JP2022182331A - Switching power supply device - Google Patents

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JP2022182331A
JP2022182331A JP2021089838A JP2021089838A JP2022182331A JP 2022182331 A JP2022182331 A JP 2022182331A JP 2021089838 A JP2021089838 A JP 2021089838A JP 2021089838 A JP2021089838 A JP 2021089838A JP 2022182331 A JP2022182331 A JP 2022182331A
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Japan
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voltage
dimming
power supply
led load
ripple
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JP2021089838A
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岳樹 菅原
Takeki Sugawara
振宇 廖
Zhen Yu Liao
利浩 中野
Toshihiro Nakano
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Taiwan Sanken Electric Co Ltd
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Taiwan Sanken Electric Co Ltd
Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

To provide a switching power supply device having improved response against dynamic load fluctuations.SOLUTION: A switching power supply device 1, for converting AC input power AC to desired DC output power and supplying it to an LED load 2, includes: a switching element Q1 which is a switching element to be on-off controlled; a ripple current reduction circuit 5, connected to the LED load 2 in series, for reducing current ripple flowing the LED load 2 by variably controlling impedance, and a control circuit 4 for performing on-off control of the switching element Q1 based on a feedback voltage VFB2 at a connection point B of the LED load 2 and the ripple current reduction circuit 5. The control circuit 4 raises the output voltage Vout to an initial voltage by making the response to a light control signal insensitive for a predetermined period, and performs average value control of the feedback voltage VFB2 with a target average voltage set according to the magnitude of the voltage ripple of the feedback voltage VFB2, after elapsing the predetermined period.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してLED負荷に供給するスイッ
チング電源装置に関する。
The present invention relates to a switching power supply that converts AC input power into desired DC output power and supplies it to an LED load.

本出願人は、以下に示す特許文献1によって、簡素な電源構成でLED負荷に流れる電
流の電流リプルを小さくするスイッチング電源装置を提供した。特許文献1では、LED
負荷に直列に接続されリプル電流低減回路として、MOSFET等で構成された可変イン
ピーダンス素子を備えたフィードバック型定電流制御回路を用いている。この構成により
、LED負荷の両端電圧を一定にし、LED負荷に流れる電流の電流リプルを低減するよ
うに制御している。
The applicant of the present invention has provided a switching power supply device that reduces the current ripple of the current flowing through the LED load with a simple power supply configuration, according to Patent Document 1 shown below. In patent document 1, an LED
A feedback type constant current control circuit connected in series with a load and equipped with a variable impedance element composed of a MOSFET or the like is used as a ripple current reduction circuit. With this configuration, the voltage across the LED load is kept constant, and the current ripple of the current flowing through the LED load is controlled to be reduced.

特開2012-164633号公報JP 2012-164633 A

従来技術では、LED負荷とリプル電流低減回路との接続点におけるフィードバック電
圧VFBの平均電圧が予め設定された目標平均電圧Vrefになるようにスイッチング素
子をオンオフ制御することにより直流出力電力を所定値に制御している。このフィードバ
ック電圧VFBは、図7に示すように、出力電圧VOUTと同様の電圧リプル(電圧変動
)を含む。そして、フィードバック電圧VFBの電圧リプルは、図7(a)、(b)に示
すように、負荷の大きくなるほど大きくなり、図7(c)、(d)に示すように、出力コ
ンデンサの劣化に伴って大きくなる。
In the prior art, the DC output power is set to a predetermined level by controlling the on/off of the switching element so that the average voltage of the feedback voltage VFB at the connection point between the LED load and the ripple current reduction circuit becomes a preset target average voltage Vref . value is controlled. This feedback voltage V FB includes voltage ripples (voltage fluctuations) similar to the output voltage V OUT , as shown in FIG. The voltage ripple of the feedback voltage VFB increases as the load increases, as shown in FIGS. 7(a) and 7(b). grows with the

そして、図7(d)に示すようにフィードバック電圧VFBが電圧リプルによって可変
インピーダンス素子が定電流動作できない電圧以下に下がると、LED負荷の両端電圧が
必要な電圧を維持できなくなり、結果としてLED負荷に流れる電流値が周期的に下がっ
てちらつきとして目に見えてしまう。従って、可変インピーダンス素子が定電流制御を行
う事ができる最低限の電圧や各種バラつき(目標平均電圧Vref等)、そして、過渡動
作時におけるフィードバック電圧VFBのアンダーシュートを考慮して設定した動作マー
ジン電圧Vを設定し、この動作マージン電圧Vをフィードバック電圧VFBが下回ら
ないように、目標平均電圧Vrefが設定される。
Then, as shown in FIG. 7(d), when the feedback voltage VFB falls below the voltage at which the variable impedance element cannot operate at a constant current due to the voltage ripple, the voltage across the LED load cannot be maintained at the required voltage, resulting in the LED The current value flowing through the load periodically drops, which is visible as flickering. Therefore, the operation is set in consideration of the minimum voltage at which the variable impedance element can perform constant current control, various variations (target average voltage Vref, etc.), and the undershoot of the feedback voltage VFB during transient operation. A margin voltage VM is set, and a target average voltage Vref is set so that the feedback voltage VFB does not fall below the operating margin voltage VM .

しかしながら、このように設定された目標平均電圧Vrefは、出力コンデンサのある
程度の劣化や最大負荷時の電圧リプルが大きい状態を見越して設定することになる。従っ
て、出力コンデンサが劣化していない場合や、軽負荷時や中負荷時の電圧リプルが小さい
状態では、図7(a)、(b)に示すように、フィードバック電圧VFBが動作マージン
よりもかなり余裕を持った高い電圧で推移することになり、その余裕分が電源損失となっ
てしまうという問題点があった。
また、調光機能を備えたスイッチング電源装置では、例えば調光数%などの深調光から
80%あるいは100%調光から10%に明るさを可変した場合、急激な負荷変動を伴う
ためスイッチング電源装置のフィードバック制御の応答が追い付かず前述の動作マージン
を割り込み、明るさのちらつきが出てしまう問題を生じる。
However, the target average voltage V ref set in this manner is set in anticipation of a certain degree of deterioration of the output capacitor and a large voltage ripple at maximum load. Therefore, when the output capacitor has not deteriorated, or when the voltage ripple is small at light load or medium load, as shown in FIGS . There is a problem that the voltage changes at a high voltage with a considerable margin, and the margin becomes a power loss.
In addition, in a switching power supply with a dimming function, when the brightness is varied from deep dimming such as dimming to 80% or from 100% dimming to 10%, for example, abrupt load fluctuations are involved. The feedback control response of the power supply cannot catch up, interrupting the above-mentioned operating margin VM , resulting in a problem of brightness flickering.

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その課題を解決し、電源効率をさ
らに改善するとともに、調光に伴うダイナミック負荷変動の影響によるちらつきを無くす
ことのできるスイッチング電源装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a switching power supply device that solves the problems, further improves power supply efficiency, and eliminates flickering due to the effects of dynamic load fluctuations associated with dimming. to provide.

