JP2014155300A - Power supply control circuit for semiconductor lighting, semiconductor integrated circuit, and power supply for semiconductor lighting - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply for semiconductor lighting which more stably drives (operates for step-down action) a step-down chopper circuit DCH.SOLUTION: The power supply for semiconductor lighting includes: an AC power supply AC; a rectification circuit REC for outputting a rectified version of an AC voltage output from the AC power supply to a power terminal and a ground terminal; a power factor correction circuit PFC for suppressing harmonics caused by the voltage output from the AC power supply; the step-down chopper circuit DCH for outputting a stepped-down version of a voltage of a first output node to a second output node; a semiconductor light emitting element EM connected between the second output node and the ground terminal; and a power supply control circuit 100 for semiconductor lighting for controlling the power factor correction circuit and the step-down chopper circuit. The power supply control circuit for semiconductor lighting starts the step-down chopper circuit after the power factor correction circuit starts operating to bring the voltage output to the first output node to not less than a set value set higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.

Description

本発明は、半導体照明用電源制御回路、半導体集積回路、および、半導体照明用電源に関する発明である。   The present invention relates to a power supply control circuit for semiconductor lighting, a semiconductor integrated circuit, and a power supply for semiconductor lighting.

例えば、交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、この力率改善回路により出力された直流電圧を降圧して半導体発光素子(例えば、LED素子)に供給し、この半導体発光素子に定電流が流れるように制御する降圧チョッパ回路と、を備える半導体照明用電源がある(例えば、特許文献1参照)。   For example, a power factor correction circuit that suppresses harmonics due to a voltage output from an AC power supply, and a DC voltage output from the power factor correction circuit is stepped down and supplied to a semiconductor light emitting element (for example, an LED element). There is a semiconductor illumination power source including a step-down chopper circuit that controls a constant current to flow through a light emitting element (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−113924号公報JP 2010-1113924 A

上記従来の半導体照明用電源において、直列に接続した半導体発光素子の順電圧が整流回路により全波整流された出力電圧より高い設定の場合がある。   In the conventional power supply for semiconductor illumination, the forward voltage of the semiconductor light emitting elements connected in series may be set higher than the output voltage that is full-wave rectified by the rectifier circuit.

この場合に、力率改善回路よりも先に降圧チョッパ回路が動作開始すると、降圧チョッパ回路の入力電圧よりも、必要な出力電圧が低いために、降圧チョッパ回路が正常に動作できない問題がある。   In this case, if the step-down chopper circuit starts operating before the power factor correction circuit, the necessary output voltage is lower than the input voltage of the step-down chopper circuit, so that there is a problem that the step-down chopper circuit cannot operate normally.

また、上記降圧チョッパ回路のハイサイドスイッチ素子を駆動するためには、ハイサイド駆動用の電圧が必要になる。このハイサイド駆動用の電圧は、ハイサイドスイッチ素子のソースとハイサイドドライブ電源との間に接続されたコンデンサを充電することにより生成される。このコンデンサには、ハイサイドスイッチ素子と、ハイサイドスイッチ素子と接地端子との間に接続されたローサイドスイッチ素子がオンする事により充電され、交互にオン/オフすることにより充電及び電源制御が行われる。   Further, in order to drive the high-side switch element of the step-down chopper circuit, a high-side drive voltage is required. The high-side drive voltage is generated by charging a capacitor connected between the source of the high-side switch element and the high-side drive power supply. This capacitor is charged when the high-side switch element and the low-side switch element connected between the high-side switch element and the ground terminal are turned on, and charging and power control are performed by alternately turning on / off. Is called.

このように、従来の半導体照明用電源の降圧チョッパ回路ではローサイドスイッチ素子が必要になる。   Thus, the conventional step-down chopper circuit of the power supply for semiconductor illumination requires a low-side switch element.

さらに、降圧チョッパ回路の起動時はスイッチ素子に過度な電流が流れるのを防止する為にソフトスタート回路のコンデンサを充電し、ある閾値に達するまではスイッチング素子のオン幅をコンデンサの充電電圧に応じて徐々に広げていく動作をさせるのが一般的である。この事により過度な電流を流れるのを防止している。しかし、力率改善回路と降圧チョッパ回路が同時に動作すると半導体発光素子の順電圧(複数の半導体発光素子が直列に接続されている場合はそれらの順電圧の総和)が整流回路により全波整流された出力電圧より高い場合において、降圧チョッパ回路は動作できないが、ソフトスタート回路のコンデンサは充電を開始してしまう。ソフトスタート回路のコンデンサが充電を完了した段階で、降圧チョッパ回路が動作するとソフトスタート回路が動作せずに、過度な電流が流れて、スイッチ素子にストレスを与え、最悪の場合破壊してしまう。   In addition, when starting the step-down chopper circuit, the capacitor of the soft start circuit is charged to prevent excessive current from flowing through the switch element, and the ON width of the switching element depends on the charge voltage of the capacitor until a certain threshold is reached. It is common to make it move gradually. This prevents excessive current from flowing. However, when the power factor correction circuit and the step-down chopper circuit operate simultaneously, the forward voltage of the semiconductor light emitting element (the sum of the forward voltages when a plurality of semiconductor light emitting elements are connected in series) is full-wave rectified by the rectifier circuit. When the output voltage is higher than the output voltage, the step-down chopper circuit cannot operate, but the capacitor of the soft start circuit starts charging. When the step-down chopper circuit operates at the stage where the capacitor of the soft start circuit has completed charging, the soft start circuit does not operate, an excessive current flows, stresses the switch element, and is destroyed in the worst case.

本発明の一態様に係る実施例に従った半導体照明用電源制御回路は、
交流電源と、前記交流電源が出力する交流電圧を整流して電源端子と接地端子に出力する整流回路と、前記交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、前記第1の出力ノードの電圧を降圧して第2の出力ノードに出力する降圧回路と、前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された半導体発光素子と、を備えた半導体照明用電源に適用され且つ前記力率改善回路および前記降圧回路を制御する半導体照明用電源制御回路において、
前記半導体照明用電源制御回路は、前記力率改善回路が動作を開始して前記第1の出力ノードに出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、前記降圧回路を起動させるものであり、
前記設定値は、前記半導体発光素子の順電圧よりも、高く設定されている
ことを特徴とする。
A power supply control circuit for semiconductor lighting according to an embodiment of one aspect of the present invention includes:
An AC power source, a rectifier circuit that rectifies an AC voltage output from the AC power source and outputs the rectified voltage to a power supply terminal and a ground terminal, a power factor correction circuit that suppresses harmonics due to the voltage output from the AC power source, and the first A power supply for semiconductor illumination, comprising: a step-down circuit that steps down the voltage of the output node of the first output node and outputs the step-down voltage to a second output node; and a semiconductor light emitting element connected between the second output node and the ground terminal In a power supply control circuit for semiconductor lighting that is applied to the power factor correction circuit and controls the step-down circuit,
The power supply control circuit for semiconductor lighting activates the step-down circuit after the power factor correction circuit starts operating and the voltage output to the first output node becomes equal to or higher than a preset value. And
The set value is set higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.

前記半導体照明用電源制御回路において、
前記設定値は、降圧回路が必要とする入力電圧とし、且つ、前記半導体発光素子の順電圧よりも高く設定されている
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power control circuit,
The set value is an input voltage required by the step-down circuit and is set higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.

前記半導体照明用電源制御回路において、
前記電源端子と前記接地端子との間の電圧を分圧した電源用分圧電圧が予め設定された電源用閾値以上になった場合に、起動する起動電源回路と、
前記起動電源回路が出力する電圧が予め設定した力率改善回路用閾値以上になった場合に、前記力率改善回路に設けたスイッチ素子を制御して前記力率改善回路を駆動させるPFC制御回路と、
前記力率改善回路の分圧電圧を検出するPFC出力電圧検出回路と、
前記PFC出力電圧検出回路により検出された前記力率改善回路の分圧電圧が、予め設定された前記半導体発光素子の順電圧より高い降圧回路用閾値に達すると、前記降圧回路の駆動の停止を要求する出力停止信号を解除する停止回路と、
前記出力停止信号が解除され、降圧回路が起動して、前記降圧回路に設けたハイサイドスイッチ素子および/またはローサイドスイッチ素子を制御することにより、前記降圧回路を駆動させるドライバ回路と、を有する
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power control circuit,
A starting power supply circuit that starts when a divided power supply voltage obtained by dividing the voltage between the power supply terminal and the ground terminal is equal to or higher than a preset power supply threshold;
A PFC control circuit for controlling the switch element provided in the power factor correction circuit to drive the power factor correction circuit when the voltage output from the start-up power supply circuit exceeds a preset threshold for the power factor improvement circuit When,
A PFC output voltage detection circuit for detecting a divided voltage of the power factor correction circuit;
When the divided voltage of the power factor correction circuit detected by the PFC output voltage detection circuit reaches a threshold for a step-down circuit that is higher than a preset forward voltage of the semiconductor light emitting element, the drive of the step-down circuit is stopped. A stop circuit for canceling the requested output stop signal;
A driver circuit that drives the step-down circuit by controlling the high-side switch element and / or the low-side switch element provided in the step-down circuit when the output stop signal is released and the step-down circuit is activated. It is characterized by.

前記半導体照明用電源制御回路において、
前記力率改善回路のチョークにトランス構成された2次巻線を設け、その2次巻線は前記降圧回路のハイサイドスイッチ素子の電源用とすることで、ローサイドスイッチ素子を削除できる様にした
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power control circuit,
The choke of the power factor correction circuit is provided with a secondary winding composed of a transformer, and the secondary winding is used as a power source for the high-side switch element of the step-down circuit so that the low-side switch element can be eliminated. It is characterized by that.

本発明の一態様に係る実施例に従った半導体集積回路は、
前記半導体照明用電源制御回路で制御する前記力率改善回路および前記降圧回路を同一の半導体基板に形成したことを特徴とする。
A semiconductor integrated circuit according to an embodiment of one aspect of the present invention includes:
The power factor correction circuit and the step-down circuit controlled by the power supply control circuit for semiconductor lighting are formed on the same semiconductor substrate.

本発明の一態様に係る実施例に従った半導体照明用電源は、
交流電源と、
前記交流電源が出力する交流電圧を整流して電源端子と接地端子に出力する整流回路と、
前記交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、
前記第1の出力ノードの電圧を降圧して第2の出力ノードに出力する降圧回路と、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された半導体発光素子と、
前記力率改善回路および前記降圧回路を制御する半導体照明用電源制御回路と、を備え、
前記半導体照明用電源制御回路は、前記力率改善回路が動作を開始して前記第1の出力ノードに出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、前記降圧回路を起動させるものであり、
前記設定値は、前記半導体発光素子の順電圧よりも、高く設定されていることを特徴とする。
A power source for semiconductor lighting according to an embodiment of one aspect of the present invention is:
AC power supply,
A rectifier circuit that rectifies an AC voltage output from the AC power source and outputs the rectified voltage to a power supply terminal and a ground terminal;
A power factor correction circuit that suppresses harmonics due to the voltage output from the AC power supply;
A step-down circuit for stepping down a voltage of the first output node and outputting the step-down voltage to a second output node;
A semiconductor light emitting device connected between the second output node and the ground terminal;
A power control circuit for semiconductor lighting that controls the power factor correction circuit and the step-down circuit, and
The power supply control circuit for semiconductor lighting activates the step-down circuit after the power factor correction circuit starts operating and the voltage output to the first output node becomes equal to or higher than a preset value. And
The set value is set higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.

