から前記負荷３００に出力する。

前記ＰＷＭ制御回路１５０は、前記変圧器回路１３０にパルス信号を送信し、パルス信号のデューティー比を利用して前記変圧器回路１３０から出力する直流電圧信号の大きさを制御する。即ち、前記パルス信号のデューティー比が増大する時、前記変圧器回路１３０から出力する直流電圧信号Ｕは増大し、前記パルス信号のデューティー比が減少する時、前記変圧器回路１３０から出力する直流電圧信号Ｕは減少する。

前記ＰＷＭ制御回路１５０は、前記温度補償回路２００からの調整信号を受信するために用いられる調整信号受信端１５２を備える。前記ＰＷＭ制御回路１５０は、前記調整信号に基づいて、前記変圧器回路１３０に送信するパルス信号のデューティー比を変更して、前記変圧器回路１３０から出力する直流電圧信号Ｕの大きさを調整することにより、前記負荷３００に提供する駆動電圧の大きさを制御する。

本実施形態において、前記駆動電源１００は、ブリッジ式整流回路１１０及び整流フィルター回路１７０をさらに備える。前記ブリッジ式整流回路１１０は、前記交流源信号に対して整流して、整流された直流パルス信号を前記変圧器回路１３０に出力する。前記整流フィルター回路１７０は、前記変圧器回路１３０から出力する前記直流電圧信号Ｕに対して整流、フィルター処理を行って、前記直流電圧信号Ｕがさらに安定になることにする。

本実施形態において、前記温度補償回路２００は、検出ユニット２１０及び調整信号出力ユニット２３０を備える。前記検出ユニット２１０は、前記電圧出力端１０３に電気的に接続されて、前記負荷３００と並列接続され且つ前記負荷３００と同じ温度環境にあり、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度の影響を受ける程度を検出して、前記調整信号出力ユニット２３０に検出信号を出力する。前記調整信号出力ユニット２３０は、前記検出信号に基づいて、前記ＰＷＭ制御回路１５０に調整信号を出力し、前記ＰＷＭ制御回路１５０は、前記調整信号に基づいて、前記変圧器回路１３０から出力する直流電圧信号Ｕを調整する。

前記検出ユニット２１０は、第一検出素子２１１、検出信号出力端２１２及び第一分圧素子２１３を備える。前記第一検出素子２１１は、前記負荷３００と同じ環境にあり、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度の影響を受ける程度を検出する。前記第一検出素子２１１及び前記第一分圧素子２１３は、前記電圧出力端１０３と地との間に直列に接続され、前記第一分圧素子２１３と前記第一検出素子２１１との間のノードを前記検出信号出力端２１２として、且つ前記ノードの電圧を検出信号として前記調整信号出力ユニット２３０に出力する。

本実施形態において、前記第一検出素子２１１は、負温度係数を有する熱敏感性抵抗Ｒｕ（ＮＴＣ）を採用し、前記熱敏感性抵抗Ｒｕと前記負荷３００の等価抵抗Ｒは、ほぼ同じ負温度係数を有する。前記第一分圧素子２１３は、普通の抵抗ＲＬを採用する。前記熱敏感性抵抗Ｒｕの一端は、前記電圧出力端１０３に接続され、前記熱敏感性抵抗Ｒｕの他端は、前記抵抗ＲＬを介して接地する。

前記調整信号出力ユニット２３０は、第二検出素子２３１、出力素子２３３及び検出端２３５を備える。前記第二検出素子２３１及び前記出力素子２３３は、前記電圧出力端１０３とアースとの間に直列に接続され、前記検出端２３５は、前記検出信号出力端２１２に電気的に接続されて前記検出信号を受信する。前記第二検出素子２３１は、前記検出端２３５から送信する前記検出信号を受信し、且つ前記検出信号に基づいて前記出力素子２３３に伝導信号を出力し、前記出力素子２３３は、前記伝導信号に基づいて前記調整信号を出力する。

前記第二検出素子２３１は、三端子可変シャントレギュレーターＤ１を採用し、制御端子２３１１、第一接続端子２３１２及び第二接続端子２３１３を備える。前記制御端子２３１１は、前記検出端２３５に電気的に接続されるか又は前記検出端２３５とする。前記第一接続端子２３１２は、前記出力素子２３３に電気的に接続され、前記第二接続端子２３１３は接地する。前記第二検出素子２３１にとって、前記制御端子２３１１の電圧が変化する場合、前記第一接続端子２３１２及び前記第二接続端子２３１３を流れる電流は対応して線形的に変化する。本実施形態において、前記第二検出素子２３１は、前記第一接続端子２３１２及び前記第二接続端子２３１３を流れる電流を前記伝導信号とする。

