JP5304747B2 - Insulated power supply and lighting device - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an isolated AC-DC converter capable of supplying and controlling output of a signal used for output control to a primary side circuit and a secondary side circuit without increasing the number of components or the external terminals provided to a power source control IC on the primary side. The disclosed isolated power source device is provided with a control circuit which generates and outputs the control signal of a switching element which controls the current flowing through the primary side of a power conversion means (transformer), and a signal transmission circuit which transmits to the control circuit a detection signal originating from a detection means which detects an output current or an output voltage. The signal transmission circuit is provided with a signal synthesis circuit which synthesizes a feedback signal corresponding to the detection signal and an output control pulse signal having control information in a duty ratio supplied externally, a signal transmission means for transmitting to the secondary side the signal synthesized by the signal synthesis circuit, and a signal separation circuit which separates the aforementioned feedback signal and the aforementioned output control pulse signal from the signal transmitted by the signal transmission means.

Description

本発明は、電圧変換用トランスを備えた絶縁型電源装置およびこれを用いた照明装置に利用して有効な技術に関する。   The present invention relates to an insulation type power supply device including a voltage conversion transformer and a technique effective for use in a lighting device using the same.

電源装置には、電圧変換用トランスを備え交流電力の電圧を変換し二次側に誘起された交流を整流し所望の電位の直流電圧に変換する絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータがある。絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータとしては、例えば電圧変換用トランスの一次側巻線に流れる電流をスイッチング制御することで二次側巻線に誘起される電圧を制御するようにしたスイッチング電源装置が知られている。   The power supply device includes an insulation type AC-DC converter that includes a voltage conversion transformer, converts the voltage of AC power, rectifies the AC induced on the secondary side, and converts it into a DC voltage of a desired potential. As an insulation type AC-DC converter, for example, a switching power supply device that controls the voltage induced in the secondary winding by controlling the current flowing in the primary winding of the voltage conversion transformer is known. It has been.

ところで、スイッチング電源装置においては、電力効率を高めるためＰＷＭ（パルス幅変調）制御が採用されることが多く、絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおいても、二次側の出力の検出信号をフォトカプラによって一次側制御回路へフィードバックして、一次側制御回路がＰＷＭパルスでスイッチング素子をオン、オフ駆動して一次側コイルに流す電流を制御するようした発明も提案されている（例えば特許文献１参照）。   By the way, in a switching power supply device, PWM (pulse width modulation) control is often employed in order to increase power efficiency. Even in an isolated AC-DC converter, a detection signal of a secondary side output is primary by a photocoupler. There has also been proposed an invention in which the primary side control circuit is fed back to the side control circuit and the switching element is turned on and off by PWM pulses to control the current flowing through the primary side coil (see, for example, Patent Document 1).

特開平７−３１１４２号公報JP-A-7-31142 特表２００４−５２７１３８号公報JP-T-2004-527138

特許文献１に開示されている電源装置は、二次側からフォトカプラを介して出力の検出信号を一次側制御回路へフィードバックするものであるため、出力電圧を一定に維持するように制御することはできる。しかしながら、外部制御信号で出力電圧を変化させたい場合、例えば出力を検出してフィードバック信号を生成する二次側の誤差アンプの参照電圧を外部制御信号で変える方式が考えられるが、誤差アンプが比較的大きな時定数を有することが多く、その場合、その時定数によってフィードバック信号に遅れが生じ、回路の応答特性が悪くなって出力のスピーディな制御が困難になるという不具合がある。   Since the power supply device disclosed in Patent Document 1 feeds back an output detection signal to the primary side control circuit from the secondary side via the photocoupler, control is performed so as to maintain the output voltage constant. I can. However, if you want to change the output voltage with an external control signal, for example, you can change the reference voltage of the secondary error amplifier that detects the output and generates a feedback signal with the external control signal. In this case, there is a problem that the feedback signal is delayed by the time constant, the response characteristic of the circuit is deteriorated, and the speedy control of the output becomes difficult.

また、一次側制御回路と二次側の回路の両方に外部から出力制御信号を入れて出力電圧を変化させる方式も考えられ、これにより、二次側で制御する方式に比べて応答特性は改善させることができる。しかし、二次側から一次側へ側フィードバックする信号は通常フォトカプラのような絶縁型の信号伝達手段によって伝達するように構成されており、これに加えてさらに外部出力制御信号を二次側から一次側へ送るには、外部出力制御信号を伝達するフォトカプラが別途必要になり、コストアップを招くという課題が生じる。   In addition, a method of changing the output voltage by applying an output control signal from the outside to both the primary side control circuit and the secondary side circuit can be considered, thereby improving the response characteristics compared to the method of controlling on the secondary side. Can be made. However, the signal fed back from the secondary side to the primary side is usually configured to be transmitted by an insulated signal transmission means such as a photocoupler. In addition to this, an external output control signal is further transmitted from the secondary side. In order to send to the primary side, a photocoupler for transmitting an external output control signal is required separately, which causes a problem of increasing costs.

さらに、特許文献２に開示されている電源装置のように、フォトカプラを構成する受光側のトランジスタの電源を、トランスに設けられた補助巻き線に誘起された交流をダイオードとコンデンサで直流に変換して生成するレギュレータから供給するように構成する場合には、２つのフォトカプラに対応してそれぞれ外付け部品からなるレギュレータを設けなくてはならず、コストアップを招いてしまう。しかも、外付け部品からなるレギュレータを設けてフォトカプラの受光側素子の電源を供給するように構成した場合には、内部電圧よりも高い電圧がフォトカプラの受光側素子を介して電源制御用ＩＣに印加される可能性が生じるため、素子の耐圧についても考慮する必要があるという課題がある。   Furthermore, as in the power supply device disclosed in Patent Document 2, the power of the light-receiving transistor that constitutes the photocoupler is converted from direct current induced in the auxiliary winding provided in the transformer to direct current by a diode and a capacitor. In the case of supplying from the regulator generated in this way, it is necessary to provide regulators each composed of external parts corresponding to the two photocouplers, resulting in an increase in cost. In addition, when a regulator composed of external components is provided to supply power to the light receiving side element of the photocoupler, a voltage higher than the internal voltage is supplied to the power control IC via the light receiving side element of the photocoupler. Therefore, there is a problem that it is necessary to consider the breakdown voltage of the element.

この発明の目的は、一次側の回路と二次側の回路にそれぞれ出力制御用の信号を供給することで応答性に優れた電源装置を１つの絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータで実現できるようにすることにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply device excellent in responsiveness with a single isolated AC-DC converter by supplying output control signals to a primary circuit and a secondary circuit, respectively. There is.

この発明の他の目的は、二次側の回路から一次側の回路へフィードバック信号および出力制御用のパルス信号を供給して出力制御を行う絶縁型電源装置を、部品点数や一次側の電源制御用ＩＣに設ける外部端子を増加させることなく実現できるようにすることにある。   Another object of the present invention is to provide an isolated power supply device that performs output control by supplying a feedback signal and a pulse signal for output control from a secondary circuit to a primary circuit. It is to be able to realize without increasing the external terminals provided in the IC.

上記目的を達成するため本発明は、一次側に入力された交流電力を変換して二次側へ出力する電力変換手段と、前記電力変換手段の二次側に設けられた整流手段と、前記整流手段により整流された電流・電圧のうち所定の周波数帯の電流・電圧を通過させるフィルタと、前記フィルタを介して負荷へ供給される出力電流もしくは出力電圧を検出する検出手段と、外部から供給され、かつ、そのデューティ比に制御情報を有する出力制御パルス信号に基づいて前記検出手段による検出信号の補正を行う補正手段と、前記補正手段により補正された検出信号に対応するフィードバック信号および前記出力制御パルス信号に応じて前記電力変換手段の一次側に流す電流を制御するスイッチング素子の制御信号を生成し出力する制御回路と、前記フィードバック信号および前記出力制御パルス信号を前記制御回路へ伝達する信号伝達回路と、を有する絶縁型電源装置であって、
前記信号伝達回路は、
前記フィードバック信号と前記出力制御パルス信号とを合成する信号合成回路と、該信号合成回路によって合成された信号を一次側へ伝達する信号伝達手段と、該信号伝達手段によって伝達された信号から前記フィードバック信号と前記出力制御パルス信号とを分離する信号分離回路と、を備え、
前記信号合成回路は、前記フィードバック信号の電位に前記出力制御パルス信号の振幅を加算したものを合成信号として生成する加算回路からなり、
前記信号分離回路は、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立上がりを検出する立上がり検出回路と、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立下がりを検出する立下がり検出回路と、前記立上がり検出回路の出力に応じてハイレベルに変化し前記立下がり検出回路の出力に応じてロウレベルに変化する信号を生成する論理回路と、該論理回路の出力が変化したことに応じて前記信号伝達手段によって伝達された信号をサンプリングするサンプルホールド回路とを備えるようにした。 In order to achieve the above object, the present invention provides power conversion means for converting AC power input to the primary side and outputting the converted power to the secondary side, rectification means provided on the secondary side of the power conversion means, A filter that passes a current / voltage in a predetermined frequency band out of the current / voltage rectified by the rectifying means, a detecting means that detects an output current or output voltage supplied to the load via the filter, and an external supply And a correction means for correcting the detection signal by the detection means based on an output control pulse signal having control information in its duty ratio, a feedback signal corresponding to the detection signal corrected by the correction means, and the output a control circuit for generating and outputting a control signal of the switching element for controlling the current flowing in the primary side of the power converter means in response to the control pulse signal, the Fi The signal transmitting circuit to feedback signal and the output control pulse signal transmitted to the control circuit, an insulating type power supply device having,
The signal transmission circuit is
Before a signal combining circuit for combining the notated fed back signal and said output control pulse signal, the signal transmitting means for transmitting a signal synthesized by the signal synthesizing circuit to the primary side, from a signal transmitted by said signal transmitting means A signal separation circuit for separating the feedback signal and the output control pulse signal,
The signal synthesis circuit is composed of an addition circuit that generates a synthesized signal by adding the amplitude of the output control pulse signal to the potential of the feedback signal,
The signal separation circuit includes a rise detection circuit that detects a rise of the signal transmitted by the signal transmission means, a fall detection circuit that detects a fall of the signal transmitted by the signal transmission means, and the rise detection circuit A logic circuit that generates a signal that changes to a high level according to the output of the signal and changes to a low level according to the output of the fall detection circuit, and is transmitted by the signal transmission means in response to the change in the output of the logic circuit. And a sample and hold circuit for sampling the received signal .

上記のような手段によれば、一次側の回路と二次側の回路にそれぞれ出力制御用の信号を供給することで応答性に優れた電源装置を１つの絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータで実現することができる。また、二次側から一次側へ供給するフィードバック信号および出力制御パルス信号を、一つの信号伝達手段（フォトカプラ）によって伝達することができるため、部品点数の少ない絶縁型電源装置を実現することができる。   According to the above-described means, a power supply device having excellent responsiveness can be realized by one isolated AC-DC converter by supplying output control signals to the primary side circuit and the secondary side circuit, respectively. be able to. Further, since the feedback signal and output control pulse signal supplied from the secondary side to the primary side can be transmitted by one signal transmission means (photocoupler), it is possible to realize an isolated power supply device with a small number of parts. it can.

また、前記信号分離回路は、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立上がりを検出する立上がり検出回路と、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立下がりを検出する立下がり検出回路と、前記立上がり検出回路の出力に応じてハイレベルに変化し前記立下がり検出回路の出力に応じてロウレベルに変化する信号を生成する論理回路と、該論理回路の出力が変化したことに応じて前記信号伝達手段によって伝達された信号をサンプリングするサンプルホールド回路とを備えた構成にすることにより、比較的簡単な回路によって信号分離回路を構成することができるようになる。 The signal separation circuit includes a rise detection circuit for detecting a rise of the signal transmitted by the signal transmission means, a fall detection circuit for detecting a fall of the signal transmitted by the signal transmission means, and the rise A logic circuit that generates a signal that changes to a high level according to the output of the detection circuit and changes to a low level according to the output of the falling detection circuit; and the signal transmission means according to a change in the output of the logic circuit With the configuration including the sample and hold circuit that samples the signal transmitted by the signal separation circuit, the signal separation circuit can be configured by a relatively simple circuit.

