JP5717058B2 - Integrated circuit, power supply device and lighting device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、集積回路、電源装置および照明装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an integrated circuit, a power supply device, and a lighting device.

発光ダイオードを、DC−DCコンバータを用いて点灯することにより、回路効率の高いLED点灯装置が得られることは既知である(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載のDC−DCコンバータは、降圧チョッパからなり、オン状態のスイッチ素子を経由したインダクタ(第1のインダクタ)に増加する電流が流れることにより、そこに磁気結合した2次巻線(第2のインダクタ)に誘起する電圧を帰還してスイッチ素子のオン動作を継続させる。また、スイッチ素子と直列に抵抗素子R6を増加電流検出用として挿入し、当該抵抗素子R6の降下電圧が予め設定された閾値を超えたときに、スイッチ素子をオフさせる制御回路を付加している。   It is known that an LED lighting device with high circuit efficiency can be obtained by lighting a light emitting diode using a DC-DC converter (see, for example, Patent Document 1). The DC-DC converter described in Patent Document 1 includes a step-down chopper, and a secondary winding that is magnetically coupled thereto when an increasing current flows through an inductor (first inductor) via an on-state switch element. The voltage induced in the (second inductor) is fed back to continue the ON operation of the switch element. In addition, a resistance element R6 is inserted in series with the switching element for detecting an increased current, and a control circuit is added to turn off the switching element when the voltage drop of the resistance element R6 exceeds a preset threshold value. .

そうして、増加する電流が所定値を超えたときにスイッチ素子がオフすると、第1のインダクタに蓄積された電磁エネルギーが放出されて、減少する電流がダイオード15および出力端のコンデンサ9を経由して流れる。そして、減少する電流が0になったときに、インダクタの2次巻線に発生する逆起電力でスイッチ素子をオンさせる。以上の回路動作を繰り返すことで、自励式の定電流制御によるDC−DC変換が行われて発光ダイオードが点灯する。   Then, when the switching element is turned off when the increasing current exceeds a predetermined value, the electromagnetic energy accumulated in the first inductor is released, and the decreasing current passes through the diode 15 and the capacitor 9 at the output end. Then flow. When the decreasing current becomes zero, the switch element is turned on by the counter electromotive force generated in the secondary winding of the inductor. By repeating the above circuit operation, DC-DC conversion is performed by self-excited constant current control, and the light emitting diode is turned on.

一方、ワイドギャップ半導体は、大きなバンドギャップを有する半導体である。半導体基板にSiC(炭化珪素)やGaN(窒化ガリウム)やダイヤモンドのような半導体を用いたワイドバンドギャップ半導体素子は、Siパワーデバイスの性能限界を大幅に突破するポテンシャルを有する半導体として注目されていて、高周波パワーデバイスの分野においてもワイドギャップ半導体への期待は大きい。なお、これらワイドバンドギャップ半導体素子は、ゲート電圧がゼロの時に電流が流れるノーマリオン特性を有しているのが一般的である(例えば、特許文献2参照。)。   On the other hand, a wide gap semiconductor is a semiconductor having a large band gap. Wide bandgap semiconductor elements using semiconductors such as SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and diamond as semiconductor substrates are attracting attention as semiconductors that have the potential to significantly break the performance limits of Si power devices. In the field of high-frequency power devices, expectations for wide gap semiconductors are high. These wide band gap semiconductor elements generally have normally-on characteristics in which current flows when the gate voltage is zero (see, for example, Patent Document 2).

また、ワイドバンドギャップ半導体を用いた代表的半導体素子としてJFET(接合型FET)、SIT(静電誘導型トランジスタ)、MESFET(金属−半導体FET:Metal−Semiconductor−Field−Effect−Transistor)、HFET(Heterojunction Field Effect Transistor)、HEMT(High Electron Mobility Transistor)および蓄積型FETなどがある。ノーマリオン特性を有している半導体素子(以下、ノーマリオンスイッチという。)を確実にオフさせるためには負ゲート電圧用の駆動回路が必要である。   Further, as representative semiconductor elements using wide band gap semiconductors, JFET (junction FET), SIT (electrostatic induction transistor), MESFET (metal-semiconductor-field-effect-transistor), HFET ( There are Heterojunction Field Effect Transistors), HEMTs (High Electron Mobility Transistors), and storage FETs. In order to reliably turn off a semiconductor element having normally-on characteristics (hereinafter referred to as a normally-on switch), a drive circuit for a negative gate voltage is required.

ワイドバンドギャップ半導体素子は、上述のように優れた特徴を有しているので、LED点灯装置のスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、10MHz以上の高周波動作をさせることで装置の大幅な小形化が期待できる。   Since the wide band gap semiconductor element has excellent characteristics as described above, a wide band gap semiconductor is used for the switching element of the LED lighting device, so that the high frequency operation of 10 MHz or more can be performed to significantly increase the device. Miniaturization can be expected.

特許第4123886号公報Japanese Patent No. 4123886 特開2007−006658号公報JP 2007-006658 A

しかしながら、従来技術のLED点灯装置は、スイッチ素子と直列に挿入してインダクタに流れる増加する電流を検出する抵抗素子などのインピーダンス手段と、インピーダンス手段の電圧降下が予め設定された閾値に達したときにスイッチング素子をオフさせる制御回路とで構成された電流帰還形の帰還回路を必要としている。そのため、回路構成が複雑化するばかりでなく、小形化に対しても難点となるという問題がある。
本発明は、小型化に寄与する集積回路、電源装置および照明装置を提供することを目的とする。
However, when the LED lighting device of the prior art is inserted in series with the switch element and impedance means such as a resistance element for detecting an increasing current flowing through the inductor, and the voltage drop of the impedance means reaches a preset threshold value In addition, a current feedback type feedback circuit composed of a control circuit for turning off the switching element is required. For this reason, there is a problem that not only the circuit configuration becomes complicated, but also there is a difficulty in miniaturization.
An object of this invention is to provide the integrated circuit, power supply device, and illuminating device which contribute to size reduction.

