JP5959785B2 - Power supply device, light source lighting device, and battery charging device - Google Patents

Power supply device, light source lighting device, and battery charging device Download PDF

Info

Publication number
JP5959785B2
JP5959785B2 JP2016513933A JP2016513933A JP5959785B2 JP 5959785 B2 JP5959785 B2 JP 5959785B2 JP 2016513933 A JP2016513933 A JP 2016513933A JP 2016513933 A JP2016513933 A JP 2016513933A JP 5959785 B2 JP5959785 B2 JP 5959785B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
power supply
output
current
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016513933A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2015166559A1 (en
Inventor
寛 石▲崎▼
寛 石▲崎▼
大澤 孝
孝 大澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5959785B2 publication Critical patent/JP5959785B2/en
Publication of JPWO2015166559A1 publication Critical patent/JPWO2015166559A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

この発明は、電源の変動の影響を受けない安定した出力が可能な電源装置、および当電源装置を用いた光源点灯装置ならびにバッテリ充電装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device capable of stable output without being affected by fluctuations in a power supply, a light source lighting device using the power supply device, and a battery charging device.

種々の電源が流布している現状においても、時間と共に電圧がランダムに変動する直流電源または正弦波状に変動する交流電源から、安定な電圧または電流を出力するためには、大きな容量の平滑用コンデンサとコイルが必要である。   In order to output a stable voltage or current from a DC power supply whose voltage changes randomly with time or an AC power supply which changes in a sine wave form even in the current situation where various power supplies are prevalent, a smoothing capacitor having a large capacity And a coil is required.

ところで、コンデンサに貯える電力と電圧の関係は、式(1)で示され、電力を貯えれば電圧が上昇し、放出すれば電圧が下降する。
P=(C×V×V)/2 (1)
ここで、Pは貯蓄電力、Cは静電容量、Vは端子間電圧である。
By the way, the relationship between the electric power stored in the capacitor and the voltage is expressed by the equation (1). When the electric power is stored, the voltage increases, and when the electric power is discharged, the voltage decreases.
P = (C × V × V) / 2 (1)
Here, P is the stored power, C is the capacitance, and V is the terminal voltage.

つまり、有限の容量のコンデンサを使用し電力を一時的に貯えて放出する構成においては、端子間電圧の変動(リプル)が発生することは回避できない。従って、安定した大電力を出力するためには、必然的に大容量の平滑用コンデンサを使用せざるを得ない。大容量の電源においては、複数の平滑用コンデンサを並列に接続して、大きな容量を確保することが一般的である。   In other words, in a configuration in which a capacitor having a finite capacity is used to temporarily store and discharge electric power, it is unavoidable that fluctuation (ripple) of the voltage between terminals is generated. Therefore, in order to output a stable large electric power, a large capacity smoothing capacitor must be used. In a large-capacity power supply, it is common to secure a large capacity by connecting a plurality of smoothing capacitors in parallel.

時間と共にランダムに変動する電源に対する考察はし難いので、ここでは、正弦波状に変動する商用交流電源に対応する力率改善回路について記載された特許文献1,2を参考例として示す。   Since it is difficult to consider a power source that randomly varies with time, Patent Documents 1 and 2 that describe a power factor correction circuit corresponding to a commercial AC power source that varies sinusoidally are shown as reference examples.

特許文献1の電源装置は、交流電源を整流手段で直流電圧に変換してアクティブフィルタ(力率改善回路)に入力し、アクティブフィルタの出力電圧を平滑用コンデンサで平滑して負荷に印加するための出力直流電圧を得る構成である。この電源装置は、出力直流電圧を検出して、目標電圧との差分を交流電源1周期中の設定ポイントごとに算出し、その算出値によってスイッチング素子用PWM(Pulse Width Modulation)信号のDutyを変更し、出力直流電圧を補正する。この構成例では、スイッチング素子の動作によって平滑用コンデンサに貯える電力を操作するものの、電源が交流であるために、交流1周期中の電圧安定度は平滑用コンデンサの容量に依存しており、安定した出力を得るためには、大きな容量の平滑用コンデンサが必要である。   The power supply device of Patent Document 1 converts an AC power source into a DC voltage by a rectifier and inputs it to an active filter (power factor correction circuit), and smoothes the output voltage of the active filter with a smoothing capacitor and applies it to a load. The output DC voltage is obtained. This power supply device detects the output DC voltage, calculates the difference from the target voltage for each set point in one cycle of the AC power supply, and changes the duty of the switching element PWM (Pulse Width Modulation) signal according to the calculated value And correct the output DC voltage. In this configuration example, the electric power stored in the smoothing capacitor is manipulated by the operation of the switching element. However, since the power source is an alternating current, the voltage stability during one AC cycle depends on the capacity of the smoothing capacitor and is stable. In order to obtain the output, a smoothing capacitor having a large capacity is required.

特許文献2の電源回路は、アクティブ平滑フィルタ(力率改善回路)の後段にDC/DCコンバータを備えた構成である。この電源回路は、交流電圧を投入したときの突入電流を防止するために、アクティブ平滑フィルタ始動後にDC/DCコンバータの始動信号によって突入電流防止抵抗を働かせる。この構成例では、アクティブ平滑フィルタの後段にDC/DCコンバータを設けることによって、出力電圧の安定性を増すことができる。しかし、当DC/DCコンバータの入力はアクティブ平滑フィルタの出力であり、電圧の安定性を平滑用コンデンサの容量に頼っているため、当平滑用コンデンサの電圧変動に対応すべくDC/DCコンバータには煩雑な制御が必要となる。また、前段のアクティブ平滑フィルタと後段のDC/DCコンバータはそれぞれ個別の制御部を有して、それぞれの出力が好適になるように独立して動作するため、各制御部の制御に必要な情報が多く、制御が煩雑である。   The power supply circuit of Patent Document 2 has a configuration in which a DC / DC converter is provided in the subsequent stage of an active smoothing filter (power factor correction circuit). In order to prevent an inrush current when an AC voltage is applied, this power supply circuit operates an inrush current prevention resistor by a start signal of the DC / DC converter after the active smoothing filter is started. In this configuration example, the stability of the output voltage can be increased by providing a DC / DC converter after the active smoothing filter. However, since the input of this DC / DC converter is the output of the active smoothing filter and the voltage stability depends on the capacity of the smoothing capacitor, the DC / DC converter is adapted to cope with the voltage fluctuation of the smoothing capacitor. Requires complicated control. In addition, since the active smoothing filter in the front stage and the DC / DC converter in the rear stage each have separate control units and operate independently so that the respective outputs are suitable, information necessary for control of each control unit There are many, and control is complicated.

特開2004−260871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260871 特開平10−14225号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-14225

上記のように、従来は電圧の安定性を平滑用コンデンサの容量に頼っていたが、大きな容量の平滑用コンデンサを使用しても、当平滑用コンデンサの端子間電圧を厳密に一定にすることは困難であるという課題があった。
また、平滑用コンデンサの電圧変動を一定にすべくDC/DCコンバータ等を追加すると、回路構成が複雑化するという課題があった。
As described above, the voltage stability has been relied on the capacity of the smoothing capacitor in the past, but even if a large capacity smoothing capacitor is used, the voltage across the terminals of the smoothing capacitor must be kept strictly constant. There was a problem that it was difficult.
Further, when a DC / DC converter or the like is added to make the voltage fluctuation of the smoothing capacitor constant, there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡素な回路構成で、安定した出力を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a stable output with a simple circuit configuration.

この発明に係る電源装置は、電源からの入力と負荷への出力との間に平滑用コンデンサを備えたものであって、平滑用コンデンサと出力との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、出力電流あるいは出力電圧を検出する検出部と、検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、検出部が検出した検出値と平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、誤差増幅部の出力からスイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、検出値を平均値に近づける動作を行うものである。   A power supply device according to the present invention includes a smoothing capacitor between an input from a power supply and an output to a load, and includes a switching element and a coil arranged in series between the smoothing capacitor and the output. A detection unit that detects an output current or output voltage, an average unit that averages a detection value detected by the detection unit, and a difference between a detection value detected by the detection unit and an average value averaged by the average unit An error amplifying unit and a driving signal generating unit that generates a driving signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplifying unit are provided, and an operation of bringing the detected value close to the average value is performed.

この発明に係る光源点灯装置は、電源からの入力と負荷となる光源との間に平滑用コンデンサを備え、当光源を点灯する電流を出力するものであって、平滑用コンデンサと光源との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、出力電流を検出する検出部と、検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、検出部が検出した検出値と平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、誤差増幅部の出力からスイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、検出値を平均値に近づける動作を行うものである。   A light source lighting device according to the present invention includes a smoothing capacitor between an input from a power source and a light source serving as a load, and outputs a current for lighting the light source, between the smoothing capacitor and the light source. Switching elements and coils arranged in series, a detection unit for detecting the output current, an average unit for averaging the detection values detected by the detection unit, and an average obtained by averaging the detection values and the average unit detected by the detection unit An error amplifying unit that amplifies a difference from the value, and a drive signal generating unit that generates a drive signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplifying unit, and performs an operation of bringing the detected value close to an average value .

この発明に係る光源点灯装置は、電源からの入力と負荷となる光源との間に平滑用コンデンサを備え、当光源を周期的なパルス状の電流によって点灯するものであって、平滑用コンデンサと光源との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、出力電流を検出する検出部と、検出部が検出した検出値を平滑化する平滑部と、検出部が検出した検出値を平滑部の平滑より長時間あるいは数多く平均化する平均部と、平滑部が平滑した平滑値と平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、誤差増幅部の出力からスイッチング素子を断続駆動して、予め設定された波高値のパルス状の電流を出力し、当パルス状の電流の出力周期を操作する駆動信号生成部とを備え、平滑値を平均値に近づける動作を行うものである。   A light source lighting device according to the present invention includes a smoothing capacitor between an input from a power source and a light source serving as a load, and the light source is turned on by a periodic pulsed current. A switching element and a coil arranged in series with the light source, a detection unit for detecting an output current, a smoothing unit for smoothing a detection value detected by the detection unit, and a detection value detected by the detection unit Switching the switching element from the output of the error amplifying unit that amplifies the difference between the smoothing value smoothed by the smoothing unit and the average value averaged by the averaging unit Drives and outputs a pulse-shaped current with a preset peak value, and a drive signal generation unit that operates the output cycle of the pulse-shaped current, and performs an operation of bringing the smooth value close to the average value is there.

この発明に係るバッテリ充電装置は、電源からの入力と負荷となるバッテリとの間に平滑用コンデンサを備え、当バッテリを充電する電流を出力するものであって、平滑用コンデンサとバッテリとの間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、出力電流を検出する検出部と、検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、検出部が検出した検出値と平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、誤差増幅部の出力からスイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、検出値を平均値に近づける動作を行うものである。   A battery charging device according to the present invention includes a smoothing capacitor between an input from a power source and a battery serving as a load, and outputs a current for charging the battery, between the smoothing capacitor and the battery. Switching elements and coils arranged in series, a detection unit for detecting the output current, an average unit for averaging the detection values detected by the detection unit, and an average obtained by averaging the detection values and the average unit detected by the detection unit An error amplifying unit that amplifies a difference from the value, and a drive signal generating unit that generates a drive signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplifying unit, and performs an operation of bringing the detected value close to an average value .

この発明によれば、平滑用コンデンサと出力との間にスイッチング素子とコイルを設け、スイッチング素子を操作することで出力電流あるいは出力電圧を安定化することができる。また、出力電流あるいは出力電圧を制御する目標値を、自ら出力する電流あるいは電圧の平均値にすることで、簡素な回路構成の電源装置が実現できる。さらに、平滑用コンデンサの端子電圧が変動することによる影響が小さいので、平滑用コンデンサの容量を小さくすることができる。   According to this invention, a switching element and a coil are provided between the smoothing capacitor and the output, and the output current or the output voltage can be stabilized by operating the switching element. Further, by setting the target value for controlling the output current or output voltage to the average value of the current or voltage output by itself, a power supply device having a simple circuit configuration can be realized. Further, since the influence of fluctuations in the terminal voltage of the smoothing capacitor is small, the capacity of the smoothing capacitor can be reduced.

