JP2017200249A - Dc power supply and led lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源装置及びLED点灯装置に関する。 The present invention relates to a DC power supply device and an LED lighting device.
一般に、LED点灯装置等の直流電源装置は、入力接続部及び入力配線を介して商用電源等の交流電源に接続され、出力接続部及び出力配線を介してLEDに接続される。このような直流電源装置では、入力される交流電源電圧が所定の直流出力に変換され、この直流出力がLED等の負荷に供給される(例えば、特許文献1)。 Generally, a DC power supply device such as an LED lighting device is connected to an AC power supply such as a commercial power supply via an input connection portion and an input wiring, and is connected to the LED via an output connection portion and an output wiring. In such a DC power supply device, an input AC power supply voltage is converted into a predetermined DC output, and this DC output is supplied to a load such as an LED (for example, Patent Document 1).
LED点灯装置等の直流電源装置において、通常は、交流電源から直流電源装置の交流入力端子に接続されるべき交流配線と、負荷から直流電源装置の直流出力端子に接続されるべき直流配線とは、その被覆の色分け等により識別可能な態様で構成される。しかし、それでも直流電源装置の配線工事においては、何らかの誤りにより交流配線が直流出力端子に接続され、すなわち、交流電源電圧が直流出力端子に逆入力されてしまう場合がある。この場合、詳細を後述するように、直流電源装置は故障してしまう。 In a DC power supply device such as an LED lighting device, normally, an AC wiring to be connected from an AC power supply to an AC input terminal of the DC power supply device and a DC wiring to be connected from a load to a DC output terminal of the DC power supply device , In a manner that can be identified by color coding of the coating. However, in the wiring work of the DC power supply device, the AC wiring is connected to the DC output terminal due to some error, that is, the AC power supply voltage may be reversely input to the DC output terminal. In this case, as will be described in detail later, the DC power supply device fails.
そこで、本発明は、交流電源電圧が直流出力端子に逆入力された場合の故障を防止する構成を備えた直流電源装置及びLED点灯装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the DC power supply device and LED lighting device provided with the structure which prevents a failure when an alternating current power supply voltage is reversely input into a direct-current output terminal.
本開示の直流電源装置は、交流入力端子及び直流出力端子と、交流電源電圧を直流出力電圧に変換して直流出力電圧を二次側出力ノードに出力するスイッチング電源回路と、二次側出力ノードと直流出力端子の間に接続され、交流入力端子から交流電源電圧が入力される場合にスイッチング電源回路の変換動作に伴って発生する作動電圧を受けて二次側出力ノードと直流出力端子の間を導通させ、作動電圧が発生しない場合には二次側出力ノードと直流出力端子の間を開放するように構成された逆入力遮断回路とを備える。 A DC power supply device according to the present disclosure includes an AC input terminal and a DC output terminal, a switching power supply circuit that converts an AC power supply voltage into a DC output voltage and outputs the DC output voltage to a secondary output node, and a secondary output node Between the secondary output node and the DC output terminal in response to the operating voltage generated by the switching operation of the switching power supply circuit when the AC power supply voltage is input from the AC input terminal. And a reverse input cutoff circuit configured to open between the secondary output node and the DC output terminal when no operating voltage is generated.
本開示の直流電源装置によると、スイッチング電源回路の二次側出力ノードと直流電源装置の直流出力端子との間に逆入力遮断回路が接続される。そして、交流電源電圧が正しく交流入力端子からスイッチング電源回路に入力されている場合にはその変換動作に伴って発生する作動電圧によって逆入力遮断回路が導通して直流出力電圧が直流出力端子に出力される。一方、交流電源電圧が交流入力端子からスイッチング電源回路に入力されずに作動電圧が発生しない場合には逆入力遮断回路が開放される。すなわち、交流電源電圧が直流電源装置の交流入力端子ではなく直流出力端子に逆入力された場合には二次側出力ノードと直流出力端子の間が開放されるので、交流電源電圧がスイッチング電源回路の二次側回路に印加されることはない。これにより、交流電源電圧が直流出力端子に逆入力された場合の故障を防止する構成を備えた直流電源装置が実現される。 According to the DC power supply device of the present disclosure, the reverse input cutoff circuit is connected between the secondary output node of the switching power supply circuit and the DC output terminal of the DC power supply device. When the AC power supply voltage is correctly input from the AC input terminal to the switching power supply circuit, the reverse input cutoff circuit is turned on by the operating voltage generated by the conversion operation, and the DC output voltage is output to the DC output terminal. Is done. On the other hand, when the AC power supply voltage is not input from the AC input terminal to the switching power supply circuit and no operating voltage is generated, the reverse input cutoff circuit is opened. That is, when the AC power supply voltage is reversely input to the DC output terminal instead of the AC input terminal of the DC power supply device, the secondary output node and the DC output terminal are opened, so the AC power supply voltage is switched to the switching power supply circuit. Is not applied to the secondary side circuit. As a result, a DC power supply device having a configuration for preventing failure when an AC power supply voltage is reversely input to the DC output terminal is realized.
第1の形態では、作動電圧は、スイッチング電源回路に含まれるインダクタ素子の補助巻線に発生する電圧を整流平滑する定電圧回路によって生成される。これにより、スイッチング電源回路における制御電圧を生成するための回路を利用して作動電圧が生成されるので、逆入力遮断回路が簡素な構成で実現される。 In the first embodiment, the operating voltage is generated by a constant voltage circuit that rectifies and smoothes the voltage generated in the auxiliary winding of the inductor element included in the switching power supply circuit. As a result, the operating voltage is generated using a circuit for generating the control voltage in the switching power supply circuit, so that the reverse input cutoff circuit is realized with a simple configuration.
