JP2022537387A - 絶縁型変換器、及び前記絶縁型変換器を使用するｌｅｄドライバ - Google Patents

Abstract

絶縁型変換器は、（一次側回路内の）一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合される二次巻線とを備える変成器を有する。前記一次側回路と前記二次巻線との間には第１Ｙコンデンサが電気的に接続される。検出回路は、一次側の情報、好ましくは、入力において受けられる入力電源についての情報を検出するためのものであり、より好ましくは、前記情報は、前記入力電源が、交流（ＡＣ）電源であるか、直流（ＤＣ）電源であるかという情報であり、前記検出回路は、前記第１Ｙコンデンサを含む。前記検出回路は、検出される前記情報を、オプトアイソレータ又は他の絶縁データ伝送を必要とせずに、二次側コントローラに直接供給することを可能にする。前記検出回路２０は、前記第１ＹコンデンサＣ５を含み、前記第１ＹコンデンサＣ５と直列に接続される第２インピーダンス及び第３コンデンサＣ７を、前記第１ＹコンデンサＣ５と前記第２インピーダンスＣ６と前記第３コンデンサＣ７とが一次側接地ＰＧＮＤと前記入力１２との間に直列にある状態で、更に含むコンデンサ分割器を有し、前記検出回路は、前記一次側の情報を示す信号を得るために第２インピーダンスの両端の電圧を検出するためのものである。好ましくは、前記第２インピーダンスは、第２コンデンサＣ６を有する。

Description

本発明は、例えばＬＥＤドライバにおいて使用するための、絶縁型変換器に関する。

フライバックコンバータなどの絶縁型変換器は、入力と任意の出力との間に施されるガルバニック絶縁を備えるＡＣ／ＤＣ及びＤＣ／ＤＣ変換の両方のために使用される。フライバックコンバータは、変成器を形成するよう分割されるインダクタを備えるバックブーストコンバータとして機能し、故に、電圧比は掛け合わされ、絶縁という更なる利点を備える。

変換器のオン状態においては、入力電圧源から変成器にエネルギが伝達され、その期間中、出力コンデンサが出力負荷にエネルギを供給する。オフ状態においては、エネルギは変成器から出力負荷（及び出力コンデンサ）に伝達される。これは、フリーホイール相（freewheeling phase）と呼ばれている。

ＬＥＤドライバにおいては、フライバックトポロジなどの絶縁型トポロジが広く使用されている。深い調光レベルでの正確な出力電流制御のためなどの様々な理由から、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）は、一般に、スマート制御又はデジタル制御を実現するよう変換器の二次側に構成される。ここで、「二次側に構成される」とは、通常、ＭＣＵが、二次巻線に電気的に接続されること、又はＬＥＤと同じ接地、及び二次巻線を共用することを意味する。これは、電流感知及び制御における如何なるレベルシフト又は不正確さも防止する。

幾つかのアプリケーションは、例えば、非常用照明アプリケーションのために、又は診断機能のために、主電源の問題から保護するために、ドライバがバックアップ電源で機能することができることを必要とする。このような場合には、入力電源（input supply）に関する情報を検出し、検出される情報に従って異なるように動作するようＭＣＵを構成することが望ましい。

入力、例えば主電源、信号を検出し、入力信号に関する情報を二次側ＭＣＵに伝達することが課題である。幾つかの既存の解決策があるが、回路が、やや煩雑である、又は機能要件の一部しかカバーすることができない。

第１の既知の手法は、一次側において全ての主電源関連情報を直接測定するために追加のＭＣＵを使用するものである。ここで、「一次側において」とは、ＭＣＵが入力信号及び一次巻線の接地を共用し、レベルシフトが使用されないことを意味する。次いで、情報を二次側ＭＣＵに伝達するために絶縁光結合が使用される。この目的のために、一次側と二次側の橋渡しをする（bridge）オプトカプラが使用される。この解決策は、かなりの量の追加回路を必要とする。

第２の既知の手法は、主電源入力を検出するために一次側において高電圧コンデンサを利用するものである。入力電源がＡＣ電圧である場合には、正弦波電圧信号が生成されることができ、この場合も先と同様に、オプトカプラを使用して二次側に信号が伝達される。入力電源がＤＣ電圧である場合には、一定の電圧信号が生成されることができ、故に、二次側にあるＭＣＵは、ＡＣ又はＤＣ入力電源を識別することができる。この解決策も、追加回路を必要とし、異なる入力特性の検出には限界がある。