この発明の実施の形態1に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る電源装置の駆動信号生成部の構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a drive signal generation unit of the power supply device according to the first embodiment. 実施の形態1において直流電源の電源電圧と電源装置の出力電流検出値と出力電流平均値とを模式的に示すグラフである。4 is a graph schematically showing a power supply voltage of a DC power supply, an output current detection value of the power supply device, and an output current average value in the first embodiment. 実施の形態1に係る電源装置の誤差増幅部の出力とスイッチング素子の駆動信号の波形を示すグラフである。4 is a graph showing waveforms of an output of an error amplifying unit and a drive signal of a switching element of the power supply device according to the first embodiment. この発明の実施の形態2に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2において直流電源の電源電圧と電源装置の出力電圧検出値と出力電圧平均値とを模式的に示すグラフである。6 is a graph schematically showing a power supply voltage of a DC power supply, an output voltage detection value of a power supply device, and an output voltage average value in the second embodiment. この発明の実施の形態3に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 実施の形態3に係る電源装置の変形例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device according to Embodiment 3. 実施の形態3に係る電源装置の変形例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device according to Embodiment 3. この発明の実施の形態4に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係る電源装置の理解を助けるための参考例として、従来のAC/DCコンバータの構成例を示す。A configuration example of a conventional AC / DC converter will be shown as a reference example for helping understanding of the power supply device according to Embodiment 5 of the present invention. 図11の従来のAC/DCコンバータの各部の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of each part of the conventional AC / DC converter of FIG. この発明の実施の形態5に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 実施の形態5に係る電源装置の入力電圧と、整流後の入力電圧と、平滑用コンデンサの端子間電圧と、出力電流検出値と出力電圧検出値とを模式的に示すグラフである。10 is a graph schematically showing an input voltage of a power supply device according to a fifth embodiment, an input voltage after rectification, a voltage between terminals of a smoothing capacitor, an output current detection value, and an output voltage detection value. 実施の形態5に係る電源装置の誤差増幅部の出力とスイッチング素子の駆動信号の波形を示すグラフである。12 is a graph showing waveforms of an output of an error amplifier and a drive signal of a switching element of a power supply device according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係る電源装置の出力電流検出値と出力電流平均値と、リプル低減フィルタ部のフィードバック制御が無い場合の出力電流検出値とを拡大したグラフである。10 is an enlarged graph of an output current detection value and an output current average value of a power supply device according to Embodiment 5, and an output current detection value when there is no feedback control of a ripple reduction filter unit. この発明の実施の形態6に係る電源装置の理解を助けるための参考例として、従来の力率改善回路の構成例を示す。A configuration example of a conventional power factor correction circuit will be shown as a reference example for helping understanding of the power supply device according to Embodiment 6 of the present invention. 図17のPFC・コンバータ部の入力電圧および入力電流と、出力電圧および出力電流とを模式的に示すグラフである。18 is a graph schematically showing an input voltage and an input current, and an output voltage and an output current of the PFC / converter unit of FIG. この発明の実施の形態6に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 実施の形態6に係る電源装置の誤差増幅部の出力とスイッチング素子の駆動信号の波形を示すグラフである。14 is a graph illustrating waveforms of an output of an error amplifying unit and a drive signal of a switching element of a power supply device according to a sixth embodiment. 実施の形態6に係る電源装置の変形例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device according to Embodiment 6. 実施の形態6に係る電源装置の変形例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device according to Embodiment 6. 実施の形態6に係る電源装置の変形例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device according to Embodiment 6. この発明の実施の形態7に係る電源装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply device which concerns on Embodiment 7 of this invention. 実施の形態7に係る電源装置の平滑用コンデンサの端子間電圧と、出力電流検出値とを模式的に示すグラフである。14 is a graph schematically showing a voltage between terminals of a smoothing capacitor and an output current detection value of a power supply device according to a seventh embodiment. 実施の形態7に係る電源装置の誤差増幅部の出力とスイッチング素子の駆動信号の波形を示すグラフである。18 is a graph showing waveforms of an output of an error amplifying unit and a driving signal of a switching element of a power supply device according to a seventh embodiment. この発明の実施の形態8に係る電源装置を用いたLED点灯装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the LED lighting device using the power supply device which concerns on Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態9に係る電源装置を用いたLED点灯装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the LED lighting device using the power supply device which concerns on Embodiment 9 of this invention. 実施の形態9に係る電源装置を用いたLED点灯装置の変形例を示す回路図である。FIG. 29 is a circuit diagram showing a modification of the LED lighting device using the power supply device according to Embodiment 9. 図29のLED点灯装置に入力する矩形波電源の電源電圧と、パルス状出力電流検出値と、パルス状出力電流平均値と、ピーク電流値とを模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the power supply voltage of the rectangular wave power supply input into the LED lighting device of FIG. 29, a pulse-shaped output current detection value, a pulse-shaped output current average value, and a peak current value. 図29のLED点灯装置に入力する矩形波電源の電源電圧と、パルス状出力電流検出値と、パルス状出力電流平均値と、ピーク電流値とを模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the power supply voltage of the rectangular wave power supply input into the LED lighting device of FIG. 29, a pulse-shaped output current detection value, a pulse-shaped output current average value, and a peak current value. この発明の実施の形態10に係る電源装置を用いたバッテリ充電装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the battery charging device using the power supply device which concerns on Embodiment 10 of this invention.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1に示すように、実施の形態1に係る電源装置10の入力側に直流電源1aが接続され、出力側に負荷2が接続される。この電源装置10は、直流電源1aと負荷2との間に平滑用コンデンサC1を備え、電源電力を平滑用コンデンサC1に一時的に貯えることによって、直流電源1aに重畳する変動が負荷2に伝達することを軽減する。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, a DC power source 1a is connected to the input side of the power supply apparatus 10 according to the first embodiment, and a load 2 is connected to the output side. The power supply device 10 includes a smoothing capacitor C1 between the DC power supply 1a and the load 2, and the fluctuation superimposed on the DC power supply 1a is transmitted to the load 2 by temporarily storing the power supply in the smoothing capacitor C1. To reduce.

しかし、平滑用コンデンサC1を大容量化したとしても、その端子間電圧を厳密に一定にすることは困難である。そこで、本発明では、平滑用コンデンサC1の後段にリプル低減フィルタ部11を設け、駆動信号生成部14が生成する駆動信号によりスイッチング素子SW1を断続操作する。電源電圧が高いときは、スイッチング素子SW1とコイルL1によって直流電源1aから流出する電力を抑制しながら、余剰な電力を平滑用コンデンサC1に貯えて、当平滑用コンデンサC1の端子電圧を上昇させる。電源電圧が低いときは、平滑用コンデンサC1に貯えた電力を放出して、当平滑用コンデンサC1の端子電圧を下降させながらも電源電力を補う。このような操作により、出力電流あるいは出力電圧を一定にする。   However, even if the capacity of the smoothing capacitor C1 is increased, it is difficult to make the voltage between the terminals strictly constant. Therefore, in the present invention, the ripple reduction filter unit 11 is provided in the subsequent stage of the smoothing capacitor C1, and the switching element SW1 is intermittently operated by the drive signal generated by the drive signal generation unit. When the power supply voltage is high, excessive power is stored in the smoothing capacitor C1 while suppressing the power flowing out from the DC power supply 1a by the switching element SW1 and the coil L1, and the terminal voltage of the smoothing capacitor C1 is increased. When the power supply voltage is low, the power stored in the smoothing capacitor C1 is discharged, and the power supply power is supplemented while lowering the terminal voltage of the smoothing capacitor C1. By such an operation, the output current or the output voltage is made constant.

実施の形態1では、スイッチング素子SW1をPWM(Pulse Width Modulation)制御して、安定した電流を出力する電源装置10を構成する。
平滑用コンデンサC1と負荷2との間には、スイッチング素子SW1およびコイルL1が直列に配置され、コイルL1に流れる電流をスイッチング素子SW1によって断続する。スイッチング素子SW1がオンしているときにコイルL1に貯えたエネルギを、スイッチング素子SW1がオフしたときに還流用ダイオードD1を介して放出する。なお、図1の例では、スイッチング素子SW1にFET(Field Effect Transistor)を用いているが、トランジスタ等の他のスイッチング素子を用いても構わない。また、還流用ダイオードD1の代わりにスイッチング素子を用いても構わない。
In the first embodiment, the power supply device 10 that outputs a stable current is configured by controlling the switching element SW1 by PWM (Pulse Width Modulation).
A switching element SW1 and a coil L1 are arranged in series between the smoothing capacitor C1 and the load 2, and the current flowing through the coil L1 is intermittently switched by the switching element SW1. The energy stored in the coil L1 when the switching element SW1 is turned on is released through the return diode D1 when the switching element SW1 is turned off. In the example of FIG. 1, an FET (Field Effect Transistor) is used as the switching element SW1, but other switching elements such as a transistor may be used. Further, a switching element may be used instead of the reflux diode D1.

電流検出抵抗R1は、リプル低減フィルタ部11から負荷2へ出力される出力電流の瞬時値を検出する。平均部12は、抵抗R2およびコンデンサC2から構成され(RCフィルタ)、電流検出抵抗R1が検出した多く(長時間)の出力電流検出値をもとに安定した略直流に変換、つまり平均化する。抵抗R2とコンデンサC2による時定数は、直流電源1aが変動する周期に対して充分に長くなるよう設定される。   The current detection resistor R1 detects an instantaneous value of the output current output from the ripple reduction filter unit 11 to the load 2. The averaging unit 12 is composed of a resistor R2 and a capacitor C2 (RC filter), and converts to a stable substantially direct current, that is, averages, based on many (long time) output current detection values detected by the current detection resistor R1. . The time constant by the resistor R2 and the capacitor C2 is set to be sufficiently long with respect to the cycle in which the DC power source 1a varies.

誤差増幅部13は、例えばオペアンプから構成され、一方の入力端子に電流検出抵抗R1が検出した出力電流検出値が入力され、もう一方の入力端子に平均部12が平均化した出力電流平均値が入力され、これらの値の差分を増幅して出力端子から出力する。この構成においては、平均部12の平均値は、出力電流のフィードバック制御の目標値として使用される。   The error amplifying unit 13 is composed of, for example, an operational amplifier. The output current detection value detected by the current detection resistor R1 is input to one input terminal, and the output current average value averaged by the averaging unit 12 is input to the other input terminal. The difference between these values is amplified and output from the output terminal. In this configuration, the average value of the averaging unit 12 is used as a target value for feedback control of the output current.

駆動信号生成部14は、誤差増幅部13の出力が入力され、スイッチング素子SW1を断続駆動する駆動信号を生成する。
図2に、駆動信号生成部14の構成例を示す。図2の例では、誤差増幅部13が出力電流検出値Ioutと出力電流平均値Iaveの差分を増幅して比較器15へ出力し、比較器15が誤差増幅部13の出力と三角波発生器16の三角波とを比較してPWM波形の駆動信号を生成する。駆動信号生成部14は、駆動信号によりスイッチング素子SW1を断続駆動させ、出力電流検出値Ioutを出力電流平均値Iaveに近づける操作を行う。
The drive signal generation unit 14 receives the output of the error amplification unit 13 and generates a drive signal for intermittently driving the switching element SW1.
FIG. 2 shows a configuration example of the drive signal generation unit 14. In the example of FIG. 2, the error amplifying unit 13 amplifies the difference between the output current detection value Iout and the output current average value Iave and outputs the difference to the comparator 15, and the comparator 15 outputs the output of the error amplifying unit 13 and the triangular wave generator 16. The PWM waveform drive signal is generated by comparing with the triangular wave. The drive signal generation unit 14 performs an operation of causing the switching element SW1 to be intermittently driven by the drive signal and causing the output current detection value Iout to approach the output current average value Iave.

図3は、直流電源1aの電源電圧V1aと出力電流検出値Ioutと出力電流平均値Iaveとを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。図4は、誤差増幅部13の出力(破線)とスイッチング素子SW1の駆動信号(実線)の波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。リプル低減フィルタ部11は、直流電源1a側に設けた平滑用コンデンサC1に電力を一時的に貯え、スイッチング素子SW1をオン・オフすることで電源電圧V1aの変動による影響を抑制して出力電流を安定させる。安定な出力の目標としては、出力電流検出値Ioutを平均化した出力電流平均値Iaveを使用する。また、スイッチング素子SW1の断続動作は、直流電源1aの変動周期の1/2以下の周期で行う。   FIG. 3 is a graph schematically showing the power supply voltage V1a, the output current detection value Iout, and the output current average value Iave of the DC power supply 1a, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing voltage or current. FIG. 4 is a graph showing waveforms of the output of the error amplifying unit 13 (broken line) and the driving signal (solid line) of the switching element SW1, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. The ripple reduction filter unit 11 temporarily stores power in the smoothing capacitor C1 provided on the DC power supply 1a side, and turns on / off the switching element SW1 to suppress the influence due to fluctuations in the power supply voltage V1a and to output current. Stabilize. As a target for stable output, an output current average value Iave obtained by averaging the output current detection value Iout is used. Further, the intermittent operation of the switching element SW1 is performed at a cycle that is 1/2 or less of the fluctuation cycle of the DC power source 1a.