また、望ましくは、前記サンプルホールド回路は、前記論理回路の出力がハイレベルに変化した後、前記論理回路の出力がロウレベルに変化する前に、前記信号伝達手段によって伝達された信号をサンプリングするように構成する。
これによって、本来のフィードバック信号に出力制御パルス信号の振幅分を加算した電位をサンプリングすることで、信号伝達手段がフォトカプラである場合に、出力制御パルス信号のハイレベルの期間にフォトカプラに流す電流値を小さくすることができるようになる。 Preferably, the sample and hold circuit samples the signal transmitted by the signal transmitting means after the output of the logic circuit changes to a high level and before the output of the logic circuit changes to a low level. Configure.
Thus, by sampling the potential obtained by adding the amplitude of the output control pulse signal to the original feedback signal, when the signal transmission means is a photocoupler, the potential is supplied to the photocoupler during the high level period of the output control pulse signal. The current value can be reduced.

さらに、望ましくは、前記信号分離回路は、該信号分離回路に入力される前記合成信号の波形を緩やかにして出力するローパスフィルタを備え、前記立上がり検出回路および立下がり検出回路は各々オフセット・コンパレータにより構成され、前記合成信号と前記ローパスフィルタを通過した信号とが、前記オフセット・コンパレータの一対の入力端子へそれぞれ逆の関係で入力されているように構成する。
これにより、比較的簡単な回路によって確実に入力信号の立上がりおよび立下がりを検出することが可能となる。 Further, preferably, the signal separating circuit comprises a low pass filter for outputting to the gentle waveform of the composite signal input to the signal separation circuit, the rise detection circuit and the falling detection circuit are each offset comparator The combined signal and the signal that has passed through the low-pass filter are input to the pair of input terminals of the offset comparator in opposite relations.
As a result, it is possible to reliably detect the rise and fall of the input signal with a relatively simple circuit.

また、望ましくは、前記制御回路は、前記信号伝達手段により伝達された信号と所定の参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、前記制御パルスの周波数よりも高い周波数の波形信号と前記信号分離回路により分離された前記検出信号に対応するフィードバック信号とを比較して前記スイッチング素子のＰＷＭ制御パルスを生成するパルス生成回路と、前記信号分離回路により分離された前記出力制御パルス信号に基づいて前記スイッチング素子へ供給されるＰＷＭ制御パルスを遮断するマスク回路と、を備え、前記信号分離回路は前記信号伝達手段と前記パルス生成回路との間に設けるように構成する。
これにより、ＰＷＭ制御でスイッチング素子をオン／オフして出力を制御する電源装置において、外部からの出力制御パルス信号に応じて出力電流もしくは出力電圧を容易に制御することができる。 Preferably, the control circuit includes an error amplifying circuit that outputs a voltage corresponding to a potential difference between the signal transmitted by the signal transmitting unit and a predetermined reference voltage, and a waveform having a frequency higher than the frequency of the control pulse. A pulse generation circuit for generating a PWM control pulse of the switching element by comparing a signal and a feedback signal corresponding to the detection signal separated by the signal separation circuit, and the output control pulse separated by the signal separation circuit A mask circuit for cutting off a PWM control pulse supplied to the switching element based on a signal, and the signal separation circuit is provided between the signal transmission means and the pulse generation circuit.
Thereby, in the power supply device which controls the output by turning on / off the switching element by PWM control, the output current or the output voltage can be easily controlled according to the output control pulse signal from the outside.

さらに、望ましくは、前記信号伝達手段は発光素子と受光素子とからなるフォトカプラであり、前記制御回路および前記信号分離回路は１つの半導体チップ上に形成され、該半導体チップ上には外部から供給される電源電圧に基づいて内部で使用される電源電圧を生成する内部電源回路が設けられ、前記信号伝達手段を構成する前記受光素子には抵抗素子を介して前記内部電源回路により生成された電圧が印加されるように構成する。
これにより、ＩＣの内部素子の耐圧を考慮することなく電源装置を構築することができるとともに、制御回路および信号分離回路を半導体集積回路として形成する場合に外部端子数の少ない電源制御用半導体集積回路を実現することができ、コストアップを回避することができる。 More preferably, the signal transmission means is a photocoupler composed of a light emitting element and a light receiving element, and the control circuit and the signal separation circuit are formed on one semiconductor chip and supplied from the outside to the semiconductor chip. An internal power supply circuit for generating a power supply voltage used internally based on the power supply voltage is provided, and a voltage generated by the internal power supply circuit via a resistance element in the light receiving element constituting the signal transmission means Is configured to be applied.
As a result, a power supply device can be constructed without considering the breakdown voltage of the internal elements of the IC, and the power supply control semiconductor integrated circuit with a small number of external terminals when the control circuit and the signal separation circuit are formed as a semiconductor integrated circuit Can be realized and an increase in cost can be avoided.

また、上記のような構成を有する絶縁型電源装置と、該絶縁型電源装置の出力端子に接続され前記出力電流が流されることで点灯するＬＥＤランプと、前記出力制御パルス信号を生成する制御信号生成手段とにより照明装置を構成する。
これにより、ＰＷＭパルスでＬＥＤランプの明るさを制御できるとともに、部品点数が少なく安価なＬＥＤ照明装置を実現することができる。 Also, an insulated power supply device having the above configuration, an LED lamp that is connected to the output terminal of the insulated power supply device and lights when the output current flows, and a control signal that generates the output control pulse signal An illuminating device is comprised with a production | generation means.
Thereby, the brightness of the LED lamp can be controlled by the PWM pulse, and an inexpensive LED lighting device with a small number of parts can be realized.

本発明によれば、一次側の回路と二次側の回路にそれぞれ出力制御用の信号を供給することで応答性に優れた電源装置を１つの絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータで実現することができる。また、二次側の回路から一次側の回路へフィードバック信号および出力制御用のパルス信号を供給して出力制御を行う絶縁型電源装置を、部品点数や一次側の電源制御用ＩＣに設ける外部端子を増加させることなく実現することができるという効果がある。   According to the present invention, a power supply device having excellent responsiveness can be realized with one isolated AC-DC converter by supplying output control signals to the primary circuit and the secondary circuit, respectively. . In addition, an external terminal for providing an isolated power supply for controlling the output by supplying a feedback signal and a pulse signal for output control from the secondary side circuit to the primary side circuit in the number of components and the primary side power supply control IC There is an effect that it can be realized without increasing.

本発明を適用して有効な電源装置としての絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータの一実施形態を示すブロック構成図である。1 is a block configuration diagram showing an embodiment of an isolated AC-DC converter as a power supply device effective by applying the present invention. 実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータに使用される信号伝達回路を構成する信号合成回路の具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific example of the signal synthesis circuit which comprises the signal transmission circuit used for the insulation type AC-DC converter of embodiment. 図１の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータの具体的な構成例を示す回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating a specific configuration example of the insulated AC-DC converter of FIG. 1. 実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおいて一次側に平滑コンデンサを設けた出力制御用のＰＷＭ制御信号の波形（ａ）と、二次側に補正手段を設けない場合の出力波形（ｂ）および補正手段を設けた場合の出力波形（ｃ）を示す波形図である。In the isolated AC-DC converter of the embodiment, the waveform (a) of the PWM control signal for output control in which the smoothing capacitor is provided on the primary side, the output waveform (b) in the case where the correction means is not provided on the secondary side, and the correction It is a wave form diagram which shows the output waveform (c) at the time of providing a means. 図３の実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおいて一次側の平滑コンデンサの容量値を小さくした場合における入力波形と出力波形および出力制御用のＰＷＭ制御信号の波形を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing an input waveform, an output waveform, and a waveform of a PWM control signal for output control when the capacitance value of a primary-side smoothing capacitor is reduced in the isolated AC-DC converter of the embodiment of FIG. 3. 信号分離回路のより具体的な構成例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the more specific structural example of a signal separation circuit. 信号分離回路の入力信号とローパスフィルタを通過した信号および信号分離回路により分離された出力制御用のＰＷＭ制御信号の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of the PWM control signal for the output control separated by the input signal of the signal separation circuit, the signal which passed the low-pass filter, and the signal separation circuit. （Ａ）は実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおける外部ＰＷＭ制御信号のデューティ比と二次側に設けられる誤差アンプに印加される参照電圧Ｖref1との関係を示す説明図、（Ｂ）は実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおける一次側制御回路へのフィードバック信号ＦＢとスイッチング素子ＳＷのオン時間との関係を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the relationship between the duty ratio of the external PWM control signal in the insulation type AC-DC converter of embodiment, and the reference voltage Vref1 applied to the error amplifier provided in a secondary side, (B) is implementation It is explanatory drawing which shows the relationship between the feedback signal FB to the primary side control circuit in the insulation type AC-DC converter of a form, and the ON time of switching element SW. フィードバック量補正回路の他の実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other Example of the feedback amount correction circuit. フォトカプラの受光用トランジスタへのバイアス電圧の印加の仕方の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the method of applying the bias voltage to the light reception transistor of a photocoupler.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータなどにより構成される本発明に係る電源装置のブロック構成図である。なお、以下の実施形態では、負荷としてＬＥＤを駆動する電源装置を示して説明するが、本発明を適用可能な電源装置は、負荷がＬＥＤである場合に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block configuration diagram of a power supply apparatus according to the present invention configured by an insulated AC-DC converter or the like. In the following embodiments, a power supply device that drives an LED as a load will be described and described. However, the power supply device to which the present invention can be applied is not limited to the case where the load is an LED.

本発明に係る電源装置は、交流入力電圧Ｖｉｎを電力変換するトランスなどからなる電力変換手段１０と、変換された交流を整流する整流手段１１と、整流された電圧・電流のうち所定の周波数帯の電圧・電流を通過させて負荷３０へ供給するフィルタ回路１２と、負荷３０に流れる電流を検出する検出手段１３と、検出された電流値に応じた帰還信号ＦＢを生成する帰還電圧生成回路１４と、入力側と出力側とが電気的に絶縁されたフォトカプラなどからなり帰還信号ＦＢを一次側へ伝達する絶縁型の信号伝達手段１５と、上記電力変換手段１０の一次側に電流を流すＭＯＳトランジスタなどの自己消弧素子からなるスイッチ手段１６と、前記信号伝達手段１５によって伝達された信号に応じてスイッチ手段１６をオン・オフ制御するパルス信号を生成する制御回路１７とを備える。
なお、上記整流手段１１はダイオードにより構成され、フィルタ回路１２は整流手段１１と負荷が接続される出力端子との間に直列に設けられたコイルと、接地点との間に設けられた平滑コンデンサなどから構成される（図３参照）。 The power supply device according to the present invention includes a power conversion unit 10 including a transformer for converting the AC input voltage Vin, a rectification unit 11 for rectifying the converted AC, and a predetermined frequency band of the rectified voltage / current. Filter circuit 12 that passes the voltage / current to the load 30, detection means 13 that detects the current flowing through the load 30, and feedback voltage generation circuit 14 that generates a feedback signal FB corresponding to the detected current value. And an insulated signal transmission means 15 comprising a photocoupler or the like in which the input side and the output side are electrically isolated, and transmitting the feedback signal FB to the primary side, and a current to the primary side of the power conversion means 10 A switching means 16 comprising a self-extinguishing element such as a MOS transistor, and a pulse for controlling on / off of the switching means 16 in accordance with a signal transmitted by the signal transmission means 15. And a control circuit 17 which generates a signal.
The rectifying means 11 is composed of a diode, and the filter circuit 12 is a smoothing capacitor provided between a coil provided in series between the rectifying means 11 and an output terminal to which a load is connected, and a ground point. (See FIG. 3).