実施形態の集積回路は、DC−DC変換に用いられる。この集積回路は、一対の主端子と制御素子とを有するスイッチング素子と、一対の主端子と制御素子とを有する電流制御素子と、一対の主端子を有するダイオード素子とを備え、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の前記主端子同士が直列に接続された直列接続体を具備するとともに、前記直列接続体は、前記直列接続体の一端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第1の外部端子と、前記直列接続体の他端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第2の外部端子と、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれか2つの前記主端子同士の接続点から導出された第3の外部端子と、前記スイッチング素子の制御端子から導出された第4の外部端子と、前記定電流素子の制御端子から導出された第5の外部端子とを具備する。
The integrated circuit of the embodiment is used for DC-DC conversion. The integrated circuit includes a switching element having a pair of main terminals and a control element, a current control element having a pair of main terminals and a control element, and a diode element having a pair of main terminals, the switching element, While comprising the serial connection body in which the main terminals of the current control element and the diode element are connected in series, the serial connection body is located on one end side of the serial connection body, and the switching element, A main terminal of at least one of the current control element and the diode element, the first external terminal connected to the main terminal not connected to the main terminal of another element, and the other end of the series connection body A main terminal of at least one of the switching element, the current control element and the diode element, and another element A second external terminal connected to the main terminal that is not connected to the main terminal, and a connection point between at least any two of the main terminals of the switching element, the current control element, and the diode element. 3 external terminals, a fourth external terminal derived from the control terminal of the switching element, and a fifth external terminal derived from the control terminal of the constant current element.

本発明によれば、集積回路、電源装置および照明装置の小型化が期待できる。   According to the present invention, miniaturization of an integrated circuit, a power supply device, and a lighting device can be expected.

第1の実施形態に関する回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram relating to the first embodiment. 第2の実施形態に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the second embodiment. 同じく各部の電流、電圧波形図である。Similarly, it is the electric current and voltage waveform figure of each part. 第3の実施形態に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the third embodiment. 第4の実施形態に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the fourth embodiment. 第5の実施形態に関する集積回路モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the integrated circuit module regarding 5th Embodiment. 同じく平面コイル構造体の模式的一部拡大・一部断面斜視図である。FIG. 2 is a schematic partially enlarged and partially sectional perspective view of the planar coil structure.

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(第1の実施例)第1の実施例の集積回路は、一対の主端子と制御素子とを有するスイッチング素子と、一対の主端子と制御素子とを有する電流制御素子と、一対の主端子を有するダイオード素子とを備え、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の前記主端子同士が直列に接続された直列接続体を具備するとともに、前記直列接続体は、前記直列接続体の一端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第1の外部端子と、前記直列接続体の他端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第2の外部端子と、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれか2つの前記主端子同士の接続点から導出された第3の外部端子と、前記スイッチング素子の制御端子から導出された第4の外部端子と、前記定電流素子の制御端子から導出された第5の外部端子とを具備することを特徴とする。   (First Embodiment) An integrated circuit according to a first embodiment includes a switching element having a pair of main terminals and a control element, a current control element having a pair of main terminals and a control element, and a pair of main terminals. A switching element, a current control element, and a serial connection body in which the main terminals of the diode element are connected in series, and the serial connection body of the series connection body. A first external terminal that is located on one end side and is connected to the main terminal that is at least one of the switching element, the current control element, and the diode element and is not connected to the main terminal of another element A terminal and at least one of the switching element, the current control element, and the diode element, located on the other end side of the series connection body; A second external terminal connected to the main terminal that is not connected to the main terminal of another element, and at least any two of the switching element, the current control element, and the diode element. A third external terminal derived from a connection point between the terminals, a fourth external terminal derived from the control terminal of the switching element, and a fifth external terminal derived from the control terminal of the constant current element; It is characterized by comprising.

(第2の実施例)第2の実施例の集積回路は、第1の実施例の集積回路において、少なくとも前記スイッチング素子、前記電流制御素子、および前記ダイオード素子のいずれかは、GaN(窒化ガリウム)を用いたことを特徴とする。   (Second Embodiment) The integrated circuit of the second embodiment is the same as the integrated circuit of the first embodiment, in which at least one of the switching element, the current control element, and the diode element is GaN (gallium nitride). ) Is used.

(第3の実施例)第3の実施例の電源装置は、第1または第2の実施例の集積回路を備えるとともに、前記集積回路の第3の外部端子に接続するインダクタと、前記インダクタに磁気結合するとともに、集積回路の第4の外部端子に接続する駆動巻線とを具備することを特徴とする。
(第4の実施例)第4の実施例の照明装置は、第3の実施例の電源装置と、前記電源装置から電力を供給される発光素子と、を具備していることを特徴とする
(Third Embodiment) A power supply apparatus according to a third embodiment includes the integrated circuit of the first or second embodiment, an inductor connected to a third external terminal of the integrated circuit, and the inductor And a drive winding that is magnetically coupled and connected to a fourth external terminal of the integrated circuit.
(Fourth Embodiment) An illumination device according to a fourth embodiment includes the power supply device according to the third embodiment and a light emitting element to which power is supplied from the power supply device.

本発明の実施形態において、「チョッパ」とは、降圧チョッパ、昇圧チョッパおよび昇降圧チョッパなどの各種チョッパを含む概念である。なお、昇降圧チョッパは、昇圧チョッパおよび降圧チョッパをシーケンシャルに接続したものである。上記各チョッパは、いずれもスイッチング素子をオンさせることにより直流電源からインダクタに増加電流が流れるとともに、スイッチング素子をオフさせることによりインダクタに蓄積された電磁エネルギーによりダイオードを経由して減少電流が流れる動作を繰り返して直流電源電圧をDC−DC変換して出力端に出力する点で共通している。   In the embodiment of the present invention, the “chopper” is a concept including various choppers such as a step-down chopper, a step-up chopper, and a step-up / step-down chopper. The step-up / step-down chopper is obtained by sequentially connecting a step-up chopper and a step-down chopper. In each of the above choppers, an increase current flows from the DC power source to the inductor by turning on the switching element, and a decrease current flows through the diode by the electromagnetic energy accumulated in the inductor by turning off the switching element. Is common in that the DC power supply voltage is DC-DC converted and output to the output terminal.

本発明の実施形態において、スイッチング素子は、ノーマリオンスイッチおよびノーマリオフスイッチのいずれであってもよい。スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体、例えばGaN−HEMTを用いると、MHz以上、例えば10MHz以上の高周波でのスイッチング特性が著しく向上してスイッチング損失が低下するとともに、インダクタも小形化するためにLED点灯装置の大幅な小形化を図ることができる。   In the embodiment of the present invention, the switching element may be either a normally-on switch or a normally-off switch. When a wide bandgap semiconductor such as GaN-HEMT is used as the switching element, the switching characteristics at high frequency of MHz or higher, for example, 10 MHz or higher are remarkably improved, the switching loss is reduced, and the inductor is also downsized. Can be greatly reduced in size.

また、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子の場合、ノーマリオン特性を有しているものの方が得やすく、低コストであるが、ノーマリオフ特性を有しているものも可能なので、これを用いてもよい。また、ノーマリオンスイッチング素子は、そのスイッチングの閾値が負であるものを用いると、インダクタに磁気結合した駆動巻線を用いたオフ制御が容易になるので好適である。   In addition, in the case of a switching element using a wide band gap semiconductor, a device having a normally-on characteristic is easier to obtain and lower in cost, but a device having a normally-off characteristic is also possible. Also good. In addition, it is preferable to use a normally-on switching element having a negative switching threshold, because off control using a drive winding magnetically coupled to the inductor is facilitated.