本発明のスイッチング電源装置は、交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してLE
D負荷に供給するスイッチング電源装置であって、オンオフ制御されるスイッチング素子
と、前記LED負荷に直列に接続され、インピーダンスを可変制御することで前記LED
負荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減回路と、前記LED負荷と前記リプル
電流低減回路との接続点におけるフィードバック電圧に基づき前記スイッチング素子をオ
ンオフ制御する制御回路と、を具備し、前記制御回路は、調光信号に基づき前記LED負
荷に流れる電流を可変制御することで前記LED負荷の照度を調光する調光演算器と、前
記フィードバック電圧の電圧リプルの大きさに応じて設定した目標平均電圧で、前記フィ
ードバック電圧を平均値制御し、前記調光演算器からの調光目標値の増加を検出して前記
調光目標値の不感時間を設け、前記不感時間帯に前記LED負荷とリプル電流低減回路の
電圧を所定の目標電圧まで上昇させ、かつ、前記不感時間経過後に前記調光目標値に基づ
き制御を行うことを特徴とする。
The switching power supply device of the present invention converts AC input power into desired DC output power and converts it into LE.
A switching power supply device for supplying a D load, which is connected in series to a switching element that is ON/OFF controlled and the LED load, and variably controls the impedance to control the LED
a ripple current reduction circuit that reduces current ripple flowing through a load; and a control circuit that turns on and off the switching element based on a feedback voltage at a connection point between the LED load and the ripple current reduction circuit, wherein the control circuit is a dimming calculator that dims the illuminance of the LED load by variably controlling the current flowing through the LED load based on the dimming signal, and a target average set according to the magnitude of the voltage ripple of the feedback voltage voltage to control the average value of the feedback voltage, detect an increase in the dimming target value from the dimming calculator, provide a dead time for the dimming target value, and control the LED load and the ripple during the dead time zone. The voltage of the current reduction circuit is increased to a predetermined target voltage, and control is performed based on the dimming target value after the dead time has elapsed.

本発明によれば、調光信号に大きな変化があった場合でも、LED負荷とリプル電流低
減回路の動作電圧を確保することで、ちらつきを生じずに安定した調光を行える。また、
フィードバック電圧VFB2の電圧リプルが小さい動作環境では、目標平均電圧を低い値
に設定することができ、電源効率を改善できるという効果を奏する。
According to the present invention, stable dimming can be performed without flickering by securing the operating voltages of the LED load and the ripple current reduction circuit even when there is a large change in the dimming signal. again,
In an operating environment in which the voltage ripple of the feedback voltage VFB2 is small, the target average voltage can be set to a low value, and the power supply efficiency can be improved.

本発明に係るスイッチング電源装置の実施の形態の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of a switching power supply device according to the present invention; FIG. 図1に示す演算器の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the configuration of a calculator shown in FIG. 1; FIG. 図1に示すスイッチング電源装置における調光信号DIMの大幅な変化の条件下での各部位の波形である。2 shows waveforms at various parts under conditions of a drastic change in the dimming signal DIM in the switching power supply device shown in FIG. 1. FIG. 本発明に係るスイッチング電源装置の実施の形態をバックブーストコンバータで構成した例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example in which an embodiment of a switching power supply device according to the present invention is configured with a buck-boost converter; FIG. 図4に示す制御ICの構成を示すブロック図である。5 is a block diagram showing the configuration of a control IC shown in FIG. 4; FIG. 図1に示すスイッチング電源装置における出力電圧及びフィードバック電圧の波形図である。2 is a waveform diagram of an output voltage and a feedback voltage in the switching power supply device shown in FIG. 1; FIG. 従来のスイッチング電源装置における出力電圧及びフィードバック電圧の波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of output voltage and feedback voltage in a conventional switching power supply;

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態に
おいて、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that, in the following embodiments, the same reference numerals are given to the structures showing the same functions, and the description thereof will be omitted as appropriate.

本実施の形態のスイッチング電源装置は、交流入力電力を直流出力電力に変換してLE
D負荷に供給するスイッチング電源装置であって、LED負荷に直列に接続されリプル電
流低減回路として、MOSFET等で構成された可変インピーダンス素子を備えたフィー
ドバック型定電流制御回路を用い、LED負荷および直列に接続されたリプル電流低減回
路の出力電圧Voutを起動時に予め設定された目標電圧まで上昇させ、目標電圧に到達
後、LED負荷とリプル電流低減回路との接続点におけるフィードバック電圧VFB2
平均電圧を、フィードバック電圧VFB2の電圧リップルの大きさに応じて変化させる。
The switching power supply device of the present embodiment converts AC input power into DC output power to convert LE
A switching power supply that supplies a D load, and uses a feedback type constant current control circuit equipped with a variable impedance element composed of a MOSFET or the like as a ripple current reduction circuit connected in series with the LED load. The output voltage Vout of the ripple current reduction circuit connected to is increased to a preset target voltage at startup, and after reaching the target voltage, the average voltage of the feedback voltage V FB2 at the connection point between the LED load and the ripple current reduction circuit is changed according to the magnitude of the voltage ripple in the feedback voltage VFB2 .

(実施の形態)
実施の形態のスイッチング電源装置1は、直列接続されたn個のLED素子(LED2
1~LED2n)からなるLED負荷2を駆動するフライバック型コンバータであり、図
1を参照すると、整流回路DBと、トランスTRと、スイッチング素子Q1と、整流平滑
回路3と、制御回路4と、リプル電流低減回路5と、補助電源6とを備えている。
(Embodiment)
The switching power supply device 1 of the embodiment includes n LED elements (LED2
1 to LED2n), the flyback converter drives an LED load 2. Referring to FIG. A ripple current reduction circuit 5 and an auxiliary power supply 6 are provided.

整流回路DBは、周知のダイオードブリッジ回路であり、交流入力電源ACに接続され
、交流入力電力を一方向の脈流に整流し、トランスTRに出力する。
The rectifier circuit DB is a well-known diode bridge circuit, is connected to the AC input power supply AC, rectifies the AC input power into a unidirectional pulsating current, and outputs the pulsating current to the transformer TR.

トランスTRは、一次巻線W1と二次巻線W2と三次巻線W3とを備えている。一次巻
線W1の一端は、整流回路DBに接続され、他端は、スイッチング素子Q1のドレイン端
子に接続されている。二次巻線W2の両端間には、整流平滑回路3が接続され、三次巻線
W3の両端間には、補助電源6が接続されている。
A transformer TR includes a primary winding W1, a secondary winding W2, and a tertiary winding W3. One end of the primary winding W1 is connected to the rectifier circuit DB, and the other end is connected to the drain terminal of the switching element Q1. A rectifying/smoothing circuit 3 is connected across the secondary winding W2, and an auxiliary power supply 6 is connected across the tertiary winding W3.

スイッチング素子Q1は、制御回路4で生成された駆動信号(PWM信号)により駆動
されるFET(Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transi
stor)等の素子で構成される。本実施の形態では、スイッチング素子Q1をMOSFET
として説明する。スイッチング素子Q1のソース端子は接地され、ゲート端子は制御回路
4のVG端子に接続されている。
The switching element Q1 is an FET (Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) driven by a drive signal (PWM signal) generated by the control circuit 4, and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
stor) and other elements. In this embodiment, the switching element Q1 is a MOSFET.
described as. The switching element Q1 has a source terminal grounded and a gate terminal connected to the VG terminal of the control circuit 4 .

整流平滑回路3は、ダイオードD1及びコンデンサC1から構成され、ダイオードD1
のカソードとコンデンサC1の一端との接続点AがLED負荷2を構成するLED21の
アノードに接続され、コンデンサC1の他端が接地されている。なお、コンデンサC1は
、出力コンデンサであり、本実施の形態では、電解コンデンサで構成したが、他のコンデ
ンサでも良い。そして、電解コンデンサの寿命と容量については、一般に電解液が封口部
を介して外部に蒸散する現象が支配的であり、静電容量の減少、損失角の正接の増大とな
って現れる。
The rectifying/smoothing circuit 3 is composed of a diode D1 and a capacitor C1.
A connection point A between the cathode of the capacitor C1 and one end of the capacitor C1 is connected to the anode of the LED 21 constituting the LED load 2, and the other end of the capacitor C1 is grounded. Note that the capacitor C1 is an output capacitor, and in the present embodiment, it is composed of an electrolytic capacitor, but other capacitors may be used. As for the life and capacity of the electrolytic capacitor, the phenomenon that the electrolytic solution evaporates to the outside through the sealing portion is generally dominant, which appears as a decrease in the capacitance and an increase in the tangent of the loss angle.

