JP5807172B2 - 電源装置および、これを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置および、これを用いた照明器具に関するものである。

従来、交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力するために、２つの臨界型昇圧チョッピングコンバータを並列接続したインターリーブ型の電源装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２に、従来の電源装置の回路図を示す。

従来の電源装置は、交流電圧を全波整流する整流回路１０１と、整流回路１０１の出力に接続される２つの昇圧チョッパ回路１０２，１０３と、昇圧チョッパ回路１０２，１０３の出力に接続されるコンデンサＣ１０１とを備えている。

昇圧チョッパ回路１０２は、チョークコイルＬ１０１とダイオードＤ１０１とスイッチング素子を有する制御回路１０４とで構成されている。

チョークコイルＬ１０１の一端が、整流回路１０１の出力端の正極に接続され、チョークコイルＬ１０１の他端が制御回路１０４の一端および、ダイオードＤ１０１のアノードに接続されている。また、ダイオードＤ１０１のカソードがコンデンサＣ１０１の正極に接続され、コンデンサＣ１０１の負極および、制御回路１０４の他端が整流回路１０１の出力端の負極に接続されている。

また、昇圧チョッパ回路１０３は、チョークコイルＬ１０２とダイオードＤ１０２とスイッチング素子を有する制御回路１０５とで構成されている。

チョークコイルＬ１０２の一端が整流回路１０１の出力端の正極に接続され、チョークコイルＬ１０２の他端が制御回路１０５の一端および、ダイオードＤ１０２のアノードに接続されている。また、ダイオードＤ１０２のカソードがコンデンサＣ１０１の正極に接続され、コンデンサＣ１０１の負極および、制御回路１０５の他端が整流回路１０１の出力端の負極に接続されている。

そして、制御回路１０４に設けられているスイッチング素子がオンすると、チョークコイルＬ１０１にエネルギーが蓄えられ、オフするとチョークコイルＬ１０１に蓄えられたエネルギーがダイオードＤ１０１を介してコンデンサＣ１０１に供給される。

同様に、制御回路１０５に設けられているスイッチング素子がオンすると、チョークコイルＬ１０２にエネルギーが蓄えられ、オフするとチョークコイルＬ１０２に蓄えられたエネルギーがダイオードＤ１０２を介してコンデンサＣ１０１に供給される。

そして、制御回路１０４，１０５に設けられたスイッチング素子を交互にオン・オフさせることで、整流回路１０１の出力電圧を昇圧した電圧がコンデンサＣ１０１の両端に生成されると共に、入力電流のリップルを低減することができる。

特開２００９−２６１２２９号公報

しかし、図１２に示した従来の電源装置において、コンデンサＣ１０１の両端間に負荷として、固体発光素子（ＬＥＤ）のような小型・薄型の光源（照明負荷）が接続される場合がある。このような光源は、小型・薄型であるため壁面や床面などの比較的、人の手の届きやすい位置に設けられる場合があり、容易に手で触れることができるので、安全を考慮して電源の入力側と負荷側（光源）とを絶縁する必要があった。

しかし、従来の電源装置は、電源の入力側と負荷側とが絶縁されていなかった。

また、従来の電源装置の出力に、フライバック型のＤＣ／ＤＣコンバータを設けることによって、絶縁性を確保することができるが、この場合、部品点数の増加によって、コストの増加、回路の大型化という問題が生じる。

また、昇圧チョッパ回路１０２，１０３を用いているため、出力に設けたコンデンサＣ１０１の定格容量を大きくする必要があり、回路が大型化するという問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力側と出力側とを絶縁すると共に、入力電流のリップルを低減することができる電源装置および、これを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の電源装置は、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に接続される、第１のトランスの１次巻線と第１のスイッチング素子とからなる第１の１次直列回路と、前記整流回路の出力端間に接続される、第２のトランスの１次巻線と第２のスイッチング素子とからなる第２の１次直列回路と、前記第１のトランスの２次巻線の一端と、前記第２のトランスの２次巻線の一端とが接続されており、前記第１のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第１のダイオードと第１のコンデンサからなる第１の２次直列回路と、前記第２のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第２のダイオードと前記第１のコンデンサからなる第２の２次直列回路と、前記第１のスイッチング素子に並列接続される、第３のダイオードと第２のコンデンサとからなる第１の直列回路と、前記第２のスイッチング素子に並列接続される、第４のダイオードと前記第２のコンデンサとからなる第２の直列回路と、前記第２のコンデンサに並列接続される第１の抵抗と、前記第２のコンデンサの両端間の電圧が目標値となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせる制御回路とを備えることを特徴とする。