第2の形態では、作動電圧は、直流出力電圧を降圧して定電圧を生成する定電圧回路の出力電圧である。これにより、スイッチング電源回路における制御電圧を生成するための回路を利用して作動電圧が生成されるので、逆入力遮断回路が簡素な構成で実現される。また、交流電源電圧が正しく交流入力端子からスイッチング電源回路に入力されている場合において、直流出力端子間が短絡された場合に直流出力電圧及び作動電圧の低下によって逆入力遮断回路が開放されて短絡電流が遮断されるので、出力短絡保護機能も実現される。 In the second embodiment, the operating voltage is an output voltage of a constant voltage circuit that generates a constant voltage by stepping down the DC output voltage. As a result, the operating voltage is generated using a circuit for generating the control voltage in the switching power supply circuit, so that the reverse input cutoff circuit is realized with a simple configuration. In addition, when the AC power supply voltage is correctly input from the AC input terminal to the switching power supply circuit, when the DC output terminals are short-circuited, the reverse input cutoff circuit is opened due to a drop in the DC output voltage and the operating voltage, resulting in a short circuit. Since the current is cut off, an output short-circuit protection function is also realized.
第3の形態では、作動電圧は、直流出力電圧を分圧する分圧回路によって生成される。これにより、スイッチング電源回路の直流出力電圧を検出するための分圧回路を利用して作動電圧が生成されるので、逆入力遮断回路が簡素な構成で実現される。また、交流電源電圧が正しく交流入力端子からスイッチング電源回路に入力されている場合において、直流出力端子間が短絡された場合に直流出力電圧及びその分圧値の低下によって逆入力遮断回路が開放されて短絡電流が遮断されるので、出力短絡保護機能も実現される。 In the third mode, the operating voltage is generated by a voltage dividing circuit that divides the DC output voltage. As a result, the operating voltage is generated using the voltage dividing circuit for detecting the DC output voltage of the switching power supply circuit, so that the reverse input cutoff circuit is realized with a simple configuration. In addition, when the AC power supply voltage is correctly input from the AC input terminal to the switching power supply circuit, when the DC output terminals are short-circuited, the reverse input cutoff circuit is opened due to a decrease in the DC output voltage and its divided value. Since the short-circuit current is interrupted, the output short-circuit protection function is also realized.
第1から第3の形態において、直流出力端子が正極出力端子及び負極出力端子からなり、二次側出力ノードが正極出力ノード及び負極出力ノードからなり、逆入力遮断回路がトランジスタ及びダイオードを備え、トランジスタは、入力電極、出力電極及び制御電極を有し、入力電極を負極出力端子側にかつ出力電極を負極出力ノード側にして負極出力端子と負極出力ノードの間に接続され、作動電圧が制御電極−出力電極間に印加されるように構成され、ダイオードは、正極出力ノードから正極出力端子に向かう方向を順方向として正極出力ノードと正極出力端子の間に接続され、又は負極出力端子から負極出力ノードに向かう方向を順方向として負極出力ノードと負極出力端子の間においてトランジスタに直列接続される。これにより、逆入力遮断回路がトランジスタ及びダイオードを用いた簡素な構成で実現される。 In the first to third embodiments, the DC output terminal is composed of a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node is composed of a positive output node and a negative output node, and the reverse input cutoff circuit includes a transistor and a diode, The transistor has an input electrode, an output electrode, and a control electrode, and is connected between the negative output terminal and the negative output node with the input electrode on the negative output terminal side and the output electrode on the negative output node side, and the operating voltage is controlled. The diode is configured to be applied between the electrode and the output electrode, and the diode is connected between the positive output node and the positive output terminal with the direction from the positive output node toward the positive output terminal as the forward direction, or from the negative output terminal to the negative electrode A transistor is connected in series between the negative output node and the negative output terminal with the direction toward the output node as the forward direction. Thus, the reverse input cutoff circuit is realized with a simple configuration using the transistor and the diode.
第4の形態では、直流出力端子が正極出力端子及び負極出力端子からなり、二次側出力ノードが正極出力ノード及び負極出力ノードからなり、逆入力遮断回路は、負極出力端子から負極出力ノードに向かう方向を順方向として負極出力端子と負極出力ノードの間に接続されたサイリスタを備え、作動電圧に基づいてサイリスタのゲート−カソード間にトリガ電流が通電されるように構成されていてもよい。これにより、逆入力遮断回路が、サイリスタを用いた簡素な構成で実現される。 In the fourth mode, the DC output terminal is composed of a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node is composed of a positive output node and a negative output node, and the reverse input cutoff circuit is connected from the negative output terminal to the negative output node. A thyristor connected between the negative output terminal and the negative output node with the direction toward the forward direction as a forward direction may be provided, and a trigger current may be supplied between the gate and the cathode of the thyristor based on the operating voltage. Thus, the reverse input cutoff circuit is realized with a simple configuration using a thyristor.