本発明の実施形態において、電流制御素子としての定電流手段は、定電流特性を有する回路手段であり、例えば定電流ダイオード、接合型FET、三端子レギュレータおよびトランジスタを用いた各種定電流回路などを用いることができる。なお、トランジスタを用いた定電流回路としては、一石または二石のトランジスタを用いた既知の定電流回路であることを許容する。また、接合型FETの一種であるGaN−HEMTを定電流手段として使用することができる。定電流手段としてのスイッチング素子は、10MHz以上の高周波のスイッチング特性が優れているので、高速スイッチングを行わせるのに好都合である。   In the embodiment of the present invention, the constant current means as the current control element is a circuit means having a constant current characteristic, such as a constant current diode, a junction FET, a three-terminal regulator, and various constant current circuits using transistors. Can be used. The constant current circuit using a transistor is allowed to be a known constant current circuit using a monolithic or bilithic transistor. Moreover, GaN-HEMT which is a kind of junction FET can be used as a constant current means. Since the switching element as the constant current means is excellent in switching characteristics at a high frequency of 10 MHz or more, it is convenient for performing high-speed switching.

本発明の実施形態において、電流制御素子としての定電流手段は、スイッチング素子のオン時にインダクタに電流が流れる第1の回路中にスイッチング素子と直列に介在する。また、定電流手段は、スイッチング素子を駆動する駆動巻線を含むスイッチ素子の駆動回路中にも介在する。これらの構成を具備していることにより、定電流手段を流れる増加する電流が定電流値に到達し、さらに増加しようとすると、定電流手段の電圧が急激に上昇するので、そのとき定電流手段に生じる電圧上昇によって、スイッチング素子の駆動回路に組み込まれる主端子(例えばソース)の電位を制御端子(例えばゲート)の電位に対して相対的に高くすることができる。その結果、制御端子の電位がスイッチング素子の閾値より低くなるために、スイッチング素子をオフさせることができる。この回路動作は、スイッチング素子がノーマリオンスイッチで、かつ閾値が負であることにより、一層容易かつ確実になるが、ノーマリオフスイッチに対しても有効である。   In the embodiment of the present invention, the constant current means as the current control element is interposed in series with the switching element in the first circuit in which current flows through the inductor when the switching element is turned on. The constant current means is also interposed in the drive circuit for the switch element including the drive winding for driving the switching element. By having these configurations, the increasing current flowing through the constant current means reaches a constant current value, and when further increasing, the voltage of the constant current means rapidly increases. Due to the rise in voltage, the potential of the main terminal (eg, source) incorporated in the switching element drive circuit can be made relatively higher than the potential of the control terminal (eg, gate). As a result, since the potential of the control terminal becomes lower than the threshold value of the switching element, the switching element can be turned off. This circuit operation becomes easier and more reliable when the switching element is a normally-on switch and the threshold value is negative, but it is also effective for a normally-off switch.

また、本発明の実施形態において、スイッチング素子と電流制御素子としての定電流手段を直接直列接続することが許容されるが、この場合には共通の半導体チップ、例えばGaN系チップにスイッチング素子と定電流手段を集積して一体化するのが容易になる。この場合、スイッチング素子の一方の主端子、例えばドレインと、定電流手段のスイッチング素子に対して他端側の主端子からなるパワー系の2つの端子と、スイッチング素子および定電流手段のそれぞれの制御端子、例えばゲートからなる2つの制御系の端子とを備えた4端子構造のICモジュールによって、上記スイッチング素子と定電流手段を構成することができ、より一層小形化された単一のコンポーネントにすることができる。   In the embodiment of the present invention, it is allowed to directly connect a switching element and a constant current means as a current control element in series. It becomes easy to integrate and integrate the current means. In this case, one main terminal of the switching element, for example, the drain, two terminals of the power system consisting of the main terminal on the other end side with respect to the switching element of the constant current means, and control of each of the switching element and the constant current means The switching element and the constant current means can be constituted by an IC module having a terminal structure, for example, two control system terminals composed of gates, so that the single component can be further miniaturized. be able to.

本発明の実施形態において、インダクタは、直流電源からスイッチング素子および定電流手段を経由する第1の回路に増加する電流が流れるときに、電磁的エネルギーを内部に蓄積する。また、インダクタは、スイッチング素子のオフ時に蓄積された電磁的エネルギーを放出するので、その際に減少する電流が第2の回路に流れる。   In the embodiment of the present invention, the inductor stores electromagnetic energy therein when an increasing current flows from the DC power source to the first circuit via the switching element and the constant current means. Further, since the inductor releases the electromagnetic energy stored when the switching element is turned off, a current that decreases at that time flows to the second circuit.

また、本発明の実施形態において、チョッパを10MHz以上の高周波で動作させる場合、インダクタおよびこれに磁気結合する駆動巻線を平面コイル構造にするとともに、コンデンサを平面構造にすれば、チョッパの集積回路化に好都合となるとともに、信頼性の高い動作が得られる。すなわち、平面コイル構造のインダクタおよび駆動巻線と、平面構造のコンデンサと、スイッチング素子、定電流手段および後述するダイオードなどの半導体部品を集積した半導体チップと、を積層して全体を一体化した集積回路モジュールを構成することができる。その結果、LED点灯装置の著しい小形化を図ることができる。また、これに伴い、駆動コイルとスイッチとの間の距離が最短かされるので、不要で、しかも雑音発生などに有害な寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスの発生を最小限に止めることができ、チョッパ動作の安定性および信頼性が向上する。   In the embodiment of the present invention, when the chopper is operated at a high frequency of 10 MHz or more, if the inductor and the drive winding magnetically coupled to the inductor have a planar coil structure and the capacitor has a planar structure, the integrated circuit of the chopper In addition, it is possible to obtain a highly reliable operation. In other words, a planar coil inductor and drive winding, a planar capacitor, a switching element, a constant current means, and a semiconductor chip on which semiconductor components such as a diode to be described later are stacked are integrated to be integrated as a whole. A circuit module can be constructed. As a result, the LED lighting device can be significantly reduced in size. Along with this, the distance between the drive coil and the switch is minimized, so that the generation of parasitic inductance and capacitance that are unnecessary and harmful to noise generation can be minimized, and the chopper operation. Improves stability and reliability.