以上より、実施の形態1によれば、電源装置10は、平滑用コンデンサC1と負荷2との間に直列に配置したスイッチング素子SW1およびコイルL1と、出力電流を検出する電流検出抵抗R1と、電流検出抵抗R1が検出した出力電流検出値を平均化する平均部12と、電流検出抵抗R1が検出した出力電流検出値と平均部12が平均化した出力電流平均値との差分を増幅する誤差増幅部13と、誤差増幅部13の出力からスイッチング素子SW1を断続駆動する駆動信号を生成して出力電流検出値を出力電流平均値に近づける操作を行う駆動信号生成部14とを備える構成にした。
このように、自ら出力する電流の平均値を目標にしてフィードバック制御を行うことにより目標設定用の回路を不要にできるので、簡素な回路構成で安定した電流を出力できる電源装置を実現できる。また、平滑用コンデンサの端子間電圧が変動することによる影響が少ないので、平滑用コンデンサの容量を削減、即ち、並列に使用する平滑用コンデンサの数量を削減することができ、小形の電源装置を実現できる。さらに、平滑用コンデンサの容量を削減できるため、電源投入時の突入電流を低減することができ、好ましい特性の電源装置を実現できる。
As described above, according to the first embodiment, the power supply device 10 includes the switching element SW1 and the coil L1 arranged in series between the smoothing capacitor C1 and the load 2, the current detection resistor R1 that detects the output current, An average unit 12 that averages the output current detection value detected by the current detection resistor R1, and an error that amplifies the difference between the output current detection value detected by the current detection resistor R1 and the output current average value averaged by the average unit 12. The configuration includes an amplifying unit 13 and a driving signal generating unit 14 that generates a driving signal for intermittently driving the switching element SW1 from the output of the error amplifying unit 13 and performs an operation of bringing the detected output current value close to the average output current value. .
Thus, by performing feedback control with the target of the average value of the current output by itself, the target setting circuit can be made unnecessary, so that a power supply device that can output a stable current with a simple circuit configuration can be realized. In addition, since there is little influence due to fluctuation of the voltage across the terminals of the smoothing capacitor, the capacity of the smoothing capacitor can be reduced, that is, the number of smoothing capacitors used in parallel can be reduced, and a small power supply device can be obtained. realizable. Furthermore, since the capacity of the smoothing capacitor can be reduced, the inrush current when the power is turned on can be reduced, and a power supply device having favorable characteristics can be realized.

実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る電源装置20の構成例を示す回路図であり、図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図6は、直流電源1aの電源電圧V1aと、電源装置20の出力電圧検出値Voutと出力電圧平均値Vaveとを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the power supply device 20 according to the second embodiment. The same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 6 is a graph schematically showing the power supply voltage V1a of the DC power supply 1a, the output voltage detection value Vout of the power supply device 20, and the output voltage average value Vave, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing voltage.

実施の形態2では、安定した電圧を出力する電源装置20を構成する。リプル低減フィルタ部21において、電圧検出抵抗R20,R21は、リプル低減フィルタ部21から負荷2へ出力される出力電圧の瞬時値を検出する。平均部12は、電圧検出抵抗R20,R21が検出した出力電圧検出値を平均化する。誤差増幅部13は、電圧検出抵抗R20,R21が検出した出力電圧検出値と平均部12が平均化した出力電圧平均値との差分を増幅する。駆動信号生成部14は、誤差増幅部13の出力からスイッチング素子SW1の駆動信号を生成し、スイッチング素子SW1を断続駆動させることによって出力電圧検出値を出力電圧平均値に近づける操作を行う。   In the second embodiment, the power supply device 20 that outputs a stable voltage is configured. In the ripple reduction filter unit 21, the voltage detection resistors R20 and R21 detect an instantaneous value of the output voltage output from the ripple reduction filter unit 21 to the load 2. The averaging unit 12 averages the output voltage detection values detected by the voltage detection resistors R20 and R21. The error amplifying unit 13 amplifies the difference between the output voltage detection value detected by the voltage detection resistors R20 and R21 and the output voltage average value averaged by the averaging unit 12. The drive signal generation unit 14 generates a drive signal of the switching element SW1 from the output of the error amplification unit 13, and performs an operation of bringing the output voltage detection value closer to the output voltage average value by driving the switching element SW1 intermittently.

実施の形態2の電源装置20も、上記実施の形態1と同様に、自ら出力する電圧の平均値を目標にしてフィードバック制御を行うことにより目標設定用の回路を不要にできるので、簡素な回路構成で安定した電圧を出力できる電源装置を実現できる。また、平滑用コンデンサの端子間電圧が変動することによる影響がないので、平滑用コンデンサの容量を削減、即ち、並列に使用する平滑用コンデンサの数量を削減することができ、小形の電源装置を実現できる。さらに、平滑用コンデンサの容量を削減できるため、電源投入時の突入電流を低減することができ、好ましい特性の電源装置を実現できる。   Similarly to the first embodiment, the power supply device 20 according to the second embodiment can eliminate the need for a target setting circuit by performing feedback control with the average value of the voltage output by itself as a target. A power supply device capable of outputting a stable voltage with the configuration can be realized. In addition, since there is no influence due to fluctuation of the voltage across the terminals of the smoothing capacitor, the capacity of the smoothing capacitor can be reduced, that is, the number of smoothing capacitors used in parallel can be reduced, and a small power supply device can be obtained. realizable. Furthermore, since the capacity of the smoothing capacitor can be reduced, the inrush current when the power is turned on can be reduced, and a power supply device having favorable characteristics can be realized.

実施の形態3.
図7〜図9のそれぞれは、実施の形態3に係る電源装置30のリプル低減フィルタ部31の構成例を示す回路図である。図7〜図9において、図5と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
Each of FIGS. 7 to 9 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the ripple reduction filter unit 31 of the power supply device 30 according to the third embodiment. 7 to 9, the same or corresponding parts as those in FIG.

実際の(現実的な)オペアンプの反転入力と非反転入力との間にはいくらかのオフセットがあるため、誤差増幅部13に入力される出力電圧検出値と出力電圧平均値とが全く同値でも、差分が存在するときと同様な動作を行うことがある。例えば、出力電圧検出値と出力電圧平均値が一致している場合であっても、誤差増幅部13のオペアンプのオフセットによって、両入力値に差分があるように見えれば、誤差増幅部13の出力が当見かけ上の差分方向に偏り、結果的に出力電圧も同じように偏る。これにより、当出力電圧の検出値と平均値も連動するため、両者が互いに接近することなく、安定した出力が維持できないことが考えられる。   Since there is some offset between the inverting input and the non-inverting input of the actual (realistic) operational amplifier, even if the output voltage detection value input to the error amplifying unit 13 and the output voltage average value are exactly the same, The same operation as when there is a difference may be performed. For example, even when the output voltage detection value matches the output voltage average value, if the input value appears to be different due to the offset of the operational amplifier of the error amplification unit 13, the output of the error amplification unit 13 Is biased in the apparent difference direction, and as a result, the output voltage is also biased in the same manner. Thereby, since the detected value and the average value of the output voltage are also linked, it is conceivable that the stable output cannot be maintained without both approaching each other.

そこで、実施の形態3では、誤差増幅部13のオフセットによる不安定さが発生しないように、誤差増幅部13の出力電圧を所定の値に維持する誤差増幅出力安定部32を設け、誤差増幅部13に入力される出力電圧検出値あるいは出力電圧平均値を補正する。
当誤差増幅出力安定部32を備えることで、入力する電源あるいは接続する負荷の状態が安定しているときは、誤差増幅部13の出力電圧を予め設定した値に維持することができる。誤差増幅部13の出力電圧を予め設定した値に維持することで、スイッチング素子SW1の駆動信号を予め設定されたDuty(PWM制御の場合)あるいは周期(PFM制御の場合)に設定することができ、スイッチング素子SW1を予め設定した形態で断続駆動させることができる。なお、PFM制御に関しては、下記実施の形態9を参照。
つまり、入力する電源あるいは接続する負荷の状態に変動がないときには、スイッチング素子SW1が行う断続動作を、予め設定したDutyあるいは周期に漸近させることで、定常動作時の電源装置の挙動を安定化する。
Therefore, in the third embodiment, an error amplification output stabilization unit 32 that maintains the output voltage of the error amplification unit 13 at a predetermined value is provided so that instability due to the offset of the error amplification unit 13 does not occur. The output voltage detection value or the output voltage average value input to 13 is corrected.
By providing the error amplification output stabilization unit 32, the output voltage of the error amplification unit 13 can be maintained at a preset value when the state of the input power supply or the connected load is stable. By maintaining the output voltage of the error amplifier 13 at a preset value, the drive signal of the switching element SW1 can be set to a preset duty (in the case of PWM control) or a cycle (in the case of PFM control). The switching element SW1 can be intermittently driven in a preset form. For PFM control, see Embodiment 9 below.
That is, when there is no change in the state of the input power supply or the connected load, the intermittent operation performed by the switching element SW1 is made asymptotic to a preset duty or cycle, thereby stabilizing the behavior of the power supply device during steady operation. .

図7の誤差増幅出力安定部32は、オペアンプ33と、基準電源34と、抵抗R30〜R32と、コンデンサC30とから構成され、誤差増幅部13の出力電圧の平均値を基準電源34の基準電圧に維持する。オペアンプ33は、誤差増幅部13の出力電圧と基準電源34の基準電圧との差分を出力し、この出力を抵抗R30およびコンデンサC30によって平均化して、抵抗R31を介して誤差増幅部13の反転入力端子へフィードバックし、電圧検出抵抗R20,R21で検出された出力電圧検出値を補正する。なお、平均部12の抵抗R2とコンデンサC2による時定数は、直流電源1aが変動する周期に対して充分に長い値にし、誤差増幅出力安定部32の抵抗R30とコンデンサC30による時定数は、平均部12の時定数よりさらに長い値にする。
つまり、入力する電源あるいは接続する負荷の状態に変動がないときには、平均部12の時定数よりさらに長い時間をかけて、スイッチング素子SW1が行う断続動作を、予め設定したDutyあるいは周期に漸近させる。
7 is composed of an operational amplifier 33, a reference power supply 34, resistors R30 to R32, and a capacitor C30. The average value of the output voltage of the error amplifying section 13 is used as the reference voltage of the reference power supply 34. To maintain. The operational amplifier 33 outputs the difference between the output voltage of the error amplifier 13 and the reference voltage of the reference power supply 34, averages this output by the resistor R30 and the capacitor C30, and inputs the inverting input of the error amplifier 13 via the resistor R31. Feedback to the terminal is performed to correct the detected output voltage value detected by the voltage detection resistors R20 and R21. The time constant due to the resistor R2 and the capacitor C2 of the average unit 12 is set to a sufficiently long value with respect to the cycle in which the DC power source 1a fluctuates, and the time constant due to the resistor R30 and the capacitor C30 of the error amplification output stabilization unit 32 is A value longer than the time constant of the part 12 is set.
That is, when there is no change in the state of the input power supply or the connected load, the intermittent operation performed by the switching element SW1 is made asymptotic to the preset duty or cycle over a longer time than the time constant of the averaging unit 12.

図8の誤差増幅出力安定部32は、オペアンプ33と、基準電源34と、抵抗R33とから構成され、誤差増幅部13の出力電圧の平均値を基準電源34の基準電圧に維持する。オペアンプ33は、誤差増幅部13の出力電圧と基準電源34の基準電圧との差分を出力し、この出力を抵抗R33およびコンデンサC2によって平均化して誤差増幅部13の非反転入力端子へフィードバックし、平均部12で平均化された出力電圧平均値を補正する。   The error amplification output stabilization unit 32 of FIG. 8 includes an operational amplifier 33, a reference power supply 34, and a resistor R33, and maintains the average value of the output voltage of the error amplification unit 13 at the reference voltage of the reference power supply 34. The operational amplifier 33 outputs the difference between the output voltage of the error amplifier 13 and the reference voltage of the reference power supply 34, averages this output by the resistor R33 and the capacitor C2, and feeds back to the non-inverting input terminal of the error amplifier 13. The average output voltage value averaged by the averaging unit 12 is corrected.