それ故、低コストで簡単な、入力電源特性の検出、及び絶縁型変換回路の二次側へのこの情報の供給を可能にする絶縁型変換回路に対するニーズがある。

US20150109832A1は、制御情報を一次側に送出する送出ユニットであって、一次側と二次側との間にＥＭＩノイズ経路を供給するＹコンデンサを含む送出ユニットを備えるフライバックコンバータを開示している。

JP2016163537Aは、一次側及び二次側にわたって接続されるコンデンサＣ１５を開示している。

US20150103568A1は、一次側及び二次側にわたるのではなく、入力にわたるバッファコンデンサを備える電力変換器を開示している。

本発明の概念は、絶縁型変換器の変成器の一次側と二次側との間にコンデンサを設け、このコンデンサを、入力が交流電源を受けているか直流電源を受けているかを検出するための検出回路の一部として使用するものである。その場合、前記検出回路は、二次側にあることができ、従って、二次側にあるコントローラに直接情報を供給することができる。前記コンデンサは、前記絶縁型変換器の中によく知られているＹコンデンサとして既に存在している場合があり、本発明の概念は、そのＹコンデンサを、検出回路が二次側にある状態で、一次側の情報を検出する前記検出回路の一部として再利用するものである。より広くは、前記Ｙコンデンサを含む前記検出回路は、前記入力電源がＡＣであるかＤＣであるか以外に、前記入力電源の様々な情報を検出することができる。

本発明は、請求項によって規定されている。

本発明の或る態様による例によれば、
入力電源を受けるよう適合される入力、
出力、
前記入力に接続される一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合され、前記出力に接続される二次巻線とを含み、前記一次巻線が、一次側回路において接続される変成器、及び
前記一次側回路と前記二次巻線との間に電気的に接続される第１Ｙコンデンサを有する絶縁型変換器であって、
前記変換器が、
一次側の情報を検出するための検出回路を更に有し、前記検出回路が、前記第１Ｙコンデンサを含む絶縁型変換器が提供される。

好ましくは、前記検出回路は、前記第１Ｙコンデンサを含み、前記第１Ｙコンデンサと直列に接続される第２インピーダンス及び第３コンデンサを、前記第１Ｙコンデンサと前記第２インピーダンスと前記第３コンデンサとが一次側接地と前記入力との間に直列にある状態で、更に含むコンデンサ分割器（capacitor divider）を有し、前記検出回路は、前記一次側の情報を示す信号を得るために第２インピーダンスの両端の電圧を検出するためのものである。

ここで、「接続される」とは、磁気結合と区別されるような、直接電気的に接続されることを意味する。この変換器は、（一次側接地などの）一次側と（二次側接地などの）二次側との間にコンデンサを設け、前記コンデンサが、前記入力における信号の性質を検出するための検出回路の一部を形成する。前記検出回路の主回路は、少なくとも二次側に設けられ、検出される前記情報を、オプトアイソレータ又は他の絶縁データ伝送を必要とせずに、二次側コントローラに直接供給することを可能にする。要するに、前記第１Ｙコンデンサが、一次側の情報の、前記変成器の絶縁バリアを越えての伝送、及びＥＭＩを制御するという（既知の）Ｙコンデンサの機能の２つの機能を達成する。

好ましくは、前記情報は、前記入力において受けられる前記入力電源についてのものである。より好ましくは、前記情報は、前記入力電源が、ＡＣ電源であるか、ＤＣ電源であるかである。前記一次巻線は、例えば主スイッチを有する一次側回路の一部であり、前記変成器は、前記主スイッチがオン及びオフにされるときに電力を整流する（commute）ために使用される。他の例においては、前記入力電源における高周波で符号化された電力線通信信号などの、幾つかの高周波変調信号も、前記Ｙコンデンサを介して前記絶縁バリアを越えて伝送されることができる。更に一歩進めて、前記入力電源がＡＣ電源である場合には、実施形態は、ＡＣ入力主電源信号の周波数を決定することを可能にする。

前記変換器は、例えば、スイッチモード電力変換器であり、前記主スイッチは、前記スイッチモード電力変換器の電力スイッチである。多くの異なるトポロジが可能である。例えば、前記変換器は、フライバックコンバータを有してもよい。

前記検出回路は、好ましくは、二次側接地端子に電気的に接続される。

或る好ましい実施形態においては、前記第２インピーダンスは、第２コンデンサを有する。この実施形態は、更に、良好な絶縁及び周波数選択／フィルタ機能を提供する。他の例においては、周波数選択には前記第１Ｙコンデンサ及び前記第３コンデンサで既に十分である場合には、前記第２インピーダンスが抵抗器であることもあり得る。