さらに、本発明に係る電源装置は、外部から供給される外部ＰＷＭ制御信号PWMに応じて帰還電圧生成回路１４により一次側へ送る帰還信号ＦＢを補正するフィードバック量補正回路１８と、制御回路１７から出力されるオン・オフパルス信号をマスクしてパルスの間引きを行うマスク回路１９とを備える。
なお、本発明に係る電源装置においては、帰還電圧生成回路１４により生成された帰還信号ＦＢと外部ＰＷＭ制御信号PWMとを合成して例えばフォトカプラのような絶縁型の信号伝達手段を有する信号伝達回路１５により二次側へ伝達するように構成されており、信号伝達回路１５は伝達前の信号を合成する信号合成機能と、伝達された信号に含まれているＰＷＭ制御信号を抽出する信号分離機能を有し、マスク回路１９は分離されたＰＷＭ制御信号に応じて間引き量を変化させるように構成されている。負荷がＬＥＤランプであるシステムにおいては、外部ＰＷＭ制御信号は調光を制御するための信号とされる。
図１において、太枠で示されているブロック１８と１９は本発明において追加された回路ブロックで、破線で示されている信号経路は追加ブロック１８と１９がない電源装置における信号経路である。 Furthermore, the power supply device according to the present invention includes a feedback amount correction circuit 18 that corrects a feedback signal FB to be sent to the primary side by the feedback voltage generation circuit 14 in accordance with an external PWM control signal PWM supplied from the outside, and a control circuit 17. And a mask circuit 19 that masks the output on / off pulse signal and thins the pulses.
In the power supply device according to the present invention, signal transmission having an insulating signal transmission means such as a photocoupler by synthesizing the feedback signal FB generated by the feedback voltage generation circuit 14 and the external PWM control signal PWM. The circuit 15 is configured to transmit to the secondary side, and the signal transmission circuit 15 is configured to combine a signal before transmission and a signal separation that extracts a PWM control signal included in the transmitted signal. The mask circuit 19 is configured to change the thinning amount in accordance with the separated PWM control signal. In a system in which the load is an LED lamp, the external PWM control signal is a signal for controlling dimming.
In FIG. 1, blocks 18 and 19 indicated by thick frames are circuit blocks added in the present invention, and signal paths indicated by broken lines are signal paths in a power supply apparatus without the additional blocks 18 and 19.

図３には、図１の電源装置の一実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータの具体的な回路構成が示されている。
この実施形態の電源装置は、コモンモードコイルなどからなるノイズ遮断用のフィルタ２１と、交流電圧（ＡＣ）を整流し直流電圧に変換するダイオード・ブリッジ回路２２と、平滑用コンデンサＣ０と、一次側巻線Ｎｐおよび補助巻線Ｎｂと二次側巻線Ｎｓとを有するトランスＴ１と、このトランスＴ１の一次側巻線Ｎｐと直列に接続されたスイッチ手段１６としてのＮチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷと、該スイッチング素子ＳＷを駆動する制御回路１７やマスク回路１９（ＯＲゲートＧ１およびフリップフロップＦＦ１）を有する電源制御用ＩＣ（半導体集積回路）２３を備える。上記ダイオード・ブリッジ回路２２とトランスＴ１とから前記電力変換手段１０が構成される。電源制御用ＩＣ２３内の回路のうちＯＲゲートＧ１，Ｇ２およびフリップフロップＦＦ１を除く部分が制御回路１７として機能する。 FIG. 3 shows a specific circuit configuration of an insulation type AC-DC converter of an embodiment of the power supply device of FIG.
The power supply device of this embodiment includes a noise blocking filter 21 composed of a common mode coil, a diode bridge circuit 22 that rectifies an AC voltage (AC) and converts it into a DC voltage, a smoothing capacitor C0, and a primary side. A switching element comprising a transformer T1 having a winding Np, an auxiliary winding Nb, and a secondary winding Ns, and an N-channel MOS transistor as switch means 16 connected in series with the primary winding Np of the transformer T1 A power supply control IC (semiconductor integrated circuit) 23 having a control circuit 17 and a mask circuit 19 (OR gate G1 and flip-flop FF1) for driving the switching element SW is provided. The power conversion means 10 is composed of the diode bridge circuit 22 and the transformer T1. Of the circuit in the power supply control IC 23, the part excluding the OR gates G 1 and G 2 and the flip-flop FF 1 functions as the control circuit 17.

上記トランスＴ１の二次側には、二次側巻線Ｎｓと出力端子ＯＵＴ１との間に直列に接続された整流用ダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソード端子と二次側巻線Ｎｓの他方の端子との間に接続されたコンデンサＣ１および整流用ダイオードＤ１と直列に接続されたコイルＬ１を有するフィルタ回路１２とが設けられ、一次側巻線Ｎｐに間歇的に電流を流すことで二次側巻線Ｎｓに誘起される交流を整流し、フィルタ回路１２が所定の周波数帯の電圧・電流を通過させて、出力端子ＯＵＴ１より出力する。   The secondary side of the transformer T1 includes a rectifying diode D1 connected in series between the secondary winding Ns and the output terminal OUT1, and the cathode terminal of the diode D1 and the other of the secondary winding Ns. And a filter circuit 12 having a coil L1 connected in series with a rectifying diode D1 and a capacitor C1 connected between the terminals of the first and second terminals of the secondary winding by passing current intermittently through the primary winding Np. The alternating current induced in the side winding Ns is rectified, and the filter circuit 12 passes a voltage / current in a predetermined frequency band and outputs it from the output terminal OUT1.

また、出力端子ＯＵＴ２と接地点との間には、出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴ２間に接続される負荷に流れる電流を検出するためのセンス抵抗Ｒｓが接続されている。また、この実施形態においては、コイルＬ１とコンデンサＣ１とから構成されるフィルタ回路１２のカットオフ周波数を、制御回路１７によるスイッチング周波数よりも低くかつ外部ＰＷＭ制御信号PWMの周波数よりも高く設定することによって、外部ＰＷＭ制御信号PWMの周波数と同一の周波数のパルス電流を出力させるようになっている。これにより、ＰＷＭ調光制御が可能となる。
また、フィルタ回路１２のカットオフ周波数を、制御回路１７によるスイッチング周波数よりも低く設定することによって、一次側のスイッチングノイズを遮断して出力に伝達させないようにすることができる。 Further, a sense resistor Rs for detecting a current flowing in a load connected between the output terminals OUT1 and OUT2 is connected between the output terminal OUT2 and the ground point. In this embodiment, the cutoff frequency of the filter circuit 12 composed of the coil L1 and the capacitor C1 is set to be lower than the switching frequency by the control circuit 17 and higher than the frequency of the external PWM control signal PWM. Thus, a pulse current having the same frequency as that of the external PWM control signal PWM is output. Thereby, PWM dimming control becomes possible.
Further, by setting the cut-off frequency of the filter circuit 12 to be lower than the switching frequency by the control circuit 17, the switching noise on the primary side can be cut off and not transmitted to the output.

なお、フィルタ回路１２のカットオフ周波数を、外部ＰＷＭ制御信号PWMの周波数よりも低く設定した場合には、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比に応じた絶対値の電流を出力し、ＤＣ調光制御が可能となる。ＤＣ調光制御の場合には平均出力電流に対するＬＥＤの明るさのリニアリティが悪くなるが、本実施形態の電源装置のように、ＰＷＭ制御されたパルス電流を出力させてＰＷＭ調光制御を行うことによって、平均出力電流に対するＬＥＤの明るさのリニアリティを向上させることができる。また、ＤＣ調光制御では出力電流値が変わるとＬＥＤランプの発光色も変わるが、ＰＷＭ調光制御を行う上記実施形態を適用することで発光色の変化も少なくすることができる。   When the cutoff frequency of the filter circuit 12 is set lower than the frequency of the external PWM control signal PWM, an absolute current corresponding to the duty ratio of the external PWM control signal PWM is output and DC dimming control is performed. Is possible. In the case of DC dimming control, the linearity of the brightness of the LED with respect to the average output current is deteriorated, but the PWM dimming control is performed by outputting the PWM-controlled pulse current as in the power supply device of this embodiment. Thus, the linearity of the brightness of the LED with respect to the average output current can be improved. In addition, in the DC dimming control, the emission color of the LED lamp also changes when the output current value changes. However, the change in the emission color can be reduced by applying the above embodiment that performs the PWM dimming control.

さらに、トランスＴ１の二次側には、センス抵抗Ｒｓにより電流−電圧変換された電圧Ｖｄが抵抗Ｒ１を介して反転入力端子に入力され、非反転入力端子に参照電圧Ｖref1が入力され、検出した電流値に応じた電圧を出力する誤差アンプＡＭＰ１や、該誤差アンプの出力を受けて帰還信号ＦＢを生成するバッファアンプ（ボルテージフォロワ）ＡＭＰ２、帰還信号ＦＢとＰＷＭパルス生成手段ＰＰＧより供給された外部ＰＷＭ制御信号PWMとを合成する信号合成回路１５ａが設けられている。該信号合成回路１５ａによって合成された信号は狭義の信号伝達手段としてのフォトカプラＰＣによって一次側へ伝達される。   Further, on the secondary side of the transformer T1, the voltage Vd that has been subjected to current-voltage conversion by the sense resistor Rs is input to the inverting input terminal via the resistor R1, and the reference voltage Vref1 is input to the non-inverting input terminal to detect it. An error amplifier AMP1 that outputs a voltage corresponding to the current value, a buffer amplifier (voltage follower) AMP2 that receives the output of the error amplifier and generates a feedback signal FB, an external signal supplied from the feedback signal FB and PWM pulse generation means PPG A signal synthesis circuit 15a for synthesizing the PWM control signal PWM is provided. The signal synthesized by the signal synthesis circuit 15a is transmitted to the primary side by a photocoupler PC as a signal transmission means in a narrow sense.

また、誤差アンプＡＭＰ１の出力端子と反転入力端子との間には位相補償用の容量Ｃｆが設けられ、該容量Ｃｆと前記抵抗Ｒ１とによりローパスフィルタが構成される。そして、容量Ｃｆが当該アンプのミラー効果によって入力側から見たときに本来の容量値のほぼゲイン倍の値（１＋Ａ）Ｃｆを持つようにされ、カットオフ周波数の低いフィルタとして機能し、出力電流に応じて変化する電圧Ｖｄを平滑することができる。
これによって、誤差アンプＡＭＰ１の反転入力端子には、電圧Ｖｄの平均電圧に相当する直流電圧が入力される。また、本実施例の回路においては、誤差アンプＡＭＰ１と後段のバッファアンプＡＭＰ２との間に抵抗Ｒ２と容量Ｃ２とが接続されて、誤差アンプＡＭＰ１とともに伝達関数が２つのポールを有する２次のローパスフィルタとして機能することで、高い周波数帯のノイズをより効果的に遮断できるように構成されている。 A phase compensation capacitor Cf is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the error amplifier AMP1, and the capacitor Cf and the resistor R1 constitute a low-pass filter. Then, the capacitance Cf has a value (1 + A) Cf that is approximately a gain multiple of the original capacitance value when viewed from the input side due to the mirror effect of the amplifier, and functions as a filter having a low cut-off frequency. It is possible to smooth the voltage Vd that changes in accordance with.
As a result, a DC voltage corresponding to the average voltage Vd is input to the inverting input terminal of the error amplifier AMP1. In the circuit of this embodiment, a resistor R2 and a capacitor C2 are connected between the error amplifier AMP1 and the subsequent buffer amplifier AMP2, and the transfer function of the second-order low-pass having two poles together with the error amplifier AMP1. By functioning as a filter, high frequency band noise can be blocked more effectively.