本発明の実施形態において、ダイオード素子としてのダイオードは、インダクタから減少する電流が流出する際の経路である第2の回路を提供する。ワイドバンドギャップ半導体、例えばGaN系のダイオードをダイオードとして用いると、より一層の高速スイッチングが可能になる。この場合、ダイオードをスイッチング素子および定電流手段と一緒に半導体素子の集積回路として構成するのが容易になる。この集積回路は、スイッチング素子、定電流手段およびダイオードの直列接続体において、その一端側の主端子、他端側に主端子、ならびに中間の接続点の主端子からなるパワー系の3つの主端子と、スイッチング素子および定電流手段をそれぞれ制御する2つの制御端子との都合5つの外部端子を備えた構造となる。
上記集積回路を用いてチョッパを構成すると、全体が一層小形化するとともに、高速スイッチングを行わせるのが容易になる。
In the embodiment of the present invention, the diode as the diode element provides a second circuit that is a path through which a decreasing current flows from the inductor. When a wide bandgap semiconductor, for example, a GaN-based diode is used as the diode, even higher speed switching is possible. In this case, it becomes easy to configure the diode as an integrated circuit of the semiconductor element together with the switching element and the constant current means. This integrated circuit has three main terminals of a power system comprising a main terminal at one end, a main terminal at the other end, and a main terminal at an intermediate connection point in a series connection body of a switching element, a constant current means and a diode. And it has a structure provided with five external terminals for convenience with two control terminals for controlling the switching element and the constant current means, respectively.
When the chopper is configured using the integrated circuit, the whole is further reduced in size and it becomes easy to perform high-speed switching.

本発明の実施形態において、駆動巻線は、インダクタに磁気結合した巻線であって、スイッチング素子を制御する。すなわち、スイッチング素子がオンのときにインダクタに流れた増加する電流が定電流手段の定電流値に到達してスイッチング素子がオフすると、大きな電圧が生じるので、スイッチング素子の主端子(ソース)が制御端子より高くなり、相対的に制御端子が負電位になって閾値を下回るので、スイッチング素子がオフ状態に維持される。   In the embodiment of the present invention, the drive winding is a winding magnetically coupled to the inductor and controls the switching element. That is, when the increasing current flowing in the inductor when the switching element is on reaches the constant current value of the constant current means and the switching element is turned off, a large voltage is generated, so the main terminal (source) of the switching element is controlled. Since it becomes higher than the terminal and the control terminal becomes relatively negative and falls below the threshold value, the switching element is maintained in the OFF state.

(第1の実施形態)第1の実施形態について説明する。第1の実施形態を図1に示す。点灯装置(LED点灯装置)は、直流電源DC、チョッパCHおよび負荷回路LCを具備している。   (First Embodiment) The first embodiment will be described. A first embodiment is shown in FIG. The lighting device (LED lighting device) includes a DC power source DC, a chopper CH, and a load circuit LC.

直流電源DCは、後述するチョッパCHに対して変換前の直流電圧を入力するための手段である。直流電圧を出力すればどのような構成でもよいが、例えば整流回路DBを主体として構成され、また所望により平滑コンデンサなどからなる平滑回路を備えていることができる。本実施形態において、整流回路DBは、好ましくはブリッジ形整流回路からなり、交流電源AC、例えば商用交流電源の交流電圧を全波整流して直流電圧を得る。   The DC power source DC is means for inputting a DC voltage before conversion to a chopper CH described later. Any configuration may be used as long as it outputs a DC voltage. For example, a rectifier circuit DB is mainly used, and a smoothing circuit including a smoothing capacitor can be provided as desired. In the present embodiment, the rectifier circuit DB is preferably a bridge-type rectifier circuit, and full-wave rectifies an AC voltage of an AC power supply AC, for example, a commercial AC power supply, to obtain a DC voltage.

本実施形態において、チョッパCHは、直流入力端t1、t2および直流出力端t3、t4を備え、内部が降圧チョッパ、昇圧チョッパおよび昇降圧チョッパなど既知の各種チョッパのいずれかにより構成されている。チョッパCHは、上記いずれの構成においても、共通する必須構成要素としてスイッチング素子Q1、定電流手段CCM、インダクタL1、ダイオードD1および駆動巻線DWを含んで構成されている。   In the present embodiment, the chopper CH includes DC input terminals t1 and t2 and DC output terminals t3 and t4, and the inside is configured by any one of various known choppers such as a step-down chopper, a step-up chopper, and a step-up / step-down chopper. The chopper CH includes the switching element Q1, the constant current means CCM, the inductor L1, the diode D1, and the drive winding DW as common essential components in any of the above configurations.

スイッチング素子Q1は、ノーマリオフスイッチおよびノーマリオンスイッチのいずれでもよい。定電流手段CCMは、定電流値が予め固定的に設定されているタイプでもよいし、可変であってもよい。インダクタL1は、その一端が駆動巻線DWに接続している。駆動巻線DWは、インダクタL1に磁気的に結合していて、インダクタL1の端子電圧に比例的な電圧を誘起し、スイッチング素子Q1の制御端子に印加することでスイッチング素子Q1を駆動する。   Switching element Q1 may be either a normally-off switch or a normally-on switch. The constant current means CCM may be of a type in which the constant current value is fixedly set in advance or may be variable. One end of the inductor L1 is connected to the drive winding DW. The drive winding DW is magnetically coupled to the inductor L1, induces a voltage proportional to the terminal voltage of the inductor L1, and drives the switching element Q1 by applying it to the control terminal of the switching element Q1.

前記チョッパCHは、一対の入力端t1、t2と一対の出力端t3、t4を有し、内部回路をその回路動作上第1の回路および第2の回路に分けることができる。第1の回路は、直流電源DCから増加する電流を流してインダクタL1に電磁エネルギーを蓄積する回路であり、降圧形チョッパの場合にはスイッチング素子Q1、定電流手段、インダクタL1および負荷回路LCを含む直列回路が直流電源DCに接続した構成を備えている。そして、スイッチング素子Q1のオン時に直流電源DCから増加する電流が流れてインダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。   The chopper CH has a pair of input terminals t1 and t2 and a pair of output terminals t3 and t4, and the internal circuit can be divided into a first circuit and a second circuit in terms of circuit operation. The first circuit is a circuit that accumulates electromagnetic energy in the inductor L1 by flowing an increasing current from the DC power source DC. In the case of a step-down chopper, the switching element Q1, the constant current means, the inductor L1, and the load circuit LC are connected. The series circuit including is provided with the structure connected to DC power supply DC. When the switching element Q1 is turned on, an increasing current flows from the DC power source DC, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L1.

第2の回路は、インダクタL1に蓄積された電磁エネルギーを放出して減少する電流を流す回路であり、降圧チョッパの場合、ダイオードD1および後述する負荷回路LCを含む直列回路がインダクタL1に接続した構成を備えていて、スイッチング素子Q1のオフ時にインダクタL1から減少する電流が流れる。   The second circuit is a circuit that discharges electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 and flows a current that decreases. In the case of a step-down chopper, a series circuit including a diode D1 and a load circuit LC described later is connected to the inductor L1. A current that decreases from the inductor L1 flows when the switching element Q1 is turned off.