前記コンデンサ分割器及び前記検出回路の或る実施例においては、前記第１Ｙコンデンサ及び前記第２コンデンサの第１相互接続が、二次側接地に接続され、前記二次側接地に対する前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサの第２相互接続が、前記入力が、交流電源を受けているか、直流電源を受けているかを示す信号を供給するよう適合される。

従って、前記検出回路は、ノードのうちの１つが検出信号を供給する、直列コンデンサネットワーク（series capacitor network）である。前記第１Ｙコンデンサは、前記入力の特性の検出を可能にするだけでなく、前記一次側接地と前記二次側接地との間の架け橋（bridge）も供給する。前記第３コンデンサは、前記検出回路（とりわけ前記第２相互接続）と一次側にある前記入力との間の架け橋を供給する。

前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサと直列に抵抗器も設けられてもよく、前記抵抗器は、前記入力と前記第３コンデンサとの間に接続される。これは、電磁干渉性能の向上を提供する。

好ましくは、前記第１コンデンサ及び前記第３コンデンサは、各々、１つ以上のＹコンデンサを有し、前記第２コンデンサは、（任意のタイプのものであり得る）１つ以上のコンデンサを直列に有する。

前記第１コンデンサ及び前記第３コンデンサは、両方とも、一次側と二次側との間の橋渡しをし、故に、Ｙコンデンサの使用が好ましい。前記第２コンデンサは、他の形態をとってもよい。

前記検出回路は、例えば、
前記第２相互接続における電圧が周期的に変化するときには、前記入力が交流電源を受けていると決定し、
前記第２相互接続における電圧が周期的に変化しないときには、前記入力が直流電源を受けていると決定するよう適合される。

従って、前記第２相互接続における信号の性質が、受けられる入力のタイプを示す。前記第２相互接続は、検出ノードを規定するとみなされ得る。前記検出回路は、とりわけ、ＡＣ主電源入力と、例えば非常用バックアップ電源からの、ＤＣ入力とを識別するために使用される。

前記検出回路は、例えば、前記電圧を処理するために、前記第２相互接続に接続されるトランジスタ回路を更に有する。

或る例においては、前記トランジスタ回路は、トランジスタ回路入力と前記二次側接地との間のダイオード接続トランジスタ、電圧基準に接続されるプルアップ抵抗器、及び前記二次側接地に接続されるプルダウントランジスタを有し、前記ダイオード接続トランジスタは、前記プルダウントランジスタの制御ゲートと前記二次側接地との間にあり、前記プルアップ抵抗器と前記プルダウントランジスタとの間の接合部が、検出出力を有する。

前記ダイオード接続トランジスタは、前記回路内の過剰な負電圧を防止する。前記検出出力は、高電圧レールに引き上げられる、又は前記二次側接地に引き下げられる、２値信号であるとみなされ得る。

ＤＣ入力に対する応答においては、３つのコンデンサは、分圧器として機能し、故に、前記第２相互接続は定電圧であり、従って、前記トランジスタ回路への入力は定電圧である。前記プルダウントランジスタはオフにされ、故に、前記検出出力はハイに引き上げられる。ＡＣ入力に対する応答においては、前記第２相互接続における電圧が周期的に変化し、前記プルダウントランジスタが周期的にオン及びオフにされる。これは、ＰＷＭ検出出力を生成する。

従って、前記検出出力は、ＡＣ又はＤＣ入力に起因するものと解釈されることができる。前記回路は、前記ＰＷＭ信号が異なるデューティサイクルを有するという点で、ＡＣ入力と、整流されたＡＣ入力とを識別することもできる。

代わりに、プルダウントランジスタではなく電圧フォロワ回路などのより複雑な回路を使用することによって、（ＰＷＭ信号ではなく）アナログ検出信号が可能である。

前記トランジスタは、各トランジスタのために３つのピンのそれぞれのセットを備える、６つのピンを備える、単一のチップ／ＩＣにパッケージ化されてもよい。

前記変換器は、前記プルダウントランジスタの前記制御ゲートと前記二次側接地との間の抵抗器、及び前記トランジスタ回路の前記入力と前記第２相互接続との間の抵抗器を更に有してもよい。

前記抵抗器は、前記プルダウントランジスタのための適切な制御電圧レベルを設定するための抵抗分割器として機能する。

前記検出出力が供給される二次側制御回路であって、前記検出出力に従って前記変換器の前記出力を制御するよう適合される二次側制御回路が設けられてもよく、前記二次側制御回路は、前記二次側接地に電気的に接続される。