図9の誤差増幅出力安定部32は、図7に示した誤差増幅出力安定部32の変形例であり、誤差増幅部13の反転入力端子にコンデンサC31を設けた構成である。コンデンサC31を挿入することで直流成分を除去した出力電圧検出値の変動分が入力される誤差増幅部13の反転入力端子へ、誤差増幅出力安定部32から抵抗R31を介してフィードバックして、電圧検出抵抗R20,R21で検出された出力電圧検出値を補正する。これにより、差増幅部13の出力を所定の値に維持する。   The error amplification output stabilization unit 32 of FIG. 9 is a modification of the error amplification output stabilization unit 32 shown in FIG. 7 and has a configuration in which a capacitor C31 is provided at the inverting input terminal of the error amplification unit 13. Feedback from the error amplification output stabilization unit 32 through the resistor R31 is fed back to the inverting input terminal of the error amplification unit 13 to which the fluctuation of the output voltage detection value from which the DC component has been removed by inserting the capacitor C31 is input. The output voltage detection value detected by the detection resistors R20 and R21 is corrected. As a result, the output of the difference amplifying unit 13 is maintained at a predetermined value.

なお、図7〜図9の構成において、誤差増幅部13の出力電圧は、スイッチング素子SW1の駆動信号のDutyに対応している。そのため、基準電源34の基準電圧を、例えば、平滑用コンデンサC1に貯まっている電圧の20〜80%に相当する任意の電圧値に設定すれば、おのずと駆動信号の中心的なDutyを設定できる。   7 to 9, the output voltage of the error amplifying unit 13 corresponds to the duty of the drive signal of the switching element SW1. Therefore, if the reference voltage of the reference power supply 34 is set to an arbitrary voltage value corresponding to 20 to 80% of the voltage stored in the smoothing capacitor C1, for example, the central duty of the drive signal can be set naturally.

以上より、実施の形態3によれば、電源装置30は、誤差増幅部13の出力の平均値を基準電圧に維持する誤差増幅出力安定部32を備える構成にした。このため、入力する電源あるいは接続する負荷の状態に変動がないときには、スイッチング素子SW1を予め設定したDutyあるいは周期で動作させることができ、不本意な挙動が発生することなく安定した好適な動作を行う電源装置を実現できる。   As described above, according to the third embodiment, the power supply device 30 includes the error amplification output stabilization unit 32 that maintains the average value of the outputs of the error amplification unit 13 at the reference voltage. Therefore, when there is no change in the state of the input power supply or the connected load, the switching element SW1 can be operated at a preset duty or cycle, and a stable and suitable operation can be performed without causing unintentional behavior. A power supply device can be realized.

なお、実施の形態3では、安定した電圧を出力する電源装置30に対して誤差増幅出力安定部32を適用した例を説明したが、上記実施の形態1のような安定した電流を出力する電源装置10に対して誤差増幅出力安定部32を適用してもよい。   In the third embodiment, an example in which the error amplification output stabilization unit 32 is applied to the power supply device 30 that outputs a stable voltage has been described. However, a power supply that outputs a stable current as in the first embodiment. The error amplification output stabilization unit 32 may be applied to the device 10.

実施の形態4.
図10は、実施の形態4に係る電源装置40のリプル低減フィルタ部41の構成例を示す回路図であり、上記実施の形態3で説明した図8に対して動作補助部42を付加した構成である。動作補助部42以外の構成については、図8と同一の符号を付し説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the ripple reduction filter unit 41 of the power supply device 40 according to the fourth embodiment. The configuration in which the operation assisting unit 42 is added to FIG. 8 described in the third embodiment. It is. The components other than the operation assisting unit 42 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

例えば、電源装置40の始動時であってまだ出力電圧が発生していない時は、出力電圧検出値と出力電圧平均値がともに“0”で、誤差増幅部13の出力が確定されない、あるいは、確定されない可能性がある。したがって、駆動信号生成部14からスイッチング素子SW1の駆動信号が発せられない、あるいは、駆動信号が発せられない可能性がある。このとき、動作補助部42のダイオードD40を介して基準電源34の電圧(補助信号)を平均部12に供給してコンデンサC2を充電し、見かけ上の出力電圧平均値を高めることによって、まずはスイッチング素子SW1を補助的に動作させる。   For example, when the output voltage is not yet generated when the power supply device 40 is started, the output voltage detection value and the output voltage average value are both “0”, and the output of the error amplifying unit 13 is not fixed, or It may not be confirmed. Therefore, there is a possibility that a drive signal for the switching element SW1 is not emitted from the drive signal generation unit 14 or a drive signal is not issued. At this time, the voltage (auxiliary signal) of the reference power supply 34 is supplied to the averaging unit 12 via the diode D40 of the operation assisting unit 42 to charge the capacitor C2, and the apparent output voltage average value is increased, thereby switching first. The element SW1 is operated in an auxiliary manner.

動作補助部42の補助動作によって、上記始動時には速やかにリプル低減フィルタ部41から電圧を出力させることができる。その後、出力電圧平均値が基準電源34の基準電圧からダイオードD40の電圧降下を差し引いた電圧を超えたとき、即ち、充分な電圧が出力された後は、動作補助部42は当補助動作を停止し、誤差増幅出力安定部32の動作に交代する。   By the auxiliary operation of the operation auxiliary unit 42, the voltage can be output from the ripple reduction filter unit 41 promptly at the time of starting. Thereafter, when the output voltage average value exceeds the voltage obtained by subtracting the voltage drop of the diode D40 from the reference voltage of the reference power supply 34, that is, after a sufficient voltage is output, the operation auxiliary unit 42 stops the auxiliary operation. Then, the operation of the error amplification output stabilization unit 32 is changed.

なお、動作補助部42は、図10に示したダイオードD40を用いた構成に限らず、例えば切り換えスイッチ等を用いて構成してもよい。たとえば、始動時のように、スイッチング素子SW1が動作しないとき、あるいは、動作しない可能性があるときには、切り換えスイッチにより、基準電源34の電圧を平均部12に導いて、予め設定された補助的なスイッチング動作を行う。充分な電圧が出力された後は平均部12から基準電源34を切り離す。これにより、電源装置40の動作中は、出力電圧が極低レベルに低下しても動作補助部42が動作せず、常に安定した出力を維持できる。   Note that the operation assisting unit 42 is not limited to the configuration using the diode D40 illustrated in FIG. 10, and may be configured using, for example, a changeover switch. For example, when the switching element SW1 does not operate or there is a possibility that it does not operate, such as at the time of starting, the voltage of the reference power supply 34 is guided to the averaging unit 12 by a changeover switch, and a preset auxiliary Performs switching operation. After a sufficient voltage is output, the reference power source 34 is disconnected from the average unit 12. Thereby, during the operation of the power supply device 40, even if the output voltage drops to an extremely low level, the operation assisting unit 42 does not operate, and a stable output can always be maintained.

以上より、実施の形態4によれば、スイッチング素子SW1が動作しないとき、あるいは、動作しない可能性があるときに誤差増幅部13に補助信号を与える動作補助部42を有し、誤差増幅部13は、動作補助部42から補助信号が入力されたときに、電圧検出抵抗R20,R21が検出した出力電圧検出値を抵抗R2およびコンデンサC2によって平均化した平均値に当補助信号を抵抗R33によって合成した値と、電圧検出抵抗R20,R21が検出した出力電圧検出値との差分を増幅する構成にした。このため、スイッチング素子SW1が動作しないとき、あるいは、動作しない可能性があるときにも、駆動信号生成部14からスイッチング素子SW1へ補助的に駆動信号を発することができ、安定して始動する電源装置を実現できる。   As described above, according to the fourth embodiment, the error amplifying unit 13 includes the operation assisting unit 42 that provides the auxiliary signal to the error amplifying unit 13 when the switching element SW1 does not operate or may not operate. When the auxiliary signal is input from the operation auxiliary unit 42, the auxiliary signal is synthesized by the resistor R33 to the average value obtained by averaging the output voltage detection values detected by the voltage detection resistors R20 and R21 by the resistor R2 and the capacitor C2. The difference between the measured value and the output voltage detection value detected by the voltage detection resistors R20 and R21 is amplified. For this reason, even when the switching element SW1 does not operate or may not operate, a driving signal can be supplementarily issued from the driving signal generation unit 14 to the switching element SW1, and the power source can be started stably. A device can be realized.

なお、実施の形態4では、安定した電圧を出力する電源装置40に対して動作補助部42を適用した例を説明したが、上記実施の形態1のような安定した電流を出力する電源装置10に対して動作補助部42を適用してもよい。   In the fourth embodiment, the example in which the operation assisting unit 42 is applied to the power supply device 40 that outputs a stable voltage has been described. However, the power supply device 10 that outputs a stable current as in the first embodiment described above. Alternatively, the motion assisting unit 42 may be applied.

実施の形態5.
上記実施の形態1〜4では、電源電圧がランダムに変動する直流電源を接続する電源装置10〜40を構成したが、本実施の形態5以降では、電源電圧が正弦波状に変動する交流電源を接続する電源装置(AC/DCコンバータ)を構成する。
本発明の実施の形態5に係る電源装置を説明する前に、まず、図11を参照して従来のAC/DCコンバータ1000の構成例を説明する。従来のコンデンサインプット型のAC/DCコンバータ1000は、交流電源1bの交流を、整流用ダイオードD50〜D53から構成された整流部51で全波整流し、平滑用コンデンサC1で平滑して直流に変換し、負荷2へ出力する。
Embodiment 5 FIG.
In Embodiments 1 to 4 described above, power supply devices 10 to 40 are connected to which a DC power supply whose power supply voltage varies randomly. In Embodiment 5 and later, an AC power supply whose power supply voltage varies sinusoidally is used. A power supply device (AC / DC converter) to be connected is configured.
Before describing the power supply device according to Embodiment 5 of the present invention, first, a configuration example of a conventional AC / DC converter 1000 will be described with reference to FIG. The conventional capacitor input type AC / DC converter 1000 performs full-wave rectification on the alternating current of the alternating current power supply 1b by the rectifying unit 51 composed of the rectifying diodes D50 to D53, and smoothes it to the direct current by the smoothing capacitor C1. And output to load 2.

図12(a)は、交流電源1bの電源電圧V1bを模式的に示すグラフである。図12(b)は、AC/DCコンバータ1000の全波整流後の入力電圧Vinと、入力電流Iinと、出力電圧Voutと出力電流Ioutとを模式的に示すグラフである。図12(c)は、出力電流Ioutが大きく平滑用コンデンサC1の容量が小さいとき、図12(d)は、出力電流Ioutが小さく平滑用コンデンサC1の容量が大きいときの波形の変化を示すグラフである。各グラフとも横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。   FIG. 12A is a graph schematically showing the power supply voltage V1b of the AC power supply 1b. FIG. 12B is a graph schematically showing the input voltage Vin, the input current Iin, the output voltage Vout, and the output current Iout after full-wave rectification of the AC / DC converter 1000. 12C is a graph showing a change in waveform when the output current Iout is large and the capacity of the smoothing capacitor C1 is small, and FIG. 12D is a graph showing a change in waveform when the output current Iout is small and the capacity of the smoothing capacitor C1 is large. It is. In each graph, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage or current.

単純な整流部51を使用して交流電源1bから直流電源を構成した場合、図12(b)に示すように入力電流Iinが歪んで高調波が重畳し、力率が低い。図12(c)に示すように、小さな容量の平滑用コンデンサC1では、出力電流の変動(リプル)が増大する。図12(d)に示すように、大きな容量の平滑用コンデンサC1を使用すれば、出力電流のリプルは軽減するが、入力電流Iinがさらに歪んで重畳する高調波が増大し、力率がさらに低下する。このように、出力電流のリプルは、平滑用コンデンサC1の容量に依存する。   When a DC power source is configured from the AC power source 1b using the simple rectifying unit 51, the input current Iin is distorted and harmonics are superimposed as shown in FIG. 12B, and the power factor is low. As shown in FIG. 12C, in the smoothing capacitor C1 having a small capacity, the fluctuation (ripple) of the output current increases. As shown in FIG. 12 (d), if the smoothing capacitor C1 having a large capacity is used, the ripple of the output current is reduced, but the input current Iin is further distorted and the harmonics superimposed are increased, and the power factor is further increased. descend. Thus, the ripple of the output current depends on the capacity of the smoothing capacitor C1.

図13は、実施の形態5に係る電源装置50の構成例を示す回路図である。実施の形態5では、図1に示したようなリプル低減フィルタ部11に対して整流部51を追加し、入力側に交流電源1bを接続して50Hzあるいは60Hzの正弦波状の交流から直流を生成して負荷2へ出力するAC/DCコンバータを構成する。   FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the power supply device 50 according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a rectification unit 51 is added to the ripple reduction filter unit 11 as shown in FIG. 1, and an alternating current power supply 1b is connected to the input side to generate direct current from a 50 Hz or 60 Hz sinusoidal alternating current. Thus, an AC / DC converter that outputs to the load 2 is configured.