前記出力素子２３３は、前記伝導信号に基づいて前記調整信号を出力し、即ち前記伝導信号とする電流が変化する場合、例えば、電流が増大するか減少する時、前記出力素子２３３は、前記ＰＷＭ制御回路１５０に前記調整信号を送信する。本実施形態において、前記出力素子２３３は、発光ダイオードＤ２を採用し、前記調整信号は光信号である。

前記ＰＷＭ制御回路１５０は、パルス発生回路１５１及び調整信号受信回路１５３を備える。前記調整信号受信回路１５３は、前記調整信号受信端１５２から前記調整信号を受信し、且つ前記調整信号に基づいて前記パルス発生回路１５１に制御信号を送信する。前記パルス発生回路１５１は、前記制御信号に基づいて生じるパルス信号のデューティー比を調整し、且つ調整されたパルス信号を前記変圧器回路１３０に送信する。本実施形態において、前記調整信号受信回路１５３は、光信号を受信し且つ前記光信号に基づいて電流を出力する素子を採用し、例えば、シリコンフォトトランジスターＤ３を採用する。前記パルス発生回路１５１は、パルス信号を送信できる集積回路を採用する。

前記出力素子２３３は、発光ダイオードＤ２を採用し、前記発光ダイオードＤ２と前記シリコンフォトトランジスターＤ３はフォトカプラに集成することが好ましい。

以下、図１を参照して、環境温度変化によって前記駆動電源１００から負温度特性を有する前記負荷３００に出力する駆動電圧を調整することを説明する。

前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が環境温度変化の影響を受けて減少する場合、例えば、環境温度が上昇して、前記負荷３００の等価抵抗Ｒの抵抗値が減少する場合、前記第一検出素子２１１の中の負温度特性を有する熱敏感性抵抗Ｒｕの抵抗値も減少し、前記熱敏感性抵抗Ｒｕに印加する電圧も減少し、前記第一分圧抵抗ＲＬに印加する電圧は上昇する。上昇した前記電圧は検出信号として前記検出信号出力端２１２から前記検出端２３５に送信され、前記検出端２３５に電気的に接続された前記制御端子２３１１の電圧は対応して上昇し、前記第一接続端子２３１２及び前記第二接続端子２３１３を流れる電流も対応して増加し、前記発光ダイオードＤ２から発する光の強度が増強し、且つ増強された光信号は調整信号として前記調整信号受信端１５２から前記調整信号受信回路１５３に送信され、前記調整信号受信回路１５３のシリコンフォトトランジスターＤ３は、前記調整信号を受信すると、増大した電流信号を制御信号として前記パルス発生回路１５１に送信し、前記パルス発生回路１５１は、パルス信号のデューティー比を減少し、且つ前記パルス信号を前記変圧器回路１３０に送信する。前記変圧器回路１３０は、前記パルス信号に基づいて、前記負荷３００に出力する直流電圧信号Ｕの大きさを減少して、前記負荷３００に提供する駆動電圧を減少する。

従来の技術に比べて、前記駆動電源１００は、前記温度補償回路２００によって前記負荷３００が環境温度変化の影響を受ける程度を検出し、且つこの影響程度に基づいて、前記ＰＷＭ制御回路１５０を利用して、前記変圧器回路１３０から前記負荷３００に出力する駆動電圧を調整して、負温度特性を有する前記負荷３００が環境温度の影響を受けてその使用寿命が短縮される可能性を効果的に減少する。

前記負荷３００が正温度特性を有する場合、前記検出ユニット２１０の構造を改変し、即ち前記第一検出素子２１１は正温度係数を有する熱敏感性抵抗（ＰＴＣ）を採用する。

図２は、本発明の他の実施形態に係る電子装置の回路構造を示す図である。本実施形態に係わる電子装置２０において、第一分圧素子２１３の一端は、電圧出力端１０３に電気的に接続され、第一分圧素子２１３の他端は、第一検出素子２１１を介して接地し、且つ第一検出素子２１１は、正温度係数を有する熱敏感性抵抗（ＰＴＣ）である。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０，２０ 電子装置
１００ 駆動電源
１０１ 交流源入力端
１０３ 電圧出力端
１１０ ブリッジ式整流回路
１３０ 変圧器回路
１５０ ＰＷＭ制御回路
１５１ パルス発生回路
１５２ 調整信号受信端
１５３ 調整信号受信回路
１７０ 整流フィルター回路
２００ 温度補償回路
２１０ 検出ユニット
２１１ 第一検出素子
２１２ 検出信号出力端
２１３ 第一分圧素子
２３０ 調整信号出力ユニット
２３１ 第二検出素子
２３３ 出力素子
２３５ 検出端
３００ 負荷
２３１１ 制御端子
２３１２ 第一接続端子
２３１３ 第二接続端子
Ｄ１ 三端子可変シャントレギュレーター
Ｄ２ 発光ダイオード
Ｄ３ シリコンフォトトランジスター
Ｕ 直流電圧信号
Ｒ 等価抵抗
Ｒｕ 熱敏感性抵抗
ＲＬ 抵抗