第5の形態では、直流出力端子が正極出力端子及び負極出力端子からなり、二次側出力ノードが正極出力ノード及び負極出力ノードからなり、逆入力遮断回路は、正極出力ノードから正極出力端子に向かう方向を順方向として正極出力ノードと正極出力端子の間に接続されたサイリスタ、又は負極出力端子から負極出力ノードに向かう方向を順方向として負極出力端子と負極出力ノードの間に接続されたサイリスタを備え、作動電圧が、スイッチング電源回路に含まれるインダクタ素子の補助巻線に発生する電圧の整流電圧であり、整流電圧に基づいてサイリスタのゲート−カソード間にトリガ電流が通電されるように構成されてもよい。これにより、スイッチング電源回路の二次側に制御電圧を生成するための定電圧回路又は直流出力電圧を検出するための分圧回路が設けられない場合でも、比較的簡素な構成の逆入力遮断回路が実現される。 In the fifth embodiment, the DC output terminal is composed of a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node is composed of a positive output node and a negative output node, and the reverse input cutoff circuit is connected from the positive output node to the positive output terminal. A thyristor connected between the positive output node and the positive output terminal with the forward direction as the forward direction, or a thyristor connected between the negative output terminal and the negative output node with the direction from the negative output terminal to the negative output node as the forward direction The operating voltage is a rectified voltage of a voltage generated in the auxiliary winding of the inductor element included in the switching power supply circuit, and the trigger current is passed between the gate and the cathode of the thyristor based on the rectified voltage. May be. Thus, even when a constant voltage circuit for generating a control voltage or a voltage dividing circuit for detecting a DC output voltage is not provided on the secondary side of the switching power supply circuit, a reverse input blocking circuit having a relatively simple configuration Is realized.
本開示のLED点灯装置は上記いずれかの直流電源装置からなり、二次側出力ノードに並列接続された出力コンデンサが電解コンデンサである。このように、出力コンデンサがLED出力リップル軽減のための電解コンデンサである場合のように、スイッチング電源回路の二次側部品の極性が決定されている場合に、逆入力遮断回路は特に有用である。 The LED lighting device according to the present disclosure includes any one of the DC power supply devices described above, and the output capacitor connected in parallel to the secondary output node is an electrolytic capacitor. Thus, the reverse input cutoff circuit is particularly useful when the polarity of the secondary part of the switching power supply circuit is determined, such as when the output capacitor is an electrolytic capacitor for reducing LED output ripple. .
本開示のLED点灯装置は上記いずれかの直流電源装置からなり、スイッチング電源回路はLEDを給電するための降圧コンバータを含む。このように、スイッチング電源回路の二次側部品の耐圧が交流電源電圧よりも低い場合に、逆入力遮断回路は特に有用である。 The LED lighting device according to the present disclosure includes any one of the DC power supply devices described above, and the switching power supply circuit includes a step-down converter for supplying power to the LEDs. Thus, the reverse input cutoff circuit is particularly useful when the withstand voltage of the secondary part of the switching power supply circuit is lower than the AC power supply voltage.
<第1の実施形態>
図1に、本開示の第1の実施形態による直流電源装置であるLED点灯装置100を示す。LED点灯装置100は、交流入力端子T1及びT2並びに直流出力端子T3及びT4を有する。正しく配線された場合、交流入力端子T1及びT2には商用電源等の交流電源ACからの交流配線W1及びW2が接続され、直流出力端子T3及びT4にはLEDユニット50の端子T5及びT6からの直流配線W3及びW4が接続される。これにより、LED点灯装置100は、通常の使用においては、交流入力端子T1及びT2から交流電圧を供給され、直流出力端子T3及びT4から直流電圧又は直流電流を出力する。LEDユニット50は、直列接続された任意数のLED50aを含む。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows an
LED点灯装置100は、スイッチング電源回路200及び逆入力遮断回路300を含む。スイッチング電源回路200は交流入力端子T1及びT2側に設けられ、逆入力遮断回路300は、スイッチング電源回路200の二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4との間に接続される。以降の説明において、直流出力端子T3及びT4をそれぞれ正極出力端子T3及び負極出力端子T4ともいい、二次側出力ノードN1及びN2をそれぞれ正極出力ノードN1及び負極出力ノードN2ともいう。また、本開示において、FET、ダイオード等のスイッチ素子に関して、「導通」及び「オン」は実質的に同義であり、「開放」及び「オフ」は実質的に同義である。
The
スイッチング電源回路200は、入力回路210、DC/DCコンバータ220、検出回路230、補助電源回路240及び制御回路250を備え、入力交流電圧を直流出力電圧に変換し、その直流出力電圧を二次側出力ノードN1及びN2に出力する。
The switching
入力回路210は、電流ヒューズ1及び2、ダイオードブリッジ3、入力コンデンサ4、並びに必要に応じてノイズフィルタを備える。入力回路210には交流電源ACからの交流電圧が入力され、ダイオードブリッジ3による全波整流出力が入力コンデンサ4によって若干平滑されてDC/DCコンバータ220に入力される。
The