この電源装置において、前記第２のコンデンサの容量は、前記第１のコンデンサの容量の１／１００以下であることが好ましい。

この電源装置において、前記整流回路の出力端間の電圧を検出する第１の電圧検出部と、前記第２のコンデンサの両端間の電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、前記制御回路は、前記第２の電圧検出部が検出する電圧波形が、前記第１の電圧検出部が検出する電圧波形の相似となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせることが好ましい。

この電源装置において、前記第１の電圧検出部は、前記整流回路の出力端間に直列接続される複数の抵抗からなる第１の抵抗直列回路で構成され、前記整流回路の出力端間の電圧を前記第１の抵抗直列回路で分圧した第１の抵抗分圧値を前記制御回路に出力し、前記第２の電圧検出部は、前記第２のコンデンサの両端間に直列接続される複数の抵抗からなる第２の抵抗直列回路で構成され、前記第２のコンデンサの両端間の電圧を前記第２の抵抗直列回路で分圧した第２の抵抗分圧値を前記制御回路に出力し、前記制御回路は、前記第２の抵抗分圧値が、前記第１の抵抗分圧値に一致するように、前記第１，第２のスイッチング素子をオン・オフさせることが好ましい。

この電源装置において、前記第２のコンデンサの両端電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、前記制御回路は、前記第２の電圧検出部の検出結果が一定となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせることが好ましい。

この電源装置において、前記第１のコンデンサの両端電圧が入力され、出力を可変とするＤＣ／ＤＣコンバータを備えることが好ましい。

この電源装置において、前記第１，第２のトランスの１次巻線と前記整流回路の出力端との接続点に一端が接続され、前記第１のトランスの２次巻線と前記第２のトランスの２次巻線との接続点に他端が接続される第３のコンデンサを備えることが好ましい。

この電源装置において、前記第１のトランスの２次巻線と前記第２のトランスの２次巻線との接続点に一端が接続され、前記整流回路の低圧側出力端に他端が接続される第４のコンデンサを備えることが好ましい。

本発明の照明器具は、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に接続される、第１のトランスの１次巻線と第１のスイッチング素子とからなる第１の１次直列回路と、前記整流回路の出力端間に接続される、第２のトランスの１次巻線と第２のスイッチング素子とからなる第２の１次直列回路と、前記第１のトランスの２次巻線の一端と、前記第２のトランスの２次巻線の一端とが接続されており、前記第１のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第１のダイオードと第１のコンデンサからなる第１の２次直列回路と、前記第２のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第２のダイオードと前記第１のコンデンサからなる第２の２次直列回路と、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせる制御回路とを備える電源装置と、前記電源装置の出力が供給される光源とを備えることを特徴とする。

この照明器具において、前記光源は、固体発光素子で構成されることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、入力側と出力側とを絶縁すると共に、入力電流のリップルを低減することができるという効果がある。

本発明の実施形態１の電源装置の回路構成を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）同上の波形図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の波形図である。 同上の回路構成を示す図である。 同上の回路構成を示す図である。 実施形態２の電源装置の回路構成を示す図である。 同上の波形図である。 実施形態３の電源装置の回路構成を示す図である。 同上の波形図である。 照明器具の概略構成を示す図である。 従来の電源装置の回路構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１に本実施形態の電源装置の回路構成図を示す。本実施形態の電源装置は、ローパスフィルタ１と、整流回路２と、制御回路３と、トランスＴ１，Ｔ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２とで構成されている。

本実施形態では、交流電圧Ｖ１を出力する交流電源４（商用電源）が入力電源として用いられている。交流電源４の出力には、図示しない抵抗，コンデンサ，インダクタなどで構成されたローパスフィルタ１が接続されている。

また、ローパスフィルタ１の出力端には整流回路２が接続されている。整流回路２は、図示しないダイオードからなるダイオードブリッジで構成されており、ローパスフィルタ１を介して入力される交流電圧Ｖ１を全波整流し、整流電圧Ｖ２を生成する。

整流回路２の出力端間には、トランスＴ１（第１のトランス）の１次巻線Ｔ１１と、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されたスイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチング素子）とからなる直列回路（第１の１次直列回路）が接続されている。整流回路２の高圧側の出力端に、トランスＴ１の１次巻線Ｔ１１の一端が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１は、ドレインがトランスＴ１の１次巻線Ｔ１１の他端に接続され、ソースが整流回路２の低圧側の出力端に接続され、ゲートが制御回路３に接続されている。

