JP2019121359A - 電源装置、半導体集積回路及びリップル抑制方法 - Google Patents
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Abstract
Description
交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路と、
出力電流が流れる第1電流経路上に設けられ、前記第1電流経路の電流を制御する電流制御部と、
前記第1電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧とに基づいて、前記出力電流に生じるリップルが抑制されるように前記電流制御部を駆動する電流制御回路と、
を備えることを特徴とする。
前記電流制御回路は、前記第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記電流制御部を駆動するように構成してもよい。
参照電圧を保持する電圧保持部と、
前記参照電圧と前記電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記参照電圧を引下げ可能な引下げ回路と、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧を生成する第1分圧回路と、
前記第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記引下げ回路に前記参照電圧を引下げさせる第1比較器と、
を有してもよい。
前記参照電圧を引上げ可能な第1引上げ回路と、
予め定められた基準電圧と記第1電位点の電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記第1引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる第2比較器と、
を有してもよい。
前記基準電圧は、前記出力電流のリップルがゼロとなる前記第1電位点の電圧よりも高く、
前記第1分圧回路の分圧比は、1−(前記出力電流の上端値に対する許容されるリップル電流の大きさの割合)に設定されていてもよい。このような設定により、出力電流のリップルを許容値以下に抑制することができる。
前記第1引上げ回路の電圧の引上げ能力よりも、前記引下げ回路の電圧の引下げ能力が低くてもよい。参照電圧が適正値よりも高いほど、電流制御部が流すことのできる電流が大きくなる。このため、電圧変換回路の電流供給能力が、電流制御部が流せる電流量に追いつかなくなると、出力電流に生じるリップルが大きくなる。一方、参照電圧が適正値よりも小さいほど、電流制御部が流すことのできる電流が小さくなるので、電圧変換回路の出力電力が大きいと、電流制御部の損失が高くなる。そこで、上記の第1引上げ回路の電圧の引上げ能力と引下げ回路の電圧の引下げ能力との関係があることで、参照電圧が適正値より小さいときに、速やかに参照電圧を大きくすることができる。そして、徐々に適正値に収束させることができる。これにより、例えば、電圧変換回路の出力電力を大小切り替える際など、回路状態の遷移時に、電流制御部の損失が高い状態が長く続くことが回避できる。
前記引下げ回路の電圧の引下げ能力よりも低い能力で前記参照電圧を引上げ可能な第2引上げ回路と、
前記参照電圧を分圧し、前記第1分圧電圧よりも高い第2分圧電圧を生成する第2分圧回路と、
前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる論理部と、
を更に有していてもよい。
前記引下げ回路の電圧の引下げ能力よりも低い能力で前記参照電圧を引上げ可能な第2引上げ回路と、
前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる論理部と、
前記参照電圧を分圧し、前記第1分圧電圧よりも高い第2分圧電圧を生成する第2分圧回路と、
前記第2分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較する第3比較器と、
を更に備え、
前記論理部は、
前記第2比較器の比較結果と前記第3比較器の比較結果とに基づき、前記電流検出電圧が前記第2分圧電圧を下回ってから、前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせてもよい。
参照電圧を保持する電圧保持部と、
前記参照電圧と前記電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記第1電位点の電圧を検出電圧として入力し、異なるタイミングの前記検出電圧の比較に基づいて、前記参照電圧を制御するボトム電圧制御部と、
を有する構成としてもよい。
交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置に搭載され、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動する半導体集積回路であって、
参照電圧と前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記参照電圧を降下させる第1比較器と、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記参照電圧を上昇させる第2比較器と、
を備えることを特徴とする。
交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置に搭載され、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動する半導体集積回路であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記参照電圧を変化させるボトム電圧制御部と、
を備えることを特徴とする。
交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置において、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動し、前記出力電流に生じるリップルを抑制するリップル抑制方法であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する一方、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記参照電圧を降下させ、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記参照電圧を上昇させる方法とした。