前記半導体照明用電源において、
前記力率改善回路は、
前記電源端子に一端が接続された巻線と、
前記巻線の他端に一端が接続されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の他端と前記接地端子との間に接続された抵抗と、
前記巻線の他端にアノードが接続され、前記第1の出力ノードにカソードが接続されたダイオードと、
前記第1の出力ノードと前記接地端子との間の電圧を分圧した力率改善用分圧電圧を出力する力率改善用分圧回路と、
前記第1の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power source,
The power factor correction circuit is:
A winding having one end connected to the power terminal;
A switch element having one end connected to the other end of the winding;
A resistor connected between the other end of the switch element and the ground terminal;
A diode having an anode connected to the other end of the winding and a cathode connected to the first output node;
A power factor improving voltage dividing circuit for outputting a power factor improving divided voltage obtained by dividing a voltage between the first output node and the ground terminal;
And an output capacitor connected between the first output node and the ground terminal.

前記半導体照明用電源において、
前記降圧回路は、
前記第1の出力ノードに一端が接続され、中間ノードに他端が接続されたハイサイドスイッチ素子と、
前記中間ノードに一端が接続され、前記接地端子に他端が接続されたローサイドスイッチ素子と、
前記中間ノードにカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続された降圧用ダイオードと、
前記中間ノードに一端が接続され、前記第2の出力ノードに他端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記中間ノードに一端が接続された第1のコンデンサと、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のコンデンサの他端にカソードが接続され、前記第1のダイオードのカソードにアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一端が接続され、前記2次巻線の一端に他端が接続された第2のコンデンサと、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power source,
The step-down circuit is
A high-side switch element having one end connected to the first output node and the other end connected to an intermediate node;
A low-side switch element having one end connected to the intermediate node and the other end connected to the ground terminal;
A step-down diode having a cathode connected to the intermediate node and an anode connected to the ground terminal;
A primary winding having one end connected to the intermediate node and the other end connected to the second output node;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first capacitor having one end connected to the intermediate node;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
A second diode having a cathode connected to the other end of the first capacitor and an anode connected to the cathode of the first diode;
A second capacitor having one end connected to the cathode of the first diode and the other end connected to one end of the secondary winding;
And an output capacitor connected between the second output node and the ground terminal.

前記半導体照明用電源において、
前記力率改善回路は、
前記巻線とトランスを構成する追加巻線をさらに有し、
前記降圧回路は、
前記第1の出力ノードに一端が接続され、前記追加巻線の一端に他端が接続されたハイサイドスイッチ素子と、
前記追加巻線の一端にカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続された降圧用ダイオードと、
前記追加巻線の一端に一端が接続され、前記第2の出力ノードに他端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記追加巻線の一端に一端が接続された第1のコンデンサと、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のコンデンサの他端にカソードが接続され、前記追加巻線の他端にアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一端が接続され、前記2次巻線の一端に他端が接続された第2のコンデンサと、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power source,
The power factor correction circuit is:
It further has an additional winding constituting the winding and the transformer,
The step-down circuit is
A high-side switch element having one end connected to the first output node and the other end connected to one end of the additional winding;
A step-down diode having a cathode connected to one end of the additional winding and an anode connected to the ground terminal;
A primary winding having one end connected to one end of the additional winding and the other end connected to the second output node;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first capacitor having one end connected to one end of the additional winding;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
A second diode having a cathode connected to the other end of the first capacitor and an anode connected to the other end of the additional winding;
A second capacitor having one end connected to the cathode of the first diode and the other end connected to one end of the secondary winding;
And an output capacitor connected between the second output node and the ground terminal.

前記半導体照明用電源において、
前記降圧回路は、
前記接地端子に一端が接続された抵抗と、
前記第1の出力ノードおよび前記第2の出力ノードにカソードが接続された降圧用ダイオードと、
前記降圧用ダイオードのアノードに一端が接続され、前記抵抗の他端に他端が接続されたスイッチ素子と、
前記降圧用ダイオードのアノードに一端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第2の出力ノードと前記1次巻線の他端との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする。
In the semiconductor lighting power source,
The step-down circuit is
A resistor having one end connected to the ground terminal;
A step-down diode having a cathode connected to the first output node and the second output node;
A switching element having one end connected to the anode of the step-down diode and the other end connected to the other end of the resistor;
A primary winding having one end connected to the anode of the step-down diode;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
And an output capacitor connected between the second output node and the other end of the primary winding.

本発明の一態様に係る半導体照明用電源は、交流電源と、交流電源が出力する交流電圧を整流して電源端子と接地端子に出力する整流回路と、交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、第1の出力ノードの電圧を降圧して第2の出力ノードに出力する降圧回路と、第2の出力ノードと接地端子との間に接続された半導体発光素子と、力率改善回路および降圧回路を制御する半導体照明用電源制御回路と、を備える。   A power source for semiconductor lighting according to one embodiment of the present invention includes an AC power source, a rectifier circuit that rectifies an AC voltage output from the AC power source and outputs the rectified voltage to a power supply terminal and a ground terminal, and harmonics generated by the voltage output from the AC power source. A power factor improving circuit for suppressing, a step-down circuit for stepping down the voltage of the first output node and outputting the voltage to the second output node, and a semiconductor light emitting element connected between the second output node and the ground terminal A power control circuit for semiconductor lighting for controlling the power factor correction circuit and the step-down circuit.

そして、半導体照明用電源制御回路は、力率改善回路が動作を開始して第1の出力ノードに出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、降圧回路を起動させる。さらに、設定値は、半導体発光素子の順電圧よりも、高く設定されている。   Then, the power supply control circuit for semiconductor lighting activates the step-down circuit after the power factor correction circuit starts operating and the voltage output to the first output node becomes equal to or higher than a preset set value. Further, the set value is set higher than the forward voltage of the semiconductor light emitting element.

このように、力率改善回路の出力電圧が設定値になってから降圧回路が動作するので、安定した入力電圧にて降圧回路が動作可能になる。   Thus, since the step-down circuit operates after the output voltage of the power factor correction circuit reaches the set value, the step-down circuit can operate with a stable input voltage.

特に、半導体発光素子の順電圧(複数の半導体発光素子が直列に接続されている場合はそれらの順電圧の総和)が整流回路により全波整流された出力電圧より高い場合においても、力率改善回路が動作した直後に降圧回路を安定して起動することができる。   In particular, the power factor is improved even when the forward voltage of the semiconductor light-emitting element (the sum of the forward voltages when multiple semiconductor light-emitting elements are connected in series) is higher than the output voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit. The step-down circuit can be stably started immediately after the circuit operates.

さらに、力率改善回路が故障等で動作しないまま、すなわち高調波を抑制できないまま、降圧回路が動作するのを防止できる。   Furthermore, it is possible to prevent the step-down circuit from operating while the power factor correction circuit does not operate due to a failure or the like, that is, without suppressing harmonics.

また、降圧回路が安定した入力電圧にて動作可能になるので、降圧回路の起動時のソフトスタート時に電流フィードバックの遅れがあっても半導体発光素子に流れる電流のばらつきを防止することができる。   In addition, since the step-down circuit can operate with a stable input voltage, it is possible to prevent variations in the current flowing through the semiconductor light emitting element even if there is a delay in current feedback during soft start when the step-down circuit is activated.

また、降圧回路よりも力率改善回路の方が先に動作開始するので、力率改善回路の巻線を利用して、ハイサイド駆動用の電圧を生成できる。   In addition, since the power factor correction circuit starts operating earlier than the step-down circuit, a high-side drive voltage can be generated using the winding of the power factor correction circuit.

すなわち、降圧回路の起動時、より確実にハイサイド駆動用の電圧が確保される。これにより、従来の半導体照明用電源制御回路に必要であるローサイドスイッチ素子を省略することができる。   That is, when the step-down circuit is started, the high-side drive voltage is more reliably secured. Thereby, the low side switch element required for the conventional power supply control circuit for semiconductor illumination can be omitted.

図1は、本発明の一態様である実施例1に係る半導体照明用電源1000の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor lighting power supply 1000 according to a first embodiment which is an aspect of the present invention. 図2は、図1に示す半導体照明用電源1000の動作波形の一例を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of operation waveforms of the semiconductor illumination power supply 1000 shown in FIG. 図3は、本発明の一態様である実施例2に係る半導体照明用電源2000の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a semiconductor lighting power supply 2000 according to the second embodiment which is an aspect of the present invention. 図4は、本発明の一態様である実施例3に係る半導体照明用電源3000の構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor lighting power supply 3000 according to the third embodiment which is an aspect of the present invention.

以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一態様である実施例1に係る半導体照明用電源1000の構成の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor lighting power supply 1000 according to a first embodiment which is an aspect of the present invention.

図1に示すように、半導体照明用電源1000は、交流電源ACと、整流回路RECと、電源用分圧回路DC1と、力率改善(PFC:Power Factor Correction)回路PFCと、降圧チョッパ回路DCHと、半導体発光素子EMと、出力抵抗Routと、半導体照明用電源制御回路100と、を備える。   As shown in FIG. 1, the power supply for semiconductor illumination 1000 includes an AC power supply AC, a rectifier circuit REC, a power supply voltage dividing circuit DC1, a power factor correction (PFC) circuit PFC, and a step-down chopper circuit DCH. A semiconductor light emitting element EM, an output resistor Rout, and a semiconductor illumination power supply control circuit 100.

交流電源ACは、一端と他端との間に交流電圧を出力するようになっている。   The AC power supply AC outputs an AC voltage between one end and the other end.

整流回路RECは、交流電源ACが出力する交流電圧を整流して電源端子TSと接地端子TGNDに出力するようになっている。   The rectifier circuit REC rectifies the AC voltage output from the AC power supply AC and outputs the rectified voltage to the power supply terminal TS and the ground terminal TGND.

この整流回路RECは、例えば、図1に示すように、第1の整流用ダイオードDREC1と、第2の整流用ダイオードDREC2と、第3の整流用ダイオードDREC3と、第4の整流用ダイオードDREC4と、を有する。   For example, as shown in FIG. 1, the rectifier circuit REC includes a first rectifier diode DREC1, a second rectifier diode DREC2, a third rectifier diode DREC3, and a fourth rectifier diode DREC4. Have.

第1の整流用ダイオードDREC1は、交流電源ACの一端にアノードが接続され、電源端子TSにカソードが接続されている。
また、第2の整流用ダイオードDREC2は、交流電源ACの一端にカソードが接続され、接地端子TGNDにアノードが接続されている。
また、第3の整流用ダイオードDREC3は、交流電源ACの他端にアノードが接続され、電源端子TSにカソードが接続されている。
また、第4の整流用ダイオードDREC4は、交流電源ACの他端にカソードが接続され、接地端子TGNDにアノードが接続されている。
このような構成により、整流回路RECは、交流電源ACが出力する交流電圧を整流して電源端子TSと接地端子TGNDに出力する。
The first rectifying diode DREC1 has an anode connected to one end of the AC power supply AC and a cathode connected to the power supply terminal TS.
The second rectifying diode DREC2 has a cathode connected to one end of the AC power supply AC and an anode connected to the ground terminal TGND.
The third rectifying diode DREC3 has an anode connected to the other end of the AC power supply AC and a cathode connected to the power supply terminal TS.
The fourth rectifying diode DREC4 has a cathode connected to the other end of the AC power supply AC and an anode connected to the ground terminal TGND.
With such a configuration, the rectifier circuit REC rectifies the AC voltage output from the AC power supply AC and outputs it to the power supply terminal TS and the ground terminal TGND.

また、電源用分圧回路DC1は、電源端子TSと接地端子TGNDとの間の電圧を分圧した電源用分圧電圧MULTIを出力するようになっている。   The power supply voltage dividing circuit DC1 outputs a power supply divided voltage MULTI obtained by dividing the voltage between the power supply terminal TS and the ground terminal TGND.