リプル電流低減回路5は、インピーダンスを可変制御するフィードバック型定電流制御
回路として機能し、可変インピーダンス素子Q2と、検出抵抗Rsと、を備えている。可
変インピーダンス素子Q2は、FET、IGBT、BiTr等の素子で構成される。本実
施の形態では、可変インピーダンス素子Q2をMOSFETとして説明する。
The ripple current reduction circuit 5 functions as a feedback constant current control circuit that variably controls impedance, and includes a variable impedance element Q2 and a detection resistor Rs. The variable impedance element Q2 is composed of an element such as FET, IGBT, BiTr. In this embodiment, the variable impedance element Q2 will be described as a MOSFET.

可変インピーダンス素子Q2のドレイン端子は、LED負荷2を構成するLED2nの
カソードに接続され、ソース端子は検出抵抗Rsを介して接地され、ゲート端子は制御回
路4のZR端子を介して誤差増幅器AMP1の出力端子に接続されている。
The drain terminal of the variable impedance element Q2 is connected to the cathode of the LED2n forming the LED load 2, the source terminal is grounded via the detection resistor Rs, and the gate terminal is connected to the error amplifier AMP1 via the ZR terminal of the control circuit 4. Connected to the output terminal.

検出抵抗Rsと可変インピーダンス素子Q2のソース端子との接続点は、制御回路4の
cc端子を介して誤差増幅器AMP1の反転入力端子に接続されている。検出抵抗Rsは
、LED負荷2に流れるLED電流ILEDを電圧信号に変換して誤差増幅器AMP1に
出力する。
A connection point between the detection resistor Rs and the source terminal of the variable impedance element Q2 is connected via the cc terminal of the control circuit 4 to the inverting input terminal of the error amplifier AMP1. The detection resistor Rs converts the LED current ILED flowing through the LED load 2 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the error amplifier AMP1.

調光演算器47は、DIM端子から入力される調光信号に応じたデジタル化された調光
目標値を生成し、DAC48は、調光演算器47によって生成されたデジタル化された調
光目標値をアナログ信号に変換して誤差増幅器AMP1の非反転入力端子に入力する。
The dimming calculator 47 generates a digitized dimming target value according to the dimming signal input from the DIM terminal, and the DAC 48 converts the digitized dimming target value generated by the dimming calculator 47 The value is converted into an analog signal and input to the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1.

誤差増幅器AMP1の非反転入力端子は、DAC48からアナログ信号に変換された調
光目標値の信号(参照電圧値VIR)を入力する。
The non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1 receives the dimming target value signal (reference voltage value V IR ) converted from the DAC 48 into an analog signal.

誤差増幅器AMP1の出力端子は、可変インピーダンス素子Q2のゲート端子に接続さ
れる。誤差増幅器AMP1は、LED負荷2に流れるLED電流ILEDと基準値(参照
電圧値VIR)とに基づく誤差信号を可変インピーダンス素子Q2に出力する。詳細には
、誤差増幅器AMP1は、LED電流ILEDが基準値(参照電圧値VIR)よりも小さ
くなるほど誤差信号の電圧レベルを大きくし、可変インピーダンス素子Q2のドレイン・
ソース間の抵抗値を低くする。
また、誤差増幅器AMP1は、LED電流ILEDが基準値(参照電圧値VIR)より
も大きくなるほど誤差信号の電圧レベルを小さくし、可変インピーダンス素子Q2のドレ
イン・ソース間の抵抗値を高くするように動作する。
The output terminal of error amplifier AMP1 is connected to the gate terminal of variable impedance element Q2. The error amplifier AMP1 outputs an error signal based on the LED current I LED flowing through the LED load 2 and the reference value (reference voltage value V IR ) to the variable impedance element Q2. More specifically, the error amplifier AMP1 increases the voltage level of the error signal as the LED current I LED becomes smaller than the reference value (reference voltage value V IR ).
Lower the resistance between the sources.
Further, the error amplifier AMP1 reduces the voltage level of the error signal as the LED current ILED becomes larger than the reference value (reference voltage value V IR ), and increases the resistance value between the drain and source of the variable impedance element Q2. Operate.

すなわち、リプル電流低減回路5の可変インピーダンス素子Q2は、誤差増幅器AMP
1の出力に応じて、LED電流ILEDが基準値(参照電圧値VIR)になるように、ド
レイン・ソース間の抵抗値を連続的に変化させる可変インピーダンス素子として機能する
。これにより、LED電流ILEDに含まれる電流リプルを低減することができる。なお
、リプル電流低減回路5の応答速度は、制御回路4の応答速度よりも高く設定され、好ま
しくは交流入力電源ACの周波数よりも高く設定される。
That is, the variable impedance element Q2 of the ripple current reduction circuit 5 is connected to the error amplifier AMP
1, it functions as a variable impedance element that continuously changes the resistance value between the drain and the source so that the LED current I LED becomes the reference value (reference voltage value V IR ). Thereby, the current ripple included in the LED current ILED can be reduced. The response speed of the ripple current reduction circuit 5 is set higher than the response speed of the control circuit 4, preferably higher than the frequency of the AC input power supply AC.

制御回路4は、スタート部41と、内部電源部42と、ADC(アナログデジタルコン
バータ)43と、演算器44と、PWM生成部45と、ドライバ46と、調光演算器47
と、DAC(デジタルアナログコンバータ)48とを備えている。なお、制御回路4は、
全部がデジタル制御回路(ソフトウェアによって動作する回路も含む)でも良く、またそ
の構成要素の一部がデジタル制御回路であっても良く、さらに、全部がアナログ制御回路
であっても良い。
The control circuit 4 includes a start unit 41, an internal power supply unit 42, an ADC (analog-to-digital converter) 43, a calculator 44, a PWM generator 45, a driver 46, and a dimming calculator 47.
, and a DAC (digital-to-analog converter) 48 . In addition, the control circuit 4
All of them may be digital control circuits (including circuits operated by software), some of the components may be digital control circuits, and all of them may be analog control circuits.

スタート部41は、ST端子と抵抗R2とを介して整流回路DBとトランスTRの一次
巻線W1との接続点に接続されていると共に、Vcc端子を介してダイオードD2及びコ
ンデンサC2から構成される補助電源6に接続されている。スタート部41は、起動時に
補助電源6のコンデンサC2を充電し、起動後に補助電源6からの電力を、制御回路4内
の内部電源を生成する内部電源回路(REG)42に供給する。
The start section 41 is connected to the connection point between the rectifier circuit DB and the primary winding W1 of the transformer TR via the ST terminal and the resistor R2, and is composed of a diode D2 and a capacitor C2 via the Vcc terminal. It is connected to the auxiliary power supply 6 . The start unit 41 charges the capacitor C2 of the auxiliary power supply 6 at startup, and supplies power from the auxiliary power supply 6 after startup to an internal power supply circuit (REG) 42 that generates an internal power supply within the control circuit 4 .