交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置において、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動し、前記出力電流に生じるリップルを抑制するリップル抑制方法であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する一方、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記参照電圧を変化させる方法とした。
図2は、本発明の実施形態1に係る電源装置を示す回路図である。実施形態1に係る電源装置1は、交流電源ACの電圧を整流する整流回路2と、整流回路2の出力電圧を受けて直流電圧に変換するDC/DCコンバータ11と、出力電流Ioutの電流経路に設けられ出力電流Ioutを目標電流に制限する定電流回路21と、定電流回路21が制限する電流を制御するボトム電圧制御部31とを備える。電源装置1には、出力端子ta、tb間に負荷として照明用の発光ダイオード61が接続される。
図2の電源装置1においては、DC/DCコンバータ11において高調波抑制が図られることで、DC/DCコンバータ11により変換された出力電圧VLED+には交流電源ACの周波数に依存したリップル電圧が付加される。一方、電源装置1の出力電流Ioutは定電流回路21により目標電流に制御される。したがって、通常であれば、低電位側の出力電圧VLED−にも同位相及び同じ大きさのリップル電圧が生じ、負荷に流される出力電流Ioutからはリップルが除去される。
図4は、本発明に係る実施形態2の電源装置を示す回路図である。
実施形態2の電源装置1Aにおいても、実施形態1と同様に、DC/DCコンバータ11により変換された直流電圧にリップル電圧が付加され、定電流回路21によって目標電流の電流値に制御された出力電流Ioutが発光ダイオード61に出力される。
図5は、本発明に係る実施形態3の電源装置を示す回路図である。
実施形態3の電源装置1Bにおいても、実施形態2と同様に、DC/DCコンバータ11により変換された直流電圧にリップルが付加される一方、定電流回路21によって目標電流の電流値に制御された出力電流Ioutが発光ダイオード61に出力される。
図6は、本発明に係る実施形態4の電源装置を示す回路図である。
ボトム電圧制御部331では、ボトム電圧検出部332が出力電圧VLED−のボトム電圧を一周期のリップル波形ごとに検出及び保持する。リップル波形の周期は、例えば交流電源ACの周波数に依存する。電流アンプ334は、保持されたボトム電圧と基準電圧VDrefとの電圧差に応じた電流をコンデンサCrbに出力する。これにより、コンデンサCrbから電流が挿抜されて定電流回路21の参照電圧Vrefが昇降し、出力電流Ioutが増減することで、出力電圧VLED−のボトム電圧が均衡電圧VDに収束する。
図8は、本発明に係る実施形態5の電源装置を示す回路図である。
図9は、本発明に係る実施形態6の電源装置を示す回路図である。実施形態6に係る電源装置1Eは、整流回路2、DC/DCコンバータ11、電流制御部であるトランジスタM1、電流検出抵抗R1、及び電流制御回路50を備える。電源装置1Eには、出力端子ta、tb間に負荷として照明用の発光ダイオード61が接続される。実施形態1と同一の構成要素は、実施形態1と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図10は、実施形態6の電源装置の制御動作を説明する波形図である。図11は、第1比較器の制御動作を説明する信号波形図である。図12は、第2比較器の制御動作を説明する信号波形図である。
図13は、本発明に係る実施形態7の電源装置を示す回路図である。実施形態7の電源装置1Fは、実施形態6の構成要素に加えて、第2の分圧電圧V59を生成する要素(分圧抵抗R51a、R51b)と、第3比較器57と、論理部58と、第3の電流源I13及びスイッチSW3(第2引上げ回路に相当)とが追加されている。実施形態6と同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図16は、論理部の変形例を示す回路図である。図17は、図16の論理部の動作を説明するタイムチャートである。
Claims (15)
- 交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路と、
出力電流が流れる第1電流経路上に設けられ、前記第1電流経路の電流を制御する電流制御部と、
前記第1電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧とに基づいて、前記出力電流に生じるリップルが抑制されるように前記電流制御部を駆動する電流制御回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。 - 前記電流制御回路は、前記第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記電流制御部を駆動することを特徴とする請求項1記載の電源装置。
- 前記電流制御回路は、
参照電圧を保持する電圧保持部と、
前記参照電圧と前記電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記参照電圧を引下げ可能な引下げ回路と、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧を生成する第1分圧回路と、
前記第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記引下げ回路に前記参照電圧を引下げさせる第1比較器と、
を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 - 前記電流制御回路は、