また、この力率改善回路PFCは、電源端子TSの電圧を昇圧して第1の出力ノードNout1に出力するようになっている。   The power factor correction circuit PFC boosts the voltage of the power supply terminal TS and outputs the boosted voltage to the first output node Nout1.

この力率改善回路PFCは、例えば、図1に示すように、巻線Lxと、スイッチ素子CSWと、抵抗Rと、ダイオードCDと、力率改善用分圧回路DC2と、出力コンデンサCSM1と、を有する昇圧チョッパ回路で構成されている。   For example, as shown in FIG. 1, the power factor correction circuit PFC includes a winding Lx, a switch element CSW, a resistor R, a diode CD, a power factor correction voltage dividing circuit DC2, an output capacitor CSM1, The step-up chopper circuit is configured.

巻線Lxは、電源端子TSに一端が接続されている。   One end of the winding Lx is connected to the power supply terminal TS.

スイッチ素子CSWは、例えば、図1に示すように、半導体照明用電源制御回路100から信号GDがゲートに供給されてオン/オフが制御されるMOSトランジスタである。このスイッチ素子CSWは、巻線Lxの他端(ドレイン)に一端が接続されている。   For example, as shown in FIG. 1, the switch element CSW is a MOS transistor that is turned on / off by a signal GD supplied from the semiconductor illumination power supply control circuit 100 to the gate. One end of the switch element CSW is connected to the other end (drain) of the winding Lx.

抵抗Rは、スイッチ素子CSWの他端(ソース)と接地端子TGNDとの間に接続されている。   The resistor R is connected between the other end (source) of the switch element CSW and the ground terminal TGND.

ダイオードCDは、巻線Lxの他端にアノードが接続され、第1の出力ノードNout1にカソードが接続されている。   The diode CD has an anode connected to the other end of the winding Lx and a cathode connected to the first output node Nout1.

力率改善用分圧回路DC2は、第1の出力ノードNout1と接地端子TGNDとの間の電圧を分圧した力率改善用分圧電圧VFBを、出力するようになっている。   The power factor improving voltage dividing circuit DC2 outputs a power factor improving divided voltage VFB obtained by dividing the voltage between the first output node Nout1 and the ground terminal TGND.

出力コンデンサCSM1は、第1の出力ノードNout1と接地端子TGNDとの間に接続されている。   The output capacitor CSM1 is connected between the first output node Nout1 and the ground terminal TGND.

この力率改善回路PFCは、以上のような構成から昇圧動作をし、且つ、力率改善動作をする。   The power factor correction circuit PFC performs a boost operation from the above configuration and also performs a power factor improvement operation.

また、図1に示すように、降圧チョッパ回路DCHは、第1の出力ノードNout1の電圧を降圧して第2の出力ノードNout2に出力するようになっている。   Further, as shown in FIG. 1, the step-down chopper circuit DCH steps down the voltage of the first output node Nout1 and outputs it to the second output node Nout2.

この降圧チョッパ回路DCHは、例えば、図1に示すように、ハイサイドスイッチ素子HSWと、ローサイドスイッチ素子LSWと、降圧用ダイオードADと、1次巻線Lx1と、2次巻線Lx2と、第1のダイオードD1と、第2のダイオードD2と、第1のコンデンサC1と、第2のコンデンサC2と、出力コンデンサCSM2と、を有する。   As shown in FIG. 1, for example, the step-down chopper circuit DCH includes a high-side switch element HSW, a low-side switch element LSW, a step-down diode AD, a primary winding Lx1, a secondary winding Lx2, A first diode D1, a second diode D2, a first capacitor C1, a second capacitor C2, and an output capacitor CSM2.

ハイサイドスイッチ素子HSWは、例えば、図1に示すように、半導体照明用電源制御回路100から信号HOがゲートに供給されてオン/オフが制御されるMOSトランジスタである。このハイサイドスイッチ素子HSWは、第1の出力ノードNout1に一端(ドレイン)が接続され、中間ノードNMに他端(ソース)が接続されている。
また、ローサイドスイッチ素子LSWは、例えば、図1に示すように、半導体照明用電源制御回路100から信号LOがゲートに供給されてオン/オフが制御されるMOSトランジスタである。このローサイドスイッチ素子LSWは、中間ノードNMに一端(ドレイン)が接続され、接地端子TGNDに他端(ソース)が接続されている。
For example, as shown in FIG. 1, the high-side switch element HSW is a MOS transistor whose signal HO is supplied to the gate from the semiconductor illumination power supply control circuit 100 to be turned on / off. The high side switch element HSW has one end (drain) connected to the first output node Nout1, and the other end (source) connected to the intermediate node NM.
The low-side switch element LSW is, for example, as shown in FIG. 1, a MOS transistor that is turned on / off by supplying a signal LO to the gate from the semiconductor illumination power supply control circuit 100. The low side switch element LSW has one end (drain) connected to the intermediate node NM and the other end (source) connected to the ground terminal TGND.

また、降圧用ダイオードADは、中間ノードNMにカソードが接続され、接地端子TGNDにアノードが接続されている。   The step-down diode AD has a cathode connected to the intermediate node NM and an anode connected to the ground terminal TGND.

1次巻線Lx1は、中間ノードNMに一端が接続され、第2の出力ノードNout2に他端が接続されている。   The primary winding Lx1 has one end connected to the intermediate node NM and the other end connected to the second output node Nout2.

2次巻線Lx2は、接地端子TGNDに一端が接続されている。この2次巻線Lx2は、1次巻線Lx1とトランスTxを構成する。   One end of the secondary winding Lx2 is connected to the ground terminal TGND. The secondary winding Lx2 forms a transformer Tx with the primary winding Lx1.

第1のコンデンサC1は、中間ノードNMに一端が接続されている。   One end of the first capacitor C1 is connected to the intermediate node NM.

第1のダイオードD1は、2次巻線Lx2の他端にアノードが接続されている。   The first diode D1 has an anode connected to the other end of the secondary winding Lx2.

第2のダイオードD2は、第1のコンデンサC1の他端にカソードが接続され、第1のダイオードD1のカソードにアノードが接続されている。   The second diode D2 has a cathode connected to the other end of the first capacitor C1, and an anode connected to the cathode of the first diode D1.

この第2のダイオードD2のアノードには、降圧チョッパ回路DCHの起動時に、半導体照明用電源制御回路100から制御電源電圧Vccが供給されるようになっている。この制御電源電圧Vccにより第1のコンデンサC1が充電され、ハイサイド駆動用の電圧が生成される。   The anode of the second diode D2 is supplied with a control power supply voltage Vcc from the semiconductor illumination power supply control circuit 100 when the step-down chopper circuit DCH is started. The first capacitor C1 is charged by the control power supply voltage Vcc, and a high side drive voltage is generated.

第2のコンデンサC2は、第1のダイオードD1のカソードに一端が接続され、2次巻線Lx2の一端に他端が接続されている。   The second capacitor C2 has one end connected to the cathode of the first diode D1, and the other end connected to one end of the secondary winding Lx2.

降圧用出力コンデンサCSM2は、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間に接続されている。   The step-down output capacitor CSM2 is connected between the second output node Nout2 and the ground terminal TGND.

この降圧チョッパ回路DCHは、以上のような構成により、降圧動作をするようになっている。   The step-down chopper circuit DCH is configured to perform a step-down operation with the above configuration.

そして、この降圧動作により、制御電源電圧Vccが生成される。   The control power supply voltage Vcc is generated by this step-down operation.

また、半導体発光素子EMは、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間に接続されている。特に、図1の例では、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間で、複数(ここでは、3個)の半導体発光素子EMが直列に接続されている。   In addition, the semiconductor light emitting element EM is connected between the second output node Nout2 and the ground terminal TGND. In particular, in the example of FIG. 1, a plurality (three in this case) of semiconductor light emitting devices EM are connected in series between the second output node Nout2 and the ground terminal TGND.

この半導体発光素子EMは、例えば、図1に示すように、アノード側が第2の出力ノードNout2に接続され且つカソード側が接地端子TGNDに接続されたLED素子または有機EL素子である。   For example, as shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting element EM is an LED element or an organic EL element having an anode connected to the second output node Nout2 and a cathode connected to the ground terminal TGND.

なお、図1に示すように、出力抵抗Routは、この半導体発光素子EMと接地端子TGNDとの間に接続されている。   As shown in FIG. 1, the output resistor Rout is connected between the semiconductor light emitting element EM and the ground terminal TGND.

また、半導体照明用電源制御回路100は、既述のように、半導体照明用電源1000に適用される回路である。この半導体照明用電源制御回路100は、力率改善回路PFCおよび降圧チョッパ回路DCHを制御するようになっている。   The semiconductor illumination power supply control circuit 100 is a circuit applied to the semiconductor illumination power supply 1000 as described above. The semiconductor lighting power supply control circuit 100 controls the power factor correction circuit PFC and the step-down chopper circuit DCH.

特に、半導体照明用電源制御回路100は、力率改善回路PFCが動作を開始して第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、予め設定された設定値以上になった後に、降圧チョッパ回路を起動させるようになっている。   In particular, the power supply control circuit 100 for semiconductor lighting uses the step-down chopper circuit after the power factor correction circuit PFC starts operating and the voltage output to the first output node Mout1 becomes equal to or higher than a preset set value. It is designed to start up.

なお、上述の設定値は、降圧チョッパ回路DCHが必要とする入力電圧とし、且つ、半導体発光素子EMの順電圧よりも、高く設定されている。また、既述のように、本発明では、半導体発光素子EMの順電圧が整流回路RECにより全波整流された出力電圧よりも高い設定を想定している。   The set value described above is an input voltage required by the step-down chopper circuit DCH and is set higher than the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM. Further, as described above, the present invention assumes a setting in which the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM is higher than the output voltage that is full-wave rectified by the rectifier circuit REC.

そして、特に、上述の設定値は力率改善回路PFCの出力電圧の設定値Nout1が半導体発光素子EMの順電圧より高く設定され、半導体発光素子EMの設定値を充分超えるような電圧になると降圧回路DCHを起動させる事になる。   In particular, the set value described above is stepped down when the set value Nout1 of the output voltage of the power factor correction circuit PFC is set higher than the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM and sufficiently exceeds the set value of the semiconductor light emitting element EM. The circuit DCH is activated.

すなわち、より確実に、降圧チョッパ回路DCHをより安定して駆動(降圧動作)させることができる。   That is, the step-down chopper circuit DCH can be driven more stably (step-down operation) more reliably.

なお、既述のように、図1の例では、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間で、複数(ここでは、3個)の半導体発光素子EMが直列に接続されている。この場合、設定値は、複数(ここでは、3個)の半導体発光素子EMの順電圧の和よりも、高く設定される。   As described above, in the example of FIG. 1, a plurality (three in this case) of semiconductor light emitting elements EM are connected in series between the second output node Nout2 and the ground terminal TGND. In this case, the set value is set higher than the sum of forward voltages of a plurality (here, three) of semiconductor light emitting elements EM.

ここで、この半導体照明用電源制御回路100は、例えば、図1に示すように、起動電源回路SCと、PFC制御回路PCCと、PFC出力電圧検出回路VDCと、入力停電検出回路BDSと、停止回路SPCと、ドライバ回路DRと、電流検出回路IDCと、発振器OSCと、誤動作防止回路UVLOと、コンパレータCOMと、制御部CONTと、ソフトスタート回路SSCと、を有する。   Here, for example, as shown in FIG. 1, the power supply control circuit 100 for semiconductor lighting includes a start-up power supply circuit SC, a PFC control circuit PCC, a PFC output voltage detection circuit VDC, an input power failure detection circuit BDS, and a stop. The circuit SPC includes a driver circuit DR, a current detection circuit IDC, an oscillator OSC, a malfunction prevention circuit UVLO, a comparator COM, a control unit CONT, and a soft start circuit SSC.