前記コンデンサ分割器及び前記検出回路の別の実施例においては、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサの第２相互接続が、二次側接地に接続されるよう適合され、前記二次側接地に対する前記第１Ｙコンデンサ及び前記第２コンデンサの第１相互接続が、前記ＡＣ入力主電源信号の周波数を示す信号を供給するよう適合される。この実施形態は、前記二次側接地に対する前記コンデンサ分割器及び前記検出回路の代替回路を提供する。前記接地の位置は、限定されず、当業者により要求に従って選択されることができることは理解されることができる。

前記入力は、通常、アースと同等のものである。

前記変換器は、前記入力と前記一次巻線との間の整流器、前記整流器の入力にわたるコンデンサ、及び前記整流器の出力にわたるコンデンサを更に有してもよく、前記第３コンデンサは、前記整流器の前で前記入力に接続される。

本発明は、上記で規定されているような絶縁型変換器であって、外部電源に接続するための入力と、ＬＥＤ負荷に接続するための出力とを含む絶縁型変換器を有するＬＥＤドライバも提供する。

本発明は、上記で規定されているようなＬＥＤドライバと、前記ＬＥＤドライバに接続される前記ＬＥＤ負荷とを有する照明デバイスも提供する。

下記の実施形態を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

本発明のより良い理解のために、及び本発明がどのようにして実施され得るかをより明確に示すために、ここで、ほんの一例として、添付図面を参照する。
本発明による検出回路の或る例を備える汎用絶縁型変換器を示す。 一次側回路の実施の或る例を備える図１の回路を示す。 より詳細に、とりわけ、構成要素の値の例と共に、検出回路を示す。 ＡＣ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第１セットを示す。 ＤＣ２３０Ｖ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第２セットを示す。 整流されたＡＣ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第３セットを示す。

図を参照して本発明について説明する。

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されたい。

本発明は、（一次側回路内の）一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合される二次巻線とを備える変成器を有する絶縁型変換器を提供する。前記一次側回路と前記二次巻線との間には第１Ｙコンデンサが電気的に接続される。検出回路は、変換器の入力電源についての情報のような、一次側の情報、より好ましくは、入力が、交流電源を受けているのか若しくは直流電源を受けているのか、又は入力電源における高周波変調信号を受けているのかを検出するためのものである。重要なことには、検出回路は、第１Ｙコンデンサを含む。検出回路は、検出される情報を、オプトアイソレータ又は他の絶縁データ伝送を必要とせずに、二次側コントローラに直接供給することを可能にする。

図１は、本発明による検出回路の或る例を備える汎用絶縁型変換器１０を示している。

絶縁型変換器１０は、ＡＣ入力１２と、出力Ｖｂｕｓとを有し、１４として大まかに示されている変成器回路によって出力は入力から絶縁される。変成器回路は、入力に接続される一次巻線１６と、一次巻線１６に磁気的に結合され、出力Ｖｂｕｓに接続される二次巻線１８とを有する。一次巻線は、図１においては示されていない一次側回路において接続される。変成器回路１４は、変換器トポロジに応じて様々な形態をとることができる。

ＡＣ入力は、ＥＭＩフィルタ及び平滑コンデンサ構成Ｃ１、Ｃ２、Ｌ１を通して、フルブリッジ整流器Ｄ１乃至Ｄ４の入力に接続される。この説明の目的のため、変換器への「入力」は、整流器に供給されるＥＭＩフィルタリングされた信号、又はＥＭＩフィルタの前のＡＣ入力１２のような、任意の整流前の信号であるとみなされ得る。図１の例は、整流器への入力を、入力１２についての情報を伝えるために二次側に結合されるべきである信号として使用する。

平滑コンデンサＣ３は、整流器の出力にわたって、一次側接地ＰＧＮＤと一次側整流出力ＰＲＥＣＴとの間に設けられる。整流器出力は、変成器回路１４の一次側回路に供給される。

変成器回路１４の出力は、二次側接地ＳＧＮＤとＤＣ出力ラインＶｂｕｓとの間の、回路出力を規定する。平滑コンデンサＣ４は、出力にわたって設けられる。

本発明は、ＡＣ入力１２への電源の特性を検出するためのものであり、とりわけ、入力が、ＡＣ主電源信号であるか、例えばバックアップ電源からの、ＤＣ信号であるかを決定するためのものである検出回路２０を提供する。検出回路は、好ましくは、ＡＣ入力主電源信号の周波数を決定することも可能にする。最適には、回路は、ＡＣ入力と、整流されたＡＣ入力とを識別するよう設計されることもできる。