また、スイッチング素子Ｑ１と並列に、ダイオードＤ３（第３のダイオード）とコンデンサＣ２（第２のコンデンサ）とからなる直列回路（第１の直列回路）が接続されている。ダイオードＤ１は、アノードがスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、カソードがコンデンサＣ１の一端に接続されている。また、コンデンサＣ２の他端が、スイッチング素子Ｑ１のソースに接続されている。

また、整流回路２の出力端間には、トランスＴ２（第２のトランス）の１次巻線Ｔ２１と、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されたスイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチング素子）とからなる直列回路（第２の１次直列回路）が接続されている。整流回路２の高圧側の出力端に、トランスＴ２の１次巻線Ｔ２１の一端が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２は、ドレインがトランスＴ２の１次巻線Ｔ２１の他端に接続され、ソースが整流回路２の低圧側の出力端に接続され、ゲートが制御回路３に接続されている。

また、スイッチング素子Ｑ２と並列に、ダイオードＤ４（第４のダイオード）とコンデンサＣ２とからなる直列回路（第２の直列回路）が接続されている。ダイオードＤ２は、アノードがスイッチング素子Ｑ２のドレインに接続され、カソードがコンデンサＣ１の一端に接続されている。また、コンデンサＣ２の他端が、スイッチング素子Ｑ２のソースに接続されている。

また、コンデンサＣ２と並列に抵抗Ｒ１が接続されている。

トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２は、両端間にダイオードＤ１（第１のダイオード）と電解コンデンサで構成されたコンデンサＣ１（第１のコンデンサ）とからなる直列回路（第１の２次直列回路）が接続されている。ダイオードＤ１は、アノードがトランスＴ１の２次巻線Ｔ１２の一端に接続されている。また、コンデンサＣ１は、正極がダイオードＤ１のカソードに接続され、負極がトランスＴ１の２次巻線Ｔ１２の他端に接続されている。

また、トランスＴ２の２次巻線Ｔ２２は、両端間にダイオードＤ２（第２のダイオード）とコンデンサＣ１とからなる直列回路（第２の２次直列回路）が接続されている。ダイオードＤ２は、アノードがトランスＴ２の２次巻線Ｔ２２の一端に接続されている。また、コンデンサＣ１は、正極がダイオードＤ２のカソードが接続され、負極がトランスＴ１の２次巻線Ｔ２２の他端に接続されている。

また、トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２の他端と、トランスＴ２の２次巻線Ｔ２２の他端とが接続されている。

制御回路３は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに接続されている。そして、制御回路３は、ハイレベルとローレベルとを交互に繰り返すゲート信号Ｓ１，Ｓ２をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力することによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン・オフを交互に繰り返す。また、制御回路３は、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２の出力レベルが互いに反転した状態で出力し、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とを交互にオン（オフ）させる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がオンしている時は、スイッチング素子Ｑ２がオフし、スイッチング素子Ｑ２がオンしている時は、スイッチング素子Ｑ１がオフする。なお、制御回路３の入力電源は、整流電圧Ｖ２を抵抗分圧して生成したり、トランスＴ１，Ｔ２に更に巻線を設けて生成される。

次に、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、本実施形態の電源装置の動作について説明する。図２（ａ）にスイッチング素子Ｑ１に出力されるゲート信号Ｓ１、図２（ｂ）にトランスＴ１の１次巻線Ｔ１１に流れる電流、図２（ｃ）にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流、図２（ｄ）にダイオードＤ１に流れる電流の波形図を示す。

制御回路３がスイッチング素子Ｑ１に対して出力するゲート信号Ｓ１がハイレベル時は、スイッチング素子Ｑ１がオンする。なお、このとき、スイッチング素子Ｑ２に出力されるゲート信号Ｓ２はローレベルであるので、スイッチング素子Ｑ２はオフしている。

スイッチング素子Ｑ１がオンすることによって、交流電源４→ローパスフィルタ１→整流回路２→トランスＴ１の１次巻線Ｔ１１→スイッチング素子Ｑ１→整流回路２→ローパスフィルタ１→交流電源４の経路で、電流が流れる。このとき、トランスＴ１の１次巻線Ｔ１１に電流が流れることによって、トランスＴ１にエネルギーが蓄えられる。

そして、ゲート信号Ｓ１がハイレベルからローレベルに移行すると、スイッチング素子Ｑ１はオフとなる。このとき、トランスＴ１に蓄えられたエネルギーが放出され、トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２の経路で電流が流れて、コンデンサＣ１が充電される。

すなわち、トランスＴ１とスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ１とでフライバック回路が形成される。