DC/DCコンバータ220は、本実施形態においては絶縁型フライバックコンバータからなり、力率改善機能を持つ、いわゆるワンコンバータ方式のフライバック回路を構成する。DC/DCコンバータ220は、スイッチング素子5、トランス6、電流検知抵抗7、ダイオード8及び出力コンデンサ9を含む。本実施形態では、DC/DCコンバータ220は力率改善型であるので、出力コンデンサ9の容量は入力コンデンサ4の容量よりも充分に大きく、出力コンデンサ9は電解コンデンサ等からなる。また、本実施形態では、スイッチング素子5はMOSFETからなるので、以降においてスイッチング素子5のことをFET5ともいう。また、トランス6の一次巻線6a側の基準点(すなわち、入力コンデンサ4の低電位電極側ノード)を一次側グランドG1といい、二次巻線6b側の基準点(すなわち、出力コンデンサ9の低電位電極側ノード)を二次側グランドG2というものとする。
In the present embodiment, the DC /
DC/DCコンバータ220のPWM制御において、FET5のオン期間に一次巻線6a側にエネルギーが蓄積され、FET5のオフ期間にそのエネルギーが二次巻線6b側からダイオード8を介して出力コンデンサ9に充電されるとともにLED50aに供給される。DC/DCコンバータ220の出力は、FET5のオンデューティ(オン幅)、一次巻線6aに対する二次巻線6bの巻数比等によって決まる。FET5は、一次側制御回路251から出力されるゲート信号によってPWM駆動される。以降の説明において、DC/DCコンバータ220の直流出力電流(LED電流)を「出力電流」といい、DC/DCコンバータ220の直流出力電圧を「出力電圧」という。
In PWM control of the DC /
検出回路230は、電流検出抵抗10からなる電流検出回路並びに抵抗11、12及び13からなる電圧検出回路235を含み、二次側グランドG2を基準電位とする。電流検出抵抗10は二次側グランドG2とLEDユニット50のカソード端との間に挿入された低抵抗素子からなる。電圧検出回路235は、二次側出力ノードN1−N2に接続された分圧回路からなる。図面においては、電圧検出回路235が3本の直列抵抗11〜13によって示されているが、直列抵抗の接続数は任意である。
The
補助電源回路240は、一次側の定電圧回路241及び二次側の定電圧回路242を含む。定電圧回路241は、トランス6の補助巻線6c、ダイオード14、コンデンサ15、及びツェナーダイオード16を含む。定電圧回路241は、一次側グランドG1を基準として、補助巻線6cに発生する電圧をダイオード14及びコンデンサ15によって整流平滑して一次側の制御電圧Vcc1を生成する。ツェナーダイオード16によって、制御電圧Vcc1が上限値以下となるようにクランプされる。定電圧回路242は、トランス6の補助巻線6d、ダイオード17、コンデンサ18、及び電圧レギュレータ回路19を含む。電圧レギュレータ回路19は、シリーズレギュレータ、三端子レギュレータ等である。定電圧回路242は、二次側グランドG2を基準として、補助巻線6dに発生する電圧をダイオード17及びコンデンサ18によって整流平滑し、この整流平滑電圧を電圧レギュレータ回路19によって定電圧化して二次側の制御電圧Vcc2を生成する。
The auxiliary
制御回路250は、一次側制御回路251、二次側制御回路252、抵抗20及びフォトカプラ21を含む。一次側制御回路251は、一次側グランドG1を基準として、起動抵抗20を介してダイオードブリッジ3の整流出力の降下電圧を受けて起動し、その後制御電圧Vcc1を受けて動作する。一次側制御回路251は、PWM制御用ドライバIC等を含み、フォトカプラ21からの信号入力、電流検知抵抗7からの検知入力等に応じてFET5をPWM駆動する。二次側制御回路252は、制御電圧Vcc2を受けて二次側グランドG2を基準として動作する。二次側制御回路252は、電流検出抵抗10からの電流検出値と電流目標値の誤差を増幅して誤差信号を出力するオペアンプ、電圧検出回路235からの電圧検出値と電圧目標値(上限値)の誤差を増幅して誤差信号を出力するオペアンプ等を含む。
The
二次側制御回路252からの誤差信号がフォトカプラ21を介して一次側制御回路251に伝達され、一次側制御回路251は誤差信号に応じてFET5のPWM駆動のオン幅を決定する。したがって、制御回路250において、電流検出値が電流目標値に一致するように定電流制御が実行され、又は電圧検出値が上限値に一致するように定電圧制御が実行される。概略として、通常点灯時には定電流制御が選択され、無負荷時等には定電圧制御が選択されるように二次側制御回路252が構成される。
The error signal from the secondary
次に、逆入力遮断回路300について説明する。以降の説明において、交流配線W1及びW2が交流入力端子T1及びT2に正しく接続された状態を「通常接続」といい、この通常接続状態で交流電源電圧がLED点灯装置100(スイッチング電源回路200)に入力されている状態を「通常入力」というものとする。一方、交流配線W1及びW2が、交流入力端子T1及びT2ではなく直流出力端子T3及びT4に誤接続された状態を「AC逆接続」といい、このAC逆接続状態で交流電源電圧がLED点灯装置100に逆入力されている状態を「AC逆入力」というものとする。
Next, the reverse
ここで、逆入力遮断回路300がなかったとした場合のAC逆入力時の動作を説明する。まず、直流出力端子T4が直流出力端子T3よりも高電位となった場合、出力コンデンサ9(電解コンデンサ)に逆極性の電圧が印加されることにより、出力コンデンサ9が故障する。また、交流電源電圧の位相にかかわらず、交流電源電圧が出力コンデンサ9、ダイオード8又は電圧検出回路235の耐圧を超えると、各部品が故障する。このように、逆入力遮断回路300がない場合にAC逆入力が発生すると、スイッチング電源回路200が故障し得る。逆入力遮断回路300は、このようなAC逆接続の場合に、スイッチング電源回路200の二次側部品(すなわち、出力コンデンサ9、ダイオード8及び電圧検出回路235)への交流電源電圧の印加を遮断する。
Here, the operation at the time of AC reverse input when there is no reverse
逆入力遮断回路300は、二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4の間に接続され、トランジスタ31、ダイオード32及び抵抗33を備える。本実施形態では、トランジスタ31はMOSFETであるので、以降においてトランジスタ31のことをFET31という。FET31のドレインは負極出力端子T4に接続され、ソースは負極出力ノードN2に接続され、ゲート−ソース間には抵抗33が接続される。FET31のゲート−ソース間には、定電圧回路242における整流平滑出力が作動電圧Vaとして供給される。ダイオード32のアノードは正極出力ノードN1に接続され、カソードは正極出力端子T3に接続される。なお、ダイオード32は、負極出力端子T4と負極出力ノードN2の間において、負極出力端子T4から負極出力ノードN2に向かう方向を順方向として、FET31に直列接続されてもよい。また、作動電圧Vaは制御電圧Vcc2であってもよい。
The reverse
通常入力時には、DC/DCコンバータ220が動作して作動電圧VaがFET31のゲート−ソース間に印加され、FET31はオン(導通)する。これにより、出力電流は、正極出力ノードN1→ダイオード32→正極出力端子T3→直流配線W3→LEDユニット50→直流配線W4→負極出力端子T4→FET20→負極出力ノードN2に流れ、LEDユニット50が点灯する。
At the time of normal input, the DC /
AC逆接続時には、一次側制御回路251は、起動抵抗20を介した起動電圧の供給を受けないために起動せず、FET5、すなわちDC/DCコンバータ220は動作しない。したがって、補助巻線6dに電圧が発生しないため、定電圧回路242は作動電圧Vaを生成せず、FET31は開放状態に維持される。
At the time of AC reverse connection, the primary