検出回路２０は、二次側にあり、二次側接地ＳＧＮＤに接続する。検出回路２０は、２つのＹコンデンサを通して一次側にも結合される。

一次側、とりわけ、一次側ＰＧＮＤと、二次巻線、とりわけ、二次側接地ＳＧＮＤとの間には第１Ｙコンデンサ要素Ｃ５が電気的に接続される。このコンデンサは、ＥＭＩ性能を向上させることで知られている。この第１Ｙコンデンサが、本発明者によって、新規の検出回路の一部として提案されており、前記Ｙコンデンサは、一次側の情報を二次側に伝えることができる。

第１Ｙコンデンサは、第１ＹコンデンサＣ５を含み、第１ＹコンデンサＣ５と直列に接続される第２コンデンサＣ６及び第３コンデンサＣ７を更に含むコンデンサ分割器の一部である。第１ＹコンデンサＣ５、第２コンデンサＣ６及び第３コンデンサＣ７は、一次側接地ＰＧＮＤと、この例においては、（ＥＭＩフィルタの後の）整流器への入力との間に直列にある。第１ＹコンデンサＣ５及び第２コンデンサＣ６の第１相互接続は、二次側接地に接続される。第２コンデンサＣ６及び第３コンデンサＣ７の第２相互接続２２は、入力が、交流電源を受けているか、直流電源を受けているかを示す信号を供給する。この第２相互接続２２は、検出ノードとして機能する。前記実施形態は、第２コンデンサを例として取り上げているが、第２コンデンサは本質的にはインピーダンスであり、抵抗器も使用されることができることは理解されたい。原理は同様であることから、本明細書は、第２インピーダンスとしての抵抗器の観点からは本発明を説明しない。

第３コンデンサＣ７は、第１ＹコンデンサＣ５のように、一次側、とりわけ、整流器への入力と、検出回路２０の検出ノードとの間に電気的に接続される別のＹコンデンサである。

直列ネットワークの第１ＹコンデンサＣ５は、第１Ｙコンデンサである。直列ネットワークの第２コンデンサＣ６は、Ｙコンデンサである必要はない１つ以上の直列コンデンサを有する。コンデンサネットワークの第３コンデンサＣ７は、第２Ｙコンデンサである。

検出ノードは、入力が、交流電源を受けているか、直流電源を受けているかを示す信号を供給する。前記信号は、入力が、整流されたＡＣ信号を受けていると決定されるよう解釈される場合もある。

従って、検出回路は、直列コンデンサネットワークを有する。ノードは、入力、一次側接地及び二次側接地に接続する。一次側と二次側との間の橋渡しをするコンデンサは、Ｙコンデンサである。

第１ＹコンデンサＣ５は、検出回路の一部を形成するだけでなく、ＥＭＩ性能を向上させる。第１ＹコンデンサＣ５は、３．３ｎＦのような低い容量値を有する。

第２コンデンサＣ６は、検出回路の主要な検出要素である。電圧サージ（４ｋＶ）及びバーストを考慮に入れて、コンデンサＣ６は、例えば、１ｎＦの容量を有し、定格は１ｋＶである。Ｃ６における電圧降下が、検出回路によって処理される電圧である。第２コンデンサＣ６は、検出ノードにおける電圧が、二次側接地ＳＧＮＤに縛られるのではなく、変化することを可能にする。

第３コンデンサＣ７は、検出回路への入力電圧の結合を提供する。

検出回路は、検出ノードにおける電圧が周期的に変化するときには、入力が交流電源を受けていると決定し、検出ノードにおける電圧が周期的に変化しないとき、例えば、直流電源がコンデンサを１回しか充電せず、電圧が充電期間の間しか変化しないときには、入力が直流電源を受けていると決定するよう適合される。

この決定のために、検出回路は、検出ノード電圧を処理するために検出ノード（即ち、第２コンデンサと第３コンデンサとの間の第２相互接続２２）に接続されるトランジスタ回路を有する。

トランジスタ回路は、トランジスタ回路入力２４と二次側接地ＳＧＮＤとの間のダイオード接続トランジスタＱ１、電圧基準Ｖｒｅｆ＿３Ｖ３（例えば、３．３ＶのＩＣ電源電圧）に接続されるプルアップ抵抗器Ｒ４、及び二次側接地ＳＧＮＤに接続されるプルダウントランジスタＱ２を有する。ダイオード接続トランジスタＱ１は、プルダウントランジスタＱ２のベース（即ち、制御ゲート）と、二次側接地ＳＧＮＤとの間にある。プルアップ抵抗器Ｒ４とプルダウントランジスタＱ２との間の接合部は、検出出力２６を有する。この検出出力２６は、二次側にあるマイクロコントローラユニット（図示せず）に供給される。３．３ＶのＩＣ電源は、例えば、マイクロコントローラのための電源である。マイクロコントローラは、検出出力に従って変換器の出力を制御するよう適合され、二次側接地ＳＧＮＤに電気的に接続される。