また、上記同様に、トランスＴ２とスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２とコンデンサＣ１とでフライバック回路が形成されており、スイッチング素子Ｑ２がオン・オフした場合も、上記と同様の動作が行われる。すなわち、本実施形態の電源装置は、インターリーブ型の電源装置であり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の２倍のタイミングで、トランスＴ１，Ｔ２の２次側に電力が供給され、コンデンサＣ１が充電される。

そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフを繰り返すことによって、コンデンサＣ１の両端に出力電圧Ｖ３が生成される。なお、出力電圧Ｖ３は、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ２１と、２次巻線Ｔ１２，Ｔ２２との巻数比を調整することよって、所望の電圧に調整することができる。

本実施形態ではコンデンサＣ１の両端間に負荷としてＬＥＤ５（固体発光素子）が接続されている。本実施形態ではトランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ２１と、２次巻線Ｔ１２，Ｔ２２との巻数比を調整し、出力電圧Ｖ３がＬＥＤ５の定格電圧である数１０Ｖとなるように調整している。そして、出力電圧Ｖ３を電源とし、ＬＥＤ５にＬＥＤ電流を流すことでＬＥＤ５を点灯させている。

従来の電源装置では、入力電圧を昇圧して出力電圧を生成し、ＬＥＤのような低電圧を供給する必要がある負荷を接続する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータで出力電圧を降圧していたため、回路構成が大型化するという問題があった。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧との電圧差が大きいため、電力変換時における電力損失が大きくなるという問題があった。

しかし、本実施形態では、トランスＴ１，Ｔ２の巻数比を調整することで、交流電圧Ｖ１（入力電圧）を降圧して、コンデンサＣ１の両端に出力電圧Ｖ３を生成することができる。そのため、出力電圧Ｖ３をＬＥＤ５に直接供給することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータが必要ないため、回路構成を小型化し、電力損失を低減することができる。また、コンデンサＣ１の両端には、整流電圧Ｖ２を降圧した出力電圧Ｖ３が生成されるため、コンデンサＣ１の定格電圧を小さくすることができ、回路構成をさらに小型化することが可能となる。

また、本実施形態では、トランスＴ１，Ｔ２を用いて、コンデンサＣ１の両端に出力電圧Ｖ３を生成し、出力電圧Ｖ３を負荷であるＬＥＤ５に供給している。したがって、トランスＴ１，Ｔ２の１次側に入力電源である交流電源４が接続され、トランスＴ１，Ｔ２の２次側に負荷であるＬＥＤ５が接続されている。そのため、電源装置の入力と出力とが絶縁されている状態となる。すなわち、高電圧である交流電源４とＬＥＤ５とが絶縁されているので、例えばＬＥＤ５に人が触れた場合の安全性が向上する。

また、本実施形態ではトランスＴ１，Ｔ２の３次巻線（図示なし）を備えており、制御回路３は、トランスＴ１，Ｔ２の３次巻線に流れる電流を検出することで、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ２１に流れる電流のゼロクロス点を検出している。それによって、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ１２に流れる電流を臨界モードで制御することができる。例えば、スイッチング素子Ｑ１がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフしている場合、制御回路３はトランスＴ２の１次巻線Ｔ２１に流れる電流を監視しており、電流が０となると、スイッチング素子Ｑ１をオフして、スイッチング素子Ｑ２をオンする。同様に、スイッチング素子Ｑ２がオンし、スイッチング素子Ｑ１がオフしている場合、制御回路３はトランスＴ１の１次巻線Ｔ１１に流れる電流を監視しており、電流が０となると、スイッチング素子Ｑ２をオフして、スイッチング素子Ｑ１をオンする。

上記制御によって、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ１２に流れる電流を臨界モードとすることができ、電力効率と力率との両方を向上させることができる。

図３（ａ）にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流、図３（ｂ）にスイッチング素子Ｑ２に流れる電流、図３（ｃ）にローパスフィルタ１の入力電流の波形図を示す。また、図４（ａ）に整流回路２が出力する整流電圧Ｖ２、図４（ｂ）に整流回路２の入力電流Ｉ１および整流回路２の入力電流のピーク値Ｉｐ１を示す波形図を示す。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオンしているときは、スイッチング素子Ｑ２がオフし、スイッチング素子Ｑ２がオンしているときは、スイッチング素子Ｑ１がオフしている。すなわち、本実施形態の電源装置は、インターリーブ型の構成を備えており、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の倍のタイミングで、交流電源４からローパスフィルタ１に電流が流れる。そのため、図３（ｃ）に示すように、ローパスフィルタ１の入力電流のリップルは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の２倍の周波数で連続的に発生するので、振幅が小さくなる。