なお、図13の構成例では、図1で説明したような、電流検出抵抗R1で検出した出力電流検出値をフィードバックして安定した電流を出力するリプル低減フィルタ部11を使用したが、この構成に限定されるものではない。例えば、リプル低減フィルタ部11の代わりに、図5のリプル低減フィルタ部21、図7〜図9のリプル低減フィルタ部31、または図10のリプル低減フィルタ部41を使用して、電圧検出抵抗R20,R21で検出した出力電圧検出値をフィードバックして安定した電圧を出力する構成にしてもよい。   In the configuration example of FIG. 13, the ripple reduction filter unit 11 that feeds back the output current detection value detected by the current detection resistor R1 and outputs a stable current as described in FIG. 1 is used. It is not limited to. For example, instead of the ripple reduction filter unit 11, the ripple detection filter unit 21 of FIG. 5, the ripple reduction filter unit 31 of FIGS. 7 to 9, or the ripple reduction filter unit 41 of FIG. The output voltage detection value detected by R21 may be fed back to output a stable voltage.

図14は、電源装置50の全波整流後の入力電圧Vinと、入力電流Iinと、平滑用コンデンサC1の端子間電圧VC1と、出力電流検出値Ioutと出力電圧検出値Voutとを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。なお、図14において、図12(b)の入力電流Iinと出力電流Ioutと出力電圧Voutとを破線で示している。
図15は、誤差増幅部13の出力(破線)とスイッチング素子SW1の駆動信号(実線)の波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。図16は、出力電流検出値Ioutと出力電流平均値Iaveとを拡大したグラフであり、横軸は時間、縦軸は電流である。また、図16に、リプル低減フィルタ部11のフィードバック制御が無い場合の出力電流検出値Iout1を点線で示す。
FIG. 14 schematically shows the input voltage Vin, the input current Iin, the inter-terminal voltage VC1 of the smoothing capacitor C1, the output current detection value Iout, and the output voltage detection value Vout after full-wave rectification of the power supply device 50. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage or current. In FIG. 14, the input current Iin, the output current Iout, and the output voltage Vout in FIG.
FIG. 15 is a graph showing waveforms of the output of the error amplifying unit 13 (broken line) and the drive signal (solid line) of the switching element SW1, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. FIG. 16 is an enlarged graph of the output current detection value Iout and the output current average value Iave, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current. FIG. 16 shows the output current detection value Iout1 when there is no feedback control of the ripple reduction filter unit 11 with a dotted line.

図15および図16に示すように、リプル低減フィルタ部11は、フィードバック制御の目標となる出力電流平均値Iaveに対して平滑用コンデンサC1からの流出電流が少ないときは、PWM制御のDutyを拡大し、出力電流平均値Iaveに対して流出電流が多きときは、PWM制御のDutyを縮小する。このように、出力電流検出値Ioutを自ら出力する電流の平均値Iaveに漸近すべくスイッチング素子SW1を操作することで、平滑用コンデンサC1の端子間電圧にかかわらず出力電流を略一定に維持でき、変動(リプル)が少ない安定した電流を出力できる。ただし、図14に示すように、入力電流Iinの断続は図12と変わらず、入力電流Iinは歪み、重畳する高調波が大きく、力率は低い。
なお、スイッチング素子SW1の断続動作は、交流電源1bの変動周期の1/2以下の周期、即ち、50Hzあるいは60Hzの交流電源1bを全波整流した波形(100Hzあるいは120Hz)の1周期より短く設定する。
As shown in FIGS. 15 and 16, the ripple reduction filter unit 11 increases the duty of the PWM control when the outflow current from the smoothing capacitor C1 is smaller than the output current average value Iave that is the target of the feedback control. When the outflow current is larger than the output current average value Iave, the duty of the PWM control is reduced. In this way, by operating the switching element SW1 so as to make the output current detection value Iout asymptotically approach the average value Iave of the current output by itself, the output current can be maintained substantially constant regardless of the voltage across the terminals of the smoothing capacitor C1. A stable current with little fluctuation (ripple) can be output. However, as shown in FIG. 14, the intermittent of the input current Iin is the same as in FIG. 12, the input current Iin is distorted, the harmonics to be superimposed are large, and the power factor is low.
Note that the intermittent operation of the switching element SW1 is set to be shorter than one half of the fluctuation cycle of the AC power source 1b, that is, shorter than one cycle of the waveform (100 Hz or 120 Hz) obtained by full-wave rectification of the AC power source 1b of 50 Hz or 60 Hz. To do.

以上より、実施の形態5によれば、電源装置50は、交流電源1bと平滑用コンデンサC1との間に整流部51を備える構成にした。これにより、交流電源1bを接続した場合にも上記実施の形態1と同様の効果が得られる電源装置を実現できる。
なお、図13に示した整流部51はひとつの例であって、他の構成でも構わない。
As described above, according to the fifth embodiment, the power supply device 50 is configured to include the rectifying unit 51 between the AC power supply 1b and the smoothing capacitor C1. Thereby, even when the AC power supply 1b is connected, it is possible to realize a power supply device that can obtain the same effects as those of the first embodiment.
Note that the rectifying unit 51 illustrated in FIG. 13 is an example, and other configurations may be employed.

また、実施の形態5によれば、駆動信号生成部14は、交流電源1bの変動周期の1/2以下の周期でスイッチング素子SW1を断続駆動することで、良好な安定化動作を行うことができ、安定した出力の電源装置を実現できる。   Further, according to the fifth embodiment, the drive signal generation unit 14 can perform a good stabilization operation by intermittently driving the switching element SW1 with a cycle that is 1/2 or less of the fluctuation cycle of the AC power supply 1b. And a stable output power supply can be realized.

実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る電源装置を説明する前に、まず、図17を参照して従来の力率改善回路(PFC;Power Factor Correction)の構成例を説明する。従来のAC/DCコンバータ1001は、整流部51の後段に、スイッチング素子SW60と、コイルL60と、整流用ダイオードD60と、平滑用コンデンサC1と、制御部62とから構成されるPFC・コンバータ部61を備えている。このPFC・コンバータ部61は、コイルL60に流れる電流をスイッチング素子SW60によって断続するものであり、制御部62がスイッチング素子SW60をオンさせているときにコイルL60に貯えたエネルギを、制御部62がスイッチング素子SW60をオフさせたときに放出することで、電源電圧より高い電圧を出力する。
Embodiment 6 FIG.
Before describing the power supply apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, first, a configuration example of a conventional power factor correction circuit (PFC; Power Factor Correction) will be described with reference to FIG. A conventional AC / DC converter 1001 includes a PFC / converter unit 61 including a switching element SW 60, a coil L 60, a rectifying diode D 60, a smoothing capacitor C 1, and a control unit 62 at the subsequent stage of the rectifying unit 51. It has. The PFC / converter unit 61 is configured to intermittently pass the current flowing through the coil L60 by the switching element SW60, and the control unit 62 stores the energy stored in the coil L60 when the control unit 62 turns on the switching element SW60. By discharging when the switching element SW60 is turned off, a voltage higher than the power supply voltage is output.

図18は、PFC・コンバータ部61の入力電圧Vinおよび入力電流Iinと、出力電圧(平滑用コンデンサC1の端子間電圧)VC1および出力電流IC1とを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。なお、図18において、図12(b)の入力電流Iinと出力電流Ioutと出力電圧Voutとを破線で示している。   FIG. 18 is a graph schematically showing the input voltage Vin and input current Iin of the PFC converter 61, the output voltage (inter-terminal voltage of the smoothing capacitor C1) VC1 and the output current IC1, and the horizontal axis represents time. The vertical axis represents voltage or current. In FIG. 18, the input current Iin, the output current Iout, and the output voltage Vout in FIG.

制御部62は、入力電流Iinが入力電圧Vinに対応するように(正弦波状になるように)、スイッチング素子SW60のDutyを制御する。出力電圧VC1は入力電圧Vinより高く、出力電流IC1は入力電流Iinより小さくなり安定はするが、正弦波状のリプルは残る。出力電圧VC1(または出力電流IC1)のリプルは、平滑用コンデンサC1の容量に依存し、当平滑用コンデンサC1の容量が大きいほど少ない。   The control unit 62 controls the duty of the switching element SW60 so that the input current Iin corresponds to the input voltage Vin (so as to be a sine wave). The output voltage VC1 is higher than the input voltage Vin, and the output current IC1 becomes smaller than the input current Iin and stabilizes, but a sinusoidal ripple remains. The ripple of the output voltage VC1 (or output current IC1) depends on the capacity of the smoothing capacitor C1, and decreases as the capacity of the smoothing capacitor C1 increases.

図19は、実施の形態6に係る電源装置60(AC/DCコンバータ)の構成例を示す回路図である。図20は、誤差増幅部13の出力(破線)とスイッチング素子SW1の駆動信号(実線)の波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。
図19の電源装置60は、上記実施の形態5の電源装置50(図13)に対してPFC・コンバータ部61を追加した構成である。図18に示したように、PFC・コンバータ部61が昇圧した変換後の出力電圧Voutにはリプルが残っているが、図20のようにリプル低減フィルタ部11が自らが出力する電圧の平均値を目標値としてフィードバック制御を行うので、残ったリプルが軽減され出力電圧が安定化する。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply device 60 (AC / DC converter) according to the sixth embodiment. FIG. 20 is a graph showing waveforms of the output of the error amplifying unit 13 (broken line) and the driving signal (solid line) of the switching element SW1, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
The power supply device 60 of FIG. 19 has a configuration in which a PFC / converter unit 61 is added to the power supply device 50 (FIG. 13) of the fifth embodiment. As shown in FIG. 18, a ripple remains in the converted output voltage Vout boosted by the PFC converter 61, but the average value of the voltage output by the ripple reduction filter unit 11 itself as shown in FIG. Therefore, the remaining ripple is reduced and the output voltage is stabilized.

図21は、実施の形態6に係る電源装置60の変形例を示す回路図である。図21の電源装置60は、図19に示した構成に電流FB(フィードバック)用I/F(インタフェース)63を備えた定電流出力用のAC/DCコンバータである。電流FB用I/F63は、電流検出抵抗R1が検出する出力電流検出値を取得して、制御部62へ出力する。制御部62は、出力電流検出値が一定の電流値になるようにスイッチング素子SW60をオン・オフする。   FIG. 21 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device 60 according to the sixth embodiment. A power supply device 60 of FIG. 21 is an AC / DC converter for constant current output provided with a current FB (feedback) I / F (interface) 63 in the configuration shown in FIG. The current FB I / F 63 acquires the output current detection value detected by the current detection resistor R <b> 1 and outputs it to the control unit 62. The control unit 62 turns on / off the switching element SW60 so that the output current detection value becomes a constant current value.

図22は、実施の形態6に係る電源装置60の変形例を示す回路図である。図22の電源装置60は、図19に示した構成に電圧検出抵抗R20,R21と電圧FB用I/F64とを備えた定電圧出力用のAC/DCコンバータである。電圧FB用I/F64は、電圧検出抵抗R20,R21が検出する出力電圧検出値を取得して、制御部62へ出力する。制御部62は、出力電圧検出値が一定の電圧値になるようにスイッチング素子SW60をオン・オフする。一方、リプル低減フィルタ部21では、電流検出抵抗R1が検出する出力電流検出値に基づく電流フィードバック制御が行われる。   FIG. 22 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device 60 according to the sixth embodiment. The power supply device 60 of FIG. 22 is a constant voltage output AC / DC converter provided with the voltage detection resistors R20 and R21 and the voltage FB I / F 64 in the configuration shown in FIG. The voltage FB I / F 64 acquires the output voltage detection value detected by the voltage detection resistors R20 and R21 and outputs it to the control unit 62. The controller 62 turns on / off the switching element SW60 so that the output voltage detection value becomes a constant voltage value. On the other hand, the ripple reduction filter unit 21 performs current feedback control based on the output current detection value detected by the current detection resistor R1.

図23は、実施の形態6に係る電源装置60の変形例を示す回路図である。図23の電源装置60は、図5に示したリプル低減フィルタ部21に対して、整流部51とPFC・コンバータ部61と電圧FB用I/F64とを追加した交流電源用の、定電圧出力用のAC/DCコンバータである。PFC・コンバータ部61とリプル低減フィルタ部21では、電圧検出抵抗R20,R21が検出する出力電圧値に基づく電圧フィードバック制御が行われる。   FIG. 23 is a circuit diagram showing a modification of the power supply device 60 according to the sixth embodiment. 23 is a constant voltage output for an AC power source in which a rectifying unit 51, a PFC / converter unit 61, and a voltage FB I / F 64 are added to the ripple reduction filter unit 21 shown in FIG. AC / DC converter. In the PFC / converter unit 61 and the ripple reduction filter unit 21, voltage feedback control based on the output voltage value detected by the voltage detection resistors R20 and R21 is performed.