前記参照電圧を引上げ可能な第1引上げ回路と、
予め定められた基準電圧と記第1電位点の電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記第1引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる第2比較器と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 - 前記基準電圧は、前記出力電流のリップルがゼロとなる前記第1電位点の電圧よりも高く、
前記第1分圧回路の分圧比は、1−(前記出力電流の上端値に対する許容されるリップル電流の大きさの割合)に設定されていることを特徴とする請求項4記載の電源装置。 - 前記第1引上げ回路の電圧の引上げ能力よりも、前記引下げ回路の電圧の引下げ能力が低いことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電源装置。
- 前記電流制御回路は、
前記引下げ回路の電圧の引下げ能力よりも低い能力で前記参照電圧を引上げ可能な第2引上げ回路と、
前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる論理部と、
を更に備えることを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記電流制御回路は、
前記引下げ回路の電圧の引下げ能力よりも低い能力で前記参照電圧を引上げ可能な第2引上げ回路と、
前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせる論理部と、
前記参照電圧を分圧し、前記第1分圧電圧よりも高い第2分圧電圧を生成する第2分圧回路と、
前記第2分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較する第3比較器と、
を更に備え、
前記論理部は、
前記第2比較器の比較結果と前記第3比較器の比較結果とに基づき、前記電流検出電圧が前記第2分圧電圧を下回ってから、前記電流検出電圧が前記第1分圧電圧を下回らない期間が所定期間を超えた場合に、前記第2引上げ回路に前記参照電圧を引上げさせることを特徴とする請求項4記載の電源装置。 - 前記電流制御回路は、
参照電圧を保持する電圧保持部と、
前記参照電圧と前記電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記第1電位点の電圧を検出電圧として入力し、異なるタイミングの前記検出電圧の比較に基づいて、前記参照電圧を制御するボトム電圧制御部と、
を有することを特徴とする請求項2記載の電源装置。 - 前記電流制御回路は、
前記電圧保持部が保持する参照電圧に変動を加える変動付加部を更に備えることを特徴とする請求項9記載の電源装置。 - 前記一対の出力端子間に照明装置が接続される請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の電源装置。
- 交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置に搭載され、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動する半導体集積回路であって、
参照電圧と前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記参照電圧を降下させる第1比較器と、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記参照電圧を上昇させる第2比較器と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路。 - 交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置に搭載され、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動する半導体集積回路であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する差動回路と、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記参照電圧を変化させるボトム電圧制御部と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路。 - 交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置において、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動し、前記出力電流に生じるリップルを抑制するリップル抑制方法であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する一方、
前記参照電圧を分圧した第1分圧電圧と前記電流検出電圧とを比較し、前記第1分圧電圧よりも前記電流検出電圧が低い場合に前記参照電圧を降下させ、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点の電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、前記基準電圧よりも前記第1電位点の電圧が高い場合に前記参照電圧を上昇させることを特徴とするリップル抑制方法。 - 交流電源から直流電圧を生成し、前記直流電圧を一対の出力端子間に出力する電圧変換回路を有する電源装置において、出力電流が流れる電流経路の電流を制御可能な電流制御部を駆動し、前記出力電流に生じるリップルを抑制するリップル抑制方法であって、
前記出力電流の大きさを示す電流検出電圧と参照電圧との差が小さくなるように前記電流制御部に駆動信号を出力する一方、
前記出力電流が流れる電流経路のうち前記電圧変換回路の高電位側の出力部から前記電流制御部までの経路上に設定された第1電位点のリップル電圧のボトム電圧が最小の電圧である均衡電圧に収束するように、前記参照電圧を変化させることを特徴とするリップル抑制方法。
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