また、チョッパCHは、昇圧チョッパの場合、インダクタL1、スイッチング素子Q1および定電流手段CCMの直列回路が直流電源DCに接続する第1の回路と、インダクタL1、ダイオードD1および負荷回路LCの直列回路が直流電源DCに接続する第2の回路とで構成することができる。なお、昇降圧チョッパの場合は前述のとおりである。   In the case of the step-up chopper, the chopper CH is a first circuit in which a series circuit of the inductor L1, the switching element Q1, and the constant current means CCM is connected to the DC power source DC, and a series circuit of the inductor L1, the diode D1, and the load circuit LC. Can be configured with a second circuit connected to the DC power source DC. The step-up / down chopper is as described above.

負荷回路LCは、負荷となる発光ダイオードを含み、かつ高周波成分をバイパスする出力コンデンサを並列接続して備えていて、降圧チョッパの場合、増加する電流と減少する電流がともに流れる回路上の位置に接続されている。昇圧形の場合、減少する電流が流れる回路上の位置に接続されている。なお、発光ダイオードLEDは、チョッパの出力端に流れる電流に対して順方向に単一で、または直列接続した複数で構成される。 以下、図2ないし図7を参照して本発明を実施するための第2ないし第5の実施形態を説明する。なお、各図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。   The load circuit LC includes an output capacitor that includes a light emitting diode as a load and bypasses a high frequency component. In the case of a step-down chopper, the load circuit LC is located at a position on the circuit where both an increasing current and a decreasing current flow. It is connected. In the case of the step-up type, it is connected to a position on the circuit through which a decreasing current flows. The light-emitting diode LED is composed of a single forward current or a plurality of serially connected currents flowing through the output end of the chopper. Hereinafter, second to fifth embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the part same as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.

(第2の実施形態)第2の実施形態について説明する。第2の実施形態を図2に示す。本実施形態は、スイッチング素子Q1にGaN−HEMTを、また定電流手段CCMに定電流ダイオードを、それぞれ用いるとともに、インダクタL1が定電流手段CCMと負荷回路LCとの間に接続している。なお、図中、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。符号C1は、チョッパCHの入力端t1、t2間に接続した高周波バイパス用コンデンサである。符号C2は、駆動巻線DWとスイッチング素子Q1の制御端子との間に挿入した結合コンデンサである。符号Aは第1の回路、符号Bは第2の回路である。負荷回路LCの符号LEDは発光ダイオード、C3は出力コンデンサである。
次に、図2および図3を参照しながら第2の実施形態における回路動作について説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment will be described. A second embodiment is shown in FIG. In this embodiment, a GaN-HEMT is used for the switching element Q1, a constant current diode is used for the constant current means CCM, and an inductor L1 is connected between the constant current means CCM and the load circuit LC. In the figure, the same parts as those in FIG. Reference numeral C1 denotes a high frequency bypass capacitor connected between the input ends t1 and t2 of the chopper CH. Reference numeral C2 is a coupling capacitor inserted between the drive winding DW and the control terminal of the switching element Q1. Reference numeral A is a first circuit, and reference numeral B is a second circuit. Reference symbol LED of the load circuit LC is a light emitting diode and C3 is an output capacitor.
Next, the circuit operation in the second embodiment will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

直流電源DCが投入されると、チョッパCHのスイッチング素子Q1がオンしているので、直流電源DCからスイッチング素子Q1、定電流手段CCMを経由して第1の回路A内を電流が流れ出し、電流は直線的に増加する。これにより、インダクタL1内に電磁エネルギーが蓄積される。なお、スイッチング素子Q1がオンの期間中スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは0になる。増加する電流が定電流手段CCMの定電流値に達すると、電流の増加傾向が停止して定電流に保持される。なお、増加する電流がインダクタL1に流れている間、インダクタL1の端子電圧は、図3の(e)に示すように正極性である。   When the DC power source DC is turned on, since the switching element Q1 of the chopper CH is turned on, a current flows from the DC power source DC through the switching element Q1 and the constant current means CCM in the first circuit A. Increases linearly. As a result, electromagnetic energy is accumulated in the inductor L1. Note that the gate-source voltage VGS of the switching element Q1 is 0 during the period when the switching element Q1 is on. When the increasing current reaches the constant current value of the constant current means CCM, the increasing tendency of the current is stopped and held at the constant current. Note that while the increasing current flows through the inductor L1, the terminal voltage of the inductor L1 is positive as shown in FIG.

増加する電流が定電流手段CCMの定電流値に達したとき、インダクタL1に流れる電流がさらに増加しようとするので、定電流手段CCMの電圧VCCMが図3の(a)示すようにパルス状に大きくなる。そして、これに伴ってスイッチング素子Q1のソース電位が制御端子(ゲート)の電位より高くなり、その結果制御端子が相対的に明らかに負電位になるため、スイッチング素子Q1はオフする。このため、インダクタL1に流入する増加する電流IUは、図3の(b)に示すようにスイッチング素子Q1のオフによって遮断される。   When the increasing current reaches the constant current value of the constant current means CCM, the current flowing through the inductor L1 tends to increase further, so that the voltage VCCM of the constant current means CCM is pulsed as shown in FIG. growing. Along with this, the source potential of the switching element Q1 becomes higher than the potential of the control terminal (gate), and as a result, the control terminal becomes relatively clearly a negative potential, so that the switching element Q1 is turned off. For this reason, the increasing current IU flowing into the inductor L1 is cut off when the switching element Q1 is turned off as shown in FIG.

スイッチング素子Q1がオフすると同時にインダクタL1に蓄積されていた電磁エネルギーの放出が開始して、第2の回路Bに図3の(c)に示すように減少する電流が流れ出す。なお、減少する電流が流れている間、インダクタL1の電圧極性が図3の(e)に示すように反転して負極性になり、駆動巻線DWにはスイッチング素子Q1の制御端子が負電位になる電圧が誘起され、図3の(f)に示すように負電圧が定電流手段CCMを経由してスイッチング素子Q1のゲート・ソース間に印加するので、スイッチング素子Q1はオフ状態に維持される。   As soon as the switching element Q1 is turned off, the electromagnetic energy stored in the inductor L1 starts to be released, and a current that decreases as shown in FIG. While the decreasing current is flowing, the voltage polarity of the inductor L1 is reversed and becomes negative as shown in FIG. 3E, and the control terminal of the switching element Q1 is a negative potential in the drive winding DW. Since a negative voltage is applied between the gate and source of the switching element Q1 via the constant current means CCM as shown in FIG. 3 (f), the switching element Q1 is maintained in the OFF state. The

第2の回路に流れる減少する電流が0になると、スイッチング素子Q1の制御端子に印加されていた負電圧が誘起されなくなると同時に、逆起電力により制御端子が図3の(e)に示すように正になる電圧が駆動巻線DWに誘起されるので、スイッチング素子Q1は再びオンし、以後上述したのと同様な回路動作が繰り返される。   When the decreasing current flowing through the second circuit becomes 0, the negative voltage applied to the control terminal of the switching element Q1 is not induced, and at the same time, the control terminal is shown in FIG. Since a positive voltage is induced in the drive winding DW, the switching element Q1 is turned on again, and thereafter the same circuit operation as described above is repeated.