なお、既述の制御電源電圧Vccは、半導体照明用電源制御回路100の上記各構成の電源電圧としても供給されている。   The above-described control power supply voltage Vcc is also supplied as the power supply voltage of each of the above components of the semiconductor lighting power supply control circuit 100.

入力停電検出回路BDSは、電源用分圧回路DC1で発生する電源用分圧電圧MULTIを検出するようになっている。   The input power failure detection circuit BDS detects the power supply divided voltage MULTI generated in the power supply voltage dividing circuit DC1.

入力停電検出回路BDSが電源用分圧電圧MULTIを検出し、電源用分圧電圧MULTIが予め設定された電源用閾値Vtha以上になった場合、すなわち、力率改善回路PFCに供給される電圧が所定値以上になった場合に、起動電源回路SCは起動し、制御電源電圧Vccを供給するようになっている。   When the input power failure detection circuit BDS detects the divided power supply voltage MULTI and the divided power supply voltage MULTI is equal to or higher than a preset power supply threshold Vtha, that is, the voltage supplied to the power factor correction circuit PFC is When the voltage exceeds a predetermined value, the startup power supply circuit SC starts up and supplies the control power supply voltage Vcc.

PFC制御回路PCCは、起動電源回路SCが出力する制御電源電圧Vccが予め設定した力率改善回路用閾値Vthb以上になった場合に、信号GDによりスイッチ素子CSWを制御して力率改善回路PFCを駆動させるようになっている。   The PFC control circuit PCC controls the switch element CSW by the signal GD to control the power factor improvement circuit PFC when the control power supply voltage Vcc output from the startup power supply circuit SC becomes equal to or higher than a preset power factor improvement circuit threshold Vthb. Is supposed to be driven.

力率改善回路PFCでは、スイッチ素子CSWがオンの状態では、整流回路RECからの出力電圧により巻線Lxにエネルギーが蓄積され、スイッチ素子CSWがオフになると、巻線Lxに蓄積されたエネルギーに応じた力率改善回路PFCの出力電圧と、整流回路RECからの出力電圧と、が加算される。加算された直流電圧は、コンデンサCSM1で平滑化され、降圧チョッパ回路DCHに出力されるようになっていてその電圧の制御は力率改善用分圧電圧VFBを検出し行われる。   In the power factor correction circuit PFC, when the switch element CSW is on, energy is accumulated in the winding Lx by the output voltage from the rectifier circuit REC. When the switch element CSW is turned off, the energy accumulated in the winding Lx is changed. The output voltage of the corresponding power factor correction circuit PFC and the output voltage from the rectifier circuit REC are added. The added DC voltage is smoothed by the capacitor CSM1 and output to the step-down chopper circuit DCH. The voltage is controlled by detecting the power factor improving divided voltage VFB.

PFC出力電圧検出回路VDCは、力率改善用分圧回路DC2で発生する力率改善用分圧電圧VFBを別な降圧回路用閾値Vthcで検出するようになっている。   The PFC output voltage detection circuit VDC detects the power factor improving divided voltage VFB generated by the power factor improving voltage dividing circuit DC2 by another step-down circuit threshold Vthc.

ドライバ回路DRは、信号HO、LOにより、ハイサイドスイッチ素子HSWおよびローサイドスイッチ素子LSWを制御することにより、降圧チョッパ回路DCHを駆動させるようになっている。   The driver circuit DR drives the step-down chopper circuit DCH by controlling the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW with the signals HO and LO.

特に、PFC出力電圧検出回路VDCにより力率改善用分圧電圧VFBの電圧を検出しPFC制御回路で電圧制御する電圧の閾値より低い予め設定された半導体発光素子EMの順電圧より高い降圧回路用閾値Vthcに達すると、停止回路SPCに信号を送信し、停止回路SPCからの停止を要求する電流出力停止信号が解除され、降圧チョッパ回路のドライバ回路DRは、起動して、ローサイドスイッチLSWからオンを開始する。この事により、第1のコンデンサC1の一端が接地され、制御電源電圧Vccから第2のダイオードD2を介して第1のコンデンサC1に充電される。この事により、ハイサイド駆動用の電圧HVcc(第1のコンデンサC1の両端電圧)が確保される。   In particular, for a step-down circuit that is higher than a forward voltage of a preset semiconductor light emitting element EM that is lower than a threshold value of a voltage that is detected by the PFC output voltage detection circuit VDC and detected by the PFC control circuit. When the threshold value Vthc is reached, a signal is transmitted to the stop circuit SPC, the current output stop signal requesting the stop from the stop circuit SPC is released, and the driver circuit DR of the step-down chopper circuit is started and turned on from the low side switch LSW To start. As a result, one end of the first capacitor C1 is grounded, and the first capacitor C1 is charged from the control power supply voltage Vcc via the second diode D2. As a result, a high-side drive voltage HVcc (a voltage across the first capacitor C1) is secured.

そしてハイサイドスイッチ素子HSWおよびローサイドスイッチ素子LSWを交互に制御することにより、降圧チョッパ回路DCHを駆動させて、実施例の一例ではハイサイドスイッチ素子HSWのオンデューティを変化させることで定電流制御を行う。ハイサイドスイッチ素子HSWがオンでかつローサイドスイッチ素子LSWがオフの状態では、力率改善回路PFCから出力された直流電圧によりトランスTxの1次巻線Lx1にエネルギーが蓄積されるとともに、この直流電圧が定電流化され、ハイサイドスイッチ素子HSWがオフでローサイドスイッチLSWがオンの状態では1次巻線Lx1のエネルギーがADを介して回生されて半導体発光素子EMに出力されるようになっている。これにより、半導体発光素子EMが発光するようになっている。   The step-down chopper circuit DCH is driven by alternately controlling the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW, and constant current control is performed by changing the on-duty of the high-side switch element HSW in one example of the embodiment. Do. When the high-side switch element HSW is on and the low-side switch element LSW is off, energy is accumulated in the primary winding Lx1 of the transformer Tx by the DC voltage output from the power factor correction circuit PFC, and this DC voltage Is made constant, the energy of the primary winding Lx1 is regenerated through AD and output to the semiconductor light emitting device EM when the high side switch element HSW is off and the low side switch LSW is on. . Thereby, the semiconductor light emitting element EM emits light.

電流検出回路IDCは、半導体発光素子EMに流れる電流を検出し、この検出結果に応じた電流検出信号を出力するようになっている。   The current detection circuit IDC detects a current flowing through the semiconductor light emitting element EM, and outputs a current detection signal corresponding to the detection result.

発振器OSCは、発振信号SFを出力するようになっている。   The oscillator OSC outputs an oscillation signal SF.

コンパレータCOMは、発振信号SFと電流検出信号とを比較し、この比較結果に応じた比較信号を出力するようになっている。   The comparator COM compares the oscillation signal SF with the current detection signal and outputs a comparison signal corresponding to the comparison result.

制御部CONTは、コンパレータCOMが出力する比較信号に基づいて、半導体発光素子EMに流れる電流が目標電流値になるように、ドライバ回路DRによるハイサイドスイッチ素子HSWおよびローサイドスイッチ素子LSWの駆動を、制御する。   Based on the comparison signal output from the comparator COM, the control unit CONT drives the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW by the driver circuit DR so that the current flowing through the semiconductor light emitting element EM becomes a target current value. Control.

例えば、制御部CONTは、比較信号に基づいて半導体発光素子EMに流れる電流が目標電流値未満であると判断した場合、ハイサイドスイッチ素子HSWのオンデューティが小さくなり且つローサイドスイッチ素子LSWのオンデューティが大きくなるように制御する。   For example, when the control unit CONT determines that the current flowing through the semiconductor light emitting element EM is less than the target current value based on the comparison signal, the on-duty of the high-side switch element HSW becomes small and the on-duty of the low-side switch element LSW Is controlled to be large.

一方、制御部CONTは、比較信号に基づいて半導体発光素子EMに流れる電流が目標電流値以上であると判断した場合、ハイサイドスイッチ素子HSWのオンデューティが小さくなり且つローサイドスイッチ素子LSWのオンデューティが大きくなるように制御する。   On the other hand, when the control unit CONT determines that the current flowing through the semiconductor light emitting element EM is equal to or greater than the target current value based on the comparison signal, the on-duty of the high-side switch element HSW becomes small and the on-duty of the low-side switch element LSW Is controlled to be large.

結果として、降圧チョッパ回路DHCの第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間の出力電圧は、既述の目標電圧値になるように制御される。これは実施例に示した発信器OSCで発生された固定周波数によるPWM(パルス・ワイド・モジュレーション)方式の場合であり、図4に示す様な電流臨界式の降圧回路でも良い。   As a result, the output voltage between the second output node Nout2 of the step-down chopper circuit DHC and the ground terminal TGND is controlled to be the target voltage value described above. This is a case of a PWM (pulse wide modulation) system with a fixed frequency generated by the oscillator OSC shown in the embodiment, and a current critical type step-down circuit as shown in FIG. 4 may be used.

停止回路SPCは、入力停電検出回路BDSにより検出された電源用分圧電圧MULTIが電源用閾値Vtha未満の場合に、PFC制御回路PCCの駆動ゲート信号GD、ドライバ回路DRの制御動作および発振器OSCによる発振信号SFの出力を、停止させるようになっている。   The stop circuit SPC uses the drive gate signal GD of the PFC control circuit PCC, the control operation of the driver circuit DR, and the oscillator OSC when the divided power supply voltage MULTI detected by the input power failure detection circuit BDS is less than the power supply threshold Vtha. The output of the oscillation signal SF is stopped.

一方、停止回路SPCは、入力停電検出回路BDSにより検出された電源用分圧電圧MULTIが電源用閾値Vtha以上の場合に、PFC制御回路PCCの駆動ゲート信号GDの制御動作停止を解除させるようになっている。さらに、停止回路SPCは、PFC出力電圧検出回路VDCにより検出された力率改善用分圧電圧VFBが予め設定された降圧チョッパ回路用閾値Vthc以上(すなわち、力率改善回路RFCが第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、予め設定された設定値以上)の場合に、発振器OSCによる発振信号SFの出力、および、ドライバ回路DRの停止を解除させるようになっている。   On the other hand, the stop circuit SPC cancels the control operation stop of the drive gate signal GD of the PFC control circuit PCC when the power supply divided voltage MULTI detected by the input power failure detection circuit BDS is equal to or higher than the power supply threshold Vtha. It has become. Further, the stop circuit SPC has a power factor improvement divided voltage VFB detected by the PFC output voltage detection circuit VDC equal to or higher than a preset step-down chopper circuit threshold Vthc (that is, the power factor improvement circuit RFC outputs the first output). When the voltage output to the node Mout1 is equal to or higher than a preset value, the output of the oscillation signal SF by the oscillator OSC and the stop of the driver circuit DR are released.

誤動作防止回路UVLOは、制御電源電圧Vccが所定値未満の場合に、停止回路SPCを制御して、PFC制御回路PCC、ドライバ回路DRの制御動作および発振器OSCによる発振信号SFの出力を停止させるようになっている。   The malfunction prevention circuit UVLO controls the stop circuit SPC to stop the control operation of the PFC control circuit PCC and the driver circuit DR and the output of the oscillation signal SF by the oscillator OSC when the control power supply voltage Vcc is less than a predetermined value. It has become.