Claims (11)

1. 温度特性を有する負荷に電気的に接続される電圧出力端を備え、前記電圧出力端から前記負荷に駆動電圧を提供し、且つ前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出して、前記変化量によって前記駆動電圧を調整することを特徴とする駆動電源。
2. 前記駆動電源は、前記負荷と並列に接続され且つ前記負荷と同じ環境に設置されて、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出する温度補償回路をさらに備え、前記温度補償回路の検出結果に基づいて前記駆動電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の駆動電源。
3. 前記温度補償回路によって前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて減少することを検出した時、前記駆動電源は前記駆動電圧を小さく調整し、
   前記温度補償回路によって前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて増大することを検出した時、前記駆動電源は前記駆動電圧を大きく調整することを特徴とする請求項２に記載の駆動電源。
4. 前記温度補償回路は、前記負荷と同じ環境に設置されて、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出し、前記変化量に基づいて検出信号を出力して前記駆動電圧を調整する検出ユニットを備え、
   前記検出ユニットは、第一検出素子、第一分圧素子及び検出信号出力端を備え、
   前記第一検出素子は、前記負荷と同じ環境に設置されて、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量を検出し、
   前記第一分圧素子及び前記第一検出素子は、前記電圧出力端と地との間に直列に接続され、前記第一検出素子と前記第一分圧素子との間のノードを前記検出信号出力端とし、前記ノードの電圧を前記検出信号として前記検出信号出力端から出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動電源。
5. 前記第一検出素子は、前記負荷と同じな負温度特性又は正温度特性を有し、前記第一検出素子の一端は、前記電圧出力端に電気的に接続され、前記第一検出素子の他端は、前記第一分圧素子を介して接地することを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動電源。
6. 前記第一分圧素子の一端は、前記電圧出力端に電気的に接続され、前記第一分圧素子の他端は、前記第一検出素子を介して接地し、前記第一検出素子の温度特性は、前記負荷の温度特性と相反することを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動電源。
7. 前記温度補償回路は、前記検出信号に基づいて調整信号を出力して前記駆動電圧を調整する調整信号出力ユニットをさらに備え、
   前記調整信号出力ユニットは、検出端、第二検出素子及び出力素子を備え、前記出力素子及び前記第二検出素子は、前記電圧出力端と地との間に直接に接続され、前記検出端は、前記検出信号を受信し、前記第二検出素子は、前記検出信号に基づいて前記出力素子に伝導信号を出力し、前記出力素子は、前記伝導信号に基づいて前記調整信号を出力することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の駆動電源。
8. 前記第二検出素子は、前記検出端に電気的に接続される制御端子と、前記出力素子に電気的に接続される第一接続端子と、接地する第二接続端子とを備える三端子可変シャントレギュレーターであって、前記第一接続端子及び前記第二接続端子を流れる電流と前記制御端子に印加する電圧は線形関係を呈し、前記出力素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項７に記載の駆動電源。
9. 前記駆動電圧の大きさはパルス信号のデューティー比によって制御し、前記調整信号は前記パルス信号のデューティー比を調整するために用いられ、前記パルス信号のデューティー比が増大すると、前記駆動電圧も増大し、前記パルス信号のデューティー比が減少すると、前記駆動電圧も減少することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動電源。
10. 前記駆動電源は、前記負荷に前記駆動電圧を出力する変圧器回路及び前記変圧器回路に前記パルス信号を出力して前記駆動電圧の大きさを制御するＰＷＭ制御回路をさらに備え、
    前記ＰＷＭ制御回路は、調整信号受信回路及びパルス信号発生回路を備え、前記調整信号受信回路は、前記調整信号を受信し且つ前記調整信号に基づいて前記パルス発生回路に制御信号を送信し、前記パルス発生回路は、前記制御信号に基づいて生じるパルス信号のデューティー比を調整し、且つ調整された前記パルス信号を前記変圧器回路に送信することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動電源。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれの一項に記載の駆動電源を採用する電子装置であって、
    前記電子装置は温度特性を有する負荷を備え、前記負荷は、前記電圧出力端によって前記駆動電源に電気的に接続され、前記駆動電源は、前記負荷の等価抵抗の抵抗値が環境温度変化の影響を受けて生じる変化量によって前記負荷に提供する前記駆動電圧を調整することを特徴とする電子装置。

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