ダイオード接続トランジスタＱ１は、回路内の過剰な負電圧を防止する。とりわけ、ダイオード接続トランジスタＱ１は、１１０ｎＡのような、例えばマイクロコントローラの許容Ｉ／Ｏ漏れ電流未満の、非常に低い漏れ電流を有する。

検出出力２６は、高電圧レールＶｒｅｆ＿３Ｖ３に引き上げられる、又は二次側接地ＳＧＮＤに引き下げられる、２値信号であるとみなされ得る。

ＤＣ入力に対する応答においては、３つのコンデンサは、分圧器として機能し、故に、検出ノードは定電圧にあり、従って、トランジスタ回路への入力ノード２４は定電圧にある。（コンデンサのサイズに依存する）電圧レベルは、検出出力２６がハイに引き上げられるようにプルダウントランジスタＱ２がオフにされるような電圧レベルである。ＡＣ入力に対する応答においては、検出ノード（第２相互接続２２）における電圧が周期的に変化し、プルダウントランジスタが周期的にオン及びオフにされる。これは、ＰＷＭ検出出力を生成する。

従って、検出出力は、ＡＣ又はＤＣ入力に起因するものと解釈されることができる。回路は、ＰＷＭ信号が異なるデューティサイクルを有するという点で、ＡＣ入力と、整流されたＡＣ入力とを識別することもできる。代わりに、プルダウントランジスタではなく電圧フォロワ回路などのより複雑な回路を使用することによって、（ＰＷＭ信号ではなく）アナログ検出信号が可能である。

抵抗器Ｒ３が、プルダウントランジスタＱ２の制御ゲートと二次側接地ＳＧＮＤとの間に接続され、抵抗器Ｒ２が、トランジスタ回路の入力と検出ノードとの間にある。これらの抵抗器は、プルダウントランジスタのための適切な制御電圧レベルを設定するための抵抗分割器として機能する。とりわけ、ＤＣ入力に対する応答においては、コンデンサ分割器及び抵抗分割器によって生じる電圧は、プルダウントランジスタのターンオン電圧未満である。

図２は、一次側回路の実施の或る例を備える図１の回路を示している。

一次側回路は、一次側巻線１６と直列に主スイッチＭ１を有する。変成器は、既知のやり方で主スイッチがオン及びオフにされるときに電力を整流するために使用される。図２は、電流検出抵抗器Ｒ１も示している。

従って、図２は、スイッチモード電力変換器、とりわけ、フライバックコンバータの形態の実施例を示しており、主スイッチＭ１は、変換器の電力スイッチである。

図２は、更に、別の抵抗器Ｒ５が、第１コンデンサＣ５、第２コンデンサＣ６及び第３コンデンサＣ７と直列にあり、整流器入力と、第１コンデンサＣ５、第２コンデンサＣ６及び第３コンデンサＣ７との間に接続されることを示している。これは、電磁干渉性能の向上を提供する。

図３は、より詳細に、とりわけ、構成要素の値の例と共に、検出回路を示している。これらは、単に、大きさのオーダーを提示するためのものであり、決して限定することを目的とするものではない。

図４は、ＡＣ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第１セットを示している。

一番上のグラフは、ノード２６における検出出力を示しており、中央のグラフは、トランジスタ回路入力ノード２４における検出入力を示しており、一番下のグラフは、入力１２を示している。

検出出力は、ＰＷＭ信号である。

図５は、ＤＣ２３０Ｖ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第２セットを示している。

この場合も先と同様に、一番上のグラフは、ノード２６における検出出力を示しており、中央のグラフは、トランジスタ回路入力ノード２４における検出入力を示しており、一番下のグラフは、入力１２を示している。検出入力は、プルダウントランジスタＱ２がオンにされないようなゼロ近くのままである。検出出力は、一定の３．３Ｖの信号である。

図６は、整流されたＡＣ入力に応じた回路動作を説明するためのグラフの第３セットを示している。

この場合も先と同様に、一番上のグラフは、ノード２６における検出出力を示しており、中央のグラフは、トランジスタ回路入力ノード２４における検出入力を示しており、一番下のグラフは、入力１２を示している。