また、ソフトスタート回路SSCは、降圧チョッパ回路DCHの起動時にソフトスタートするように、ハイサイドスイッチ素子HSWおよびローサイドスイッチ素子LSWのオンデューティを制御するための信号を制御部CONTに出力するようになっている。   Further, the soft start circuit SSC outputs a signal for controlling the on-duty of the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW to the control unit CONT so that the soft-start circuit SSC soft-starts when the step-down chopper circuit DCH is activated. ing.

次に、以上のような構成を有する半導体照明用電源1000における半導体照明用電源制御回路100の動作の一例について、説明する。   Next, an example of the operation of the semiconductor illumination power supply control circuit 100 in the semiconductor illumination power supply 1000 having the above-described configuration will be described.

図2は、図1に示す半導体照明用電源1000の動作波形の一例を示す波形図である。   FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of operation waveforms of the semiconductor illumination power supply 1000 shown in FIG.

例えば、図2に示すように、時刻t1以前において、交流電源ACが動作することにより、電源端子TSと接地端子TGND間に供給される電圧が上昇する。これにより、電源用分圧回路DC1が出力する電源用分圧電圧MULTIが上昇する。   For example, as shown in FIG. 2, the voltage supplied between the power supply terminal TS and the ground terminal TGND increases due to the operation of the AC power supply AC before the time t1. As a result, the power supply divided voltage MULTI output from the power supply voltage dividing circuit DC1 increases.

その後、入力停電検出回路BDSが検出した電源用分圧電圧MULTIが予め設定された電源用閾値Vtha以上になる(時刻t1)と、起動電源回路SCは起動して、制御電源電圧Vccに電圧を供給する。   After that, when the divided power supply voltage MULTI detected by the input power failure detection circuit BDS becomes equal to or higher than a preset power supply threshold value Vtha (time t1), the activation power supply circuit SC is activated, and a voltage is applied to the control power supply voltage Vcc. Supply.

その後、制御電源電圧Vccが上昇していき時間t2において、PFC制御回路PCCは、力率改善回路用閾値Vthb以上になった場合に、信号GDによりスイッチ素子CSWを制御して力率改善回路PFCを駆動させる。   After that, at time t2 when the control power supply voltage Vcc rises, the PFC control circuit PCC controls the switch element CSW by the signal GD when the power factor improvement circuit threshold Vthb or more is reached to control the power factor improvement circuit PFC. Drive.

力率改善回路PFCでは、スイッチ素子CSWがオンの状態では、整流回路RECからの出力電圧により巻線Lxにエネルギーが蓄積され、スイッチ素子CSWがオフになると、巻線Lxに蓄積されたエネルギーに応じた力率改善回路PFCの出力電圧と、整流回路RECからの出力電圧と、が加算される。加算された直流電圧は、コンデンサCSM1で平滑化され、降圧チョッパ回路DCHに出力される。その出力電圧の制御は力率改善用分圧電圧端子VFBによりフィードバックされ所定の電圧まで昇圧制御される。   In the power factor correction circuit PFC, when the switch element CSW is on, energy is accumulated in the winding Lx by the output voltage from the rectifier circuit REC. When the switch element CSW is turned off, the energy accumulated in the winding Lx is changed. The output voltage of the corresponding power factor correction circuit PFC and the output voltage from the rectifier circuit REC are added. The added DC voltage is smoothed by the capacitor CSM1 and output to the step-down chopper circuit DCH. The control of the output voltage is fed back by a power factor improving divided voltage terminal VFB and boosted to a predetermined voltage.

その後、所定の昇圧電圧まで制御される途中の時刻t3において、PFC出力電圧検出回路VDCにより検出された力率改善用分圧回路DC2で発生する力率改善用分圧電圧VFBが予め設定された降圧チョッパ回路用閾値Vthc以上(すなわち、力率改善回路RFCが第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、予め設定された設定値以上)になると、発振器OSCによる発振信号SFの出力を開始し、ドライバ回路DRは起動する。   Thereafter, at time t3 in the middle of being controlled to a predetermined boosted voltage, the power factor improving divided voltage VFB generated by the power factor improving voltage dividing circuit DC2 detected by the PFC output voltage detecting circuit VDC is preset. When the step-down chopper circuit threshold Vthc is exceeded (that is, the voltage output from the power factor correction circuit RFC to the first output node Mout1 is equal to or higher than a preset set value), the output of the oscillation signal SF by the oscillator OSC is started. The driver circuit DR is activated.

これにより、制御部CONTは、コンパレータCOMが出力する比較信号に基づいて、半導体発光素子EMに流れる電流が目標電流値になるように、ドライバ回路DRを制御する。   Accordingly, the control unit CONT controls the driver circuit DR based on the comparison signal output from the comparator COM so that the current flowing through the semiconductor light emitting element EM becomes the target current value.

そして、ドライバ回路DRは、ローサイドスイッチLSWからオンを開始する。この事により第1のコンデンサC1の一端が接地され、制御電源電圧Vccから第2のダイオードD2を介して第1のコンデンサC1に充電される。この事によりハイサイド駆動用の電圧HVcc(C1の両端電圧)が確保される。そして、信号HO、LOでハイサイドスイッチ素子HSWおよびローサイドスイッチ素子LSWを制御することにより、降圧チョッパ回路DCHを駆動させて、PWMのオンデューティを変化させることで定電流制御を行う。   Then, the driver circuit DR starts to be turned on from the low side switch LSW. As a result, one end of the first capacitor C1 is grounded, and the first capacitor C1 is charged from the control power supply voltage Vcc via the second diode D2. As a result, the high-side drive voltage HVcc (the voltage across C1) is secured. Then, by controlling the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW with the signals HO and LO, the step-down chopper circuit DCH is driven, and the constant current control is performed by changing the PWM on-duty.

ハイサイドスイッチ素子HSWがオンでかつローサイドスイッチ素子LSWがオフの状態では、力率改善回路PFCから出力された直流電圧によりトランスTxの1次巻線Lx1にエネルギーが蓄積されハイサイドスイッチ素子HSWがオフでローサイドスイッチLSWがオンの状態ではトランスTxの1次巻線Lx1のエネルギーがADを介して回生されるとともに、この直流電圧が電流検出回路IDCで定電流化され、半導体発光素子EMに出力される。これにより、半導体発光素子EMが発光する。   When the high-side switch element HSW is on and the low-side switch element LSW is off, energy is accumulated in the primary winding Lx1 of the transformer Tx by the DC voltage output from the power factor correction circuit PFC, and the high-side switch element HSW When the low side switch LSW is off and the energy of the primary winding Lx1 of the transformer Tx is regenerated through AD, this DC voltage is made constant by the current detection circuit IDC and output to the semiconductor light emitting device EM. Is done. Thereby, the semiconductor light emitting device EM emits light.

以上のように、半導体照明用電源制御回路100の動作により、力率改善回路RFCが動作を開始して第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、降圧チョッパ回路DCHの出力電圧の目標電圧値以上になった後に、降圧チョッパ回路DCHを起動することになる。   As described above, the voltage output from the power factor correction circuit RFC to the first output node Mout1 by the operation of the semiconductor lighting power supply control circuit 100 is the target voltage value of the output voltage of the step-down chopper circuit DCH. After that, the step-down chopper circuit DCH is started.

すなわち、より確実に、降圧チョッパ回路DCHをより安定して駆動(降圧動作)させることができる。   That is, the step-down chopper circuit DCH can be driven more stably (step-down operation) more reliably.

以上のように、本実施例1に係る半導体照明用電源100は、交流電源ACと、交流電源ACが出力する交流電圧を整流して電源端子TSと接地端子TGNDに出力する整流回路RECと、交流電源ACが出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路PFCと、第1の出力ノードNout1の電圧を降圧して第2の出力ノードNout2に出力する降圧チョッパ回路DCHと、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間に接続された半導体発光素子EMと、力率改善回路PFCおよび降圧チョッパ回路DCHを制御する半導体照明用電源制御回路100と、を備える。   As described above, the semiconductor lighting power supply 100 according to the first embodiment includes the AC power supply AC, the rectifier circuit REC that rectifies the AC voltage output from the AC power supply AC and outputs the rectified voltage to the power supply terminal TS and the ground terminal TGND. A power factor correction circuit PFC that suppresses harmonics due to a voltage output from the AC power supply AC, a step-down chopper circuit DCH that steps down the voltage of the first output node Nout1 and outputs the voltage to the second output node Nout2, and a second A semiconductor light emitting device EM connected between the output node Nout2 and the ground terminal TGND, and a semiconductor lighting power control circuit 100 for controlling the power factor correction circuit PFC and the step-down chopper circuit DCH are provided.

そして、半導体照明用電源制御回路100は、力率改善回路PFCが動作を開始して第1の出力ノードNout1に出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、降圧チョッパ回路DCHを起動させる。さらに、設定値は、半導体発光素子EMの順電圧よりも、高く設定されている。   Then, the power supply control circuit 100 for semiconductor illumination starts the step-down chopper circuit DCH after the power factor correction circuit PFC starts operating and the voltage output to the first output node Nout1 exceeds a preset value. Start. Further, the set value is set higher than the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM.

このように、力率改善回路PFCの出力電圧が設定値になってから降圧チョッパ回路DCHが動作するので、安定した入力電圧にて降圧チョッパ回路DCHが動作可能になる。   Thus, since the step-down chopper circuit DCH operates after the output voltage of the power factor correction circuit PFC reaches the set value, the step-down chopper circuit DCH can operate with a stable input voltage.

特に、半導体発光素子EMの順電圧(複数の半導体発光素子EMが直列に接続されている場合はそれらの順電圧の総和)が整流回路RECにより全波整流された出力電圧より高い場合においても、力率改善回路PFCが動作した直後に降圧チョッパ回路DCHを安定して起動することができる。   In particular, even when the forward voltage of the semiconductor light emitting device EM (the sum of the forward voltages when a plurality of semiconductor light emitting devices EM are connected in series) is higher than the output voltage that is full-wave rectified by the rectifier circuit REC, The step-down chopper circuit DCH can be stably started immediately after the power factor correction circuit PFC operates.

さらに、力率改善回路PFCが故障等で動作しないまま、すなわち高調波を抑制できないまま、降圧チョッパ回路DCHが動作するのを防止できる。   Furthermore, it is possible to prevent the step-down chopper circuit DCH from operating while the power factor correction circuit PFC does not operate due to a failure or the like, that is, without suppressing harmonics.

また、降圧チョッパ回路DCHが安定した入力電圧にて動作可能になるので、降圧チョッパ回路DCHの起動時のソフトスタート時に電流フィードバックの遅れがあっても半導体発光素子EMに流れる電流のばらつきを防止することができる。   Further, since the step-down chopper circuit DCH can operate at a stable input voltage, even if there is a delay in current feedback at the time of soft start at the time of starting the step-down chopper circuit DCH, variation in the current flowing through the semiconductor light emitting element EM is prevented. be able to.