ADC431は、CV1端子を介して、整流平滑回路3の電圧を検出する電圧検出回路
7を構成する抵抗R3とR4の接続点に接続され、該接続点の電圧がフィードバック電圧
FB1とし入力される。
ADC432は、CV2端子を介して、LED負荷2とリプル低減回路5(可変インピ
ーダンス素子Q2のドレイン端子)の接続点Bに接続され、接続点Bの電圧がフィードバ
ック電圧VFB2とし入力される。
そして、ADC431、ADC432は、フィードバック電圧VFB1、VFB2が含
む電圧リプルの周期よりも十分に短い間隔(例えば、20μs)でフィードバック電圧V
FB1、VFB2をサンプリングし、デジタル化された電圧に変換して演算器44に出力
する。
The ADC 431 is connected via a CV1 terminal to a connection point between resistors R3 and R4 that constitute a voltage detection circuit 7 that detects the voltage of the rectifying/smoothing circuit 3, and the voltage at this connection point is input as a feedback voltage VFB1 . .
The ADC 432 is connected to a connection point B between the LED load 2 and the ripple reduction circuit 5 (the drain terminal of the variable impedance element Q2) via the CV2 terminal, and the voltage at the connection point B is input as the feedback voltage VFB2 .
Then, the ADC 431 and ADC 432 apply feedback voltage V at sufficiently shorter intervals (for example, 20 μs) than the cycle of the voltage ripple included in the feedback voltages V FB1 and V FB2 .
FB1 and VFB2 are sampled, converted to digitized voltages, and output to the calculator 44. FIG.

演算器44は、図2を参照すると、初期電圧設定部440と、平均電圧算出部441と、
平均値制御部442と、操作量算出部443と、ボトム電圧検出部444と、ボトム電圧
比較部445と、目標値補正部446、目標値設定部447として機能する。
Referring to FIG. 2, the computing unit 44 includes an initial voltage setting unit 440, an average voltage calculating unit 441,
It functions as an average value control unit 442 , an operation amount calculation unit 443 , a bottom voltage detection unit 444 , a bottom voltage comparison unit 445 , a target value correction unit 446 and a target value setting unit 447 .

初期電圧設定部440は、起動時に初期設定する初期電圧とADC431から入力され
るフィードバック電圧VFB1とを比較することで、初期電圧とフィードバック電圧V
B1との誤差を算出し、算出した誤差を誤差信号Vstとして操作量算出部443に出力
する。
ここで初期電圧はLED負荷2とリプル低減回路5とが定電流制御を行う事ができる最
低限の電圧以上に設定されている。
The initial voltage setting unit 440 compares the initial voltage, which is initially set at startup, with the feedback voltage VFB1 input from the ADC 431, thereby determining the initial voltage and the feedback voltage VF.
The error from B1 is calculated, and the calculated error is output to the manipulated variable calculation unit 443 as the error signal Vst .
Here, the initial voltage is set to be equal to or higher than the minimum voltage at which the LED load 2 and the ripple reduction circuit 5 can perform constant current control.

平均電圧算出部441は、ADC432から入力されるフィードバック電圧VFB2
基づき、例えば、交流入力電源ACの1周期毎にフィードバック電圧VFB2の平均電圧
Aveを算出し、算出した平均電圧VAveを平均値制御部442に出力する。
The average voltage calculation unit 441 calculates the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB2 for each cycle of the AC input power supply AC based on the feedback voltage V FB2 input from the ADC 432, and calculates the calculated average voltage V Ave. Output to the average value control unit 442 .

操作量算出部443は、起動時において初期電圧近傍までA点の出力電圧が上昇すると
、初期電圧設定部440の誤差信号から平均値制御部442の誤差信号へ切り替える。こ
の切り替え移行時の出力電圧変動を緩やかにしてLED負荷のちらつきなどの誤動作を防
止するために、平均値制御部442からの誤差信号を予め設定された上限値に設定する。
これは、まず起動時に初期電圧設定部440によるフィードバック制御が行われて整流
平滑回路7の接続点Aの出力電圧Voutが初期電圧に向けて上昇していく。出力電圧V
outが初期電圧に到達するまでに平均値制御部442からの誤差信号が予め設定された
上限値に達する。ここで、操作量算出部443は初期電圧設定部440によるフィードバ
ック制御から平均値制御部442によるフィードバック制御へと切り替える。次に、平均
値制御部442の誤差信号を目標平均電圧Vrefと平均電圧VAveとの誤差信号に基
づき上限値から徐々に低下させ、予め設定された下限値に達する。下限値に達した時点で
目標平均電圧Vrefを目標値補正部446からの補正値で補正するように移行させる。
The manipulated variable calculator 443 switches from the error signal of the initial voltage setting unit 440 to the error signal of the average value controller 442 when the output voltage at point A rises to near the initial voltage at startup. The error signal from the average value control unit 442 is set to a preset upper limit value in order to moderate the output voltage fluctuation at the switching transition and prevent malfunction such as flickering of the LED load.
First, feedback control is performed by the initial voltage setting unit 440 at the time of start-up, and the output voltage Vout at the connection point A of the rectifying/smoothing circuit 7 rises toward the initial voltage. Output voltage V
By the time out reaches the initial voltage, the error signal from the average value control unit 442 reaches a preset upper limit value. Here, the manipulated variable calculation unit 443 switches from feedback control by the initial voltage setting unit 440 to feedback control by the average value control unit 442 . Next, the error signal of the average value control section 442 is gradually decreased from the upper limit value based on the error signal between the target average voltage Vref and the average voltage V Ave , and reaches the preset lower limit value. When the lower limit value is reached, the target average voltage V ref is shifted to be corrected with the correction value from the target value corrector 446 .

操作量算出部443は、まず起動時の初期電圧設定部440から入力される誤差信号に
基づいて、スイッチング素子Q1をオンオフ制御するPWM(パルス幅変調)信号のオン
時間を増減させる操作量Δを算出し、算出した操作量ΔをPWM生成部45に出力する。
算出した操作量Δがほぼゼロの所定の範囲内になると、初期電圧設定部440から入力
される誤差信号を切り離して、平均値制御部442から入力される誤差信号に基づいて、
スイッチング素子Q1をオンオフ制御するPWM(パルス幅変調)信号のオン時間を増減
させる操作量Δを算出し、算出した操作量ΔをPWM生成部45に出力する。
Based on the error signal input from the initial voltage setting unit 440 at startup, the operation amount calculation unit 443 first calculates the operation amount Δ for increasing or decreasing the ON time of the PWM (pulse width modulation) signal that controls the ON/OFF of the switching element Q1. It calculates and outputs the calculated manipulated variable Δ to the PWM generator 45 .
When the calculated manipulated variable Δ falls within a predetermined range of approximately zero, the error signal input from the initial voltage setting section 440 is separated, and based on the error signal input from the average value control section 442,
A manipulated variable Δ for increasing or decreasing the ON time of a PWM (Pulse Width Modulation) signal for ON/OFF-controlling the switching element Q 1 is calculated, and the calculated manipulated variable Δ is output to the PWM generator 45 .

ボトム電圧検出部444は、ADC43から入力されるフィードバック電圧VFB2
ボトム電圧Vを検出する。ボトム電圧検出部444は、例えば、ADC43から入力さ
れるフィードバック電圧VFB2電圧値が、1サンプリング前の電圧値と1サンプリング
後の電圧値とのいずれにも下回った場合、その電圧値をボトム電圧Vとして検出する。
The bottom voltage detector 444 detects the bottom voltage VB of the feedback voltage VFB2 input from the ADC 43 . For example, when the voltage value of the feedback voltage VFB2 input from the ADC 43 is lower than the voltage value before one sampling and the voltage value after one sampling, the bottom voltage detection unit 444 detects the voltage value as the bottom voltage. Detect as VB .