グラフは図４と似ているが、検出出力のデューティサイクルが変化（増加）している。従って、ＡＣ入力信号と、整流されたＡＣ入力信号とを識別することが可能である。

本発明は、主電源保護を備える全ての絶縁型ＬＥＤドライバ、又は非常用照明アプリケーションにとって興味深い。本発明は、例えば、二次側にある制御回路が無線制御信号を受信する無線ドライバにとって興味深い。本発明は、例えば、フライバック（ＰＦＣ）コンバータ及びＤＣ／ＤＣバックコンバータを備える、３６Ｗの無線ドライバの設計において使用され得る。コントローラは、好ましくは、二次側にあり、故に、出力側は、フライバックトランス及びＹコンデンサによって主電源入力から絶縁される。

上記の実施形態においては、二次側接地（ＳＧＮＤ）に接続するのは、ＹコンデンサＣ５と第２コンデンサＣ６との間の第１相互接続である。以下では、第２コンデンサと第３コンデンサとの間の第２相互接続が、二次側接地に接続されるが、依然として、一次側の情報を決定するために第２コンデンサの両端の電圧が検出される代替実施形態を紹介する。

図７は、この実施形態を示しており、理解しやすいように、図７におけるコンデンサＣ３、Ｃ５及びＣ４は、それぞれ、コンデンサＣ５、Ｃ６及びＣ７に対応している。図７においては、コンデンサＣ５とコンデンサＣ４との間の相互接続が、二次側接地に接続する。コンデンサＣ５の両端の電圧が、一次側の情報、より具体的には、ＡＣ入力の周波数を検出するために使用される。コンデンサＣ４の他方の端部は、ＡＣの入力でもあるアースに接続する。

本発明の主な要素は以下の通りである。

即ち、絶縁バリアにわたるＹコンデンサＣ３と直列に（絶縁バリアにわたる元のＹコンデンサＣ３と比較して）低電圧且つより高い値のコンデンサＣ５を追加し、次いで、追加したコンデンサＣ５の、二次側接地に対する電圧信号を測定することである。これは、図７において回路図で示されている。

（診断機能を備えるＬＥＤドライバには既に存在する）二次絶縁側のＭＣＵが、絶縁バリアにわたるコンデンサ間の信号を測定するために使用され、この信号の周波数を検出することができる。一種の方形波をＭＣＵピンに入れるために上方及び下方の電圧をＭＣＵ電源電圧及び接地にとどめるために何らかの信号成形が使用され、周波数決定をより簡単にする。この場合には、単純なＩ／Ｏピンすら使用されることができ、ＭＣＵのＡＤＣ入力を使用する必要はない。

図７は、ブーストＰＦＣの第１段及びフライバックＤＣ／ＤＣコンバータ／段、一次整流器（Ｄ１乃至Ｄ４）、ＬＥＤドライバの一次側から二次側への絶縁を橋渡しするコンデンサＣ３、出力段をアースに接続するコンデンサＣ４を示している。更に、３．３Ｖの電圧源Ｖ２が、二次側のマイクロプロセッサ回路への電源を供給する。本発明の一部として追加される追加の回路は、Ｒ３、Ｃ５、Ｄ５及びＤ６である。Ｃ５は、Ｃ３と直列に追加される（Ｃ３と１：１０の分割器コンデンサ）。その場合、Ｃ３とＣ５との間の電圧は、Ｒ３を介して直接ＭＣＵピンに感知される。ＭＣＵピンにおける電圧を一般的な接地及びＶｄｄに制限するために、クランピングダイオードＤ５及びＤ６が追加される。

図８においては、シミュレーションは、「Ｖｓｅｎｓｅ」においてＭＣＵによって観測される結果として生じる波形、又は図７の回路図におけるＤ６の両端の電圧を示している。見ての通り、この波形において測定される周波数は６０Ｈｚであり、これは、まさに主電源電圧の周波数である。このことは、絶縁の二次側に単純な低電圧回路を追加するだけで、絶縁バリアを渡る如何なる追加の構成要素もなしに、主電源電圧の周波数を正確に測定することができ、この回路を、ＬＥＤドライバの絶縁された二次側から主電源電圧の周波数を測定するための非常に単純でコスト効率が良いやり方にすることを示している。