図19または図21〜図23で示したような電源装置60では、PFC・コンバータ部61のPFCとしての機能により、電源電流が断続することなく正弦波状に通電されるため、電源電流の歪みは少なく、電源に重畳する高調波が小さく、力率を高くすることができる。
なお、PFC・コンバータ部61に昇圧コンバータを使用する構成は、ひとつの例であって、他の構成でも構わず、たとえば、降圧用のコンバータを使用しても構わない。
In the power supply device 60 as shown in FIG. 19 or FIG. 21 to FIG. 23, the power supply current is energized in a sine wave form without being interrupted by the function as the PFC of the PFC / converter unit 61. The harmonics superimposed on the power source are small, and the power factor can be increased.
The configuration in which the boost converter is used in the PFC / converter unit 61 is one example, and other configurations may be used. For example, a step-down converter may be used.

以上より、実施の形態6によれば、電源装置60は、交流電源1bと平滑用コンデンサC1との間に、昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部を備える構成にしたので、昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部とリプル低減フィルタ部とがそれぞれ独立して動作可能である。これにより、簡素な構成で出力状態をフィードバックしながら、定電圧あるいは定電流を出力する電源装置を実現できる。さらに、当昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部が、力率改善部(PFC)として機能することにより、力率の高い電源装置を実現できる。   As described above, according to the sixth embodiment, the power supply device 60 is configured to include the step-up or step-down converter section between the AC power source 1b and the smoothing capacitor C1, so that the step-up or step-down converter is provided. The converter unit and the ripple reduction filter unit can operate independently of each other. Thereby, it is possible to realize a power supply device that outputs a constant voltage or a constant current while feeding back the output state with a simple configuration. Furthermore, a power unit with a high power factor can be realized by the converter unit for boosting or stepping down functioning as a power factor improving unit (PFC).

また、実施の形態6によれば、図21のように、制御部62は、電流検出抵抗R1が検出した出力電流検出値を使用してPFC・コンバータ部61の制御を行う構成にした。あるいは、図23のように、制御部62は、電圧検出抵抗R20,R21が検出した出力電圧検出値を使用してPFC・コンバータ部61の制御を行う構成にした。このため、回路を構成する部品をリプル低減フィルタ部とPFC・コンバータ部とで共用でき、簡素な構成の電源装置を実現できる。また、制御部は、基本的に出力状態をフィードバックする動作を行い、出力電流あるいは出力電圧を安定化するリプル低減フィルタ部の操作に関与する必要がないため、簡素な構成の制御方法、さらには簡素な構成の電源装置を実現できる。   Further, according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 21, the control unit 62 is configured to control the PFC / converter unit 61 using the output current detection value detected by the current detection resistor R1. Alternatively, as shown in FIG. 23, the control unit 62 is configured to control the PFC / converter unit 61 using the output voltage detection value detected by the voltage detection resistors R20 and R21. Therefore, components constituting the circuit can be shared by the ripple reduction filter unit and the PFC / converter unit, and a power supply device having a simple configuration can be realized. In addition, the control unit basically performs the operation of feeding back the output state, and does not need to be involved in the operation of the ripple reduction filter unit that stabilizes the output current or the output voltage. A power supply device with a simple configuration can be realized.

実施の形態7.
上記実施の形態6では整流部51とPFC・コンバータ部61を用いてAC/DCコンバータを構成したが、直流電源用のDC/DCコンバータを構成することもできる。
図24は、実施の形態7に係る電源装置70の構成例を示す回路図であり、図1〜図23と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図24の電源装置70は、上記実施の形態1の電源装置10(図1)に対してコンバータ部71を追加した構成である。コンバータ部71は、上記実施の形態6のPFC・コンバータ部61と同様に、スイッチング素子SW60と、コイルL60と、整流用ダイオードD60と、平滑用コンデンサC1と、制御部62とを備えている。
Embodiment 7 FIG.
In the sixth embodiment, the AC / DC converter is configured using the rectifying unit 51 and the PFC / converter unit 61. However, a DC / DC converter for a DC power supply may be configured.
FIG. 24 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the power supply device 70 according to the seventh embodiment. The same or corresponding parts as those in FIGS. 1 to 23 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 24 has a configuration in which a converter unit 71 is added to the power supply device 10 (FIG. 1) of the first embodiment. Similarly to the PFC / converter unit 61 of the sixth embodiment, the converter unit 71 includes a switching element SW60, a coil L60, a rectifying diode D60, a smoothing capacitor C1, and a control unit 62.

図25は、平滑用コンデンサC1の端子間電圧VC1と、出力電流検出値Ioutとを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。図26は、誤差増幅部13の出力(破線)とスイッチング素子SW1の駆動信号(実線)の波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。
図25に示すように、平滑用コンデンサC1の端子間電圧VC1には、コンバータ部71が発生する変動(リプル)が重畳しているが、リプル低減フィルタ部11の電流フィードバック制御により出力電流Ioutのリプルが軽減され、出力電流が安定化する。
FIG. 25 is a graph schematically showing the inter-terminal voltage VC1 of the smoothing capacitor C1 and the output current detection value Iout, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage or current. FIG. 26 is a graph showing waveforms of the output of the error amplifying unit 13 (broken line) and the driving signal (solid line) of the switching element SW1, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
As shown in FIG. 25, the fluctuation (ripple) generated by the converter unit 71 is superimposed on the voltage VC1 between the terminals of the smoothing capacitor C1, but the output current Iout is controlled by the current feedback control of the ripple reduction filter unit 11. Ripple is reduced and output current is stabilized.

なお、リプル低減フィルタ部11の代わりに、図5のリプル低減フィルタ部21、図7〜図9のリプル低減フィルタ部31、または図10のリプル低減フィルタ部41を使用して、電圧検出抵抗R20,R21で検出した出力電圧検出値Vout(図25に示す)をフィードバックして定電圧制御する構成にしてもよい。   In place of the ripple reduction filter unit 11, the ripple reduction filter unit 21 of FIG. 5, the ripple reduction filter unit 31 of FIGS. 7 to 9, or the ripple reduction filter unit 41 of FIG. , R21, the output voltage detection value Vout (shown in FIG. 25) may be fed back for constant voltage control.

実施の形態7の電源装置70も、上記実施の形態6と同様に、直流電源1aと平滑用コンデンサC1との間に、昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部を備える構成にしたので、昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部とリプル低減フィルタ部とがそれぞれ独立して動作可能であり、簡素な構成で定電圧あるいは定電流を出力する電源装置を実現できる。   Similarly to the sixth embodiment, the power supply device 70 according to the seventh embodiment is configured to include a boosting or step-down converter unit between the DC power source 1a and the smoothing capacitor C1. The step-down converter unit and the ripple reduction filter unit can operate independently, and a power supply device that outputs a constant voltage or a constant current with a simple configuration can be realized.

また、実施の形態7によれば、駆動信号生成部14は、スイッチング素子SW1の断続動作を、コンバータ部71のスイッチング周期より短い周期で行うことにより、リプル低減フィルタ部11は良好な安定化動作を行うことができ、安定した出力の電源装置を実現できる。   Further, according to the seventh embodiment, the drive signal generation unit 14 performs the intermittent operation of the switching element SW1 in a cycle shorter than the switching cycle of the converter unit 71, so that the ripple reduction filter unit 11 has a good stabilization operation. Thus, a stable output power supply device can be realized.

実施の形態8.
図27は、実施の形態8に係る電源装置をLED(Light Emitting Diode)点灯装置80として使用した構成例を示す回路図である。図27において、図1〜図26と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図27では、図19に示した電源装置70の出力側に負荷2としてLEDユニット2aを接続し、当電源装置70をLEDユニット2aを点灯する定電流出力のLED点灯装置80として使用している。なお、LEDには、定電圧特性があり、定電流の出力が適している。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 27 is a circuit diagram showing a configuration example in which the power supply device according to the eighth embodiment is used as an LED (Light Emitting Diode) lighting device 80. In FIG. 27, the same or corresponding parts as in FIGS.
In FIG. 27, the LED unit 2a is connected as the load 2 to the output side of the power supply device 70 shown in FIG. 19, and the power supply device 70 is used as the LED lighting device 80 of constant current output for lighting the LED unit 2a. . The LED has a constant voltage characteristic, and a constant current output is suitable.

また、複数個のLEDを直列に接続してLEDユニット2aを構成し、一部のLEDを短絡用スイッチ2bで短絡して消灯できるようにする。点灯しているLEDユニット2aの一部を短絡用スイッチ2bで短絡して消灯しても、出力電流は直前までの平均電流となるため、平滑用コンデンサC1から過大な突入電流が流れることはない。従って、短絡用スイッチ2bを操作して点灯と消灯を繰り返してもLEDユニット2aにストレスが加わることはなく、寿命を損なうことはない。   Further, a plurality of LEDs are connected in series to constitute the LED unit 2a, and a part of the LEDs can be short-circuited by the short-circuit switch 2b so that the LEDs can be turned off. Even if a part of the lit LED unit 2a is short-circuited by the short-circuiting switch 2b and turned off, the output current becomes the average current until immediately before, so that an excessive inrush current does not flow from the smoothing capacitor C1. . Therefore, even if the lighting switch is repeatedly turned on and off by operating the short-circuit switch 2b, no stress is applied to the LED unit 2a, and the lifetime is not impaired.

なお、図27では光源としてLEDを例示したが、レーザダイオード等の他の半導体光源であっても構わない。   In addition, although LED was illustrated as a light source in FIG. 27, you may be other semiconductor light sources, such as a laser diode.

以上より、実施の形態8によれば、上記実施の形態1〜7で説明した電源装置を、LED等の光源を点灯するための光源点灯装置として使用することにより、簡素な構成で、光源を点灯するのに好適な光源点灯装置を実現できる。   As described above, according to the eighth embodiment, by using the power supply device described in the first to seventh embodiments as a light source lighting device for lighting a light source such as an LED, the light source can be configured with a simple configuration. A light source lighting device suitable for lighting can be realized.

実施の形態9.
図28は、実施の形態9に係る電源装置をLED点灯装置90として使用した構成例を示す回路図であり、スイッチング素子SW1の制御を上記PWM制御からPFM(Pulse Frequency Modulation)制御に代替して構成している。図28において、図1〜図27と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図28では、位相制御によって調光を行う交流電源1cを、LED点灯装置90の電源として使用し、出力側にLEDユニット2aが接続されている。この交流電源1cは、従来、ハロゲン電球を含む白熱電球用の調光電源として用いられる。本実施の形態9では、位相制御によって寸断された波形の交流電源1cから一様な周期のパルス状電流を生成して、LEDユニット2aを点灯する。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 28 is a circuit diagram illustrating a configuration example in which the power supply device according to the ninth embodiment is used as the LED lighting device 90, and the control of the switching element SW1 is replaced from the PWM control to the PFM (Pulse Frequency Modulation) control. It is composed. In FIG. 28, the same or corresponding parts as in FIGS. 1 to 27 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In FIG. 28, an AC power source 1c that performs light control by phase control is used as the power source of the LED lighting device 90, and the LED unit 2a is connected to the output side. This AC power source 1c is conventionally used as a dimming power source for incandescent bulbs including halogen bulbs. In the ninth embodiment, a pulsed current having a uniform period is generated from the AC power supply 1c having a waveform broken by the phase control, and the LED unit 2a is turned on.