ボトム電圧比較部445は、予め設定された基準ボトム電圧VBrefと、ボトム電圧
検出部444によって検出されたボトム電圧Vとを比較し、比較結果を目標値補正部4
46に出力する。なお、基準ボトム電圧VBrefは、各種素子のバラつきや過渡動作時
におけるフィードバック電圧VFB2のアンダーシュートを考慮しても、可変インピーダ
ンス素子である可変インピーダンス素子Q2が定電流制御を行う事ができる最低限の電圧
を上回る値に設定されている。
The bottom voltage comparator 445 compares the preset reference bottom voltage V Bref with the bottom voltage V B detected by the bottom voltage detector 444 , and outputs the comparison result to the target value corrector 4 .
46. Note that the reference bottom voltage VB ref is the lowest voltage at which the variable impedance element Q2, which is a variable impedance element, can perform constant current control even in consideration of variations in various elements and undershoot of the feedback voltage VFB2 during transient operation. is set to a value that exceeds the maximum voltage.

目標値補正部446は、ボトム電圧Vが基準ボトム電圧VBrefを下回っている場
合、平均値制御部442が平均電圧VAveと比較する目標平均電圧Vrefを上げる方
向に補正し、ボトム電圧Vが基準ボトム電圧VBrefを上回っている場合、平均値制
御部442が平均電圧VAveと比較する目標平均電圧Vrefを下げる方向に補正する
。なお、目標平均電圧Vrefの補正幅は、予め設定された補正値としても良く、ボトム
電圧Vと基準ボトム電圧VBrefとの差分に基づいて算出された補正値としても良い
When the bottom voltage VB is lower than the reference bottom voltage VBref, the target value correction unit 446 corrects the target average voltage Vref to be compared with the average voltage VAve by the average value control unit 442 so as to increase the bottom voltage. When VB exceeds the reference bottom voltage V Bref , the average value control unit 442 corrects the target average voltage V ref to be compared with the average voltage V Ave to be lower. The correction width of the target average voltage Vref may be a preset correction value, or may be a correction value calculated based on the difference between the bottom voltage VB and the reference bottom voltage VBref .

目標値設定部447は、調光演算器47によって生成された基準電圧値を目標平均電圧
refに変換する変換テーブルや変換式を有し、調光演算器47によって生成された調
光電圧値に応じて変換した目標平均電圧Vrefを平均値制御部442に設定する。また
、目標値設定部447はボトム電圧検出部444、ボトム電圧比較部445、目標値補正
部446を介してボトム電圧Vと基準ボトム電圧VBrefとの差分に基づいた補正値
で補正される。目標値設定部447は、調光演算器47によって生成された調光電圧値が
低くLED電流ILEDが低くなるほど、低い目標平均電圧Vrefに変換して設定する
。すなわち、スイッチング電源装置1において、フィードバック電圧VFB2の平均電圧
Aveは、調光信号によって変化する電圧リプルの大小に応じて、電圧リプルが大きく
なるほど高く、電圧リプルが小さくなるほど低くなるように制御される。
The target value setting unit 447 has a conversion table and a conversion formula for converting the reference voltage value generated by the dimming calculator 47 into the target average voltage Vref , and converts the dimming voltage value generated by the dimming calculator 47 into a target average voltage Vref. The target average voltage V ref converted according to is set in the average value control unit 442 . Also, the target value setting unit 447 is corrected with a correction value based on the difference between the bottom voltage VB and the reference bottom voltage VBref via the bottom voltage detection unit 444, the bottom voltage comparison unit 445, and the target value correction unit 446. . The target value setting unit 447 converts and sets a lower target average voltage V ref as the dimming voltage value generated by the dimming calculator 47 becomes lower and the LED current I LED becomes lower. That is, in the switching power supply device 1, the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB2 is controlled to be higher as the voltage ripple increases and lower as the voltage ripple decreases, depending on the magnitude of the voltage ripple that changes according to the dimming signal. be done.

PWM生成部45は、操作量算出部443からの操作量Δに基づいてオン時間を増減さ
せたPWM信号を生成し、生成したPWM信号によりドライバ46を介してスイッチング
素子Q1をオンオフ制御する。なお、本実施の形態のように、交流入力電源ACの1周期
毎に算出された平均電圧VAveと目標平均電圧Vrefとの誤差に基づいてオン時間の
操作量Δを算出している場合、PWM信号のオン時間は、交流入力電源ACの1周期にお
いて一定となる。
The PWM generation unit 45 generates a PWM signal whose ON time is increased or decreased based on the operation amount Δ from the operation amount calculation unit 443, and on/off controls the switching element Q1 via the driver 46 according to the generated PWM signal. Note that, as in the present embodiment, when the ON-time manipulated variable Δ is calculated based on the error between the average voltage V Ave calculated for each cycle of the AC input power supply AC and the target average voltage V ref . , the ON time of the PWM signal is constant in one cycle of the AC input power supply AC.

調光演算器47は、外部からのPWM変調された調光信号DIMを積分して調光目標値
として目標値設定部447へ出力するとともに、DAC48を介してリプル電流低減回路
5を構成する誤差増幅器AMP1へ参照電圧値VZREFとして出力する。
ここで、調光演算器47は調光信号DIMを積分して調光目標値を生成しているが、調
光信号DIMの変化(増加または減少)があらかじめ定めた値より大きくなった場合、調
光演算器47は初期電圧設定部440に初期電圧設定の指示を送りB接続点(Vout
を初期電圧まで上昇させる制御を開始する。同時に、調光演算器47はB接続点(Vou
)が初期電圧まで上昇するまでの時間に相当する不感時間(例えば100ms)を持た
せ、不感時間経過後に調光目標値と参照電圧値VZREFを出力する。
あるいは、調光信号DIMの増加があらかじめ定めた値より大きくなった場合に限り上
記の動作を行い、調光信号DIMの減少があらかじめ定めた値より大きくなった場合には
、不感時間帯の中でB接続点(Vout)を初期電圧まで上昇させる制御を省いてもよい

また、調光演算器47をマイコンなどで構成するなどにより、不感時間経過後の調光目
標値と参照電圧値VZREFを出力する。この時、調光目標値と参照電圧値VZREF
フィルターなどを介して徐々に変化させて目標値または電圧値に到達させることが好まし
い。
これにより、調光信号DIMの変化(増加/減少)が大きくなった場合にリプル電流低
減回路5の動作電圧が下限値を割り込んでLED負荷のちらつきを生じないようにするこ
とができる。
The dimming calculator 47 integrates the PWM-modulated dimming signal DIM from the outside and outputs it as a dimming target value to the target value setting unit 447. It is output to the amplifier AMP1 as a reference voltage value V-- ZREF .
Here, the dimming calculator 47 integrates the dimming signal DIM to generate the dimming target value. The dimming calculator 47 sends an initial voltage setting instruction to the initial voltage setting unit 440, and the B connection point (V out )
to the initial voltage. At the same time, the dimming calculator 47 controls the B connection point (V ou
A dead time (for example, 100 ms) corresponding to the time until t 2 ) rises to the initial voltage is provided, and after the dead time has elapsed, the dimming target value and the reference voltage value V ZREF are output.
Alternatively, the above operation is performed only when the increase in the dimming signal DIM exceeds a predetermined value, and when the decrease in the dimming signal DIM exceeds a predetermined value, the operation is performed during the dead time period. , the control to raise the B connection point (V out ) to the initial voltage may be omitted.
Further, by constructing the dimming calculator 47 with a microcomputer or the like, it outputs the dimming target value and the reference voltage value VZREF after the dead time has elapsed. At this time, it is preferable that the dimming target value and the reference voltage value VZREF are gradually changed through a filter or the like to reach the target value or voltage value.
As a result, when the change (increase/decrease) of the dimming signal DIM becomes large, the operating voltage of the ripple current reduction circuit 5 can be prevented from falling below the lower limit value and causing the LED load to flicker.