AC逆入力時において正極出力端子T3が負極出力端子T4よりも高電位となる位相では、ダイオード32がオフ状態となるため、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧は印加されない。仮にダイオード32がなかったとした場合、FET31がオフ状態であっても、FET31の回生ダイオード(不図示)を介した電流経路が発生してしまう。また、FET31が回生ダイオードを有さないトランジスタであったとしてもトランジスタに逆電圧が印加されることになり、そのトランジスタの故障の原因となる。したがって、ダイオード32が正極出力ノードN1から正極出力端子T3に向かう方向を順方向として、又は負極出力端子T4から負極出力ノードN2に向かう方向を順方向として接続されることが必要となる。
In the phase where the positive electrode output terminal T3 is at a higher potential than the negative electrode output terminal T4 during AC reverse input, the
また、AC逆入力時において正極出力端子T4が負極出力端子T3よりも高電位となる位相では、FET31がオフ状態であるから、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧は印加されない。このように、AC逆入力時には、逆入力遮断回路300によって交流電源電圧の逆入力が遮断される。
Further, in the phase where the positive output terminal T4 is at a higher potential than the negative output terminal T3 at the time of AC reverse input, the
ここで、出力コンデンサ9がLED出力リップル(すなわち、LED電流のリップルに起因する光出力のリップル)の軽減のための電解コンデンサである場合のように、スイッチング電源回路200の二次側部品の極性が決定されている場合に、逆入力遮断回路300は特に有用である。ただし、もちろん、出力コンデンサ9がフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ等の無極性部品である場合にも本開示の技術は適用可能である。また、DC/DCコンバータ220が降圧コンバータである場合のように、二次側部品の耐圧が交流電源電圧よりも低い場合に、逆入力遮断回路300は特に有用である。ただし、もちろん、DC/DCコンバータ220が昇圧コンバータである場合にも本開示の技術は適用可能である。
Here, as in the case where the output capacitor 9 is an electrolytic capacitor for reducing the LED output ripple (that is, the ripple of the light output caused by the ripple of the LED current), the polarity of the secondary side component of the switching
以上のように、本実施形態のLED点灯装置100は、交流電源電圧を直流出力電圧に変換して直流出力電圧を二次側出力ノードN1及びN2に出力するスイッチング電源回路200と、二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4の間に接続された逆入力遮断回路300を備え、逆入力遮断回路300は、通常入力時にスイッチング電源回路200の変換動作に伴って発生する作動電圧Vaを受けて二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4の間を導通させ、作動電圧Vaが発生しない場合には二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4の間を開放するように構成される。
As described above, the
これにより、通常入力時には直流変換動作に伴って発生する作動電圧Vaによって逆入力遮断回路300が導通して出力電圧が直流出力端子T3及びT4に出力される一方で、AC逆接続時には直流変換動作が停止して逆入力遮断回路300が開放される。すなわち、AC逆入力時には二次側出力ノードと直流出力端子の間が開放されるので、交流電源電圧がスイッチング電源回路200の二次側回路に逆入力されることはない。これにより、AC逆入力時の故障を防止する構成を備えたLED点灯装置100が実現される。
As a result, the reverse
また、逆入力遮断回路300が、二次側出力ノードN1及びN2と直流出力端子T3及びT4の間に上述の極性で接続されたFET31及びダイオード32で構成されるので、逆入力遮断回路300が簡素な構成で実現される。
In addition, since the reverse
そして、本実施形態では、作動電圧Vaは、トランス6の補助巻線6dに発生する電圧を整流平滑する定電圧回路242によって生成される。すなわち、制御電圧Vcc2を生成するための定電圧回路242を利用して作動電圧Vaが生成されるので、逆入力遮断回路300が簡素な構成で実現される。
In this embodiment, the operating voltage Va is generated by a constant voltage circuit 242 that rectifies and smoothes a voltage generated in the auxiliary winding 6d of the
<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では作動電圧Va及び制御電圧Vcc2がトランス6の補助巻線6dから取得される構成を示したが、本実施形態では作動電圧Va及び制御電圧Vcc2が出力電圧から取得される構成を示す。本実施形態において、第1の実施形態と同様又は対応の構成には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the operation voltage Va and the control voltage Vcc2 are obtained from the auxiliary winding 6d of the
図2に、本実施形態のLED点灯装置100を示す。本実施形態では、補助電源回路240は、出力電圧を降圧して定電圧を生成する定電圧回路243を備える。例えば、定電圧回路243は、トランジスタ22、抵抗23、ツェナーダイオード24及びコンデンサ25を備え、シリーズレギュレータを構成する。トランジスタ22のコレクタが正極出力ノードN1と同電位のノードに接続され、ベースがツェナーダイオード24を介して二次側グランドG2に接続され、エミッタ電圧が制御電圧Vcc2及び作動電圧Vaとなる。なお、定電圧回路243は、三端子レギュレータ等によって構成されてもよい。
In FIG. 2, the
通常入力時及びAC逆入力時の動作は、第1の実施形態と実質的に同様である。すなわち、通常入力時には、DC/DCコンバータ220が動作して定電圧回路243によって生成される作動電圧Va(制御電圧Vcc2)によってFET31がオンし、これにより出力電流がLED50aに供給される。AC逆入力時には、DC/DCコンバータ220は動作しないため、出力電圧及び作動電圧Vaが生成されず、FET31はオフ状態に維持される。したがって、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧が印加されることはない。
The operation during normal input and AC reverse input is substantially the same as in the first embodiment. That is, at the time of normal input, the DC /
また、本実施形態における定電圧回路243と、第1の実施形態の定電圧回路242とは併用されてもよい。これにより、制御電圧Vcc2及び作動電圧Vaの確実な生成が可能となる。 The constant voltage circuit 243 in the present embodiment and the constant voltage circuit 242 in the first embodiment may be used in combination. As a result, the control voltage Vcc2 and the operating voltage Va can be reliably generated.