以上の回路動作から明らかなように、チョッパCHは、降圧チョッパ動作を行い、その出力端t3、t4間に接続する負荷回路LCに増加する電流と減少する電流とが交互に流れる出力電流IOが図3の(d)に示されるように形成され、それらの直流成分で発光ダイオードLEDが点灯し、出力コンデンサC4は高周波成分をバイパスする。   As is apparent from the above circuit operation, the chopper CH performs a step-down chopper operation, and an output current IO in which an increasing current and a decreasing current alternately flow in the load circuit LC connected between the output terminals t3 and t4 is obtained. It is formed as shown in FIG. 3 (d), and the light emitting diode LED is lit by these DC components, and the output capacitor C4 bypasses the high frequency component.

(第3の実施形態)第3の実施形態について説明する。第3の実施形態を図4に示す。本実施形態においては、定電流手段CCMがGaN−HEMTであるとともに、インダクタL1が定電流手段CCMとの間に負荷回路LCが介在する位置に接続されている。   (Third Embodiment) A third embodiment will be described. A third embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, the constant current means CCM is a GaN-HEMT, and the inductor L1 is connected to a position where the load circuit LC is interposed between the constant current means CCM.

また、定電流手段CCMは、可調整電位源Eを用いてゲート電位を可変にすることで定電流値を可変にしている。なお、図中符号ZD1は、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが0.6V以上にならないようにクランプするためのダイオードである。   Further, the constant current means CCM makes the constant current value variable by making the gate potential variable by using the adjustable potential source E. In the figure, reference symbol ZD1 denotes a diode for clamping the switching element Q1 so that the gate-source voltage VGS does not exceed 0.6V.

さらに、本実施形態においては、直列接続体を形成しているスイッチング素子Q1、定電流手段CCMおよびダイオードD1が集積回路ICとして構成されている。この集積回路ICは、第1ないし第5の外部端子P1〜P5を備えている。第1の外部端子P1は、スイッチング素子Q1のドレインから導出されている。第2の外部端子P2は、ダイオードD1のカソードから導出されている。第3の外部端子P3は、定電流手段CCMのソースおよびダイオードD1のアノードの接続点から導出されている。第4の外部端子P4は、スイッチング素子Q1のゲートから導出されている。第5の外部端子P5は、定電流手段CCMのゲートから導出されている。   Further, in the present embodiment, the switching element Q1, the constant current means CCM, and the diode D1 forming the series connection body are configured as an integrated circuit IC. The integrated circuit IC includes first to fifth external terminals P1 to P5. The first external terminal P1 is derived from the drain of the switching element Q1. The second external terminal P2 is derived from the cathode of the diode D1. The third external terminal P3 is derived from the connection point between the source of the constant current means CCM and the anode of the diode D1. The fourth external terminal P4 is derived from the gate of the switching element Q1. The fifth external terminal P5 is derived from the gate of the constant current means CCM.

すなわち、集積回路ICは、チョッパの上記3個のパワー系半導体素子からなる直列接続体の両端に位置する半導体素子の主端子から第1および第2の主端子が導出され、直列接続体の中間の接続部の主端子から第3の外部端子が導出され、スイッチング素子Q1、定電流手段CCMの制御端子から第4および第5の外部端子が導出されている。したがって、上記第1ないし第3の外部端子はパワー系であり、第4および第5の外部端子は制御系である。   That is, in the integrated circuit IC, the first and second main terminals are derived from the main terminals of the semiconductor elements located at both ends of the series connection body composed of the three power semiconductor elements of the chopper, and the middle of the series connection body. The third external terminal is led out from the main terminal of the connection portion, and the fourth and fifth external terminals are led out from the control terminal of the switching element Q1 and the constant current means CCM. Therefore, the first to third external terminals are power systems, and the fourth and fifth external terminals are control systems.

そうして、第3の実施形態においては、定電流手段CCMがスイッチング素子Q1と同様にGaN−HEMTにより構成されているため、10MHz以上の高周波における高速スイッチング特性がより一層向上する。しかし、所望によりダイオードD1もGaN系で形成すれば、GaN系基板を用いて一体的な集積回路を構成することができ、極めて高速なスイッチングを行えるとともに、頗る小形化されたチョッパを構成するのが容易になる。   Thus, in the third embodiment, since the constant current means CCM is composed of a GaN-HEMT similarly to the switching element Q1, the high-speed switching characteristic at a high frequency of 10 MHz or more is further improved. However, if the diode D1 is also formed of a GaN substrate if desired, an integrated integrated circuit can be configured using a GaN substrate, and extremely high-speed switching can be achieved and a downsized chopper can be configured. Becomes easier.

また、可調整電位源E1を用いることで定電流値が可変であるから、所望の負荷電流を設定するのが容易になるとともに、電源電圧変動に対して可調整電位源E1を帰還制御すれば、電源電圧変動に対する発光ダイオードの光出力の変動を抑制することもできる。さらに、スイッチング素子Q1の制御端子に印加される駆動巻線DWの負電圧に定電流手段CCMおよび負荷回路LCの電圧降下が加算される。   Further, since the constant current value is variable by using the adjustable potential source E1, it becomes easy to set a desired load current, and if the adjustable potential source E1 is feedback-controlled with respect to power supply voltage fluctuations. Further, it is possible to suppress the fluctuation of the light output of the light emitting diode with respect to the fluctuation of the power supply voltage. Further, the voltage drop of the constant current means CCM and the load circuit LC is added to the negative voltage of the drive winding DW applied to the control terminal of the switching element Q1.

さらに、スイッチング素子、定電流手段およびダイオードを5つの外部端子を備えた集積回路として構成すれば、チョッパ全体が一層小形化するとともに、高速スイッチングを行わせるのが容易になる。   Further, if the switching element, the constant current means and the diode are configured as an integrated circuit having five external terminals, the entire chopper can be further miniaturized and high-speed switching can be easily performed.