また、降圧チョッパ回路DCHの起動時はハイサイドスイッチ素子HSW及びローサイドスイッチ素子LSWに過度な電流が流れるのを防止する為にソフトスタート回路SSCのコンデンサを充電し、ある閾値に達するまではハイサイドスイッチ素子HSW及びローサイドスイッチ素子LSWのオン幅をコンデンサの充電電圧に応じて徐々に広げていく動作をさせるのが一般的である。この事により過度な電流を流れるのを防止しているが、もし、力率改善回路PFCと降圧チョッパ回路DCHが同時に動作すると半導体発光素子EMの順電圧(複数の半導体発光素子が直列に接続されている場合はそれらの順電圧の総和)が整流回路により全波整流された出力電圧より高い場合において、降圧チョッパ回路DCHは動作できないので出力はでないが、ソフトスタート回路SSCのコンデンサは充電を開始してしまう。ソフトスタート回路SSCのコンデンサが充電を完了した段階で、降圧チョッパ回路DCHが動作するとソフトスタート回路SSCが動作せずに、過度な電流が流れて、ハイサイドスイッチ素子HSW及びローサイドスイッチ素子LSWにストレスを与え、最悪の場合破壊してしまうのを防止することができる。   When the step-down chopper circuit DCH is started, the capacitor of the soft start circuit SSC is charged in order to prevent an excessive current from flowing through the high-side switch element HSW and the low-side switch element LSW. In general, the switch element HSW and the low-side switch element LSW are operated to gradually widen the ON width according to the charging voltage of the capacitor. This prevents excessive current from flowing. However, if the power factor correction circuit PFC and the step-down chopper circuit DCH are operated simultaneously, the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM (a plurality of semiconductor light emitting elements are connected in series). If the sum of these forward voltages is higher than the output voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit, the step-down chopper circuit DCH cannot operate, so there is no output, but the capacitor of the soft start circuit SSC starts charging. Resulting in. When the step-down chopper circuit DCH operates at the stage where the capacitor of the soft start circuit SSC has completed charging, the soft start circuit SSC does not operate and excessive current flows, causing stress on the high side switch element HSW and the low side switch element LSW. Can be prevented from being destroyed in the worst case.

図3は、本発明の一態様である実施例2に係る半導体照明用電源2000の構成の一例を示す図である。なお、この図3において、図1と同じ符号は、実施例1と同様の構成を示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a semiconductor lighting power supply 2000 according to the second embodiment which is an aspect of the present invention. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same configurations as those in the first embodiment.

図3に示すように、半導体照明用電源2000は、交流電源ACと、整流回路RECと、電源用分圧回路DC1と、力率改善回路PFCと、降圧チョッパ回路DCHと、半導体発光素子EMと、出力抵抗Routと、半導体照明用電源制御回路100と、を備える。   As shown in FIG. 3, the semiconductor lighting power source 2000 includes an AC power source AC, a rectifier circuit REC, a power source voltage dividing circuit DC1, a power factor correction circuit PFC, a step-down chopper circuit DCH, and a semiconductor light emitting device EM. , An output resistor Rout, and a power supply control circuit 100 for semiconductor illumination.

そして、力率改善回路PFCは、例えば、図3に示すように、巻線Lxと、スイッチ素子CSWと、抵抗Rと、ダイオードCDと、力率改善用分圧回路DC2と、出力コンデンサCSM1と、追加巻線Lyと、を有するPFC昇圧チョッパ回路である。   For example, as shown in FIG. 3, the power factor correction circuit PFC includes a winding Lx, a switch element CSW, a resistor R, a diode CD, a power factor correction voltage dividing circuit DC2, and an output capacitor CSM1. , An additional winding Ly, and a PFC boost chopper circuit.

すなわち、この力率改善回路PFCは、実施例1と比較して、追加巻線Lyをさらに有する。   That is, the power factor correction circuit PFC further includes an additional winding Ly as compared with the first embodiment.

ここで、追加巻線Lyは、巻線LxとトランスTyを構成する。   Here, the additional winding Ly constitutes the winding Lx and the transformer Ty.

この力率改善回路PFCのその他の構成は、図1に示す実施例1に係る半導体照明用電源1000の力率改善回路PFCと同様である。   Other configurations of the power factor correction circuit PFC are the same as those of the power factor correction circuit PFC of the semiconductor lighting power supply 1000 according to the first embodiment shown in FIG.

また、降圧チョッパ回路DCHは、図3に示すように、ハイサイドスイッチ素子HSWと、降圧用ダイオードADと、1次巻線Lx1と、2次巻線Lx2と、第1のダイオードD1と、第2のダイオードD2と、第1のコンデンサC1と、第2のコンデンサC2と、出力コンデンサCSM2と、を有する。   As shown in FIG. 3, the step-down chopper circuit DCH includes a high-side switch element HSW, a step-down diode AD, a primary winding Lx1, a secondary winding Lx2, a first diode D1, Two diodes D2, a first capacitor C1, a second capacitor C2, and an output capacitor CSM2.

すなわち、この降圧チョッパ回路DCHは、実施例1と比較して、ローサイドスイッチ素子LSWが省略されている。
ここで、ハイサイドスイッチ素子HSWは、第1の出力ノードNout1に一端(ドレイン)が接続され、追加巻線Lyの一端に他端(ソース)が接続されている。
That is, in the step-down chopper circuit DCH, the low-side switch element LSW is omitted as compared with the first embodiment.
Here, the high side switch element HSW has one end (drain) connected to the first output node Nout1, and the other end (source) connected to one end of the additional winding Ly.

降圧用ダイオードADは、追加巻線Lyの一端にカソードが接続され、接地端子TGNDにアノードが接続されている。   The step-down diode AD has a cathode connected to one end of the additional winding Ly, and an anode connected to the ground terminal TGND.

1次巻線Lx1は、追加巻線Lyの一端に一端が接続され、第2の出力ノードNout2に他端が接続されている。   The primary winding Lx1 has one end connected to one end of the additional winding Ly and the other end connected to the second output node Nout2.

2次巻線Lx2は、接地端子TGNDに一端が接続され、1次巻線Lx1とトランスTxを構成する。   The secondary winding Lx2 has one end connected to the ground terminal TGND, and constitutes the transformer Tx with the primary winding Lx1.

第1のコンデンサC1は、追加巻線Lyの一端に一端が接続されている。   One end of the first capacitor C1 is connected to one end of the additional winding Ly.

第1のダイオードD1は、2次巻線Lx2の他端にアノードが接続されている。   The first diode D1 has an anode connected to the other end of the secondary winding Lx2.

第2のダイオードD2は、第1のコンデンサC1の他端にカソードが接続され、追加巻線Lyの他端にアノードが接続されている。   The second diode D2 has a cathode connected to the other end of the first capacitor C1, and an anode connected to the other end of the additional winding Ly.

第2のコンデンサC2は、第1のダイオードD1のカソードに一端が接続され、2次巻線Lx2の一端に他端が接続されている。   The second capacitor C2 has one end connected to the cathode of the first diode D1, and the other end connected to one end of the secondary winding Lx2.

出力コンデンサCSM2は、第2の出力ノードNout2と接地端子TGNDとの間に接続されている。   The output capacitor CSM2 is connected between the second output node Nout2 and the ground terminal TGND.

この降圧チョッパ回路DCHは、以上のような構成により、降圧動作をするようになっている。   The step-down chopper circuit DCH is configured to perform a step-down operation with the above configuration.

そして、この降圧動作により、2次巻線Lx2、第1のダイオードD1、および第2のコンデンサC2の構成から制御電源電圧Vccが生成される。   By this step-down operation, the control power supply voltage Vcc is generated from the configuration of the secondary winding Lx2, the first diode D1, and the second capacitor C2.

この降圧チョッパ回路DCHのその他の構成は、図1に示す実施例1に係る半導体照明用電源1000の降圧チョッパ回路DCHと同様である。   Other configurations of the step-down chopper circuit DCH are the same as those of the step-down chopper circuit DCH of the semiconductor illumination power source 1000 according to the first embodiment shown in FIG.

そして、半導体照明用電源2000のその他の構成は、図1に示す実施例1に係る半導体照明用電源1000と同様である。   The other configuration of the semiconductor illumination power source 2000 is the same as that of the semiconductor illumination power source 1000 according to the first embodiment shown in FIG.

また、以上のような構成を有する半導体照明用電源2000における半導体照明用電源制御回路100の動作は、実施例1と同様である。   The operation of the semiconductor illumination power supply control circuit 100 in the semiconductor illumination power supply 2000 having the above-described configuration is the same as that of the first embodiment.

すなわち、実施例1と同様に、力率改善回路PFCの出力電圧が設定値になってから降圧チョッパ回路DCHが動作するので、安定した入力電圧にて降圧チョッパ回路DCHが動作可能になる。   That is, as in the first embodiment, since the step-down chopper circuit DCH operates after the output voltage of the power factor correction circuit PFC reaches the set value, the step-down chopper circuit DCH can operate with a stable input voltage.

特に、降圧チョッパ回路DCHよりも力率改善回路PFCの方が先に動作開始するので、本実施例2においては、力率改善回路PFCの巻線(追加巻線Ly)を利用して、第1のコンデンサC1の両端への充電すなわち降圧チョッパ回路DCHのハイサイド駆動用の電圧HVccを生成できる。すなわち、降圧チョッパ回路DCHが動作する前に力率改善回路PFCが確実に先に動作している。これにより、降圧チョッパ回路DCHの起動時、ローサイドスイッチ素子LSWがなくてもより確実にハイサイド駆動用の電圧が確保される。図1の場合はローサイドスイッチ素子LSWがオンし、第1のコンデンサC1の一端が接地され、初めて制御電源電圧Vccから第2のダイオードD2を介して、第1のコンデンサC1に充電されるが、その必要がなくなる。したがって、ローサイドスイッチ素子LSWを省略することができる。   In particular, since the power factor correction circuit PFC starts operating earlier than the step-down chopper circuit DCH, in the second embodiment, the winding (additional winding Ly) of the power factor correction circuit PFC is used to It is possible to generate a voltage HVcc for charging both ends of one capacitor C1, that is, for driving the high-side drive of the step-down chopper circuit DCH. That is, the power factor correction circuit PFC surely operates first before the step-down chopper circuit DCH operates. As a result, when the step-down chopper circuit DCH is activated, the high-side drive voltage is more reliably ensured without the low-side switch element LSW. In the case of FIG. 1, the low-side switch element LSW is turned on, one end of the first capacitor C1 is grounded, and the first capacitor C1 is charged from the control power supply voltage Vcc through the second diode D2 for the first time. That is no longer necessary. Therefore, the low side switch element LSW can be omitted.

図4は、本発明の一態様である実施例3に係る半導体照明用電源3000の構成の一例を示す図である。なお、この図4において、図1と同じ符号は、実施例1と同様の構成を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor lighting power supply 3000 according to the third embodiment which is an aspect of the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same configurations as those in the first embodiment.

図4に示すように、半導体照明用電源3000は、交流電源ACと、整流回路RECと、電源用分圧回路DC1と、力率改善回路PFCと、降圧チョッパ回路DCHと、半導体発光素子EMと、出力抵抗Routと、半導体照明用電源制御回路300と、を備える。   As shown in FIG. 4, the semiconductor lighting power supply 3000 includes an AC power supply AC, a rectifier circuit REC, a power supply voltage dividing circuit DC1, a power factor correction circuit PFC, a step-down chopper circuit DCH, and a semiconductor light emitting device EM. , An output resistor Rout, and a semiconductor illumination power supply control circuit 300.

そして、降圧チョッパ回路DCHは、図4に示すように、スイッチ素子SWと、降圧用ダイオードADと、1次巻線Lx1と、2次巻線Lx2と、第1のダイオードD1と、第2のダイオードD2と、第1のコンデンサC1と、第2のコンデンサC2と、出力コンデンサCSM2と、抵抗Rxと、を有する。   As shown in FIG. 4, the step-down chopper circuit DCH includes a switch element SW, a step-down diode AD, a primary winding Lx1, a secondary winding Lx2, a first diode D1, and a second diode It has a diode D2, a first capacitor C1, a second capacitor C2, an output capacitor CSM2, and a resistor Rx.

すなわち、この降圧チョッパ回路DCHは、実施例1と比較して、ハイサイドスイッチ素子HSWおよび第2のダイオードD2が省略され、抵抗Rxが追加されている。なお、スイッチ素子SWが、既述の実施例1のローサイドスイッチ素子LSWに対応する。   That is, in the step-down chopper circuit DCH, the high-side switch element HSW and the second diode D2 are omitted and a resistor Rx is added as compared with the first embodiment. Note that the switch element SW corresponds to the low-side switch element LSW of the first embodiment described above.