また、図４（ａ）（ｂ）に示すように、図３（ａ）〜（ｃ）に示した動作が交流電圧Ｖ１の１周期にわたって行われ、整流回路２の入力電流Ｉ１のピーク値Ｉｐ１は、交流電圧Ｖ１の周波数に同期して変化する。

したがって、インターリーブ型の構成を備えていない場合に比べて、本実施形態では、入力電流のリップルが高周波化されて振幅が小さくなるので、ローパスフィルタ１を小型化することができ、コストを低減することができる。

また、コンデンサＣ２とダイオードＤ３，Ｄ４とで、スナバ回路を構成しており、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフによって生じる極小のパルス電圧またはサージ状の電流を抑制し、ストレスを低減することができる。また、抵抗Ｒ１をコンデンサＣ２と並列接続することで、コンデンサＣ２の過昇圧を抑制している。

なお、コンデンサＣ２の容量は小さくてもよく、電解コンデンサで構成されたコンデンサＣ１の容量が数μ〜数１００μＦである場合、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量の１／１００以下である数１０ｎ〜数μＦ以下で十分である。したがって、コンデンサＣ２はフィルムコンデンサなどを用いることができるので、電解コンデンサに比べて容積を小さくすることができ、電源装置を小型化することができる。

また、図５に示すように、コンデンサＣ１の両端に、定電流回路６（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を接続してもよい。定電流回路６は、制御回路６１と抵抗Ｒ２，Ｒ３とツェナーダイオードＺＤ１とスイッチング素子Ｑ３とダイオードＤ５とインダクタＬ１とで構成されている。

コンデンサＣ１と並列に、抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる直列回路が接続されている。また、抵抗Ｒ３と並列にツェナーダイオードＺＤ１が接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１の両端に生成されるツェナー電圧が制御回路６１の入力電源となる。このように、制御回路６１の入力電源は、２次側で生成されるので、電源装置の入力と出力の絶縁状態を維持することができる。

また、コンデンサＣ１と並列に、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されたスイッチング素子Ｑ３と、インダクタＬ１と、負荷であるＬＥＤ５との直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、ドレインがコンデンサＣ１の正極に接続され、ゲートが制御回路６１に接続され、ソースがインダクタＬ１を介してＬＥＤ５のアノード側に接続されている。

また、インダクタＬ１，ＬＥＤ５と並列にダイオードＤ５が接続されている。ダイオードＤ５は、スイッチング素子Ｑ３とインダクタＬ１との接続点にカソードが接続され、ＬＥＤ５のカソード側にアノードが接続されている。

また、制御回路６１は、調光器７が接続されており、ＬＥＤ５の調光レベルを示す調光信号Ｓ３が出力される。そして、制御回路６１は、調光信号Ｓ３が示す調光レベルに基づいた電流をＬＥＤ５に流すように、ゲート信号Ｓ４を生成してスイッチング素子Ｑ３に出力してスイッチング素子Ｑ３をオン・オフさせる。すなわち、制御回路６１は、ゲート信号Ｓ４の周波数またはオンデューティまたはオン時間を変動させることで、ＬＥＤ５に流すＬＥＤ電流を、調光信号Ｓ３に基づいた目標値に制御する。このように、制御回路６１がＬＥＤ５に流すＬＥＤ電流を定電流制御することによって、ＬＥＤ５を調光制御することができる。なお、調光信号Ｓ３の形態は、ＰＷＭ信号やＤＣ信号など特に限定しない。

また、図６に示すように、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔ１１，Ｔ２１が接続されている１次側と、２次巻線Ｔ１２，Ｔ２２が接続されている２次側との間に、低容量のコンデンサＣ３を設けてもよい。

コンデンサＣ３は、フィルムコンデンサなどの低容量のコンデンサで構成されており、整流回路２の低圧側の出力端（グランド）に一端が接続され、トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２とトランスＴ２の２次巻線Ｔ２２との接続点に他端が接続されている。コンデンサＣ３を上記箇所に接続することによって、動作時の安定性を向上させることができる。

また、コンデンサＣ３の代わりに、図６に破線で示したコンデンサＣ４を設けてもよい。コンデンサＣ４は、整流回路２の高圧側の出力端に一端が接続され、トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２とトランスＴ２の２次巻線Ｔ２２との接続点に他端が接続されている。コンデンサＣ４を上記箇所に接続することによって、動作時の安定性を向上させることができる。