当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示されている実施形態に対する変形を、理解し、達成することができる。上記の実施形態は、検出されるべき情報として、入力電源が、ＡＣであるか、ＤＣであるかを取り上げているが、代替実施形態においては、前記情報は、入力電源における高周波変調信号、又は一次側回路自体によって注入される何らかの高周波であってもよい。特許請求の範囲において、「有する」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲又は明細書において「～するよう適合される」という用語が使用されている場合には、「～するよう適合される」という用語は、「～するよう構成される」という用語と同等であるよう意図されていることに留意されたい。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 入力電源を受けるよう適合される入力、
   出力、
   前記入力に接続される一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合され、前記出力に接続される二次巻線とを含み、前記一次巻線が、一次側回路において接続される変成器、及び
   前記一次側回路と前記二次巻線との間に電気的に接続される第１Ｙコンデンサを有する絶縁型変換器であって、
   前記変換器が、
   一次側の情報を検出するための検出回路を更に有し、前記検出回路が、前記第１Ｙコンデンサを含み、
   前記検出回路が、前記第１Ｙコンデンサを含み、前記第１Ｙコンデンサと直列に接続される第２インピーダンス及び第３コンデンサを、前記第１Yコンデンサと前記第２インピーダンスと前記第３コンデンサとが一次側接地と前記入力との間に直列にある状態で、更に含むコンデンサ分割器を有し、
   前記検出回路が、前記一次側の情報を示す信号を得るために前記第２インピーダンスの両端の電圧を検出するためのものである絶縁型変換器。
2. 前記検出回路が、前記入力において受けられる前記入力電源についての情報を検出するためのものであり、
   前記一次側回路が、主スイッチを有し、前記変成器が、前記主スイッチがオン及びオフにされるときに電力を整流するために使用される請求項１に記載の変換器。
3. 前記検出回路が、
   前記入力において受けられる前記入力電源が、交流電源であるか若しくは直流電源であるか、又は前記入力電源における高周波で符号化された信号であるかを検出するためのもの、又は
   交流入力主電源信号の周波数を決定することを可能にするためのものであり、
   前記変換器が、フライバックコンバータを有する請求項２に記載の変換器。
4. 前記検出回路が、二次側接地端子に電気的に接続される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変換器。
5. 前記第２インピーダンスが、第２コンデンサ、又は抵抗器を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の変換器。
6. 前記第１Ｙコンデンサ及び前記第２コンデンサの第１相互接続が、二次側接地に接続され、前記二次側接地に対する前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサの第２相互接続が、前記入力が、交流電源を受けているか、直流電源を受けているかを示す信号を供給するよう適合される請求項５に記載の変換器。
7. 前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサと直列に抵抗器を更に有し、前記抵抗器が、前記入力と前記第３コンデンサとの間に接続され、
   前記第１コンデンサ及び前記第３コンデンサが、各々、１つ以上のＹコンデンサを有し、前記第２コンデンサが、１つ以上のコンデンサを直列に有する請求項５に記載の変換器。
8. 前記検出回路が、
   前記第２相互接続における電圧が周期的に変化するときには、前記入力が交流電源を受けていると決定し、
   前記第２相互接続における電圧が周期的に変化しないときには、前記入力が直流電源を受けていると決定するよう適合される請求項５乃至７のいずれか一項に記載の変換器。
9. 前記検出回路が、前記電圧を処理するために、前記第２相互接続に接続されるトランジスタ回路を更に有する請求項８に記載の変換器。
10. 前記トランジスタ回路が、トランジスタ回路入力と前記二次側接地との間のダイオード接続トランジスタ、電圧基準に接続されるプルアップ抵抗器、及び前記二次側接地に接続されるプルダウントランジスタを有し、前記ダイオード接続トランジスタが、前記プルダウントランジスタの制御ゲートと前記二次側接地との間にあり、前記プルアップ抵抗器と前記プルダウントランジスタとの間の接合部が、検出出力を有し、前記プルダウントランジスタの前記制御ゲートと前記二次側接地との間の抵抗器、及び前記トランジスタ回路の前記入力と前記第２相互接続との間の抵抗器を更に有する請求項９に記載の変換器。
11. 前記検出出力が供給される二次側制御回路であって、前記検出出力に従って前記変換器の前記出力を制御するよう適合される二次側制御回路を有し、前記二次側制御回路が、前記二次側接地に電気的に接続される請求項１０又は１１に記載の変換器。
12. 前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサの第２相互接続が、二次側接地に接続されるよう適合され、
    前記二次側接地に対する前記第１Ｙコンデンサ及び前記第２コンデンサの第１相互接続が、前記交流入力主電源信号の周波数を示す信号を供給するよう適合される請求項５に記載の変換器。
13. 前記入力と前記一次巻線との間の整流器、前記整流器の入力にわたるコンデンサ、及び前記整流器の出力にわたるコンデンサを更に有し、前記第３コンデンサが、前記整流器の前で前記入力に接続される請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の変換器。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の絶縁型変換器であって、外部電源に接続するための入力と、ＬＥＤ負荷に接続するための出力とを含む絶縁型変換器を有するＬＥＤドライバ。
15. 請求項１４に記載のＬＥＤドライバと、前記ＬＥＤドライバに接続される前記ＬＥＤ負荷とを有する照明デバイス。

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