ここで、抵抗Rxは、接地端子TGNDに一端が接続されている。   Here, one end of the resistor Rx is connected to the ground terminal TGND.

また、降圧用ダイオードADは、第1の出力ノードNout1および第2の出力ノードNout2にカソードが接続されている。   The step-down diode AD has a cathode connected to the first output node Nout1 and the second output node Nout2.

スイッチ素子SWは、降圧用ダイオードADのアノードに一端(ドレイン)が接続され、抵抗Rxの他端に他端(ソース)が接続されている。   The switch element SW has one end (drain) connected to the anode of the step-down diode AD and the other end (source) connected to the other end of the resistor Rx.

1次巻線Lx1は、降圧用ダイオードADのアノードに一端が接続されている。   The primary winding Lx1 has one end connected to the anode of the step-down diode AD.

2次巻線Lx2は、接地端子TGNDに一端が接続され、1次巻線Lx1とトランスTxを構成する。   The secondary winding Lx2 has one end connected to the ground terminal TGND, and constitutes the transformer Tx with the primary winding Lx1.

第1のダイオードD1は、2次巻線Lx2の他端にアノードが接続されている。   The first diode D1 has an anode connected to the other end of the secondary winding Lx2.

出力コンデンサCSM2は、第2の出力ノードNout2と1次巻線Lx1の他端との間に接続されている。   The output capacitor CSM2 is connected between the second output node Nout2 and the other end of the primary winding Lx1.

この降圧チョッパ回路DCHは、以上のような構成により、降圧動作をするようになっている。   The step-down chopper circuit DCH is configured to perform a step-down operation with the above configuration.

そして、この降圧動作により、2次巻線Lx2および第1のダイオードD1から制御電源電圧Vccが生成される。   By this step-down operation, the control power supply voltage Vcc is generated from the secondary winding Lx2 and the first diode D1.

また、半導体照明用電源制御回路300は、実施例1と同様に、半導体照明用電源3000に適用される回路である。この半導体照明用電源制御回路300は、力率改善回路PFCおよび降圧チョッパ回路DCHを制御するようになっている。   The semiconductor illumination power supply control circuit 300 is a circuit applied to the semiconductor illumination power supply 3000 as in the first embodiment. The semiconductor illumination power supply control circuit 300 controls the power factor correction circuit PFC and the step-down chopper circuit DCH.

特に、半導体照明用電源制御回路300は、実施例1と同様に、力率改善回路RFCが動作を開始して第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、予め設定された設定値以上になった後に、降圧チョッパ回路DHCを起動させるようになっている。   In particular, in the power supply control circuit 300 for semiconductor lighting, as in the first embodiment, the voltage output from the power factor correction circuit RFC and output to the first output node Mout1 is equal to or higher than a preset set value. After that, the step-down chopper circuit DHC is started.

なお、上述の設定値は、実施例1と同様に、半導体発光素子EMの順電圧よりも、高く設定されている。また、既述のように、本実施例では、半導体発光素子EMの順電圧が整流回路により全波整流された出力電圧よりも高い設定を想定している。   Note that the set value described above is set higher than the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM, as in the first embodiment. Further, as described above, in this embodiment, it is assumed that the forward voltage of the semiconductor light emitting element EM is set higher than the output voltage that is full-wave rectified by the rectifier circuit.

そして、特に、上述の設定値は、降圧チョッパ回路DCHが第2の出力ノードNout2に出力する出力電圧の目標電圧値よりも、高い値に設定されている。   In particular, the set value is set to a value higher than the target voltage value of the output voltage output from the step-down chopper circuit DCH to the second output node Nout2.

これにより、実施例1と同様に、力率改善回路RFCが動作を開始して第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、降圧チョッパ回路DCHの出力電圧の目標電圧値以上になった後に、降圧チョッパ回路DCHを起動することになる。   Thus, as in the first embodiment, after the power factor correction circuit RFC starts operating and the voltage output to the first output node Mout1 becomes equal to or higher than the target voltage value of the output voltage of the step-down chopper circuit DCH, The step-down chopper circuit DCH is activated.

すなわち、より確実に、降圧チョッパ回路DCHをより安定して駆動(降圧動作)させることができる。   That is, the step-down chopper circuit DCH can be driven more stably (step-down operation) more reliably.

ここで、この半導体照明用電源制御回路300は、例えば、図3に示すように、起動電源回路SCと、PFC制御回路PCCと、PFC出力電圧検出回路VDCと、入力停電検出回路BDSと、停止回路SPCと、ドライバ回路DRと、誤動作防止回路UVLOと、制御部CONTと、ソフトスタート回路SSCと、ピーク電流検出回路PDCと、ゼロ電流検出回路ZDCと、を有する。   Here, for example, as shown in FIG. 3, the power supply control circuit 300 for semiconductor lighting includes a start-up power supply circuit SC, a PFC control circuit PCC, a PFC output voltage detection circuit VDC, and an input power failure detection circuit BDS. The circuit includes a circuit SPC, a driver circuit DR, a malfunction prevention circuit UVLO, a control unit CONT, a soft start circuit SSC, a peak current detection circuit PDC, and a zero current detection circuit ZDC.

そして、ピーク電流検出回路PDCは、降圧用抵抗Rxの他端に流れるピーク電流を検出するようになっている。   The peak current detection circuit PDC detects the peak current flowing through the other end of the step-down resistor Rx.

ゼロ電流検出回路ZDCは、第1のダイオードD1のカソード(すなわち、2次巻線Lx2)に流れる電流を検出するようになっている。   The zero current detection circuit ZDC detects a current flowing through the cathode of the first diode D1 (that is, the secondary winding Lx2).

ドライバ回路DRは、信号LOにより、スイッチ素子SWを制御することにより、降圧チョッパ回路DCHを駆動させるようになっている。   The driver circuit DR drives the step-down chopper circuit DCH by controlling the switch element SW with the signal LO.

特に、ドライバ回路DRは、PFC出力電圧検出回路VDCにより検出された力率改善用分圧電圧VFBが予め設定された降圧チョッパ回路用閾値Vthc以上になった場合(すなわち、力率改善回路RFCが第1の出力ノードMout1に出力する電圧が、予め設定された設定値以上になった場合)に、スイッチ素子SWを制御することにより、降圧チョッパ回路DCHを駆動させる。   In particular, the driver circuit DR determines that the power factor improving divided voltage VFB detected by the PFC output voltage detecting circuit VDC is equal to or higher than a preset step-down chopper circuit threshold Vthc (that is, the power factor improving circuit RFC is When the voltage output to the first output node Mout1 is equal to or higher than a preset setting value), the step-down chopper circuit DCH is driven by controlling the switch element SW.

例えば、ドライバ回路DRは、ピーク電流検出回路PDCにより検出された電流の値が予め設定された電流閾値(ピーク値)以上になった場合には、スイッチ素子SWをオフする。そして、スイッチ素子SWがオフすると、1次巻線Lx1に蓄えられた電流が降圧用ダイオードADを介して回生される。   For example, the driver circuit DR turns off the switch element SW when the value of the current detected by the peak current detection circuit PDC becomes equal to or greater than a preset current threshold value (peak value). When the switch element SW is turned off, the current stored in the primary winding Lx1 is regenerated through the step-down diode AD.

その後、ドライバ回路DRは、ゼロ電流検出回路ZDCが第1のダイオードD1のカソード(すなわち、2次巻線Lx2)に流れる電流がゼロになったことを検出した場合には、スイッチ素子SWをオンする。   Thereafter, the driver circuit DR turns on the switch element SW when the zero current detection circuit ZDC detects that the current flowing through the cathode of the first diode D1 (ie, the secondary winding Lx2) has become zero. To do.

このようなスイッチ素子SWのオン/オフを繰り返すことにより、設定されたスイッチ素子SWのピーク電流に対して平均化された電流が、半導体発光素子EMに供給されることとなる。   By repeating ON / OFF of the switch element SW as described above, a current averaged with respect to the set peak current of the switch element SW is supplied to the semiconductor light emitting element EM.

なお、半導体照明用電源3000のその他の構成は、図1に示す実施例1に係る半導体照明用電源1000と同様である。   The other configuration of the semiconductor illumination power supply 3000 is the same as that of the semiconductor illumination power supply 1000 according to the first embodiment shown in FIG.

また、以上のような構成を有する半導体照明用電源3000における半導体照明用電源制御回路300のその他の動作は、実施例1と同様である。   Other operations of the semiconductor illumination power supply control circuit 300 in the semiconductor illumination power supply 3000 having the above-described configuration are the same as those in the first embodiment.

すなわち、実施例1と同様に、力率改善回路PFCの出力電圧が設定値になってから降圧チョッパ回路DCHが動作するので、安定した入力電圧にて降圧チョッパ回路DCHが動作可能になる。   That is, as in the first embodiment, since the step-down chopper circuit DCH operates after the output voltage of the power factor correction circuit PFC reaches the set value, the step-down chopper circuit DCH can operate with a stable input voltage.

特に、本実施例3においては、既述のように、ハイサイドスイッチ素子HSWを省略することができる。   In particular, in the third embodiment, as described above, the high side switch element HSW can be omitted.

実施例は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。特に、半導体照明用電源制御回路100,300は同一の半導体基板に形成して集積回路化することが可能である。また、降圧回路として、降圧チョッパ回路DCHを用いたが、例えば電流共振型のDC/DCコンバータを用いてもよい。   The examples are illustrative and the scope of the invention is not limited thereto. In particular, the power supply control circuits 100 and 300 for semiconductor lighting can be formed on the same semiconductor substrate to be integrated. Further, although the step-down chopper circuit DCH is used as the step-down circuit, for example, a current resonance type DC / DC converter may be used.

100、300 半導体照明用電源制御回路
1000、2000、3000 半導体照明用電源
AC 交流電源
REC 整流回路
DC1 電源用分圧回路
PFC 力率改善(PFC:Power Factor Correction)回路
DCH 降圧チョッパ回路
EM 半導体発光素子
DREC1 第1の整流用ダイオード
DREC2 第2の整流用ダイオード
DREC3 第3の整流用ダイオード
DREC4 第4の整流用ダイオード
Lx 巻線
CSW スイッチ素子
R 抵抗
CD ダイオード
DC2 力率改善用分圧回路
CSM1 出力コンデンサ
HSW ハイサイドスイッチ素子
LSW ローサイドスイッチ素子
SW スイッチ素子
AD 降圧用ダイオード
Lx1 1次巻線
Lx2 2次巻線
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
C1 第1のコンデンサ
C2 第2のコンデンサ
CSM2 出力コンデンサ
Rout 出力抵抗
SC 起動電源回路
PCC PFC制御回路
VDC PFC出力電圧検出回路
BDS 入力停電検出回路
SPC 停止回路
DR ドライバ回路
IDC 電流検出回路
OSC 発振器
UVLO 誤動作防止回路
COM コンパレータ
CONT 制御部
SSC ソフトスタート回路
100, 300 Semiconductor lighting power supply control circuit 1000, 2000, 3000 Semiconductor lighting power supply AC AC power supply REC Rectifier circuit DC1 Power supply voltage dividing circuit PFC Power factor correction (PFC) circuit DCH Step-down chopper circuit EM Semiconductor light emitting device DREC1 First rectifier diode DREC2 Second rectifier diode DREC3 Third rectifier diode DREC4 Fourth rectifier diode Lx Winding CSW Switch element R Resistance CD Diode DC2 Power factor improving voltage dividing circuit CSM1 Output capacitor HSW High-side switch element LSW Low-side switch element SW Switch element AD Step-down diode Lx1 Primary winding Lx2 Secondary winding D1 First diode D2 Second diode C1 First capacitor C2 First Capacitor CSM2 Output capacitor Rout Output resistance SC Start-up power supply circuit PCC PFC control circuit VDC PFC output voltage detection circuit BDS Input power failure detection circuit SPC Stop circuit DR Driver circuit IDC Current detection circuit OSC Oscillator UVLO Malfunction prevention circuit COM Comparator CONT Control unit SSC Software Start circuit