図3に図1に示すスイッチング電源装置1において、調光信号DIMの大幅な変化の開
始(時刻t0)から定常動作(時刻t3)に至るまでの出力電圧VOUTのシーケンス図
を示す。図3に示すように時刻t0~t1にかけて出力電圧VOUTは初期電圧を目標に
制御され、時刻t1にて初期電圧に到達後、平均値制御に移行する。出力電圧VOUT
平均値制御の予め設定された目標値の下限値に向けて徐々に低下させる制御を行い、時刻
t2にて目標値の下限値に達する。ここで下限値に達した時刻t2で平均値制御部442
は、目標平均電圧Vrefを目標値補正部446からの補正値で補正するように移行させ
る。接続点Aの出力電圧VOUTはボトム電圧検出部444からの基準ボトム電圧VBr
ef信号を基にした基準ボトム電圧になるように平均値制御が行われる。
以上のように、調光信号DIMの大幅な変化があると、出力電圧VOUTの目標値を初
期電圧~平均値制御~基準ボトム電圧の平均値制御に切り替えることで、LED負荷のち
らつき防止をすることができる。特に、平均値制御~基準ボトム電圧の平均値制御に切り
替えることで目標値電圧とフィードバック電圧VFBの差分が大きくならない。これは、
平均値制御はスイッチング周期毎に目標平均値が更新されるように制御を行わせて目標平
均値を徐々に下げることができる。すなわち、基準ボトム電圧の平均値制御においては、
目標平均値の更新は交流入力電力の商用周波数周期8~10msとなり、初期電圧から目
標平均値を徐々に下げることが困難なためであり、一旦、平均値制御を介することで安定
して移行できる。
これにより、図1に示す制御回路4のVcc電圧も出力電圧VOUT同様に変化するの
で安定した電源電圧を確保できる利点がある。
FIG. 3 shows a sequence diagram of the output voltage V OUT in the switching power supply device 1 shown in FIG. 1 from the start of a large change in the dimming signal DIM (time t0) to steady operation (time t3). As shown in FIG. 3, from time t0 to t1, the output voltage V OUT is controlled with the initial voltage as a target, and after reaching the initial voltage at time t1, the control shifts to average value control. The output voltage V OUT is controlled to gradually decrease toward the lower limit of the preset target value of the average value control, and reaches the lower limit of the target value at time t2. Here, at time t2 when the lower limit value is reached, the average value control unit 442
causes the target average voltage V ref to be corrected with the correction value from the target value correction unit 446 . The output voltage V OUT at the connection point A is the reference bottom voltage V Br from the bottom voltage detector 444.
Average value control is performed so as to obtain a reference bottom voltage based on the ef signal.
As described above, when there is a large change in the dimming signal DIM, the flickering of the LED load can be prevented by switching the target value of the output voltage VOUT from the initial voltage to the average value control to the average value control of the reference bottom voltage. can do. In particular, switching from the average value control to the average value control of the reference bottom voltage does not increase the difference between the target value voltage and the feedback voltage VFB. this is,
The average value control can gradually lower the target average value by performing control so that the target average value is updated for each switching cycle. That is, in the average value control of the reference bottom voltage,
This is because the target average value is updated with a commercial frequency cycle of 8 to 10 ms for the AC input power, and it is difficult to gradually lower the target average value from the initial voltage. .
As a result, the Vcc voltage of the control circuit 4 shown in FIG. 1 changes in the same manner as the output voltage VOUT , so there is the advantage that a stable power supply voltage can be ensured.

図1に示すスイッチング電源装置1では、フライバック型コンバータの例を説明したが
、本発明は、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータに適用
しても良く、図4及び図5にバックブーストコンバータで構成したスイッチング電源装置
1aを示す。なお、スイッチング電源装置1aにおいて、スイッチング電源装置1と同様
の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
In the switching power supply device 1 shown in FIG. 1, an example of a flyback converter has been described, but the present invention may be applied to a buck converter, a boost converter, and a buck-boost converter. 1 shows a switching power supply device 1a composed of In addition, in the switching power supply device 1a, the same reference numerals are given to the configurations showing the same functions as the switching power supply device 1, and the description thereof will be omitted as appropriate.

スイッチング電源装置1aは、ダイオードD1として機能する同期整流素子Q3を備え
、制御回路4aは、同期整流素子Q3を駆動するPWM信号を生成するPWM生成部45
aとドライバ46aとを備える。
The switching power supply 1a includes a synchronous rectifying element Q3 that functions as a diode D1, and the control circuit 4a includes a PWM generator 45 that generates a PWM signal that drives the synchronous rectifying element Q3.
a and a driver 46a.

また、制御回路4aには、リプル電流低減回路5を構成する誤差増幅器AMP1が内蔵
されている。
Further, an error amplifier AMP1 that constitutes the ripple current reduction circuit 5 is built in the control circuit 4a.

図6には、図1に示す接続点Aの出力電圧Vout及び接続点Bのフィードバック電圧V
FB2の波形が示されている。図6において、(a)はコンデンサC1の劣化が小さい状態
での中負荷時、(b)はコンデンサC1の劣化が小さい状態での定格負荷時、(c)はコ
ンデンサC1の劣化が大きい状態での定格負荷時、(d)はコンデンサC1の劣化がさら
に大きい状態での定格負荷時におけるそれぞれの出力電圧Vout及びフィードバック電圧
FBの波形である。
6 shows the output voltage Vout at connection point A and the feedback voltage V at connection point B shown in FIG.
The waveform of FB2 is shown. In FIG. 6, (a) is at medium load with little deterioration of capacitor C1, (b) is at rated load with little deterioration of capacitor C1, and (c) is with large deterioration of capacitor C1. (d) shows the waveforms of the output voltage Vout and the feedback voltage VFB at the rated load when the deterioration of the capacitor C1 is greater.

本実施の形態では、図6(a)~(d)に示すように、電圧リプルの大小に拘わらず、
ボトム電圧Vが基準ボトム電圧VBrefになるように、フィードバック電圧VFB
平均値制御が行われる。従って、フィードバック電圧VFB2の平均電圧VAveは、動作
環境によって変化する電圧リプルの大小に応じて、電圧リプルが大きくなるほど高く、電
圧リプルが小さくなるほど低くなるように制御される。
In this embodiment, as shown in FIGS. 6A to 6D, regardless of the magnitude of the voltage ripple,
Average value control of the feedback voltage VFB is performed so that the bottom voltage VB becomes the reference bottom voltage VBref . Therefore, the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB2 is controlled according to the magnitude of the voltage ripple, which varies depending on the operating environment, such that the larger the voltage ripple, the higher the voltage ripple, and the smaller the voltage ripple, the lower the average voltage V Ave .