なお、交流電源ACの切操作等によりDC/DCコンバータ220が動作を停止した後の短い期間において、出力コンデンサ9の残電圧によりFET31がオン状態に維持され得るが、本実施形態ではこの期間は充分に短いものとして無視することができる。これは、ユーザが、交流電源ACを遮断した直後の短い期間に直流配線W3及びW4を直流出力端子T3及びT4から引き抜いて、(交流入力端子T1及びT2から引き抜かれた)交流配線W1及びW2又は他の交流配線を直流出力端子T3及びT4に接続することは考え難いからである。
It should be noted that the
以上のように、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、AC逆入力時の故障を防止する構成を備えたLED点灯装置100が、FET31及びダイオード32による簡素な構成で実現される。特に本実施形態では、作動電圧Vaは、出力電圧を降圧して定電圧を生成する定電圧回路243の出力電圧である。このように、制御電圧Vcc2を生成するための回路を利用して作動電圧Vaが生成されるので、簡素な構成の逆入力遮断回路300が実現される。また、通常入力時に直流出力端子T3−T4間が短絡された場合に、出力電圧及び作動電圧Vaの低下によりFET31が開放されて短絡電流が遮断されるので、逆入力遮断回路300は出力短絡保護機能を兼ねることができる。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では作動電圧Vaが補助電源回路240によって生成される構成を示したが、本実施形態では作動電圧Vaが検出回路230によって生成される構成を示す。本実施形態において、第1又は第2の実施形態と同様又は対応の構成には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments, the configuration in which the operating voltage Va is generated by the auxiliary
図3に、本実施形態のLED点灯装置100を示す。本実施形態では、検出回路230の電圧検出回路235による検出電圧(抵抗13の電圧)が、作動電圧VaとしてFET31のゲート−ソース間に印加される。ただし、分圧回路である電圧検出回路235において、作動電圧Vaを生成するための分圧比を、出力電圧を検出するための分圧比(抵抗11〜13の抵抗値に対する抵抗13の抵抗値の比)から相違させてもよい。この場合、検出電圧と作動電圧Vaとは異なる抵抗分割ノードから取得される。また、FET31を動作させるための分圧回路は、電圧検出回路235とは別に設けられてもよい。この場合の分圧回路は、例えば、出力コンデンサ9の残電圧放電用の放電抵抗であってもよい。なお、電圧検出回路235からFET31及び二次側制御回路252(例えば、オペアンプ)への入力インピーダンスを調整する入力抵抗が適宜接続されてもよい。
In FIG. 3, the
通常入力時及びAC逆入力時の動作は、第2の実施形態と実質的に同様である。すなわち、通常入力時には、DC/DCコンバータ220が動作して電圧検出回路235によって生成される作動電圧VaによってFET31がオンし、これにより出力電流がLED50aに供給される。AC逆入力時には、DC/DCコンバータ220は動作しないため、出力電圧及び作動電圧Vaが生成されず、FET31はオフ状態に維持される。したがって、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧が印加されることはない。
The operation during normal input and AC reverse input is substantially the same as in the second embodiment. That is, at the time of normal input, the DC /
以上のように、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、AC逆入力時の故障を防止する構成を備えたLED点灯装置100が、FET31及びダイオード32による簡素な構成で実現される。特に本実施形態では、作動電圧Vaが、出力電圧を分圧する電圧検出回路235を利用して生成されるので、簡素な構成の逆入力遮断回路300が実現される。また、第2の実施形態と同様に、通常入力時に直流出力端子T3−T4間が短絡された場合に、出力電圧及び作動電圧Vaの低下によりFET31が開放されて短絡電流が遮断されるので、逆入力遮断回路300は出力短絡保護機能を兼ねることができる。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
<第4の実施形態>
上記第1から第3の実施形態では、逆入力遮断回路300がFET31及びダイオード32を含む構成を示したが、本実施形態では、逆入力遮断回路300がサイリスタを備える構成を示す。本実施形態において、第1から第3の実施形態と同様又は対応の構成には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
<Fourth Embodiment>
In the first to third embodiments, the reverse
図4に、本実施形態のLED点灯装置100を示す。本実施形態では、逆入力遮断回路300がサイリスタ34及び抵抗35を含む。サイリスタ34のアノードが負極出力端子T4に接続され、カソードが負極出力ノードN2に接続され、ゲートが抵抗35を介して定電圧回路242に接続される。すなわち、サイリスタ34のゲート−カソード間には、作動電圧Vaに基づいてトリガ電流が通電される。なお、図4においては、第1の実施形態と同様に作動電圧Vaが定電圧回路242によって生成される構成を示すが、第2又は第3の実施形態と同様に作動電圧Vaが定電圧回路243又は分圧回路(電圧検出回路235、不図示の放電抵抗等)によって生成されてもよい。