信号合成回路１５ａは、図２に示すように、互いにカソード端子が結合された一対のダイオードＤ２，Ｄ３のアノード端子に、それぞれ帰還信号ＦＢと外部ＰＷＭ制御信号PWMを入力し、共通カソード端子から２つの信号を合成した信号を取り出して、図３のフォトカプラＰＣを構成するフォトダイオードＰＤ１へ供給するように構成すれば良い。このとき、外部ＰＷＭ制御信号PWMは電流調整用の抵抗Ｒｔを介してダイオードＤ３のアノード端子に入力するようにするとよい。   As shown in FIG. 2, the signal synthesizing circuit 15a inputs the feedback signal FB and the external PWM control signal PWM to the anode terminals of a pair of diodes D2 and D3 whose cathode terminals are coupled to each other. What is necessary is just to comprise so that the signal which combined two signals may be taken out and supplied to photodiode PD1 which comprises the photocoupler PC of FIG. At this time, the external PWM control signal PWM may be input to the anode terminal of the diode D3 via the current adjusting resistor Rt.

また、本実施形態においては、誤差アンプＡＭＰ１に入力される参照電圧Ｖref1を生成する可変電圧源ＶＳを設け、Ｖref1を外部のＰＷＭパルス生成手段ＰＰＧにより生成されたＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比もしくはパルス幅に応じて変化させ、後述のように一次側回路にＰＷＭ制御信号PWMを入れて出力をフィードフォワードで制御した場合に変化する上記電圧Ｖｄの変化を相殺するような働きをすることができるように構成されている。   In this embodiment, a variable voltage source VS for generating a reference voltage Vref1 input to the error amplifier AMP1 is provided, and Vref1 is used as a duty ratio or pulse of the PWM control signal PWM generated by the external PWM pulse generation means PPG. It can be changed according to the width so that it can function to cancel the change in the voltage Vd that changes when the PWM control signal PWM is input to the primary circuit and the output is controlled by feedforward as will be described later. It is configured.

上記アンプＡＭＰ１とＡＭＰ２とによって帰還電圧生成回路１４が構成され、フォトカプラＰＣにより信号伝達手段１５が構成される。本実施形態においては、外部ＰＷＭ制御信号PWMを一次側の電源制御用ＩＣ２３へ供給して出力電流を変化させ、負荷として接続されるＬＥＤランプの明るさを調整するとともに、それに伴って生じる不所望な検出電圧Ｖｄの変化を相殺するように、外部ＰＷＭ制御信号PWMにより可変電圧源ＶＳにより生成される参照電圧Ｖref1を変化させて、フィードバック信号ＦＢを補正することで回避できるように構成されている。つまり、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比が変化しても、参照電圧Ｖref1に対する相対的な検出電圧Ｖｄの大きさを変化させないようにしている。   The amplifiers AMP1 and AMP2 constitute a feedback voltage generation circuit 14, and the photocoupler PC constitutes a signal transmission means 15. In the present embodiment, the external PWM control signal PWM is supplied to the primary-side power supply control IC 23 to change the output current, adjust the brightness of the LED lamp connected as a load, and undesirably occur along with it. The reference voltage Vref1 generated by the variable voltage source VS is changed by the external PWM control signal PWM so as to cancel the change in the detected voltage Vd, and can be avoided by correcting the feedback signal FB. . That is, even if the duty ratio of the external PWM control signal PWM changes, the magnitude of the detection voltage Vd relative to the reference voltage Vref1 is not changed.

次に、フォトカプラＰＣを介して二次側からフィードバック信号ＦＢおよび外部ＰＷＭ制御信号PWMを受けてスイッチング素子ＳＷをオン、オフする電源制御用ＩＣ２３について説明する。
電源制御用ＩＣ２３には、フォトカプラＰＣを構成する受光用トランジスタＴｒ１のコレクタが接続される外部端子Ｐ１が設けられている。受光用トランジスタＴｒ１は、そのエミッタ端子が接地電位ＧＮＤに接続されているとともに、外部端子Ｐ１は、プルアップ抵抗Ｒｐ１を介して、電源制御用ＩＣ２３内部に設けられている内部電源回路２０により生成される内部電圧Ｖregが印加される端子に接続され、受光用トランジスタＴｒ１のコレクタにバイアスを与えるように構成されている。これにより、内部電圧ＶregによりＴｒ１がバイアスされた状態で、フォトカプラＰＣのフォトダイオードＰＤ１が点灯されると、Ｔｒ１にコレクタ電流が流れ、抵抗Ｒｐ１の電圧降下によって外部端子Ｐ１の電位が下がり、これを内部回路が増幅して制御動作を行う。 Next, the power supply control IC 23 that receives the feedback signal FB and the external PWM control signal PWM from the secondary side via the photocoupler PC and turns the switching element SW on and off will be described.
The power supply control IC 23 is provided with an external terminal P1 to which the collector of the light receiving transistor Tr1 constituting the photocoupler PC is connected. The emitter terminal of the light receiving transistor Tr1 is connected to the ground potential GND, and the external terminal P1 is generated by the internal power supply circuit 20 provided in the power supply control IC 23 via the pull-up resistor Rp1. The internal voltage Vreg is connected to a terminal to which a bias is applied to the collector of the light receiving transistor Tr1. As a result, when the photodiode PD1 of the photocoupler PC is turned on with the Tr1 biased by the internal voltage Vreg, a collector current flows through the Tr1, and the potential of the external terminal P1 decreases due to the voltage drop of the resistor Rp1. The internal circuit amplifies the control operation.

なお、従来、フォトカプラの電源は、例えば特許文献２に記載されているように、補助巻線に接続された整流用ダイオードと平滑コンデンサとからなるレギュレータをＩＣ外部に設けて供給するのが一般的であった。しかし、その場合、ＦＢ信号の入力端子にフォトカプラを介して、制御用ＩＣ内部の素子の耐圧を越えるような比較的高い電圧が印加されてＩＣ内部の素子が破壊されるおそれがある。従って、ＩＣ内部素子の耐圧のことを考慮すると、内部電圧Ｖregをフォトカプラに供給してバイアスするように構成するのが望ましい。一方、受光用トランジスタＴｒ１のバイアスの仕方としては、本実施形態のように、プルアップ抵抗Ｒｐを介してＶregをコレクタに印加する形式の他、Ｖregを受光用トランジスタのコレクタに直接印加してエミッタと接地点との間に抵抗を接続してコレクタ接地とする形式が考えられる（特許文献２参照）。   Conventionally, as described in Patent Document 2, for example, a power source for a photocoupler is generally provided by supplying a regulator composed of a rectifying diode and a smoothing capacitor connected to an auxiliary winding outside the IC. It was the target. However, in that case, a relatively high voltage exceeding the withstand voltage of the element in the control IC may be applied to the input terminal of the FB signal via the photocoupler, thereby destroying the element in the IC. Therefore, in consideration of the breakdown voltage of the IC internal element, it is desirable to supply the internal voltage Vreg to the photocoupler and bias it. On the other hand, as a method of biasing the light receiving transistor Tr1, as in the present embodiment, Vreg is applied to the collector of the light receiving transistor directly by applying Vreg to the collector via the pull-up resistor Rp. A type in which a resistor is connected between the ground and the ground point to connect to the collector is conceivable (see Patent Document 2).

しかし、受光用トランジスタをコレクタ接地としかつＩＣ内部で生成した電圧Ｖregをコレクタに印加するように構成した場合には、図１０に示すように、Ｖregを出力する端子とＦＢ信号の入力端子の２つの外部端子をＩＣに設ける必要がある。これに対し、本実施例のようにプルアップ抵抗Ｒｐ１を介してＶregをＴｒ１のコレクタに印加する構成とすることによって、ＩＣの外部端子を増やす必要がなく、コストアップを回避できるという利点がある。さらに、図示しないが、プルアップ抵抗Ｒｐ１として抵抗値を調整可能な可変抵抗もしくは可変抵抗回路を使用することで、フォトカプラの特性ばらつきに起因する受信信号のレベルばらつきを補償し、使用するフォトカプラにかかわらず精度の高い信号ＦＢを伝達できるように構成することも可能である。   However, in the case where the light receiving transistor is grounded at the collector and the voltage Vreg generated inside the IC is applied to the collector, as shown in FIG. 10, there are 2 terminals of the Vreg output terminal and the FB signal input terminal. It is necessary to provide two external terminals in the IC. On the other hand, by adopting a configuration in which Vreg is applied to the collector of Tr1 via the pull-up resistor Rp1 as in this embodiment, there is an advantage that it is not necessary to increase the number of external terminals of the IC and an increase in cost can be avoided. . Further, although not shown in the figure, the use of a variable resistor or a variable resistor circuit whose resistance value can be adjusted as the pull-up resistor Rp1, compensates for variations in received signal level caused by variations in characteristics of the photocoupler, and uses the photocoupler Regardless of this, it is also possible to configure so that a highly accurate signal FB can be transmitted.

また、この実施形態の電源装置の一次側には、上記補助巻線Ｎｂと直列に接続された整流用ダイオードＤ０と、このダイオードＤ０のカソード端子と接地電位点との間に接続された平滑用コンデンサＣ２とを有し、平滑された電圧が上記電源制御用ＩＣ２３の電源電圧端子ＶＣＣに印加されている。これとともに、ダイオード・ブリッジ回路２２で整流され一次側巻線Ｎｐの一方の端子に印加される電圧が、抵抗Ｒ０を介して電源制御用ＩＣ２３の電源電圧端子ＶＣＣに供給され、電源起動時の補助巻線Ｎｂに電圧が誘起される前に電源制御用ＩＣ２３を動作させることができるように構成されている。そして、電源制御用ＩＣ２３内には、電源電圧端子ＶＣＣに供給された電圧に基づいて例えば５Ｖのような内部電源電圧Ｖregを生成する内部電源回路２０が設けられている。内部電源回路２０は、例えばシリーズレギュレータなどで構成される。   Further, on the primary side of the power supply device of this embodiment, a rectifying diode D0 connected in series with the auxiliary winding Nb and a smoothing diode connected between the cathode terminal of the diode D0 and the ground potential point. The smoothed voltage is applied to the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 23. At the same time, the voltage rectified by the diode bridge circuit 22 and applied to one terminal of the primary winding Np is supplied to the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 23 via the resistor R0, and assists in starting the power supply. The power supply control IC 23 can be operated before a voltage is induced in the winding Nb. In the power supply control IC 23, an internal power supply circuit 20 that generates an internal power supply voltage Vreg such as 5 V based on the voltage supplied to the power supply voltage terminal VCC is provided. The internal power supply circuit 20 is composed of, for example, a series regulator.

さらに、上記電源制御用ＩＣ２３には、外部端子Ｐ１の電圧が抵抗Ｒ６を介して反転入力端子に入力され、非反転入力端子に参照電圧Ｖref2が入力され、外部端子Ｐ１の電圧と参照電圧Ｖref2との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプＡＭＰ３と、誤差アンプＡＭＰ３の出力からフィードバック信号ＦＢと外部ＰＷＭ制御信号PWMを分離する信号分離回路１５ｂとが設けられ、前記信号合成回路１５ａとフォトカプラＰＣと信号分離回路１５ｂとにより信号伝達回路１５が構成されている。誤差アンプＡＭＰ３を含めたものを、信号伝達回路１５とみなすこともできる。   Further, in the power control IC 23, the voltage of the external terminal P1 is input to the inverting input terminal via the resistor R6, the reference voltage Vref2 is input to the non-inverting input terminal, and the voltage of the external terminal P1 and the reference voltage Vref2 And an error amplifier AMP3 that outputs a voltage corresponding to the potential difference between them, and a signal separation circuit 15b that separates the feedback signal FB and the external PWM control signal PWM from the output of the error amplifier AMP3. The signal synthesis circuit 15a and the photocoupler PC are provided. And the signal separation circuit 15b constitute a signal transmission circuit 15. A device including the error amplifier AMP3 can be regarded as the signal transmission circuit 15.