(第4の実施形態)第4の実施形態について説明する。第4の実施形態を図5に示す。なお、図2と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、定電流手段CCMがトランジスタQ2およびQ3を用いたカレントミラー定電流回路により構成されている。なお、カレントミラー定電流回路は、トランジスタQ2および抵抗器R1の直列回路がスイッチング素子Q1と直列に挿入され、トランジスタQ2のベースにトランジスタQ3のベースが接続し、エミッタに逆バイアス電源E2が逆極性に接続し、コレクタとバイアス電源E2との直列回路に直流電源E3が接続している。さらに、トランジスタQ3のコレクタとベースが導体で直結されている。   (Fourth Embodiment) A fourth embodiment will be described. A fourth embodiment is shown in FIG. Note that the same parts as those in FIG. In the present embodiment, the constant current means CCM is constituted by a current mirror constant current circuit using transistors Q2 and Q3. In the current mirror constant current circuit, the series circuit of the transistor Q2 and the resistor R1 is inserted in series with the switching element Q1, the base of the transistor Q3 is connected to the base of the transistor Q2, and the reverse bias power supply E2 is reverse polarity to the emitter. A DC power supply E3 is connected to a series circuit of a collector and a bias power supply E2. Further, the collector and base of the transistor Q3 are directly connected by a conductor.

また、スイッチング素子Q1の制御端子と定電流手段CCMを跨ぐ位置との間に一対のツェナーダイオードZD1、ZD2を逆極性に並列接続してクランプ回路を形成している。ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧は−12V、またツェナーダイオードZD2のツェナー電圧は+0.7Vであり、スイッチング素子Q1に過大なVGSが印加されないように保護するようにしている。   In addition, a pair of Zener diodes ZD1 and ZD2 are connected in parallel with opposite polarities between the control terminal of the switching element Q1 and the position across the constant current means CCM to form a clamp circuit. The Zener diode ZD1 has a Zener voltage of −12V, and the Zener diode ZD2 has a Zener voltage of + 0.7V, so that an excessive VGS is not applied to the switching element Q1.

そうして、第4の実施形態によれば、トランジスタQ3に接続した直流電圧によりトランジスタQ2に流れる定電流値を所望に制御できるとともに、定電流値に達したときに生じる電圧が高くなるから、負荷の発光ダイオードLEDの電圧を利用する必要がなくなる。また、定電流手段CCM定電流値を制御するのに直流電源E2を用いるので、高速制御可能なトランジスタが不要になる。さらに、スイッチング素子Q1をオフするときに定電流手段CCMを同期してオフさせれば、スイッチング素子Q1を実質的にノーマリオフにできる。さらにまた、所望によりスイッチング素子Q1、定電流手段CCMおよびダイオードD1の半導体部品部分をGaN系チップに集積化することが可能である。   Thus, according to the fourth embodiment, the constant current value flowing through the transistor Q2 can be controlled as desired by the DC voltage connected to the transistor Q3, and the voltage generated when the constant current value is reached increases. There is no need to use the voltage of the light emitting diode LED of the load. Further, since the DC power source E2 is used to control the constant current means CCM constant current value, a transistor capable of high speed control is not required. Furthermore, if the constant current means CCM is turned off in synchronization when turning off the switching element Q1, the switching element Q1 can be substantially normally off. Furthermore, the semiconductor component parts of the switching element Q1, the constant current means CCM, and the diode D1 can be integrated on a GaN-based chip as desired.

(第5の実施形態)第5の実施形態について説明する。第5の実施形態を図6および図7に示す。本実施形態は、本発明の第1ないし第4の実施形態の一部または複数において、LED点灯装置の半導体部品、コイル部品、コンデンサ部品および外部端子を中心に集積してIC化したものである。すなわち、LED点灯装置の発光ダイオードLEDを除いた残余の回路部品を、平面コイル構造体L、平面コンデンサ構造体C、GaNチップG、配線形成体W、端子形成体Tおよび基板構成体Bからなる各平面構造体に分割して形成し、これらの平面構造体を一体に積層し、各構造体間をスルーホールなどの手段を用いて接続して集積回路モジュールIC´としたものである。図示例の集積回路モジュールICは、概略以下の各平面構造体により構成されている。
平面コイル構造体Lは、図7に示すように、インダクタL1および駆動巻線DWを、
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment will be described. A fifth embodiment is shown in FIGS. This embodiment is an IC integrated in a part or a plurality of the first to fourth embodiments of the present invention, with the semiconductor components, coil components, capacitor components and external terminals of the LED lighting device being integrated. . That is, the remaining circuit components excluding the light emitting diode LED of the LED lighting device are composed of a planar coil structure L, a planar capacitor structure C, a GaN chip G, a wiring formation body W, a terminal formation body T, and a substrate structure B. Each planar structure is divided and formed, these planar structures are laminated together, and the structures are connected using means such as through holes to form an integrated circuit module IC ′. The integrated circuit module IC of the illustrated example is configured by the following planar structures.
As shown in FIG. 7, the planar coil structure L includes an inductor L1 and a drive winding DW.

それぞれ扁平コイル素線を平面において渦巻状をなすように巻回して形成し、それらが適度の離間状態となるように保持し、かつ内部および周囲を磁性体層Mで被覆してなり、全体として平面状に構成されている。そして、インダクタL1および駆動巻線DWの一端は、コイルの中心部に位置して端子部tを構成している。そして、当該端子部tの中心にスルーホールhが形成され、後述するGaNチップGの定電流手段部分の一方の端子導体を当該スルーホールhに挿入し、さらに導電体を内部に注入して、インダクタL1、駆動巻線DWおよびGaNチップGの接続導体を一緒に接続するように構成されている。なお、磁性体層Mは、図7の一部を図の右側に拡大して断面を示すように、例えばフェライト微粒子を分散したセラミックスまたはプラスチックスからなる。
平面コンデンサ構造体Cは、例えばそれぞれ薄い誘電体膜を挟んだ一対の電極体を備えてなる複数のコンデンサを集合した平面構造体である。
GaNチップGは、GaN系半導体基板にスイッチング素子Q1、定電流手段CCMおよびダイオードD1が形成された平面構造体である。
配線形成体Wは、平面コイル構造体L、平面コンデンサ構造体CおよびGaNチップGと後述する端子形成体Tとの間を所要に接続する平面構造体である。
端子形成体Tは、配線形成体Wと後述する基板構成体Bとの間に介在して両者を接続する。
Each of the flat coil wires is formed by winding in a plane to form a spiral shape, and is held so that they are in an appropriate separated state, and the inside and the periphery are covered with the magnetic layer M, and as a whole It is configured in a planar shape. One end of the inductor L1 and the drive winding DW is located at the center of the coil and constitutes a terminal portion t. Then, a through hole h is formed at the center of the terminal portion t, one terminal conductor of a constant current means portion of a GaN chip G described later is inserted into the through hole h, and a conductor is injected into the inside, The inductor L1, the drive winding DW, and the connection conductor of the GaN chip G are connected together. The magnetic layer M is made of, for example, ceramics or plastics in which ferrite fine particles are dispersed, as shown in a cross-sectional view in which a part of FIG.
The planar capacitor structure C is a planar structure in which a plurality of capacitors each including a pair of electrode bodies each sandwiching a thin dielectric film is assembled.
The GaN chip G is a planar structure in which a switching element Q1, a constant current means CCM, and a diode D1 are formed on a GaN-based semiconductor substrate.
The wiring formation body W is a planar structure that connects the planar coil structure L, the planar capacitor structure C, and the GaN chip G to the terminal formation body T described later as required.
The terminal forming body T is interposed between the wiring forming body W and a substrate structure B to be described later and connects the two.