電流検出抵抗R1は、パルス状の出力電流を検出する。
平滑部92は、抵抗R90およびコンデンサC90から構成され(RCフィルタ)、その時定数はパルス状出力電流の繰り返し周期に対して充分に長い時定数に設定される。この平滑部92は、当平滑用の時定数によって、電流検出抵抗R1が検出したパルス状の出力電流検出値を繰り返し周期より長い時間をかけて平滑して相応の直流値に変換する。
平均部12は、抵抗R2およびコンデンサC2から構成され(RCフィルタ)、その時定数は交流電源1cの交番周期に対して充分に長い時定数に設定される。この平均部12は、当平均用の時定数によって、電流検出抵抗R1が検出したパルス状の出力電流検出値を電源の交番周期より長い時間をかけて平均化して相応の直流値に変換する。
つまり、平滑部92はパルス状の出力電流を相応の直流電流に相当する値に変換するものであり、平均部12は交番する交流電源によって発生するリプルを均して相応の直流に相当する値に変換するものである。したがって、平滑部92の時定数は平均部12の時定数より短い。
なお、誤差増幅部13は、平均部12が平均化したパルス状の出力電流の平均値と、平滑部92が平滑化したパルス状の出力電流の平滑値との差分を増幅する。
The current detection resistor R1 detects a pulsed output current.
The smoothing unit 92 includes a resistor R90 and a capacitor C90 (RC filter), and the time constant thereof is set to a sufficiently long time constant with respect to the repetition period of the pulsed output current. The smoothing unit 92 smoothes the pulsed output current detection value detected by the current detection resistor R1 over a period longer than the repetition period and converts it into a corresponding DC value using the smoothing time constant.
The average unit 12 includes a resistor R2 and a capacitor C2 (RC filter), and its time constant is set to a sufficiently long time constant with respect to the alternating cycle of the AC power supply 1c. The averaging unit 12 averages the pulsed output current detection value detected by the current detection resistor R1 over a longer time than the alternating cycle of the power source and converts it into a corresponding DC value using the time constant for averaging.
That is, the smoothing unit 92 converts the pulsed output current into a value corresponding to the corresponding DC current, and the averaging unit 12 averages the ripples generated by the alternating AC power supply and corresponds to the corresponding DC. It is to convert to. Therefore, the time constant of the smoothing unit 92 is shorter than the time constant of the average unit 12.
The error amplifying unit 13 amplifies the difference between the average value of the pulsed output current averaged by the averaging unit 12 and the smoothed value of the pulsed output current smoothed by the smoothing unit 92.

駆動信号生成部93は、FF(Flip−Flop)94と、VOC(Voltage−Controlled Oscillator)95と、比較器96とから構成され、スイッチング素子SW1をPFM制御するための駆動信号を生成する。VCO95は、パルス状の出力電流が繰り返される周期信号を出力し、誤差増幅部13の出力に応じて繰り返し周期を変化させる。FF94は、セット入力端子SにVCO95の周期信号が入力されると、出力端子Qにハイレベル信号Hを出力して、ドライバ98を介して、スイッチング素子SW1をオンする。   The drive signal generation unit 93 includes an FF (Flip-Flop) 94, a VOC (Voltage-Controlled Oscillator) 95, and a comparator 96, and generates a drive signal for PFM control of the switching element SW1. The VCO 95 outputs a periodic signal in which a pulsed output current is repeated, and changes the repetition period according to the output of the error amplifying unit 13. When the periodic signal of the VCO 95 is input to the set input terminal S, the FF 94 outputs a high level signal H to the output terminal Q, and turns on the switching element SW1 via the driver 98.

比較器96は、電流検出抵抗R1が検出した検出電流値がピーク電流値設定用の基準電源97の基準電圧を超えると、リセット信号を出力する。FF94は、リセット入力端子Rに比較器96のリセット信号が入力されると、出力端子Qにローレベル信号Lを出力して、ドライバ98を介して、スイッチング素子SW1をオフする。   The comparator 96 outputs a reset signal when the detected current value detected by the current detection resistor R1 exceeds the reference voltage of the reference power source 97 for setting the peak current value. When the reset signal of the comparator 96 is input to the reset input terminal R, the FF 94 outputs a low level signal L to the output terminal Q, and turns off the switching element SW1 via the driver 98.

FF94の出力端子Qからドライバ98を介して出力される駆動信号に従ってスイッチング素子SW1がオン・オフすることで、基準電源97で設定されたピーク電流値に等しい波高値のパルス状の電流が、VCO95が発生する周期信号によって繰り返し出力される。
つまり、リプル低減フィルタ部91は、交流電源1cから導通期間が長い大きな電力が入力されたときは、パルス状の電流の周期を短縮し、単位時間あたりの発生パルスを多くして、大きな電力を出力して、LEDユニット2aを明るく点灯する。また、導通期間が短い小さな電力が入力されたときは、パルス状の電流の周期を伸長し、単位時間あたりの発生パルスを少なくして、小さな電力を出力して、LEDユニット2aを暗く減光して点灯する。当動作のために、波高値が一様なパルス状の電流の平滑値を、当パルス状の電流の周期を短縮あるいは伸長することで、パルス状の出力電流の平均値に追従させる。
When the switching element SW1 is turned on / off according to the drive signal output from the output terminal Q of the FF 94 via the driver 98, a pulse-like current having a peak value equal to the peak current value set by the reference power source 97 is changed to the VCO 95. Is repeatedly output by a periodic signal.
In other words, the ripple reduction filter unit 91 shortens the period of the pulse current and increases the number of generated pulses per unit time when large power having a long conduction period is input from the AC power supply 1c. The LED unit 2a is lit brightly. When a small power with a short conduction period is input, the period of the pulsed current is extended, the number of pulses generated per unit time is reduced, and a small power is output to darken the LED unit 2a. Lights up. For this operation, the smooth value of the pulsed current having a uniform peak value is made to follow the average value of the pulsed output current by shortening or extending the period of the pulsed current.

上記構成によって、例えば、位相制御式の調光用電源(交流電源1c)から出力される寸断された波形の交流電力を平滑用コンデンサC1に貯えて、波高値を一定にして、当交流の電力が供給されないタイミングも含めて1周期にわたって略等間隔(一様な周期)のパルス状の電流によってLEDユニット2aを点灯することができ、電源から入力される電力に対応して明るさを調光しながらも、発光色を変えることなくLEDユニット2aを点灯することができる。   With the above configuration, for example, the AC power having a broken waveform output from the phase control type dimming power supply (AC power supply 1c) is stored in the smoothing capacitor C1, the peak value is kept constant, and the AC power is supplied. LED unit 2a can be lit by a pulse-like current at substantially equal intervals (uniform period) over one period including the timing when the light is not supplied, and the brightness is adjusted according to the power input from the power supply However, the LED unit 2a can be turned on without changing the emission color.

ちなみに、リプル低減フィルタ部91に入力される交流電源は、一般的に50Hzあるいは60Hzであり、当交流を整流部51で全波整流すれば100Hzあるいは120Hzで変動する電源となる。よって、平均部12の時定数は、100Hzあるいは120Hzに相当する周期に対して充分に長い値にする。
一方、パルス状出力電流の繰り返し周期は、例えば1kHz程度に相当する周期である。よって、平滑部92の時定数は、1kHz程度に相当する周期に対して充分に長い値にする。
さらに、上記のように平均部12の時定数を平滑部92の時定数より長くすることを考慮して、両者を設定する。
参考までに、平滑部92と平均部12と上記誤差増幅出力安定部32の時定数の例を比較すれば、平滑部92の時定数は10ms程度、平均部12の時定数は100ms程度、誤差増幅出力安定部32の時定数は1000ms程度である。
Incidentally, the AC power input to the ripple reduction filter unit 91 is generally 50 Hz or 60 Hz. If this AC is full-wave rectified by the rectification unit 51, the AC power source fluctuates at 100 Hz or 120 Hz. Therefore, the time constant of the average unit 12 is set to a sufficiently long value for a period corresponding to 100 Hz or 120 Hz.
On the other hand, the repetition period of the pulsed output current is a period corresponding to, for example, about 1 kHz. Therefore, the time constant of the smoothing unit 92 is set to a sufficiently long value for a period corresponding to about 1 kHz.
Furthermore, both are set in consideration of making the time constant of the average unit 12 longer than the time constant of the smoothing unit 92 as described above.
For reference, if the time constants of the smoothing unit 92, the averaging unit 12, and the error amplification output stabilization unit 32 are compared, the time constant of the smoothing unit 92 is about 10 ms, the time constant of the averaging unit 12 is about 100 ms, and the error The time constant of the amplified output stabilizing unit 32 is about 1000 ms.

図29は、実施の形態9の変形例であり、直流を断続(チョッピング)してそのオン幅によって調光を行う矩形波電源1dを電源としたLED点灯装置90を示している。この矩形波電源1dは、従来、直流電源を備えた車載用照明機器の調光用電源として用いられる。本実施の形態9では、矩形波電源1dから一様な周期のパルス状の電流を生成して、LEDユニット2aを点灯する。   FIG. 29 is a modification of the ninth embodiment, and shows an LED lighting device 90 that uses a rectangular wave power source 1d as a power source for intermittently (chopping) direct current and dimming according to the ON width. This rectangular wave power source 1d is conventionally used as a dimming power source for in-vehicle lighting equipment equipped with a DC power source. In the ninth embodiment, a pulse-shaped current having a uniform cycle is generated from the rectangular wave power source 1d, and the LED unit 2a is turned on.

図29のLED点灯装置90においては、矩形波電源1dと平滑用コンデンサC1との間に逆流阻止用ダイオードD90が設けられている。平滑用コンデンサC1は、矩形波電源1dから断続的に入力される電力を貯え、リプル低減フィルタ部91がパルス状電流にして出力することで、矩形波電源1dから電力が供給されないタイミングも含めて1周期にわたって略等間隔(一様な周期)のパルス状の電流によってLEDユニット2aを点灯することができる、電源から供給される電力に対応して明るさを調光しながらも、発光色を変えることなくLEDユニット2aを点灯することができる。   In the LED lighting device 90 of FIG. 29, a backflow prevention diode D90 is provided between the rectangular wave power source 1d and the smoothing capacitor C1. The smoothing capacitor C1 stores the power input intermittently from the rectangular wave power source 1d, and the ripple reduction filter unit 91 outputs the pulsed current, thereby including the timing when the power is not supplied from the rectangular wave power source 1d. The LED unit 2a can be turned on by a pulse-like current at substantially equal intervals (uniform period) over one period, while adjusting the brightness corresponding to the power supplied from the power source, The LED unit 2a can be lit without change.

図30および図31は、図29に示すLED点灯装置90に入力する矩形波電源1dの電源電圧V1dと、電流検出抵抗R1が検出する出力電流検出値Voutと、平均部12が平均化するパルス状の出力電流平均値Vaveと、基準電源97により設定されたピーク電流値Vpeakとを模式的に示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧または電流である。図30に示す矩形波電源1dの電源電圧V1dのオン幅に比べて、図31の矩形波電源1dは電源電圧V1dのオン幅が狭く入力電力が小さいので、図30のパルス状出力電流の繰り返し周期99aに比べて、図31の繰り返し周期99bが長くなり、パルス状電流平均値Vaveが低くなり、LEDユニット2aの発光量が低下する。   30 and 31 show the power supply voltage V1d of the rectangular wave power supply 1d input to the LED lighting device 90 shown in FIG. 29, the output current detection value Vout detected by the current detection resistor R1, and the pulse that the averaging unit 12 averages. Is a graph schematically showing the average output current value Vave and the peak current value Vpeak set by the reference power source 97, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing voltage or current. Compared to the on width of the power supply voltage V1d of the rectangular wave power supply 1d shown in FIG. 30, the rectangular wave power supply 1d of FIG. 31 has a narrow on width of the power supply voltage V1d and the input power is small. Compared with the period 99a, the repetition period 99b of FIG. 31 becomes longer, the pulse current average value Vave becomes lower, and the light emission amount of the LED unit 2a decreases.

上記構成によって、入力された電力が大きいときはパルス状の出力電流の発生間隔を狭く(繰り返し周期を早く)することでLEDユニット2aを明るく点灯させ、入力された電力が小さいときは当発生間隔を広く(繰り返し周期を遅く)することでLEDユニット2aを減光して暗く点灯させることができる。
なお、LEDは、一般的に通電電流の大小によって発光色が変化するため、直流を通電し、通電電流を増減して明るさを変える調光方式では、発光色が変化するので、光源としての品質が劣化することとなるが、図28および図29に示したLED点灯装置90の構成においては、LEDユニット2aに供給するパルス状の電流の波高値は一定なので、通電電流(平均値)を変えても発光色を一様に保つことができ、光源としての品質を損ねることがない。
With the above configuration, when the input power is large, the generation interval of the pulsed output current is narrowed (the repetition cycle is shortened) to light the LED unit 2a brightly. When the input power is small, the generation interval is The LED unit 2a can be dimmed and lit darkly by widening (repetition period is slow).
In general, the emission color of an LED changes depending on the magnitude of the energization current. Therefore, in the dimming method in which the direct current is applied and the brightness is changed by increasing or decreasing the energization current, the emission color changes. Although the quality will deteriorate, in the configuration of the LED lighting device 90 shown in FIGS. 28 and 29, the peak value of the pulsed current supplied to the LED unit 2a is constant. Even if it changes, the luminescent color can be kept uniform, and the quality as a light source is not impaired.