また、上記電源制御用ＩＣ２３には、定電流源ＣＣ１とコンデンサＣ４およびディスチャージ用ＭＯＳトランジスタＳＷ２からなる波形生成回路ＲＡＭＰと、上記誤差アンプＡＭＰ３の出力と波形生成回路ＲＡＭＰで生成された波形信号とを比較するコンパレータ（電圧比較回路）ＣＭＰ１とが設けられている。波形生成回路ＲＡＭＰは定電流源ＣＣ１の電流によってコンデンサＣ４が充電することで出力が徐々に上昇し、スイッチング素子ＳＷ２がオンされることでコンデンサＣ４の電荷が一気に放出されて出力が急に立ち下がる動作を繰り返すことで、鋸波状の波形信号を生成する。コンパレータＣＭＰ１は、誤差アンプＡＭＰ３の出力に応じたパルス幅を有するローカルＰＷＭパルスを生成するＰＷＭコンパレータとして機能する。   The power supply control IC 23 receives a waveform generation circuit RAMP composed of a constant current source CC1, a capacitor C4 and a discharge MOS transistor SW2, an output of the error amplifier AMP3, and a waveform signal generated by the waveform generation circuit RAMP. A comparator (voltage comparison circuit) CMP1 for comparison is provided. In the waveform generation circuit RAMP, the output gradually rises when the capacitor C4 is charged by the current of the constant current source CC1, and when the switching element SW2 is turned on, the charge of the capacitor C4 is discharged at once and the output suddenly falls. By repeating the operation, a sawtooth waveform signal is generated. The comparator CMP1 functions as a PWM comparator that generates a local PWM pulse having a pulse width corresponding to the output of the error amplifier AMP3.

さらに、上記電源制御用ＩＣ２３には、信号分離回路１５ｂにより分離された外部ＰＷＭ制御信号PWMの立上がりを検出してパルス信号を生成するワンショットパルス生成回路ＯＰＧ１と、トランスＴ１（１０）に設けられた補助巻線Ｎｂの一方の端子が接続される外部端子Ｐ３と、該外部端子Ｐ３に反転入力端子が接続され非反転入力端子に参照電圧Ｖref3が印加されたコンパレータＣＭＰ２と、該コンパレータＣＭＰ２の出力の立上がりを検出してパルス信号を生成するワンショットパルス生成回路ＯＰＧ２と、これらの回路からの信号に応じてスイッチング素子ＳＷのオン、オフ制御信号ｏｎ／ｏｆｆを生成するロジック回路ＬＧＣと、が設けられている。   Further, the power supply control IC 23 is provided with a one-shot pulse generation circuit OPG1 that detects the rising of the external PWM control signal PWM separated by the signal separation circuit 15b and generates a pulse signal, and a transformer T1 (10). An external terminal P3 to which one terminal of the auxiliary winding Nb is connected, a comparator CMP2 having an inverting input terminal connected to the external terminal P3 and a reference voltage Vref3 applied to a non-inverting input terminal, and an output of the comparator CMP2 A one-shot pulse generation circuit OPG2 that detects a rising edge of the switching element SW and generates a pulse signal, and a logic circuit LGC that generates an on / off control signal on / off of the switching element SW in accordance with signals from these circuits. It has been.

ロジック回路ＬＧＣは、外部端子Ｐ２の電圧をインバータＩＮＶで反転した電位とコンパレータＣＭＰ１の出力とを入力とするＯＲゲートＧ１と、ワンショットパルス生成回路ＯＰＧ１とＯＰＧ２の出力を入力とするＯＲゲートＧ２と、ＯＲゲートＧ１の出力がリセット端子Ｒに入力され、ＯＲゲートＧ２の出力がセット端子Ｓに入力されたＲＳフリップフロップＦＦ１とから構成されている。
ＲＳフリップフロップＦＦ１はリセット優先のフリップフロップであり、ＦＦ１の出力Ｑはスイッチング素子ＳＷのオン、オフ制御信号ｏｎ／ｏｆｆとしてＩＣ外部へ出力され、ＦＦ１の反転出力／Ｑは波形生成回路ＲＡＭＰのディスチャージ用ＭＯＳトランジスタＳＷ２をオン、オフ制御する信号としてＳＷ２のゲート端子に供給される。
ＯＲゲートＧ１とＦＦ１は、外部端子Ｐ２から入力される外部ＰＷＭ制御信号PWMのロウレベルの期間はＲＳフリップフロップＦＦ１の出力Ｑを強制的にロウレベルにしてオン、オフ制御信号ｏｎ／ｏｆｆの出力を禁止するマスク回路として機能する。また、外部ＰＷＭ制御信号PWMがハイレベルに変化するタイミングで、ＯＰＧ１によりワンショットパルスが生成されてＲＳフリップフロップＦＦ１がセットされ、マスクが解除される。 The logic circuit LGC includes an OR gate G1 that receives the potential obtained by inverting the voltage of the external terminal P2 by the inverter INV and the output of the comparator CMP1, and an OR gate G2 that receives the outputs of the one-shot pulse generation circuits OPG1 and OPG2. The output of the OR gate G1 is input to the reset terminal R, and the output of the OR gate G2 is configured from the RS flip-flop FF1 input to the set terminal S.
The RS flip-flop FF1 is a reset-priority flip-flop. The output Q of the FF1 is output to the outside of the IC as an on / off control signal on / off of the switching element SW, and the inverted output / Q of the FF1 is a discharge of the waveform generation circuit RAMP. The signal is supplied to the gate terminal of SW2 as a signal for controlling on / off of the MOS transistor SW2.
The OR gates G1 and FF1 forcibly set the output Q of the RS flip-flop FF1 to the low level during the low level period of the external PWM control signal PWM input from the external terminal P2, and prohibit the output of the on / off control signal on / off Functions as a mask circuit. At the timing when the external PWM control signal PWM changes to high level, a one-shot pulse is generated by OPG1, the RS flip-flop FF1 is set, and the mask is released.

本実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータにおいては、補助巻線Ｎｂに誘起される電圧が参照電圧Ｖref3以下になるタイミングすなわち補助巻線の電流がある程度減少したタイミングで、コンパレータＣＭＰ２の出力がハイレベルに変化して、ＯＰＧ２によりワンショットパルスが生成され、フリップフロップＦＦ１がセット状態にされる。すると、制御信号ｏｎ／ｏｆｆがハイレベルに変化してスイッチング素子ＳＷがオンされて一次側巻線Ｎｐに電流が流されるとともに、波形生成回路ＲＡＭＰ内のＳＷ２がオフされてコンパレータＣＭＰ１の入力が次第に高くなりフィードバック信号ＦＢよりも高くなった時点でフリップフロップＦＦ１にリセットがかかる。そして、制御信号ｏｎ／ｏｆｆがロウレベルに変化してスイッチング素子ＳＷがオフされるとともに、波形生成回路ＲＡＭＰ内のＳＷ２がオンされてコンデンサが放電され波形信号が立ち下がる。   In the AC-DC converter of this embodiment, the output of the comparator CMP2 changes to high level when the voltage induced in the auxiliary winding Nb becomes equal to or lower than the reference voltage Vref3, that is, when the current of the auxiliary winding decreases to some extent. Then, a one-shot pulse is generated by OPG2, and the flip-flop FF1 is set. Then, the control signal on / off changes to a high level, the switching element SW is turned on, a current flows through the primary side winding Np, and SW2 in the waveform generation circuit RAMP is turned off, so that the input of the comparator CMP1 is gradually increased. The flip-flop FF1 is reset when it becomes higher than the feedback signal FB. Then, the control signal on / off changes to the low level to turn off the switching element SW, and SW2 in the waveform generation circuit RAMP is turned on to discharge the capacitor and the waveform signal falls.

上記動作を繰り返すことでフィードバック信号ＦＢが一定になるように、一次側巻線Ｎｐに電流が流れる期間が制御されて、出力電流パルスのパルス幅が制御される。図８（Ｂ）に、本実施形態の絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータにおけるフィードバック信号ＦＢとスイッチング素子ＳＷのオン時間との関係を示す。図８（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷのオン時間は、フィードバック信号ＦＢにほぼ比例するように制御される。なお、スイッチング素子ＳＷによる一次側巻線Ｎｐの電流のオン、オフ制御は、入力電圧の周波数よりも充分に高い周波数にて行われる。   By repeating the above operation, the period during which current flows through the primary winding Np is controlled so that the feedback signal FB becomes constant, and the pulse width of the output current pulse is controlled. FIG. 8B shows the relationship between the feedback signal FB and the ON time of the switching element SW in the insulated AC-DC converter of this embodiment. As shown in FIG. 8B, the ON time of the switching element SW is controlled so as to be substantially proportional to the feedback signal FB. The on / off control of the current of the primary winding Np by the switching element SW is performed at a frequency sufficiently higher than the frequency of the input voltage.

ここで、上記マスク回路１９（Ｇ１，ＦＦ１）の機能について、図４を用いて説明する。図４において、（ａ）は外部ＰＷＭ制御信号PWMの波形、（ｂ）は参照電圧Ｖref1の補正を行わない場合の出力電力波形、（ｃ）は本実施形態を適用して参照電圧Ｖref1の補正を行った場合の出力電力波形を示してある。図４に示すように、本実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータにおいては、外部ＰＷＭ制御信号PWMのロウレベルの期間は、フリップフロップＦＦ１の出力をロウレベルに固定すなわち内部ＰＷＭパルスの出力をマスクしスイッチング素子ＳＷをオンさせないようにして、外部ＰＷＭ制御信号PWMによって出力電流を制御することができるようにされている。   Here, the function of the mask circuit 19 (G1, FF1) will be described with reference to FIG. 4, (a) is a waveform of the external PWM control signal PWM, (b) is an output power waveform when the reference voltage Vref1 is not corrected, and (c) is a correction of the reference voltage Vref1 by applying this embodiment. The output power waveform when performing is shown. As shown in FIG. 4, in the AC-DC converter of this embodiment, during the low level period of the external PWM control signal PWM, the output of the flip-flop FF1 is fixed at the low level, that is, the output of the internal PWM pulse is masked. So that the output current can be controlled by the external PWM control signal PWM.

ところで、上記のように電源制御用ＩＣ２３に外部ＰＷＭ制御信号PWMを入れて内部のローカルＰＷＭパルスの出力をマスクし出力電流を制御するようにした場合、そのままでは、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティが変化した分だけ検出電圧Ｖｄが変化しフィードバック信号ＦＢがずれてしまい、図４（ｂ）に示すように、ピーク値が高くなってしまう。
そこで、本実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータにおいては、二次側に設けられている誤差アンプＡＭＰ１の非反転入力端子に印加される参照電圧Ｖref1を可変電圧源ＶＳにより生成し、図８（Ａ）に示すように外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比もしくはパルス幅に比例してＶref1を高くして検出電圧Ｖｄの変化を相殺するような補正を行う構成とした。このような補正を行うことによって、一次側の電源制御用ＩＣ２３に外部ＰＷＭ制御信号PWMを入れることにより検出電圧Ｖｄが変化してフィードバック信号ＦＢがずれ、出力電流のピーク値が変化するのを防止することができる。すなわち、本実施形態に従うと、外部ＰＷＭ制御信号PWMが変化してもフィードバック信号ＦＢが変化しないようにすることができる。 By the way, when the external PWM control signal PWM is input to the power supply control IC 23 as described above to mask the output of the internal local PWM pulse and control the output current, the duty of the external PWM control signal PWM remains unchanged. The detection voltage Vd is changed by the amount changed, and the feedback signal FB is shifted, and the peak value is increased as shown in FIG.
Therefore, in the AC-DC converter of this embodiment, the reference voltage Vref1 applied to the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1 provided on the secondary side is generated by the variable voltage source VS, and FIG. As shown in FIG. 4, the correction is made such that Vref1 is increased in proportion to the duty ratio or pulse width of the external PWM control signal PWM to cancel the change in the detection voltage Vd. By performing such correction, it is possible to prevent the detection voltage Vd from changing due to the input of the external PWM control signal PWM to the primary-side power supply control IC 23 to shift the feedback signal FB and change the peak value of the output current. can do. That is, according to the present embodiment, it is possible to prevent the feedback signal FB from changing even if the external PWM control signal PWM changes.