In FIG. 4, the
通常入力時及びAC逆入力時の動作は、第1の実施形態と実質的に同様である。すなわち、通常入力時には、DC/DCコンバータ220が動作して作動電圧Vaによってサイリスタ34がオンする。これにより、出力電流が、正極出力ノードN1→正極出力端子T3→直流配線W3→LEDユニット50→直流配線W4→負極出力端子T4→サイリスタ34→負極出力ノードN2に流れ、この電流がサイリスタ34の保持電流ともなる。AC逆入力時には、DC/DCコンバータ220は動作しないため、作動電圧Vaが生成されずにサイリスタ34はオフ状態に維持される。したがって、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧が印加されることはない。
The operation during normal input and AC reverse input is substantially the same as in the first embodiment. That is, during normal input, the DC /
以上のように、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、AC逆入力時の故障を防止する構成を備えたLED点灯装置100が実現される。そして、逆入力遮断回路300が、サイリスタ34を用いた簡素な構成で実現される。
As described above, also in the present embodiment, the
<第5の実施形態>
上記第1から第4の実施形態では、スイッチング電源回路200が二次側制御回路252を有することを前提とする構成を示したが、本実施形態では、スイッチング電源回路200が二次側制御回路を有しない場合の構成を示す。本実施形態において、第1から第4の実施形態と同様又は対応の構成には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
In the first to fourth embodiments, the configuration on the premise that the switching
図5に、本実施形態のLED点灯装置100を示す。本実施形態では、スイッチング電源回路200において、出力電流又は出力電圧のフィードバック制御(定電流制御又は定電圧制御)は行われず、一次側制御回路251によるフィードフォワード制御が行われる。
In FIG. 5, the
逆入力遮断回路300はサイリスタ34、ダイオード36、抵抗37、及びトランス6の補助巻線6eを含む。サイリスタ34のアノードが負極出力端子T4に接続され、カソードが負極出力ノードN2に接続される。補助巻線6eの一端は、ダイオード36及び抵抗37を介してサイリスタ34のゲートに接続され、他端は二次側グランドG2に接続される。すなわち、補助巻線6eに発生する電圧(作動電圧Va)に基づいてサイリスタ34のゲート−カソードにトリガ電流が流れる。なお、サイリスタ34のアノードが正極出力ノードN1に接続され、カソードが正極出力端子T3に接続されてもよい。この場合、補助巻線6eの他端が二次側グランドG2ではなく正極出力端子T3と同電位ノードに接続される。補助巻線6eは、サイリスタ34のトリガ電流さえ生成できればよいので、制御電圧Vcc2を生成するための補助巻線6d(図1、図3及び図4参照)よりも巻数は少ない。なお、上記第4の実施形態に含まれる構成となるが、サイリスタ34が負極出力端子T4と負極出力ノードN2の間に接続される場合には、ゲートに印加される作動電圧Vaは、出力電圧を降圧する分圧回路(不図示の放電抵抗等)から取得されてもよい。
The reverse
通常入力時及びAC逆入力時の動作は、第4の実施形態と実質的に同様である。すなわち、通常入力時には、DC/DCコンバータ220が動作して補助巻線6eに発生する電圧によってサイリスタ34がオンする。これにより、出力電流がLED50aに供給され、この出力電流がサイリスタ34の保持電流ともなる。AC逆入力時には、DC/DCコンバータ220は動作しないため、補助巻線6eに電圧は発生せず、サイリスタ34はオフ状態に維持される。したがって、スイッチング電源回路200の二次側回路に交流電源電圧が印加されることはない。
The operation during normal input and AC reverse input is substantially the same as in the fourth embodiment. That is, at the time of normal input, the DC /
以上ように、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、AC逆入力時の故障を防止する構成を備えたLED点灯装置100が実現される。特に本実施形態では、定電圧回路242若しくは243又は電圧検出回路235が設けられない場合でも、比較的簡素な構成の逆入力遮断回路300が実現される。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
<変形例>
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
<Modification>
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified into various modes as shown below, for example.