なお、本実施形態では負荷としてＬＥＤ５を接続しているが、ＬＥＤ５の代わりに有機ＥＬを用いてもよい。

（実施形態２）
図７に実施形態２の電源装置の回路構成図を示す。本実施形態の電源装置は、電圧検出回路８１，８２を備えている。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。

電圧検出回路８１（第１の電圧検出部）は、抵抗Ｒ４，Ｒ５からなる直列回路（第１の抵抗直列回路）で構成されており、整流回路２の出力端間に接続されている。整流回路２の高圧側の出力端に抵抗Ｒ４の一端が接続され、整流回路２の低圧側（グランド）の出力端に抵抗Ｒ５の一端が接続されている。

電圧検出回路８２（第２の電圧検出部）は、抵抗Ｒ６，Ｒ７からなる直列回路（第２の抵抗直列回路）で構成されており、コンデンサＣ２の両端間に接続されている。コンデンサＣ２の高圧側に抵抗Ｒ６の一端が接続され、コンデンサＣ２の低圧側に抵抗Ｒ７の一端が接続されている。なお、本実施形態では、実施形態１における抵抗Ｒ１を備えておらず、抵抗Ｒ１の代わりに抵抗Ｒ６，Ｒ７を用いてコンデンサＣ２の過昇圧を抑制している。

また、本実施形態の制御回路３は、オペアンプ３１とＶＣＯ（電圧制御発振器）３２と駆動回路３３と否定ゲート（ＮＯＴゲート）３４と抵抗Ｒ８，Ｒ９とコンデンサＣ５とで構成されている。

オペアンプ３１は、非反転入力端子が抵抗Ｒ８を介して、電圧検出回路８１における抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との接続点に接続され、反転入力端子が抵抗Ｒ９を介して、電圧検出回路８２における抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続点に接続されている。また、オペアンプ３１の反転入力端子は、コンデンサＣ５を介してオペアンプ３１の出力端子に接続されている。また、オペアンプ３１の出力端子は、ＶＣＯ３２に接続されている。

ＶＣＯ３２は、オペアンプ３１の出力電圧に基づいた周波数を決定し、駆動回路３３は、この周波数のゲート信号Ｓ１を生成する。そして、駆動回路３３は、生成したゲート信号Ｓ１をスイッチング素子Ｑ１に出力する。また、駆動回路３３とスイッチング素子Ｑ２との間には、否定ゲート３４が設けられており、駆動回路３３から出力されるゲート信号Ｓ１は、否定ゲート３４で出力レベルが反転され、ゲート信号Ｓ２としてスイッチング素子Ｑ２に出力される。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がオンしている時は、スイッチング素子Ｑ２がオフし、スイッチング素子Ｑ２がオンしている時は、スイッチング素子Ｑ１がオフする。

上記構成によって、オペアンプ３１は、電圧検出回路８１による整流電圧Ｖ２の抵抗分圧値である抵抗Ｒ５の両端電圧（第１の抵抗分圧値）と、電圧検出回路８２によるコンデンサ電圧Ｖ４の抵抗分圧値である抵抗Ｒ７の両端電圧（第２の抵抗分圧値）とを比較する。そして、オペアンプ３１は、抵抗Ｒ５の両端電圧を基準電圧とし、この基準電圧に抵抗Ｒ７の両端電圧が一致する、すなわち出力が０となるように、ＶＣＯ３２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２の周波数を変動させて、抵抗Ｒ７の両端電圧（コンデンサ電圧Ｖ４）を変動させる。

図８に整流電圧Ｖ２（破線）とコンデンサＣ２の両端間に生成されるコンデンサ電圧Ｖ４（実線）の波形図を示す。なお、図８のＶｐ２は整流電圧Ｖ２のピーク電圧、Ｖｐ４はコンデンサ電圧Ｖ４のピーク電圧を示している。

制御回路３の上記制御によって、図８に示すように、交流電圧Ｖ１の全周期にわたって、整流電圧Ｖ２とコンデンサ電圧Ｖ４との比率が一定となるので、コンデンサＣ２のコンデンサ電圧Ｖ４の電圧波形が、整流電圧Ｖ２の電圧波形の相似となる。なお、コンデンサＣ２はフィルムコンデンサなどで構成されているため、容量が小さいので、電圧が平滑されることなく、コンデンサＣ２のコンデンサ電圧Ｖ４の電圧波形が、整流電圧Ｖ２の電圧波形の相似とすることができる。