これにより、コンデンサC1の劣化が小さく、電圧リプルが小さい場合には、負荷の大
小に拘わりなく全ての領域で電源効率を改善することができる。例えば、図7(a)、(
b)に示す従来の平均値制御におけるフィードバック電圧VFBの平均電圧VAveは、
中負荷時及び定格負荷時のいずれでも1.5Vであるのに対し、本実施の形態の平均値制
御におけるフィードバック電圧VFB2の平均電圧VAveは、図6(a)に示す中負荷時
において1.0Vになり、図6(b)に示す定格負荷時において1.2Vになる。つまり
、中負荷時では、Δ0.5V×LED電流ILEDだけ電源損失を低減ができ、定格負荷
時では、Δ0.3V×LED電流ILEDだけ電源損失を低減ができる。
As a result, when the deterioration of the capacitor C1 is small and the voltage ripple is small, the power supply efficiency can be improved in all regions regardless of the magnitude of the load. For example, FIG. 7(a), (
The average voltage V Ave of the feedback voltage V FB in the conventional average value control shown in b) is
The average voltage V Ave of the feedback voltage V FB2 in the average value control of the present embodiment is 1.0 V, and 1.2 V at the rated load shown in FIG. 6(b). In other words, the power loss can be reduced by Δ0.5 V×LED current I LED under medium load, and the power loss can be reduced by Δ0.3 V×LED current I LED under rated load.

また、従来のようにフィードバック電圧VFBの平均電圧VAveを固定する方式では
、図7(c)、(d)に示すような寿命末期や出力コンデンサの容量のバラつき等が生じ
ても、適切な動作マージンが最終的に確保するように見越して設計する必要があった。こ
れに対し、本実施の形態では、コンデンサC1のバラつきや、コンデンサC1の寿命末期
でも、図6(c)、(d)に示すようにフィードバック電圧VFB2のボトム電圧Vが基
準ボトム電圧VBrefに下限値制御されているために安定しており、フィードバック電
圧VFB2の量産によるバラつきが少ない。つまり、本実施の形態では、電源設計の簡素化
が見込める。
In addition, in the method of fixing the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB as in the conventional method, even if the end of life or the variation in the capacity of the output capacitor occurs as shown in FIGS. It was necessary to anticipate and design so that a sufficient operating margin would be secured in the end. On the other hand, in the present embodiment, the bottom voltage VB of the feedback voltage VFB2 remains the reference bottom voltage V as shown in FIGS. Since the Bref is controlled to the lower limit, it is stable and there is little variation due to mass production of the feedback voltage VFB2 . That is, in this embodiment, simplification of power supply design can be expected.

さらに、従来のようにフィードバック電圧VFBの平均電圧VAveを固定する方式で
は、出力コンデンサの劣化が大きくなり、図7(c)、(d)に示すように、フィードバ
ック電圧VFBが動作マージン電圧Vを下回ると、定格電流が取れなかったりちらつき
が発生したりする恐れがある。これに対し、本実施の形態では、出力コンデンサの劣化が
大きくなっても、図6(c)、(d)に示すようにフィードバック電圧VFB2のボトム
電圧Vが基準ボトム電圧VBrefに下限値制御しているため、フィードバック電圧V
FB2のボトム電圧Vが基準ボトム電圧VBrefを大きく超えて下回ることなく、L
ED負荷2を問題なく駆動させることができ、緊急避難的に電源寿命を延長させることが
できる。
Furthermore, in the method of fixing the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB as in the conventional method, the deterioration of the output capacitor becomes large, and as shown in FIGS. If the voltage falls below VM , the rated current may not be obtained or flickering may occur. In contrast, in the present embodiment, even if the deterioration of the output capacitor becomes large, the bottom voltage VB of the feedback voltage VFB2 is lower than the reference bottom voltage VBref as shown in FIGS. 6(c) and 6(d). Since the value is controlled, the feedback voltage V
L _ _
The ED load 2 can be driven without problems, and the life of the power supply can be extended as an emergency evacuation.

また、軽負荷時はフィードバック電圧VFB2の電圧リプルが小さくなり、電圧リプル
の検出が困難になることがある。そこで、デミング信号の入力等のフィードバック電圧V
FB2の電圧リプルが小さくなる環境条件において、目標平均電圧Vrefを固定した従来
の平均値制御等の他の制御に切り替えることで安定性を高めても良い。
Also, when the load is light, the voltage ripple of the feedback voltage VFB2 becomes small, and it may become difficult to detect the voltage ripple. Therefore, the feedback voltage V such as the input of the Deming signal
Under environmental conditions where the voltage ripple of FB2 is small, stability may be enhanced by switching to other control such as conventional average value control in which the target average voltage Vref is fixed.

なお、入力電圧を検出し、入力電圧に応じて変換した目標平均電圧Vrefを平均値制
御部442に設定しても良い。この場合、入力電圧が小さい(低い)ほど電圧リプルが大
きくなる。従って、入力電圧が大きい(高い)ほど、低い目標平均電圧Vrefに変換し
て設定する。これにより、フィードバック電圧VFB2の平均電圧VAveは、入力電圧
によって変化する電圧リプルの大小に応じて、電圧リプルが大きくなるほど高く、電圧リ
プルが小さくなるほど低くなるように制御される。
Note that the input voltage may be detected and the target average voltage V ref converted according to the input voltage may be set in the average value control section 442 . In this case, the smaller (lower) the input voltage, the larger the voltage ripple. Therefore, the larger (higher) the input voltage is, the lower the target average voltage Vref is set. As a result, the average voltage V Ave of the feedback voltage V FB2 is controlled according to the magnitude of the voltage ripple, which varies with the input voltage, so as to increase as the voltage ripple increases and decrease as the voltage ripple decreases.

以上説明したように、本実施の形態は、交流入力電力ACを所望の直流出力電力に変換
してLED負荷2に供給するスイッチング電源装置1であって、オンオフ制御されるスイ
ッチング素子であるスイッチング素子Q1と、LED負荷2に直列に接続され、インピー
ダンスを可変制御することでLED負荷2に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減
回路5と、LED負荷2とリプル電流低減回路5との接続点Bにおけるフィードバック電
圧VFBに基づきスイッチング素子Q1をオンオフ制御する制御回路4と、を具備し、制
御回路4は、フィードバック電圧VFB2の電圧リプルの大きさに応じて設定した目標平
均電圧Vrefで、フィードバック電圧VFBを平均値制御する。
この構成により、フィードバック電圧VFB2の電圧リプルが小さい動作環境では、目
標平均電圧Vrefを低い値に設定することができ、電源効率を改善することができる。
As described above, the present embodiment is a switching power supply device 1 that converts alternating current input power AC into desired direct current output power and supplies it to an LED load 2, and is a switching element that is ON/OFF controlled. Q1, a ripple current reduction circuit 5 that is connected in series with the LED load 2 and that reduces the current ripple flowing through the LED load 2 by variably controlling the impedance, and a connection point B between the LED load 2 and the ripple current reduction circuit 5. and a control circuit 4 that controls on/off of the switching element Q1 based on the feedback voltage VFB at the target average voltage Vref set according to the magnitude of the voltage ripple of the feedback voltage VFB2 . It controls the average value of the feedback voltage VFB .
With this configuration, the target average voltage V ref can be set to a low value in an operating environment in which the voltage ripple of the feedback voltage V FB2 is small, and the power supply efficiency can be improved.

さらに、本実施形態において、制御回路4は、フィードバック電圧VFB2のボトム電
圧Vを検出し、検出したボトム電圧Vが予め設定された基準ボトム電圧VBref
なるように前記目標平均電圧を補正する。
この構成により、コンデンサC1の劣化が小さく、電圧リプルが小さい場合には、目標
平均電圧Vrefを低い値に補正することができるため、負荷の大小に拘わりなく全ての
領域で電源効率を改善することができる。
Further, in the present embodiment, the control circuit 4 detects the bottom voltage VB of the feedback voltage VFB2 , and adjusts the target average voltage so that the detected bottom voltage VB becomes a preset reference bottom voltage VBref . to correct.
With this configuration, when the deterioration of the capacitor C1 is small and the voltage ripple is small, the target average voltage Vref can be corrected to a low value, so the power supply efficiency is improved in all regions regardless of the load size. be able to.