Claims (11)

交流電源と、前記交流電源が出力する交流電圧を整流して電源端子と接地端子に出力する整流回路と、前記交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、前記第1の出力ノードの電圧を降圧して第2の出力ノードに出力する降圧回路と、前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された半導体発光素子と、を備えた半導体照明用電源に適用され且つ前記力率改善回路および前記降圧回路を制御する半導体照明用電源制御回路において、
前記半導体照明用電源制御回路は、前記力率改善回路が動作を開始して前記第1の出力ノードに出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、前記降圧回路を起動させるものであり、
前記設定値は、前記半導体発光素子の順電圧よりも、高く設定されている
ことを特徴とする半導体照明用電源制御回路。
An AC power source, a rectifier circuit that rectifies an AC voltage output from the AC power source and outputs the rectified voltage to a power supply terminal and a ground terminal, a power factor correction circuit that suppresses harmonics due to the voltage output from the AC power source, and the first A power supply for semiconductor illumination, comprising: a step-down circuit that steps down the voltage of the output node of the first output node and outputs the step-down voltage to a second output node; and a semiconductor light emitting element connected between the second output node and the ground terminal In a power supply control circuit for semiconductor lighting that is applied to the power factor correction circuit and controls the step-down circuit,
The power supply control circuit for semiconductor lighting activates the step-down circuit after the power factor correction circuit starts operating and the voltage output to the first output node becomes equal to or higher than a preset value. And
The set value is set to be higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element. A power supply control circuit for semiconductor illumination, wherein:
前記設定値は、降圧回路が必要とする入力電圧とし、且つ、前記半導体発光素子の順電圧よりも高く設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体照明用電源制御回路。
The power supply control circuit for semiconductor lighting according to claim 1, wherein the set value is set to an input voltage required by the step-down circuit and higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間で、複数の前記半導体発光素子が直列に接続されており、
前記設定値は、複数の前記半導体発光素子の順電圧の和よりも、高く設定されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体照明用電源制御回路。
A plurality of the semiconductor light emitting elements are connected in series between the second output node and the ground terminal,
The power supply control circuit for semiconductor illumination according to claim 2, wherein the set value is set higher than a sum of forward voltages of the plurality of semiconductor light emitting elements.
前記電源端子と前記接地端子との間の電圧を分圧した電源用分圧電圧が予め設定された電源用閾値以上になった場合に、起動する起動電源回路と、
前記起動電源回路が出力する電圧が予め設定した力率改善回路用閾値以上になった場合に、前記力率改善回路に設けたスイッチ素子を制御して前記力率改善回路を駆動させるPFC制御回路と、
前記力率改善回路の分圧電圧を検出するPFC出力電圧検出回路と、
前記PFC出力電圧検出回路により検出された前記力率改善回路の分圧電圧が、予め設定された前記半導体発光素子の順電圧より高い降圧回路用閾値に達すると、前記降圧回路の駆動の停止を要求する出力停止信号を解除する停止回路と、
前記出力停止信号が解除され、降圧回路が起動して、前記降圧回路に設けたハイサイドスイッチ素子および/またはローサイドスイッチ素子を制御することにより、前記降圧回路を駆動させるドライバ回路と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体照明用電源制御回路。
A starting power supply circuit that starts when a divided power supply voltage obtained by dividing the voltage between the power supply terminal and the ground terminal is equal to or higher than a preset power supply threshold;
A PFC control circuit for controlling the switch element provided in the power factor correction circuit to drive the power factor correction circuit when the voltage output from the start-up power supply circuit exceeds a preset threshold for the power factor improvement circuit When,
A PFC output voltage detection circuit for detecting a divided voltage of the power factor correction circuit;
When the divided voltage of the power factor correction circuit detected by the PFC output voltage detection circuit reaches a threshold for a step-down circuit that is higher than a preset forward voltage of the semiconductor light emitting element, the drive of the step-down circuit is stopped. A stop circuit for canceling the requested output stop signal;
A driver circuit that drives the step-down circuit by controlling the high-side switch element and / or the low-side switch element provided in the step-down circuit when the output stop signal is released and the step-down circuit is activated. The power supply control circuit for semiconductor lighting according to claim 1.
前記力率改善回路のチョークにトランス構成された2次巻線を設け、その2次巻線は前記降圧回路のハイサイドスイッチ素子の電源用とすることで、ローサイドスイッチ素子を削除できる様にした
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体照明用電源制御回路。
The choke of the power factor correction circuit is provided with a secondary winding composed of a transformer, and the secondary winding is used as a power source for the high-side switch element of the step-down circuit so that the low-side switch element can be eliminated. The power supply control circuit for semiconductor lighting according to claim 4, wherein:
請求項1に記載の半導体照明用電源制御回路で制御する前記力率改善回路および前記降圧回路を同一の半導体基板に形成した
ことを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit, wherein the power factor correction circuit and the step-down circuit controlled by the power supply control circuit for semiconductor lighting according to claim 1 are formed on the same semiconductor substrate.
交流電源と、
前記交流電源が出力する交流電圧を整流して電源端子と接地端子に出力する整流回路と、
前記交流電源が出力した電圧による高調波を抑制する力率改善回路と、
前記第1の出力ノードの電圧を降圧して第2の出力ノードに出力する降圧回路と、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された半導体発光素子と、
前記力率改善回路および前記降圧回路を制御する半導体照明用電源制御回路と、を備え、
前記半導体照明用電源制御回路は、前記力率改善回路が動作を開始して前記第1の出力ノードに出力する電圧が予め設定された設定値以上になった後に、前記降圧回路を起動させるものであり、
前記設定値は、前記半導体発光素子の順電圧よりも、高く設定されていることを特徴とする半導体照明用電源。
AC power supply,
A rectifier circuit that rectifies an AC voltage output from the AC power source and outputs the rectified voltage to a power supply terminal and a ground terminal;
A power factor correction circuit that suppresses harmonics due to the voltage output from the AC power supply;
A step-down circuit for stepping down a voltage of the first output node and outputting the step-down voltage to a second output node;
A semiconductor light emitting device connected between the second output node and the ground terminal;
A power control circuit for semiconductor lighting that controls the power factor correction circuit and the step-down circuit, and
The power supply control circuit for semiconductor lighting activates the step-down circuit after the power factor correction circuit starts operating and the voltage output to the first output node becomes equal to or higher than a preset value. And
The power supply for semiconductor illumination, wherein the set value is set higher than a forward voltage of the semiconductor light emitting element.
前記力率改善回路は、
前記電源端子に一端が接続された巻線と、
前記巻線の他端に一端が接続されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の他端と前記接地端子との間に接続された抵抗と、
前記巻線の他端にアノードが接続され、前記第1の出力ノードにカソードが接続されたダイオードと、
前記第1の出力ノードと前記接地端子との間の電圧を分圧した力率改善用分圧電圧を出力する力率改善用分圧回路と、
前記第1の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体照明用電源。
The power factor correction circuit is:
A winding having one end connected to the power terminal;
A switch element having one end connected to the other end of the winding;
A resistor connected between the other end of the switch element and the ground terminal;
A diode having an anode connected to the other end of the winding and a cathode connected to the first output node;
A power factor improving voltage dividing circuit for outputting a power factor improving divided voltage obtained by dividing a voltage between the first output node and the ground terminal;
The power supply for semiconductor lighting according to claim 7, further comprising: an output capacitor connected between the first output node and the ground terminal.
前記降圧回路は、
前記第1の出力ノードに一端が接続され、中間ノードに他端が接続されたハイサイドスイッチ素子と、
前記中間ノードに一端が接続され、前記接地端子に他端が接続されたローサイドスイッチ素子と、
前記中間ノードにカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続された降圧用ダイオードと、
前記中間ノードに一端が接続され、前記第2の出力ノードに他端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記中間ノードに一端が接続された第1のコンデンサと、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のコンデンサの他端にカソードが接続され、前記第1のダイオードのカソードにアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一端が接続され、前記2次巻線の一端に他端が接続された第2のコンデンサと、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の半導体照明用電源。
The step-down circuit is
A high-side switch element having one end connected to the first output node and the other end connected to an intermediate node;
A low-side switch element having one end connected to the intermediate node and the other end connected to the ground terminal;
A step-down diode having a cathode connected to the intermediate node and an anode connected to the ground terminal;
A primary winding having one end connected to the intermediate node and the other end connected to the second output node;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first capacitor having one end connected to the intermediate node;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
A second diode having a cathode connected to the other end of the first capacitor and an anode connected to the cathode of the first diode;
A second capacitor having one end connected to the cathode of the first diode and the other end connected to one end of the secondary winding;
The power supply for semiconductor lighting according to claim 7, further comprising: an output capacitor connected between the second output node and the ground terminal.
前記力率改善回路は、
前記巻線とトランスを構成する追加巻線をさらに有し、
前記降圧回路は、
前記第1の出力ノードに一端が接続され、前記追加巻線の一端に他端が接続されたハイサイドスイッチ素子と、
前記追加巻線の一端にカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続された降圧用ダイオードと、
前記追加巻線の一端に一端が接続され、前記第2の出力ノードに他端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記追加巻線の一端に一端が接続された第1のコンデンサと、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のコンデンサの他端にカソードが接続され、前記追加巻線の他端にアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一端が接続され、前記2次巻線の一端に他端が接続された第2のコンデンサと、
前記第2の出力ノードと前記接地端子との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体照明用電源。
The power factor correction circuit is:
It further has an additional winding constituting the winding and the transformer,
The step-down circuit is
A high-side switch element having one end connected to the first output node and the other end connected to one end of the additional winding;
A step-down diode having a cathode connected to one end of the additional winding and an anode connected to the ground terminal;
A primary winding having one end connected to one end of the additional winding and the other end connected to the second output node;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first capacitor having one end connected to one end of the additional winding;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
A second diode having a cathode connected to the other end of the first capacitor and an anode connected to the other end of the additional winding;
A second capacitor having one end connected to the cathode of the first diode and the other end connected to one end of the secondary winding;
The power supply for semiconductor lighting according to claim 7, further comprising: an output capacitor connected between the second output node and the ground terminal.
前記降圧回路は、
前記接地端子に一端が接続された抵抗と、
前記第1の出力ノードおよび前記第2の出力ノードにカソードが接続された降圧用ダイオードと、
前記降圧用ダイオードのアノードに一端が接続され、前記抵抗の他端に他端が接続されたスイッチ素子と、
前記降圧用ダイオードのアノードに一端が接続された1次巻線と、
前記接地端子に一端が接続され、前記1次巻線とトランスを構成する2次巻線と、
前記2次巻線の他端にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第2の出力ノードと前記1次巻線の他端との間に接続された出力コンデンサと、を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体照明用電源。
The step-down circuit is
A resistor having one end connected to the ground terminal;
A step-down diode having a cathode connected to the first output node and the second output node;
A switching element having one end connected to the anode of the step-down diode and the other end connected to the other end of the resistor;
A primary winding having one end connected to the anode of the step-down diode;
One end connected to the ground terminal, and the secondary winding constituting the transformer and the primary winding;
A first diode having an anode connected to the other end of the secondary winding;
The power supply for semiconductor lighting according to claim 10, further comprising: an output capacitor connected between the second output node and the other end of the primary winding.
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