このように、コンデンサ電圧Ｖ４の電圧波形を、整流電圧Ｖ２の電圧波形の相似となるように制御することによって、整流電圧Ｖ２とコンデンサ電圧Ｖ４との差電圧に相当するエネルギーがトランスＴ１，Ｔ２の２次側に供給されることとなる。すなわち、トランスＴ１，Ｔ２の２次側に供給されるエネルギーを間接的に検出することができ、コンデンサＣ１に生成される出力電圧Ｖ３を直接検出することなく、出力電圧Ｖ３を一定に制御することができる。

そのため、入力側と負荷側との絶縁を維持した状態で、出力電圧Ｖ３のフィードバック制御が可能となる。したがって、出力電圧Ｖ３のフィードバック制御のためのフォトカプラなどが不要となるので、部品点数を少なくし、回路構成を小型化することができる。

また、電圧検出回路８１の抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との抵抗比または、電圧検出回路８２の抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との抵抗比を変動させることで、出力電圧Ｖ３を変動させることができる。

また、出力電圧Ｖ３を検出するフィードバック制御をしていないため、負荷（ＬＥＤ５）までの配線を長くしても、配線の影響を受けにくい。

また、電圧検出回路８１を備えているため、交流電圧Ｖ１の低電圧・過電圧などの異常を検出することができる。

また、電圧検出回路８２を備えているため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の異常を検出することができる。

（実施形態３）
図９に、本実施形態の電源装置の回路構成図を示す。本実施形態の電源装置は、実施形態１において、フィルムコンデンサなどの低容量のコンデンサＣ２の代わりに、容量が大きい電解コンデンサで構成されたコンデンサＣ６が設けられている。

コンデンサＣ６を電解コンデンサで構成することによって、トランスＴ１，Ｔ２とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とダイオードＤ３，Ｄ４とコンデンサＣ６とで２つの昇圧チョッパ回路が構成される。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン・オフすることによって、整流電圧Ｖ２を昇圧して、コンデンサＣ６の両端間に直流のコンデンサ電圧Ｖ５が生成される。

図１０に、交流電圧Ｖ１，コンデンサ電圧Ｖ５の波形図を示す。

整流回路２は、交流電圧Ｖ１を全波整流して整流電圧Ｖ２を生成する。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン・オフすることで、整流電圧Ｖ２が昇圧され、コンデンサＣ６で平滑されて、コンデンサ電圧Ｖ５が生成される。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に、コンデンサＣ６に供給される電流Ｉ２の包絡線は、図１０の破線で示すＡ１となる。

電圧検出回路８２は、コンデンサＣ６の両端に生成されるコンデンサ電圧Ｖ５を検出して、制御回路３に出力している。なお、電圧検出回路８２は、複数の抵抗からなる抵抗直列回路で構成されており、コンデンサ電圧Ｖ５の抵抗分圧値を制御回路３に出力するように構成されている。

そして、本実施形態の制御回路３は、コンデンサ電圧Ｖ５の抵抗分圧値が、予め決定された目標値となるように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン・オフさせることで、コンデンサ電圧Ｖ５を所定の目標電圧に制御することができる。なお、制御回路３は、コンデンサ電圧Ｖ５を目標電圧に制御するために、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力するゲート信号Ｓ１，Ｓ２の周波数，オンデューティ，オン時間を変動させる。

制御回路３は、コンデンサ電圧Ｖ５を目標電圧に制御することで、コンデンサＣ１に生成される出力電圧Ｖ３を直接検出することなく、出力電圧Ｖ３を一定に制御することができる。

そのため、入力側と負荷側との絶縁を維持した状態で、出力電圧Ｖ３のフィードバック制御に用いるフォトカプラなどが不要となるので、部品点数を少なくし、回路構成を小型化することができる。

また、本実施形態では、直流のコンデンサ電圧Ｖ５のみを用いてフィードバック制御を行うため、制御回路３の構成が簡略化される。さらに、整流電圧Ｖ２を検出する必要がなく、実施形態２で示した電圧検出回路８１が不要となる。したがって、回路構成を簡易化・小型化することができ、コストを低減することができる。

なお、本実施形態における抵抗Ｒ１は、コンデンサＣ６に充電された電力を放電するために用いられる。

図１１に、本実施形態の電源装置９１を備えた照明器具９の概略図を示す。照明器具９は、上記で説明した電源装置９１と、器具本体９２と、ＬＥＤユニット５１とで構成されている。

電源装置９１は、矩形状に形成された配線基板と、配線基板上に実装される回路素子とで構成されている。器具本体９２は、矩形板状に形成され、一面に複数のＬＥＤユニット５１が設けられている。ＬＥＤユニット５１は、複数のＬＥＤ５を備えることで構成されている。