さらに、本実施形態において、制御回路4は、調光信号に基づきLED負荷に流れる電
流を可変制御することでLED負荷の照度を調光する調光演算器を備える。
調光演算器からの調光目標値の増加を検出して調光目標値の不感時間を設け、この不感
時間帯にLED負荷とリプル電流低減回路の電圧を初期電圧まで上昇させ、かつ、不感時
間経過後に調光目標値に基づき制御を行うため、調光信号の急変に対してLED負荷の照
度のちらつきを生じさせず安定した制御を行える。
Furthermore, in this embodiment, the control circuit 4 includes a dimming calculator that dims the illuminance of the LED load by variably controlling the current flowing through the LED load based on the dimming signal.
A dead time for the dimming target value is provided by detecting an increase in the dimming target value from the dimming calculator, and the voltage of the LED load and the ripple current reduction circuit is increased to the initial voltage during the dead time zone, and the dead time is reached. Since control is performed based on the dimming target value after the elapse of time, stable control can be performed without flickering of the illuminance of the LED load in response to a sudden change in the dimming signal.

以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構
成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の
範囲にあることは当業者に理解されるところである。
The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that this embodiment is an example, and that various modifications can be made to the combination of each component, etc., and that such modifications are also within the scope of the present invention.

1、1a スイッチング電源装置
2 LED負荷
3 整流平滑回路
4、4a 制御回路
5 リプル電流低減回路
6 補助電源
7 電圧検出回路
21~2n LED
41 スタート部
42 内部電源部
431、432 ADC
44、44a 演算器
45、45a PWM生成部
46、46a ドライバ
47 調光演算器
48 DAC
440 初期電圧設定部
441 平均電圧算出部
442 平均値制御部
443 操作量算出部
444 ボトム電圧検出部
445 ボトム電圧比較部
446 目標値補正部
447 目標値設定部
AC 交流入力電源
AMP1 誤差増幅器
C1、C2 コンデンサ
D1 ダイオード
DB 整流回路
Q1 スイッチング素子
Q2 可変インピーダンス素子
Q3 同期整流素子
R1~R4 抵抗
Rs 検出抵抗
TR トランス
W1 一次巻線
W2 二次巻線
W3 三次巻線
1, 1a switching power supply device 2 LED load 3 rectification smoothing circuit 4, 4a control circuit 5 ripple current reduction circuit 6 auxiliary power supply 7 voltage detection circuit 21 to 2n LED
41 start section 42 internal power supply section 431, 432 ADC
44, 44a calculators 45, 45a PWM generators 46, 46a driver 47 dimming calculator 48 DAC
440 Initial voltage setting unit 441 Average voltage calculation unit 442 Average value control unit 443 Manipulated amount calculation unit 444 Bottom voltage detection unit 445 Bottom voltage comparison unit 446 Target value correction unit 447 Target value setting unit AC AC input power supply AMP1 Error amplifiers C1 and C2 Capacitor D1 Diode DB Rectifying circuit Q1 Switching element Q2 Variable impedance element Q3 Synchronous rectifying elements R1 to R4 Resistor Rs Detection resistor TR Transformer W1 Primary winding W2 Secondary winding W3 Tertiary winding

Claims (6)

交流入力電力を所望の直流出力電力に変換してLED負荷に供給するスイッチング電源
装置であって、
オンオフ制御されるスイッチング素子と、
前記LED負荷に直列に接続され、インピーダンスを可変制御することで前記LED負
荷に流れる電流リプルを低減するリプル電流低減回路と、
前記LED負荷と前記リプル電流低減回路との接続点におけるフィードバック電圧に基
づき前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、を具備し、
前記制御回路は、調光信号に基づき前記LED負荷に流れる電流を可変制御することで
前記LED負荷の照度を調光する調光演算器と、
前記フィードバック電圧の電圧リプルの大きさに応じて設定した目標平均電圧で、前記
フィードバック電圧を平均値制御し、前記調光演算器からの調光目標値の増加を検出して
前記調光目標値の不感時間を設け、前記不感時間帯に前記LED負荷とリプル電流低減回
路の電圧を所定の目標電圧まで上昇させ、かつ、前記不感時間経過後に前記調光目標値に
基づき制御を行うことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply that converts AC input power into desired DC output power and supplies it to an LED load,
a switching element that is on/off controlled;
a ripple current reduction circuit that is connected in series with the LED load and that reduces current ripple flowing through the LED load by variably controlling impedance;
a control circuit that controls on/off of the switching element based on a feedback voltage at a connection point between the LED load and the ripple current reduction circuit;
The control circuit includes a dimming calculator that dims the illuminance of the LED load by variably controlling the current flowing through the LED load based on a dimming signal;
The feedback voltage is average-value controlled with a target average voltage set according to the magnitude of the voltage ripple of the feedback voltage, and an increase in the dimming target value from the dimming calculator is detected to detect the dimming target value. is provided, the voltage of the LED load and the ripple current reduction circuit is increased to a predetermined target voltage during the dead time period, and control is performed based on the dimming target value after the dead time has passed. and switching power supplies.
前記制御回路は、前記調光演算器からの調光目標値の減少を検出して前記演算信号の不
感時間を設け、前記不感時間帯に前記LED負荷とリプル電流低減回路の電圧を所定の目
標電圧まで上昇させ、かつ、前記不感時間経過後に前記調光目標値に基づき制御を行うこ
とを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
The control circuit detects a decrease in the dimming target value from the dimming calculator, provides a dead time for the calculation signal, and reduces the voltage of the LED load and the ripple current reduction circuit to a predetermined target value during the dead time period. 2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the voltage is increased to a voltage, and control is performed based on the dimming target value after the dead time has elapsed.
前記制御回路は、前記調光演算器からの調光目標値を徐々に変化させて目標値に到達さ
せながら制御を行うことを特徴とする請求項1乃至2項記載のスイッチング電源装置。
3. The switching power supply device according to claim 1, wherein said control circuit gradually changes the dimming target value from said dimming calculator to reach the target value while performing control.
前記制御回路は、前記目標平均電圧で前記フィードバック電圧を平均値制御に移行した
後、前記フィードバック電圧のボトム電圧を検出し、検出したボトム電圧が予め設定され
た基準ボトム電圧になるように前記目標平均電圧を補正することを特徴とする請求項1乃
至3項記載のスイッチング電源装置。
The control circuit detects a bottom voltage of the feedback voltage after transferring the feedback voltage to the average value control at the target average voltage, and controls the target voltage so that the detected bottom voltage becomes a preset reference bottom voltage. 4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the average voltage is corrected.
前記制御回路は、調光信号によって前記LED負荷を流れるLED電流が小さくなるほ
ど、低い前記目標平均電圧に設定することを特徴とする請求項1乃至3項記載のスイッチ
ング電源装置。
4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the control circuit sets the target average voltage lower as the LED current flowing through the LED load decreases according to the dimming signal.
前記制御回路は、入力電圧が大きいほど、低い前記目標平均電圧に設定することを特徴
とする請求項1乃至3項記載のスイッチング電源装置。
4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the control circuit sets the target average voltage lower as the input voltage increases.
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