基板構成体Bは、外部端子TEおよび外部取付手段(図示しない。)を備え、以上説明の各平面構造体を一体的に支持してモジュール化している。なお、外部端子TEは、LED点灯装置の入力端子および発光ダイオードLEDを接続する出力端子である。   The board structure B includes an external terminal TE and external mounting means (not shown), and integrally supports the planar structures described above to form a module. The external terminal TE is an output terminal for connecting the input terminal of the LED lighting device and the light emitting diode LED.

そうして、本実施形態は、10MHz以上の高周波で動作するLED点灯装置に好適であり、基板構成体Bに配設される外部端子TEは、そのいずれも直流であり、直流の入出力だけであるから、動作が安定であるとともに、顕著な小形化を実現することができる。このため、LED点灯装置を照明装置の発光ダイオードの間に配設することも可能になり、照明装置の著しい小形化に寄与する。   Thus, the present embodiment is suitable for an LED lighting device that operates at a high frequency of 10 MHz or higher, and the external terminals TE disposed on the substrate structure B are all DC, and only DC input / output is provided. Therefore, the operation is stable and a remarkable downsizing can be realized. For this reason, it becomes possible to arrange | position an LED lighting device between the light emitting diodes of an illuminating device, and it contributes to remarkable miniaturization of an illuminating device.

さらに、インダクタおよび駆動巻線を平面コイル構造体にするとともに、少なくともスイッチング素子およびダイオードを平面コイル構造の少なくとも一面に積層された集積回路を構成していることにより、駆動コイルとスイッチング素子との間の距離が最短化されて、不要で、しかも雑音発生などに有害な寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスの発生を最小限に止めることができるので、チョッパ動作の安定性および信頼性が向上する。   Furthermore, the inductor and the drive winding have a planar coil structure, and an integrated circuit in which at least the switching element and the diode are stacked on at least one surface of the planar coil structure is configured. Since the generation of parasitic inductance and parasitic capacitance that are unnecessary and harmful to noise generation can be minimized, the stability and reliability of the chopper operation is improved.

A…第1の回路、B…第2の回路、C1…高周波バイパスコンデンサ、C2結合コンデンサ、C3…出力コンデンサ、CCM…定電流手段、CH…チョッパ、D1…ダイオード、DB…整流回路、DC…直流電源、DW…駆動巻線、IC…集積回路、L1…インダクタ、LC…負荷回路、LED…発光ダイオード、Q1…スイッチング素子、t1、t2…直流入力端、t3、t4…直流出力端   A ... first circuit, B ... second circuit, C1 ... high frequency bypass capacitor, C2 coupling capacitor, C3 ... output capacitor, CCM ... constant current means, CH ... chopper, D1 ... diode, DB ... rectifier circuit, DC ... DC power supply, DW ... drive winding, IC ... integrated circuit, L1 ... inductor, LC ... load circuit, LED ... light emitting diode, Q1 ... switching element, t1, t2 ... DC input terminal, t3, t4 ... DC output terminal

Claims (4)

DC−DC変換に用いられる集積回路であって、
一対の主端子と制御素子とを有するスイッチング素子と、
一対の主端子と制御素子とを有する電流制御素子と、
一対の主端子を有するダイオード素子とを備え、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の前記主端子同士が直列に接続された直列接続体を具備するとともに、前記直列接続体は、
前記直列接続体の一端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第1の外部端子と、
前記直列接続体の他端側に位置するとともに、前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれかの主端子であって、他の素子の前記主端子と接続されない前記主端子と接続する第2の外部端子と、
前記スイッチング素子、前記電流制御素子および前記ダイオード素子の少なくともいずれか2つの前記主端子同士の接続点から導出された第3の外部端子と、
前記スイッチング素子の制御端子から導出された第4の外部端子と、
前記定電流素子の制御端子から導出された第5の外部端子と
を具備することを特徴とする集積回路。
An integrated circuit used for DC-DC conversion,
A switching element having a pair of main terminals and a control element;
A current control element having a pair of main terminals and a control element;
A diode element having a pair of main terminals, and including a series connection body in which the main terminals of the switching element, the current control element and the diode element are connected in series, and the series connection body,
Located on one end side of the series connection body and connected to the main terminal that is at least one of the switching element, the current control element, and the diode element and is not connected to the main terminal of another element A first external terminal that
The main terminal which is located on the other end side of the series connection body and is at least one of the switching element, the current control element and the diode element, and is not connected to the main terminal of another element; A second external terminal to be connected;
A third external terminal derived from a connection point between at least two main terminals of the switching element, the current control element, and the diode element;
A fourth external terminal derived from the control terminal of the switching element;
An integrated circuit comprising: a fifth external terminal derived from a control terminal of the constant current element.
少なくとも前記スイッチング素子、前記電流制御素子、および前記ダイオード素子のいずれかは、GaN(窒化ガリウム)を用いたことを特徴とする請求項1記載の集積回路。   2. The integrated circuit according to claim 1, wherein at least one of the switching element, the current control element, and the diode element uses GaN (gallium nitride). 請求項1または2に記載の集積回路とを備えるとともに、
前記集積回路の第3の外部端子に接続するインダクタと、
前記インダクタに磁気結合するとともに、集積回路の第4の外部端子に接続する駆動巻線とを具備することを特徴とする電源装置。
An integrated circuit according to claim 1 or 2, and
An inductor connected to a third external terminal of the integrated circuit;
A power supply device comprising: a drive winding magnetically coupled to the inductor and connected to a fourth external terminal of the integrated circuit.
請求項3記載の電源装置と、
前記電源装置から電力を供給される発光素子と、
を具備していることを特徴とする照明装置。
A power supply device according to claim 3,
A light emitting element supplied with electric power from the power supply device;
An illumination device comprising:
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