図４より、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比（パルス幅）を変化させた際に、参照電圧Ｖref1の補正を行わない場合には検出電圧Ｖｄが変化することで図４（ｂ）に示すように出力電流のピークが高くなってしまい所望の制御が行えなくなるのに対し、参照電圧Ｖref1の補正を行った場合には図４（ｃ）に示すように出力電力の波形の高さをほぼ一定に保つことができ、所望のＰＷＭ調光制御が行えることが分かる。
なお、参照電圧Ｖref1の制御による補正量は、一次側の電源制御用ＩＣ２３のマスク回路で内部ＰＷＭパルスをマスクすることにより遮断される出力電流の平均値と、参照電圧Ｖref1の補正量を出力電流の変化量に換算した値とが同一となるように決定するとよい。 As shown in FIG. 4B, when the duty ratio (pulse width) of the external PWM control signal PWM is changed and the reference voltage Vref1 is not corrected, the detected voltage Vd is changed. However, when the reference voltage Vref1 is corrected, the height of the output power waveform is almost constant as shown in FIG. 4C. It can be seen that the desired PWM dimming control can be performed.
It should be noted that the correction amount by controlling the reference voltage Vref1 is the average value of the output current that is cut off by masking the internal PWM pulse by the mask circuit of the primary side power supply control IC 23 and the correction amount of the reference voltage Vref1. It may be determined so that the value converted into the amount of change is the same.

ところで、図４の波形は、ダイオード・ブリッジ２２の出力を平滑するコンデンサＣ０として比較的容量値の大きなものを使用した場合のものである。図５には、ダイオード・ブリッジ２２の出力を平滑するコンデンサＣ０を設けないあるいは容量値の小さなＣ０を使用した場合の波形が示されている。
図５において、（Ａ）はトランスＴ１の一次側巻線Ｎｐに印加されるダイオード・ブリッジ２２からの入力波形、（Ｂ）はトランスＴ１の二次側巻線Ｎｓに誘起される出力波形、（Ｃ）は外部ＰＷＭ制御信号PWMの波形を示す。容量値の小さなＣ０を使用した場合、スイッチング素子ＳＷがオンした際にＣ０から電荷が引き抜かれて電圧が下がり、一次側巻線Ｎｐに印加される電圧ＶC0は脈流となる。すると、一次側巻線Ｎｐに流れる電流はＶC0の波形を追従し脈流となるので、ＡＣ−ＤＣコンバータの力率を改善することができるという利点がある。 Incidentally, the waveform in FIG. 4 is obtained when a capacitor C0 for smoothing the output of the diode bridge 22 is used having a relatively large capacitance value. FIG. 5 shows a waveform when the capacitor C0 for smoothing the output of the diode bridge 22 is not provided or C0 having a small capacitance value is used.
5, (A) is an input waveform from the diode bridge 22 applied to the primary winding Np of the transformer T1, (B) is an output waveform induced in the secondary winding Ns of the transformer T1, ( C) shows the waveform of the external PWM control signal PWM. When C0 having a small capacitance value is used, when the switching element SW is turned on, electric charges are extracted from C0 and the voltage drops, and the voltage VC0 applied to the primary winding Np becomes a pulsating flow. Then, since the current flowing through the primary winding Np follows the waveform of VC0 and becomes a pulsating current, there is an advantage that the power factor of the AC-DC converter can be improved.

図６には、信号分離回路１５ｂのより具体的な回路構成例が示されている。
図６に示すように、この実施例の信号分離回路１５ｂは、受信した合成信号から高周波のノイズをカットするノイズフィルタＦＬＴと、信号の立上りや立下りを緩やかにするローパスフィルタＬＰＦと、ノイズフィルタＦＬＴを通過した信号とローパスフィルタＬＰＦを通過した信号とを入力とする２つのオフセット・コンパレータＣＭＰ１１，ＣＭＰ１２と、これらのコンパレータＣＭＰ１１，ＣＭＰ１２の出力信号がセット端子とリセット端子にそれぞれ入力されたＲＳフリップフロップＦＦ２と、ＦＦ２の出力Ｑがロウレベルからハイレベルへ変化あるいはその逆に変化した際にパルスを生成し出力するワンショットパルス生成回路ＯＰＧ３と、該パルスによって信号分離回路１５ｂの入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路Ｓ＆Ｈとにより構成されている。 FIG. 6 shows a more specific circuit configuration example of the signal separation circuit 15b.
As shown in FIG. 6, the signal separation circuit 15b according to this embodiment includes a noise filter FLT that cuts high-frequency noise from the received composite signal, a low-pass filter LPF that makes the rise and fall of the signal gentle, and a noise filter Two offset comparators CMP11 and CMP12 that receive a signal that has passed through the FLT and a signal that has passed through the low-pass filter LPF, and an RS flip-flop in which the output signals of these comparators CMP11 and CMP12 are input to the set terminal and the reset terminal, respectively. FF2, a one-shot pulse generation circuit OPG3 that generates and outputs a pulse when the output Q of FF2 changes from low level to high level or vice versa, and the input signal of the signal separation circuit 15b is sampled by the pulse. Sample hold times It is constituted by the S & H.

オフセット・コンパレータは、意図的に入力にオフセットを持たせたコンパレータであり、例えば差動増幅回路の差動トランジスタの負荷となるカレントミラー接続された一対のトランジスタの素子サイズを変えることでオフセットを持たせることができる。この実施例では、非反転入力端子から反転入力端子に向かって負となるオフセット、すなわち非反転入力端子に反転入力端子よりもオフセット分だけ低い電圧が入力されたときに出力がゼロになるように設定される。このようなオフセットをコンパレータＣＭＰ１１とＣＭＰ１２に付与することで、同一レベルの電圧が非反転入力端子と反転入力端子に入力された状態でＣＭＰ１１，ＣＭＰ１２の出力が確実にロウレベルとなるように動作させることができる。   An offset comparator is a comparator that intentionally has an input offset. For example, the offset comparator has an offset by changing the element size of a pair of transistors that are connected to a current mirror that is a load of a differential transistor of a differential amplifier circuit. Can be made. In this embodiment, when the offset that is negative from the non-inverting input terminal toward the inverting input terminal, that is, when the voltage that is lower than the inverting input terminal is input to the non-inverting input terminal, the output becomes zero. Is set. By applying such an offset to the comparators CMP11 and CMP12, the outputs of CMP11 and CMP12 are reliably operated at a low level in a state where the same level voltage is input to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal. Can do.

コンパレータＣＭＰ１１とＣＭＰ１２には、それぞれノイズフィルタＦＬＴを通過した信号とさらにローパスフィルタＬＰＦを通過した信号とが逆の関係で入力、すなわちコンパレータＣＭＰ１１の非反転入力端子にノイズフィルタＦＬＴを通過した信号が入力されローパスフィルタＬＰＦを通過した信号はＣＭＰ１１の反転入力端子に入力される一方、コンパレータＣＭＰ１２の非反転入力端子にはローパスフィルタＬＰＦを通過した信号が入力されノイズフィルタＦＬＴを通過した信号はＣＭＰ１２の反転入力端子に入力されるように構成されている。このような関係で２つの信号をＣＭＰ１１，ＣＭＰ１２へ入力させることで、ＣＭＰ１１とＣＭＰ１２が信号分離回路１５ｂの入力信号（ＦＢとＰＷＭが合成されたパルス状の信号）の変化点を見極めてパルス信号を出力することができる。ローパスフィルタＬＰＦは、コンパレータＣＭＰ１１とＣＭＰ１２が２つの入力信号の過渡応答の差（立上がり速度の差）を検出できれば良いので、比較的小さな時定数を有するように構成しておくことができ、ＩＣ化する上で支障とならない。   Each of the comparators CMP11 and CMP12 receives a signal that has passed through the noise filter FLT and a signal that has passed through the low-pass filter LPF in opposite relations, that is, a signal that has passed through the noise filter FLT is input to the non-inverting input terminal of the comparator CMP11. The signal passing through the low-pass filter LPF is input to the inverting input terminal of the CMP 11, while the signal passing through the low-pass filter LPF is input to the non-inverting input terminal of the comparator CMP 12 and the signal passing through the noise filter FLT is inverted from the CMP 12. It is configured to be input to the input terminal. By inputting the two signals to CMP11 and CMP12 in such a relationship, CMP11 and CMP12 identify the changing point of the input signal of the signal separation circuit 15b (a pulse-like signal in which FB and PWM are combined) to determine the pulse signal. Can be output. The low-pass filter LPF only needs to be able to detect the difference between the transient responses of the two input signals (difference in the rising speed) by the comparators CMP11 and CMP12. Therefore, the low-pass filter LPF can be configured to have a relatively small time constant. It will not hinder you.

ここで、図６に示されている信号分離回路１５ｂの動作を説明する。
信号分離回路１５ｂの入力信号は、図７（Ａ）のような矩形状の波形であり、ロウレベルの期間Ｔ１はフィードバック信号ＦＢの電位、またはハイレベルの期間Ｔ２はフィードバック信号ＦＢにＰＷＭ制御信号PWMの振幅を加算した電位である。ノイズフィルタＦＬＴを通過した信号は、ほぼ同じ矩形波の信号である。一方、この矩形波がローパスフィルタＬＰＦを通過すると図７（Ｂ）のようになまった波形となる。信号分離回路１５ｂの入力信号が立ち上がる際、コンパレータＣＭＰ１１がこの２つの信号の過渡応答の差を検出して出力がハイレベルに変化する。そして、ローパスフィルタＬＰＦを通過した信号がハイレベルに達すると、コンパレータＣＭＰ１１の２つの入力端子は同一電位となるため、出力がロウレベルに変化する。これによって、信号分離回路１５ｂの入力信号が立ち上がる際に、コンパレータＣＭＰ１１から図７（Ｃ）のように短いパルスが出力され、それによって後段のフリップフロップＦＦ２がセットされ、出力Ｑは電源電圧Ｖregに変化する。 Here, the operation of the signal separation circuit 15b shown in FIG. 6 will be described.
The input signal of the signal separation circuit 15b has a rectangular waveform as shown in FIG. 7A. The low-level period T1 is the potential of the feedback signal FB, or the high-level period T2 is the PWM control signal PWM. Is a potential obtained by adding the amplitudes of. The signals that have passed through the noise filter FLT are substantially the same rectangular wave signals. On the other hand, when this rectangular wave passes through the low-pass filter LPF, the waveform becomes distorted as shown in FIG. When the input signal of the signal separation circuit 15b rises, the comparator CMP11 detects the difference between the transient responses of the two signals, and the output changes to a high level. When the signal that has passed through the low-pass filter LPF reaches a high level, the two input terminals of the comparator CMP11 have the same potential, so the output changes to a low level. Thus, when the input signal of the signal separation circuit 15b rises, a short pulse is output from the comparator CMP11 as shown in FIG. 7C, whereby the subsequent flip-flop FF2 is set, and the output Q is set to the power supply voltage Vreg. Change.