そして、電源装置９１上に設けられた図示しないコネクタと、器具本体９２の他面側に設けられた図示しないコネクタとが接続することで、電源装置９１が器具本体９２に装着される。電源装置９１は、照明点灯装置としての機能を有しており、コネクタを介して器具本体９２に設けられた各ＬＥＤユニット５１に電力を供給することで、各ＬＥＤユニット５１が点灯する。

照明器具９は、光源として薄型・小型に形成されたＬＥＤユニット５１を備えているため、照明器具９を薄型に形成することができる。そのため、この照明器具９は、壁面や床面など、人が触れることが出来る位置に設置される場合がある。このとき、人が誤って光源であるＬＥＤユニット５１に触れてしまった場合でも、本実施形態では電源装置の入力と出力とが絶縁されている。すなわち、電源装置の入力に接続される交流電源４と、出力に接続されるＬＥＤ５とが絶縁されている。したがって、入力と出力とが絶縁されていない従来の照明器具に対して、本実施形態の照明器具９は安全性が向上している。

なお、照明器具９に用いられる電源装置は、本実施形態で説明した電源装置に限定するものではなく、実施形態１または２で説明した電源装置であっても、上記効果を得ることができる。

１ ローパスフィルタ
２ 整流回路
３ 制御回路
４ 交流電源
５ ＬＥＤ
Ｔ１，Ｔ２ トランス
Ｔ１１，Ｔ２１ １次巻線
Ｔ１２，Ｔ２２ ２次巻線
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１ 抵抗

Claims (10)

1. 交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力端間に接続される、第１のトランスの１次巻線と第１のスイッチング素子とからなる第１の１次直列回路と、
   前記整流回路の出力端間に接続される、第２のトランスの１次巻線と第２のスイッチング素子とからなる第２の１次直列回路と、
   前記第１のトランスの２次巻線の一端と、前記第２のトランスの２次巻線の一端とが接続されており、
   前記第１のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第１のダイオードと第１のコンデンサからなる第１の２次直列回路と、
   前記第２のトランスの前記２次巻線の両端間に接続される、第２のダイオードと前記第１のコンデンサからなる第２の２次直列回路と、
   前記第１のスイッチング素子に並列接続される、第３のダイオードと第２のコンデンサとからなる第１の直列回路と、
   前記第２のスイッチング素子に並列接続される、第４のダイオードと前記第２のコンデンサとからなる第２の直列回路と、
   前記第２のコンデンサに並列接続される第１の抵抗と、
   前記第２のコンデンサの両端間の電圧が目標値となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせる制御回路とを備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記第２のコンデンサの容量は、前記第１のコンデンサの容量の１／１００以下であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記整流回路の出力端間の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
   前記第２のコンデンサの両端間の電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、
   前記制御回路は、前記第２の電圧検出部が検出する電圧波形が、前記第１の電圧検出部が検出する電圧波形の相似となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせることを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
4. 前記第１の電圧検出部は、前記整流回路の出力端間に直列接続される複数の抵抗からなる第１の抵抗直列回路で構成され、前記整流回路の出力端間の電圧を前記第１の抵抗直列回路で分圧した第１の抵抗分圧値を前記制御回路に出力し、
   前記第２の電圧検出部は、前記第２のコンデンサの両端間に直列接続される複数の抵抗からなる第２の抵抗直列回路で構成され、前記第２のコンデンサの両端間の電圧を前記第２の抵抗直列回路で分圧した第２の抵抗分圧値を前記制御回路に出力し、
   前記制御回路は、前記第２の抵抗分圧値が、前記第１の抵抗分圧値に一致するように、前記第１，第２のスイッチング素子をオン・オフさせることを特徴とする請求項３記載の電源装置。
5. 前記第２のコンデンサの両端電圧を検出する第２の電圧検出部を備え、
   前記制御回路は、前記第２の電圧検出部の検出結果が一定となるように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフさせることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
6. 前記第１のコンデンサの両端電圧が入力され、出力を可変とするＤＣ／ＤＣコンバータを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 前記第１，第２のトランスの１次巻線と前記整流回路の出力端との接続点に一端が接続され、前記第１のトランスの２次巻線と前記第２のトランスの２次巻線との接続点に他端が接続される第３のコンデンサを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置。
8. 前記第１のトランスの２次巻線と前記第２のトランスの２次巻線との接続点に一端が接続され、前記整流回路の低圧側出力端に他端が接続される第４のコンデンサを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置と、
   前記電源装置の出力が供給される光源とを備えることを特徴とする照明器具。
10. 前記光源は、固体発光素子で構成されることを特徴とする請求項９記載の照明器具。

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