(1)直流電源装置に関する変形
上記各実施形態では、直流電源装置として、LEDユニット50(LED50a)を負荷とするLED点灯装置100を示したが、他の直流負荷(例えば、直流点灯用の放電灯等)を駆動するための直流電源装置にも本発明は適用可能である。
(1) Modifications related to DC power supply In each of the above embodiments, the
(2)FET31に関する変形
上記第1から第3の実施形態では、逆入力遮断回路300のトランジスタ31としてFETが採用される構成を示したが、FETの代わりにIGBT等のバイポーラトランジスタが用いられてもよい。本開示において、トランジスタの入力電極、出力電極及び制御電極とは、トランジスタがFETである場合にはドレイン、ソース及びゲートをそれぞれ意味し、トランジスタがバイポーラトランジスタである場合にはコレクタ、エミッタ及びベースをそれぞれ意味する。
(2) Modifications related to
(3)DC/DCコンバータ220に関する変形
上記各実施形態では、DC/DCコンバータ220がフライバックコンバータである構成を示したが、DC/DCコンバータ220は、バックコンバータ、バックブーストコンバータ等の他の形式のコンバータであってもよい。この場合、補助巻線6d又は6eに相当する補助巻線は、各コンバータのインダクタ素子(チョークコイル)に設けられればよい。
(3) Modification Regarding DC /
6 トランス(インダクタ素子)
6d、6e 補助巻線
31 FET(トランジスタ)
32 ダイオード
34 サイリスタ
100 LED点灯装置(直流電源装置)
200 スイッチング電源回路
235 電圧検出回路(分圧回路)
242、243 定電圧回路
300 逆入力遮断回路
N1 正極出力ノード(二次側出力ノード)
N2 負極出力ノード(二次側出力ノード)
T1、T2 交流入力端子
T3 正極出力端子(直流出力端子)
T4 負極出力端子(直流出力端子)
6 Transformer (inductor element)
6d, 6e Auxiliary winding 31 FET (transistor)
32
200 switching
242, 243
N2 Negative output node (secondary output node)
T1, T2 AC input terminal T3 Positive output terminal (DC output terminal)
T4 Negative output terminal (DC output terminal)
Claims (9)
交流電源電圧を直流出力電圧に変換して該直流出力電圧を二次側出力ノードに出力するスイッチング電源回路と、
前記二次側出力ノードと前記直流出力端子の間に接続され、前記交流入力端子から前記交流電源電圧が入力される場合に前記スイッチング電源回路の変換動作に伴って発生する作動電圧を受けて前記二次側出力ノードと前記直流出力端子の間を導通させ、前記作動電圧が発生しない場合には前記二次側出力ノードと前記直流出力端子の間を開放するように構成された逆入力遮断回路と
を備えた直流電源装置。 A DC power supply device having an AC input terminal and a DC output terminal,
A switching power supply circuit that converts an AC power supply voltage into a DC output voltage and outputs the DC output voltage to a secondary output node;
Connected between the secondary output node and the DC output terminal, and receiving the operating voltage generated along with the conversion operation of the switching power supply circuit when the AC power supply voltage is input from the AC input terminal, A reverse input cutoff circuit configured to conduct between a secondary output node and the DC output terminal and to open between the secondary output node and the DC output terminal when the operating voltage is not generated And a DC power supply device.
前記逆入力遮断回路がトランジスタ及びダイオードを備え、
前記トランジスタが、入力電極、出力電極及び制御電極を有し、入力電極を前記負極出力端子側にかつ出力電極を前記負極出力ノード側にして前記負極出力端子と前記負極出力ノードの間に接続され、前記作動電圧が制御電極−出力電極間に印加されるように構成され、
前記ダイオードが、前記正極出力ノードから前記正極出力端子に向かう方向を順方向として前記正極出力ノードと前記正極出力端子の間に接続され、又は前記負極出力端子から前記負極出力ノードに向かう方向を順方向として前記負極出力ノードと前記負極出力端子の間において前記トランジスタに直列接続された、直流電源装置。 In the direct-current power supply device according to any one of claims 2 to 4, the direct-current output terminal comprises a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node comprises a positive output node and a negative output node,
The reverse input cutoff circuit comprises a transistor and a diode;
The transistor has an input electrode, an output electrode, and a control electrode, and is connected between the negative output terminal and the negative output node with the input electrode on the negative output terminal side and the output electrode on the negative output node side. The operating voltage is applied between the control electrode and the output electrode,
The diode is connected between the positive output node and the positive output terminal with a direction from the positive output node toward the positive output terminal as a forward direction, or in a forward direction from the negative output terminal to the negative output node. A DC power supply device connected in series with the transistor between the negative output node and the negative output terminal as a direction.
前記逆入力遮断回路が、前記負極出力端子から前記負極出力ノードに向かう方向を順方向として前記負極出力端子と前記負極出力ノードの間に接続されたサイリスタを備え、前記作動電圧に基づいて前記サイリスタのゲート−カソード間にトリガ電流が通電されるように構成された、直流電源装置。 In the direct-current power supply device according to any one of claims 2 to 4, the direct-current output terminal comprises a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node comprises a positive output node and a negative output node,
The reverse input cutoff circuit includes a thyristor connected between the negative output terminal and the negative output node with a direction from the negative output terminal to the negative output node as a forward direction, and based on the operating voltage, the thyristor A DC power supply device configured such that a trigger current is passed between the gate and the cathode.
前記逆入力遮断回路が、前記正極出力ノードから前記正極出力端子に向かう方向を順方向として前記正極出力ノードと前記正極出力端子の間に接続されたサイリスタ、又は前記負極出力端子から前記負極出力ノードに向かう方向を順方向として前記負極出力端子と前記負極出力ノードの間に接続されたサイリスタを備え、
前記作動電圧が、前記スイッチング電源回路に含まれるインダクタ素子の補助巻線に発生する電圧の整流電圧であり、該整流電圧に基づいて前記サイリスタのゲート−カソード間にトリガ電流が通電されるように構成された、直流電源装置。 The DC power supply device according to claim 1, wherein the DC output terminal comprises a positive output terminal and a negative output terminal, the secondary output node comprises a positive output node and a negative output node,
The reverse input cutoff circuit is a thyristor connected between the positive output node and the positive output terminal with the direction from the positive output node toward the positive output terminal as a forward direction, or from the negative output terminal to the negative output node A thyristor connected between the negative output terminal and the negative output node with the direction toward the forward direction as a forward direction,
The operating voltage is a rectified voltage of a voltage generated in an auxiliary winding of an inductor element included in the switching power supply circuit, and a trigger current is passed between the gate and the cathode of the thyristor based on the rectified voltage. Configured DC power supply.
The LED lighting device comprising the DC power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply circuit includes a step-down converter for supplying power to the LED.
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