また、信号分離回路１５ｂの入力信号が立ち下がる際には、コンパレータＣＭＰ１２がロウレベルに向かって変化する２つの信号の過渡応答の差を検出して出力がハイレベルに変化する。そして、ローパスフィルタＬＰＦを通過した信号がロウレベルに達すると、コンパレータＣＭＰ１２の２つの入力端子は同一電位となるため、出力がロウレベルに変化する。これによって、信号分離回路１５ｂの入力信号が立ち下がる際には、コンパレータＣＭＰ１２から図７（Ｄ）のように短いパルスが出力され、それによって後段のフリップフロップＦＦ２がリセットされ、出力Ｑは接地電位に変化する。その結果、図７（Ｅ）のように、フリップフロップＦＦ２の出力Ｑに、ＰＷＭ制御信号PWMが再生される。   When the input signal of the signal separation circuit 15b falls, the comparator CMP12 detects the difference between the transient responses of the two signals that change toward the low level, and the output changes to the high level. When the signal that has passed through the low-pass filter LPF reaches a low level, the two input terminals of the comparator CMP12 have the same potential, so the output changes to a low level. As a result, when the input signal of the signal separation circuit 15b falls, a short pulse is output from the comparator CMP12 as shown in FIG. 7D, thereby resetting the subsequent flip-flop FF2, and the output Q becomes the ground potential. To change. As a result, as shown in FIG. 7E, the PWM control signal PWM is reproduced at the output Q of the flip-flop FF2.

さらに、フリップフロップＦＦ２の出力Ｑがロウレベルからハイレベルに変化すると、適当な遅延時間をおいてワンショットパルス生成回路ＯＰＧ３により図７（Ｆ）のようなパルスが生成され、このパルスをサンプリングクロックφｓとしてサンプルホールド回路Ｓ＆Ｈが動作して、信号分離回路１５ｂの入力信号をサンプリングする。これにより、サンプルホールド回路Ｓ＆Ｈにフィードバック信号ＦＢの情報を含むハイレベルの期間Ｔ２の電圧が取り込まれることとなる。このとき、サンプリングされる電位は、フィードバック信号ＦＢにＰＷＭ制御信号PWMの振幅を加算した電位つまり下駄を履かせた電位であるが、下駄を履かせた分のオフセットは、出力に対してエラーアンプの利得分の１の誤差として現れるので、精度上で支障にはならない。   Further, when the output Q of the flip-flop FF2 changes from the low level to the high level, the one-shot pulse generation circuit OPG3 generates a pulse as shown in FIG. 7F with an appropriate delay time, and this pulse is generated by the sampling clock φs. The sample hold circuit S & H operates to sample the input signal of the signal separation circuit 15b. As a result, the voltage of the high level period T2 including the information of the feedback signal FB is taken into the sample and hold circuit S & H. At this time, the potential to be sampled is a potential obtained by adding the amplitude of the PWM control signal PWM to the feedback signal FB, that is, a potential where clogs are put on. It appears as an error of 1 of the gain, so there is no problem in accuracy.

また、サンプリングする電圧をロウレベルの期間Ｔ２で取り込む方法が考えられる。しかし、信号分離回路１５ｂで分離されたフィードバック信号ＦＢは、ＰＷＭ制御パルスを生成する後段のＰＷＭコンパレータＣＭＰ１に供給され、鋸波状の波形信号と比較される。この際、ＰＷＭコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に入力される電圧は、フォトカプラのフォトダイオードＰＤ１に流れる電流値と１：１の対応関係にある。従って、例えばあるＦＢ量に対してＰＷＭコンパレータＣＭＰ１の入力電圧を例えば２Ｖにしたい場合に、ＰＷＭ制御信号PWMのロウレベルの期間にサンプリングしたときにも２Ｖの電圧を入力させるように設計、つまり動作点を高めに設定すると、ＣＭＰ１にさらに高い電圧が入力されることとなるＰＷＭ制御信号PWMのハイレベル期間においては、フォトダイオードＰＤ１に流れる電流値がずっと大きな値になってしまう。   Further, a method for taking in the sampling voltage in the low level period T2 is conceivable. However, the feedback signal FB separated by the signal separation circuit 15b is supplied to the subsequent PWM comparator CMP1 that generates the PWM control pulse, and is compared with the sawtooth waveform signal. At this time, the voltage input to the inverting input terminal of the PWM comparator CMP1 has a 1: 1 correspondence with the value of the current flowing through the photodiode PD1 of the photocoupler. Therefore, for example, when it is desired to set the input voltage of the PWM comparator CMP1 to 2 V, for example, for a certain FB amount, it is designed to input a voltage of 2 V even when sampling during the low level period of the PWM control signal PWM, that is, the operating point. Is set to a higher value, the value of the current flowing through the photodiode PD1 becomes much larger during the high level period of the PWM control signal PWM in which a higher voltage is input to the CMP1.

そこで、本実施例の信号分離回路１５ｂでは、上記のようにフィードバック信号ＦＢのハイレベル期間Ｔ２において、サンプルホールド回路Ｓ＆Ｈにフィードバック信号ＦＢの情報を含む電圧をサンプリングするようにしている。これにより、ＰＷＭコンパレータＣＭＰ１の入力側において、（ＦＢ＋ＰＷＭ）のときにＣＭＰ１の入力電圧が２Ｖになるようにすればよく、それによってＰＷＭ制御信号PWMのハイレベル期間においてフォトダイオードＰＤ１に流す電流値を少なくすることでき、フォトカプラの寿命を長くする観点および低省電力化を図る観点から好ましい結果が得られる。   Therefore, in the signal separation circuit 15b of this embodiment, the voltage including the information of the feedback signal FB is sampled in the sample hold circuit S & H during the high level period T2 of the feedback signal FB as described above. As a result, on the input side of the PWM comparator CMP1, the input voltage of CMP1 may be set to 2 V when (FB + PWM), and thereby the value of the current passed through the photodiode PD1 during the high level period of the PWM control signal PWM is set. From the viewpoint of extending the life of the photocoupler and reducing power consumption, preferable results can be obtained.

前述したように、本実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータによれば、１つのフォトカプラによって、アナログ信号である帰還信号ＦＢとデジタル信号である外部ＰＷＭ制御信号PWMの２つの信号を一次側の回路から二次側の回路へ合成して伝達し二次側で分離することができ、部品点数を減らし装置の小型化が可能となる。
また、本実施形態のＡＣ−ＤＣコンバータによれば、フォトカプラを構成する受光側のトランジスタＴｒ１のコレクタ端子に、プルアップ抵抗Ｒｐ１を介して内部電圧Ｖregを印加するようにしているため、前述したように、制御用ＩＣの内部素子に耐圧以上の電圧が印加されて破壊されるのを防止できるとともに、ＩＣの外部端子を増やす必要がなくコストアップを回避できるという利点がある。 As described above, according to the AC-DC converter of the present embodiment, two signals of the feedback signal FB that is an analog signal and the external PWM control signal PWM that is a digital signal are transmitted from the primary circuit by one photocoupler. It can be synthesized and transmitted to the circuit on the secondary side and separated on the secondary side, and the number of parts can be reduced and the apparatus can be downsized.
Further, according to the AC-DC converter of this embodiment, the internal voltage Vreg is applied to the collector terminal of the light-receiving side transistor Tr1 constituting the photocoupler via the pull-up resistor Rp1, and thus the above-described case. As described above, there is an advantage that it is possible to prevent a voltage exceeding the withstand voltage from being applied to the internal element of the control IC and destroy it, and it is not necessary to increase the number of external terminals of the IC, thereby avoiding an increase in cost.

図９には、フィードバック量補正回路１８の他の実施例を示す。
図３の実施形態においては、出力電流を検出する誤差アンプＡＭＰ１に供給される参照電圧Ｖref1を可変電圧源ＶＳによって発生させ、該可変電圧源ＶＳにより発生する参照電圧Ｖref1を外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比に応じて変化させるように構成されている。
これに対し、図９の実施例では、参照電圧Ｖref1を定電圧源によって発生させて固定しておくとともに、基準電圧Ｖref2と誤差アンプＡＭＰ１の反転入力端子との間に、直列形態に接続された抵抗Ｒ５とＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ５とを設け、Ｑ５のゲート端子に外部ＰＷＭ制御信号PWMを入力してオン／オフ動作させるようにしたものである。なお、抵抗Ｒ５とトランジスタＱ５の接続順序は逆であっても良い。 FIG. 9 shows another embodiment of the feedback amount correction circuit 18.
In the embodiment of FIG. 3, the reference voltage Vref1 supplied to the error amplifier AMP1 that detects the output current is generated by the variable voltage source VS, and the reference voltage Vref1 generated by the variable voltage source VS is generated by the external PWM control signal PWM. It is configured to change according to the duty ratio.
On the other hand, in the embodiment of FIG. 9, the reference voltage Vref1 is generated and fixed by a constant voltage source, and connected in series between the reference voltage Vref2 and the inverting input terminal of the error amplifier AMP1. A resistor R5 and an N-channel MOS transistor Q5 are provided, and an external PWM control signal PWM is input to the gate terminal of Q5 for on / off operation. Note that the connection order of the resistor R5 and the transistor Q5 may be reversed.

この実施例（図９）のフィードバック量補正回路１８は、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比に応じて誤差アンプＡＭＰ１の反転入力端子へ入力される電圧の平均電位を引き上げるあるいは引き下げるように作用する。すなわち、外部ＰＷＭ制御信号PWMによってオン／オフされるトランジスタＱ５と直列の抵抗Ｒ５と、誤差アンプＡＭＰ１の反転入力端子と出力端子との間に接続されている容量Ｃｆとでフィルタ回路が構成され、このフィルタ回路によって外部ＰＷＭ制御信号PWMのパルスを平均化してデューティに比例した電位を発生し、それをセンス抵抗Ｒｓにより電流−電圧変換された電圧Ｖｄを平滑した電圧に加算して誤差アンプＡＭＰ１へ入力するように構成されている。
これにより、図９のフィードバック量補正回路１８は、外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティ比が変化しても誤差アンプＡＭＰ１の（−）入力端子の電圧が変化しないように動作することとなる。 The feedback amount correction circuit 18 of this embodiment (FIG. 9) acts to raise or lower the average potential of the voltage input to the inverting input terminal of the error amplifier AMP1 in accordance with the duty ratio of the external PWM control signal PWM. That is, a filter circuit is configured by the resistor R5 in series with the transistor Q5 that is turned on / off by the external PWM control signal PWM and the capacitor Cf connected between the inverting input terminal and the output terminal of the error amplifier AMP1. This filter circuit averages the pulses of the external PWM control signal PWM to generate a potential proportional to the duty, adds it to the smoothed voltage of the voltage Vd that has been current-voltage converted by the sense resistor Rs, and supplies it to the error amplifier AMP1. Configured to input.
As a result, the feedback amount correction circuit 18 of FIG. 9 operates so that the voltage at the (−) input terminal of the error amplifier AMP1 does not change even if the duty ratio of the external PWM control signal PWM changes.

図３の実施形態における外部ＰＷＭ制御信号PWMによる可変電圧源ＶＳの制御回路も図９と同様な構成、すなわちＭＯＳトランジスタとフィルタ回路でＰＷＭ信号を平均化し、その電圧で可変電圧源ＶＳを制御して参照電圧Ｖref1を変化させるようにすることができる。
なお、フィードバック量補正回路１８を可変電圧源ＶＳによって構成し、誤差アンプＡＭＰ１の非反転入力端子へ入力される参照電圧Ｖref1を外部ＰＷＭ制御信号PWMのデューティに比例して変化させる図３の実施形態と同じ方向の補正を、他の構成が図３と同一である図９の実施例で行わせるには、トランジスタＱ５のゲート端子に図３の場合とは逆相の関係になる外部ＰＷＭ制御信号PWMを入力させればよい。 The control circuit for the variable voltage source VS based on the external PWM control signal PWM in the embodiment of FIG. 3 also has the same configuration as that of FIG. 9, that is, the PWM signal is averaged by the MOS transistor and the filter circuit, Thus, the reference voltage Vref1 can be changed.
Note that the feedback amount correction circuit 18 is configured by a variable voltage source VS, and the reference voltage Vref1 input to the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1 is changed in proportion to the duty of the external PWM control signal PWM. In order to perform correction in the same direction as in the embodiment of FIG. 9 in which the other configuration is the same as that of FIG. 3, an external PWM control signal having a phase relationship opposite to that in FIG. Just input PWM.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、図３の実施形態は負荷が電流性負荷で電流出力型の電源回路であるため、出力端子ＯＵＴ２と接地点との間にセンス抵抗Ｒｓを設けて出力電流を検出するようにしているが、ＰＷＭ信号で出力電圧の制御を行う電圧出力型の電源回路においては、出力端子ＯＵＴ１と接地点との間に直列形態の抵抗等からなる分圧回路を設けて出力電圧を検出するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、フォトカプラを構成する受光用トランジスタＴｒ１のコレクタを、プルアップ抵抗Ｒｐ１を介して内部電圧Ｖregが印加された端子に接続するようにしているが、プルアップ抵抗Ｒｐ１の代わりに定電流源でプルアップするように構成しても良い。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the embodiment of FIG. 3, since the load is a current load and is a current output type power supply circuit, a sense resistor Rs is provided between the output terminal OUT2 and the ground point to detect the output current. In the voltage output type power supply circuit that controls the output voltage with the PWM signal, a voltage dividing circuit composed of a series resistor or the like is provided between the output terminal OUT1 and the ground point to detect the output voltage. Also good.
In the above embodiment, the collector of the light receiving transistor Tr1 constituting the photocoupler is connected to the terminal to which the internal voltage Vreg is applied via the pull-up resistor Rp1, but instead of the pull-up resistor Rp1. Alternatively, it may be configured to be pulled up by a constant current source.

さらに、前記実施形態では、トランスの一次側巻線に間歇的に電流を流すスイッチング素子ＳＷを、電源制御用ＩＣ２３とは別個の素子（ＭＯＳトランジスタ）としているが、このスイッチング素子ＳＷを電源制御用ＩＣ２３に取り込んで、１つの半導体集積回路として構成してもよい。また、スイッチング素子ＳＷはＭＯＳトランジスタに限定されずバイポーラトランジスタであってもよい。
さらに、前記実施形態では、本発明を、負荷としてＬＥＤランプを駆動する電源装置に適用した場合について説明したが、本発明は負荷がＬＥＤランプである場合に限定されず、絶縁型電源装置一般に広く適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the switching element SW that allows current to flow intermittently through the primary winding of the transformer is an element (MOS transistor) that is separate from the power supply control IC 23. However, the switching element SW is used for power supply control. It may be incorporated into the IC 23 and configured as one semiconductor integrated circuit. Further, the switching element SW is not limited to a MOS transistor and may be a bipolar transistor.
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a power supply device that drives an LED lamp as a load has been described. However, the present invention is not limited to the case where the load is an LED lamp, and is generally widely used in an insulated power supply device. Can be applied.

１０ 電力変換手段
１１ 整流手段
１２ フィルタ回路
１３ 検出手段
１４ 帰還電圧生成回路
１５ 信号伝達回路
１５ａ 信号合成回路
１５ｂ 信号分離回路
１６ スイッチ手段（スイッチング素子）
１７ 制御回路
１８ フィードバック量補正回路
１９ マスク回路
２０ 内部電源回路
２１ フィルタ
２２ ダイオード・ブリッジ回路（整流回路）
２３ 電源制御回路（電源制御用ＩＣ）
ＡＭＰ１ 誤差アンプ
ＡＭＰ２ バッファアンプ
ＡＭＰ３ 誤差アンプ
ＰＣ フォトカプラ（信号伝達手段）
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２ コンパレータ
ＯＰＧ１，ＯＰＧ２ ワンショットパルス生成回路
ＲＡＭＰ 波形信号生成回路
ＬＧＣ ロジック回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power conversion means 11 Rectification means 12 Filter circuit 13 Detection means 14 Feedback voltage generation circuit 15 Signal transmission circuit 15a Signal synthesis circuit 15b Signal separation circuit 16 Switch means (switching element)
17 Control circuit 18 Feedback amount correction circuit 19 Mask circuit 20 Internal power supply circuit 21 Filter 22 Diode bridge circuit (rectifier circuit)
23 Power control circuit (Power control IC)
AMP1 Error amplifier AMP2 Buffer amplifier AMP3 Error amplifier PC Photocoupler (Signal transmission means)
CMP1, CMP2 Comparator OPG1, OPG2 One-shot pulse generation circuit RAMP Waveform signal generation circuit LGC Logic circuit

Claims (6)

一次側に入力された交流電力を変換して二次側へ出力する電力変換手段と、前記電力変換手段の二次側に設けられた整流手段と、前記整流手段により整流された電流・電圧のうち所定の周波数帯の電流・電圧を通過させるフィルタと、前記フィルタを介して負荷へ供給される出力電流もしくは出力電圧を検出する検出手段と、外部から供給され、かつ、そのデューティ比に制御情報を有する出力制御パルス信号に基づいて前記検出手段による検出信号の補正を行う補正手段と、前記補正手段により補正された検出信号に対応するフィードバック信号および前記出力制御パルス信号に応じて前記電力変換手段の一次側に流す電流を制御するスイッチング素子の制御信号を生成し出力する制御回路と、前記フィードバック信号および前記出力制御パルス信号を前記制御回路へ伝達する信号伝達回路と、を有する絶縁型電源装置であって、
前記信号伝達回路は、
前記フィードバック信号と前記出力制御パルス信号とを合成する信号合成回路と、該信号合成回路によって合成された信号を一次側へ伝達する信号伝達手段と、該信号伝達手段によって伝達された信号から前記フィードバック信号と前記出力制御パルス信号とを分離する信号分離回路と、を備え、
前記信号合成回路は、前記フィードバック信号の電位に前記出力制御パルス信号の振幅を加算したものを合成信号として生成する加算回路からなり、
前記信号分離回路は、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立上がりを検出する立上がり検出回路と、前記信号伝達手段によって伝達された信号の立下がりを検出する立下がり検出回路と、前記立上がり検出回路の出力に応じてハイレベルに変化し前記立下がり検出回路の出力に応じてロウレベルに変化する信号を生成する論理回路と、該論理回路の出力が変化したことに応じて前記信号伝達手段によって伝達された信号をサンプリングするサンプルホールド回路とを備えることを特徴とする絶縁型電源装置。 Power conversion means for converting AC power input to the primary side and outputting it to the secondary side, rectification means provided on the secondary side of the power conversion means, and current / voltage rectified by the rectification means Among them, a filter that allows a current / voltage in a predetermined frequency band to pass through, a detection means that detects an output current or output voltage supplied to the load via the filter , and a control information that is supplied from the outside and that has a duty ratio A correction means for correcting the detection signal by the detection means based on the output control pulse signal, and a feedback signal corresponding to the detection signal corrected by the correction means and the power conversion means according to the output control pulse signal a control circuit for generating and outputting a control signal of the switching element for controlling the current flowing in the primary side of said feedback signal and said output control An insulating type power supply apparatus having the signal transmitting circuit for transmitting a pulse signal to the control circuit, and
The signal transmission circuit is
Before a signal combining circuit for combining the notated fed back signal and said output control pulse signal, the signal transmitting means for transmitting a signal synthesized by the signal synthesizing circuit to the primary side, from a signal transmitted by said signal transmitting means A signal separation circuit for separating the feedback signal and the output control pulse signal,
The signal synthesis circuit is composed of an addition circuit that generates a synthesized signal by adding the amplitude of the output control pulse signal to the potential of the feedback signal,
The signal separation circuit includes a rise detection circuit that detects a rise of the signal transmitted by the signal transmission means, a fall detection circuit that detects a fall of the signal transmitted by the signal transmission means, and the rise detection circuit A logic circuit that generates a signal that changes to a high level according to the output of the signal and changes to a low level according to the output of the fall detection circuit, and is transmitted by the signal transmission means in response to the change in the output of the logic circuit. And a sample-and-hold circuit for sampling the received signal . 前記サンプルホールド回路は、前記論理回路の出力がハイレベルに変化した後、前記論理回路の出力がロウレベルに変化する前に、前記信号伝達手段によって伝達された信号をサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載の絶縁型電源装置。 The sample-and-hold circuit, wherein the output of said logic circuit after the change to the high level, the output of said logic circuit before changes to low level, characterized by sampling the signal transmitted by said signal transmitting means Item 2. The insulated power supply device according to Item 1 . 前記信号分離回路は、該信号分離回路に入力される前記合成信号の波形を緩やかにして出力するローパスフィルタを備え、前記立上がり検出回路および立下がり検出回路は各々オフセット・コンパレータにより構成され、前記合成信号と前記ローパスフィルタを通過した信号とが、前記オフセット・コンパレータの一対の入力端子へそれぞれ逆の関係で入力されていることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁型電源装置。 The signal separation circuit includes a low pass filter for outputting to the gentle waveform of the composite signal input to the signal separation circuit, the rise detection circuit and the falling detection circuit are each constituted by an offset comparator, wherein 3. The isolated power supply device according to claim 1, wherein the synthesized signal and the signal that has passed through the low-pass filter are input to the pair of input terminals of the offset comparator in opposite relations. 前記制御回路は、
前記信号伝達手段により伝達された信号と所定の参照電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差増幅回路と、
前記制御パルスの周波数よりも高い周波数の波形信号と前記信号分離回路により分離された前記検出信号に対応するフィードバック信号とを比較して前記スイッチング素子のＰＷＭ制御パルスを生成するパルス生成回路と、
前記信号分離回路により分離された前記出力制御パルス信号に基づいて前記スイッチング素子へ供給されるＰＷＭ制御パルスを遮断するマスク回路と、
を備え、前記信号分離回路は前記信号伝達手段と前記パルス生成回路との間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の絶縁型電源装置。 The control circuit includes:
An error amplification circuit that outputs a voltage corresponding to a potential difference between the signal transmitted by the signal transmission means and a predetermined reference voltage;
A pulse generation circuit that generates a PWM control pulse of the switching element by comparing a waveform signal having a frequency higher than the frequency of the control pulse and a feedback signal corresponding to the detection signal separated by the signal separation circuit;
A mask circuit that blocks a PWM control pulse supplied to the switching element based on the output control pulse signal separated by the signal separation circuit;
The insulated power supply device according to claim 3, wherein the signal separation circuit is provided between the signal transmission means and the pulse generation circuit. 前記信号伝達手段は発光素子と受光素子とからなるフォトカプラであり、
前記制御回路および前記信号分離回路は１つの半導体チップ上に形成され、該半導体チップ上には外部から供給される電源電圧に基づいて内部で使用される電源電圧を生成する内部電源回路が設けられ、
前記信号伝達手段を構成する前記受光素子には抵抗素子を介して前記内部電源回路により生成された電圧が印加されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁型電源装置。 The signal transmission means is a photocoupler composed of a light emitting element and a light receiving element,
The control circuit and the signal separation circuit are formed on one semiconductor chip, and an internal power supply circuit that generates a power supply voltage used internally based on a power supply voltage supplied from the outside is provided on the semiconductor chip. ,
5. The insulated power supply according to claim 1 , wherein a voltage generated by the internal power supply circuit is applied to the light receiving element constituting the signal transmission means via a resistance element. apparatus. 請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁型電源装置と、該絶縁型電源装置の出力端子に接続され前記出力電流が流されることで点灯するＬＥＤランプと、前記出力制御パルス信号を生成する制御信号生成手段とを備えた照明装置であって、前記出力制御パルス信号は前記ＬＥＤランプの明るさを制御するための調光制御パルスであることを特徴とする照明装置。 An insulated power supply device according to any one of claims 1 to 5 , an LED lamp that is connected to an output terminal of the insulated power supply device and is turned on when the output current flows, and generates the output control pulse signal An illumination device comprising a control signal generating means, wherein the output control pulse signal is a dimming control pulse for controlling the brightness of the LED lamp.
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