ちなみに、一般的な照明用LEDの点灯電流は、100〜1500mA程度であり、個々のLEDにはそれぞれに適した定格電流があり、それぞれの発光色は当定格電流により規定されている。したがって、好適な発光色を保つために、ピーク電流値設定用の基準電源97は、当定格電流に基づいて設定される。   Incidentally, the lighting current of a general lighting LED is about 100 to 1500 mA, each LED has a rated current suitable for each, and each emission color is defined by the rated current. Therefore, in order to maintain a suitable emission color, the reference power source 97 for setting the peak current value is set based on the rated current.

以上より、実施の形態9によれば、LED点灯装置90は、スイッチング素子SW1の断続駆動によって、予め設定された波高値のパルス状の電流を出力する構成であって、電流検出抵抗R1が検出したパルス状の出力電流検出値をパルス状出力電流の繰り返し周期に対して充分に長い時定数で平滑化する平滑部92と、電流検出抵抗R1が検出したパルス状の出力電流検出値を電源の変動周期に対して充分に長い時定数で平均化する平均部12とを備え、誤差増幅部13は、平滑部92が平滑化したパルス状の出力電流平滑値と平均部12が平均化したパルス状の出力電流検出値との差分を増幅し、駆動信号生成部93は、スイッチング素子SW1を断続駆動する駆動信号の周期を変えるPFM操作を行う。以上の構成により、パルス状の出力電流の平滑値をパルス状の出力電流の平均値に近づける動作を行う。
このため、位相制御による調光用の交流電源1cまたはDuty(チョッピング)制御による調光用の矩形波電源1dに対応可能なLED点灯装置を実現でき、ハロゲン電球を含む白熱電球用の調光電源を流用できる扱いやすいLED点灯装置を実現できる。
また、波高値が一定の電流パルスによってLEDを点灯することで、減光しても発光色が変化しないので、光源として良好な品質のLED点灯装置を実現できる。
さらに、パルス状の出力電流の繰り返し周期を電源の変動周期より短くすることができ、電源の変動周期に起因したちらつきを感じさせないLED点灯装置を実現できる。
As described above, according to the ninth embodiment, the LED lighting device 90 is configured to output a pulse-shaped current having a preset peak value by intermittent driving of the switching element SW1, and is detected by the current detection resistor R1. A smoothing unit 92 that smoothes the pulsed output current detection value with a sufficiently long time constant with respect to the repetition period of the pulsed output current, and the pulsed output current detection value detected by the current detection resistor R1 The error amplifying unit 13 includes a pulse-like output current smoothed value smoothed by the smoothing unit 92 and a pulse averaged by the averaging unit 12. The drive signal generator 93 performs a PFM operation to change the cycle of the drive signal for intermittently driving the switching element SW1. With the above configuration, an operation for bringing the smooth value of the pulsed output current closer to the average value of the pulsed output current is performed.
Therefore, it is possible to realize an LED lighting device that can correspond to a dimming AC power source 1c by phase control or a rectangular wave power source 1d for dimming by Duty (chopping) control, and a dimming power source for an incandescent bulb including a halogen bulb It is possible to realize an easy-to-handle LED lighting device that can be used.
In addition, since the LED is turned on by a current pulse having a constant peak value, the emission color does not change even if the light is reduced, so that an LED lighting device with good quality as a light source can be realized.
Furthermore, the repetition cycle of the pulsed output current can be made shorter than the fluctuation cycle of the power supply, and an LED lighting device that does not feel flicker due to the fluctuation cycle of the power supply can be realized.

実施の形態10.
図32は、実施の形態10に係る電源装置をバッテリ充電装置100として使用した構成例を示す回路図である。図32において、図1〜図31と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図32では、整流部51と絶縁式のPFC・コンバータ部101とリプル低減フィルタ部11とから構成される電源装置にバッテリ2cを接続して、当電源装置をバッテリ充電装置100として使用している。バッテリ2cは、定電圧特性があり、定電流を出力する電源装置が適している。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 32 is a circuit diagram showing a configuration example in which the power supply device according to Embodiment 10 is used as battery charging device 100. In FIG. 32, the same or corresponding parts as in FIGS.
In FIG. 32, a battery 2 c is connected to a power supply device including a rectifying unit 51, an insulating PFC / converter unit 101, and a ripple reduction filter unit 11, and the power supply device is used as the battery charging device 100. . The battery 2c has a constant voltage characteristic, and a power supply device that outputs a constant current is suitable.

例えば、電気自動車の動力源となるバッテリ2cは、充電中においても大きな電流の変動(リプル)により発熱することがあるため、50Hzあるいは60Hzの商用の交流電源1bに起因する正弦波状の脈流を低減する必要がある。しかるに、スペースとコストに制限がある車載機器においては大きな部品(大きな平滑コンデンサあるいは大きな平滑コイル等)は使用し難いので、リプル低減フィルタ部11を備えることにより平滑用コンデンサC1の容量あるいは並列に接続する数量を削減できるバッテリ充電装置100は、車載用として好適である。   For example, the battery 2c, which is a power source for an electric vehicle, may generate heat due to a large current fluctuation (ripple) even during charging. Therefore, a sine wave-like pulsating flow caused by a commercial AC power supply 1b of 50 Hz or 60 Hz is generated. There is a need to reduce. However, it is difficult to use large parts (such as a large smoothing capacitor or a large smoothing coil) in an in-vehicle device that is limited in space and cost, and therefore, by providing the ripple reduction filter unit 11, the capacitance of the smoothing capacitor C1 is connected in parallel. The battery charger 100 that can reduce the quantity to be used is suitable for in-vehicle use.

なお、図32では、1次側と2次側を絶縁するためにトランス102を用いてPFC・コンバータ部101を構成している。整流部51により電源電圧を直流に変換し、スイッチング素子SW60とコイルL60とコンデンサC100とにより直流電圧を交流に変換してトランス102へ入力し、トランス102の出力を整流用ダイオードD100〜D103と平滑用コンデンサC1とにより直流に変換する構成である。なお、図32のPFC・コンバータ部101はひとつの例であり、他の構成であってもよい。   In FIG. 32, the PFC / converter unit 101 is configured using a transformer 102 in order to insulate the primary side from the secondary side. The rectifier 51 converts the power supply voltage into direct current, the switching element SW60, the coil L60, and the capacitor C100 convert the direct current voltage into alternating current and inputs it to the transformer 102. The output of the transformer 102 is smoothed with the rectifier diodes D100 to D103. It is the structure converted into direct current by the capacitor C1 for operation. Note that the PFC / converter unit 101 in FIG. 32 is one example, and may have other configurations.

以上より、実施の形態10によれば、上記実施の形態1〜7で説明した電源装置を、バッテリを充電するためのバッテリ充電装置として使用することにより、平滑用コンデンサの容量あるいは並列に接続する数量を削減でき、簡素な構成で、バッテリを充電するのに好適なバッテリ充電装置を実現できる。   As described above, according to the tenth embodiment, the power supply device described in the first to seventh embodiments is used as a battery charging device for charging a battery, so that the capacitance of the smoothing capacitor is connected in parallel. The battery charging device suitable for charging the battery can be realized with a simple configuration, the quantity can be reduced.

なお、上記実施の形態1〜10において、スイッチング素子SW1を制御および操作する平均部12、誤差増幅部13、駆動信号生成部14,93等をアナログ回路により構成したが、CPU(Central Processing Unit)等を用いたディジタルの演算処理により構成しても構わない。   In the first to tenth embodiments, the averaging unit 12, the error amplification unit 13, the drive signal generation units 14, 93, and the like that control and operate the switching element SW1 are configured by analog circuits. However, a CPU (Central Processing Unit) is used. You may comprise by the digital arithmetic processing using etc.

上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   In addition to the above, within the scope of the present invention, the present invention can freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component of each embodiment. It is.

この発明に係る電源装置は、電源の変動の影響を抑制して出力を安定化するようにしたので、LED等の光源を点灯する光源点灯装置、およびバッテリを充電するバッテリ充電装置などに用いるのに適している。   Since the power supply device according to the present invention stabilizes the output by suppressing the influence of fluctuations in the power supply, the power supply device is used for a light source lighting device that lights a light source such as an LED and a battery charging device that charges a battery. Suitable for

1a 直流電源、1b,1c 交流電源、1d 矩形波電源、2 負荷、2a LEDユニット、2b 短絡用スイッチ、2c バッテリ、10,20,30,40,50,60,70 電源装置、11,21,31,41,91 リプル低減フィルタ部、12 平均部、13 誤差増幅部、14,93 駆動信号生成部、15 比較器、16 三角波発生器、32 誤差増幅出力安定部、33 オペアンプ、34,97 基準電源、42 動作補助部、51 整流部、61,101 PFC・コンバータ部、62 制御部、63 電流FB用I/F、64 電圧FB用I/F、71 コンバータ部、80,90 LED点灯装置(光源点灯装置)、92 平滑部、94 FF、95 VCO、96 比較器、100 バッテリ充電装置、102 トランス、1000,1001 AC/DCコンバータ、C1 平滑用コンデンサ、C2,C30,C31,C9,C100 コンデンサ、D1 還流用ダイオード、D40 ダイオード、D50〜D53,D60,D100〜D103 整流用ダイオード、D90 逆流阻止用ダイオード、L1,L60,L100 コイル、R1 電流検出抵抗、R2,R30〜R33,R90 抵抗、R20,R21 電圧検出抵抗、SW1,SW60 スイッチング素子。   1a DC power supply, 1b, 1c AC power supply, 1d rectangular wave power supply, 2 load, 2a LED unit, 2b switch for short circuit, 2c battery, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 power supply device, 11, 21 31, 41, 91 Ripple reduction filter unit, 12 averaging unit, 13 error amplification unit, 14, 93 drive signal generation unit, 15 comparator, 16 triangular wave generator, 32 error amplification output stabilization unit, 33 operational amplifier, 34, 97 reference Power supply, 42 Operation auxiliary unit, 51 Rectifier unit, 61, 101 PFC / converter unit, 62 Control unit, 63 Current FB I / F, 64 Voltage FB I / F, 71 Converter unit, 80, 90 LED lighting device ( Light source lighting device), 92 smoothing unit, 94 FF, 95 VCO, 96 comparator, 100 battery charging device, 102 transformer, 10 0,1001 AC / DC converter, C1 smoothing capacitor, C2, C30, C31, C9, C100 capacitor, D1 return diode, D40 diode, D50 to D53, D60, D100 to D103 Rectifier diode, D90 Backflow prevention diode , L1, L60, L100 coil, R1 current detection resistor, R2, R30 to R33, R90 resistor, R20, R21 voltage detection resistor, SW1, SW60 switching element.

Claims (12)

電源からの入力と負荷への出力との間に平滑用コンデンサを備えた電源装置であって、
前記平滑用コンデンサと前記出力との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、
出力電流あるいは出力電圧を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、
前記検出部が検出した検出値と前記平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部の出力から前記スイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記検出値を前記平均値に近づける動作を行うことを特徴とする電源装置。
A power supply device including a smoothing capacitor between an input from a power supply and an output to a load,
A switching element and a coil arranged in series between the smoothing capacitor and the output;
A detection unit for detecting an output current or an output voltage;
An averaging unit that averages the detection values detected by the detection unit;
An error amplifying unit for amplifying a difference between a detection value detected by the detection unit and an average value averaged by the average unit;
A drive signal generation unit that generates a drive signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplification unit;
A power supply device that performs an operation of bringing the detected value close to the average value.
前記電源あるいは前記負荷の状態に変動がないときに、前記誤差増幅部が出力する出力値の平均値を予め設定された電圧に維持することによって、前記スイッチング素子に予め設定した動作を行わせる誤差増幅出力安定部を備えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。   An error that causes the switching element to perform a preset operation by maintaining an average value of output values output from the error amplification unit at a preset voltage when there is no change in the state of the power source or the load. The power supply apparatus according to claim 1, further comprising an amplified output stabilization unit. 前記スイッチング素子が動作しないとき、あるいは、動作しない可能性があるときに、前記スイッチング素子に予め設定された動作を行わせる補助動作部を備えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, further comprising an auxiliary operation unit that causes the switching element to perform a preset operation when the switching element does not operate or when there is a possibility that the switching element does not operate. 前記電源と前記平滑用コンデンサとの間には整流部を備えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, further comprising a rectification unit between the power supply and the smoothing capacitor. 前記電源と前記平滑用コンデンサとの間には昇圧用あるいは降圧用のコンバータ部を備えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, further comprising a step-up or step-down converter unit between the power source and the smoothing capacitor. 前記電源は交流電源であって、前記昇圧用あるいは前記降圧用のコンバータ部は、力率を改善する力率改善部であることを特徴とする請求項5記載の電源装置。   6. The power supply apparatus according to claim 5, wherein the power source is an AC power source, and the boosting or step-down converter unit is a power factor improving unit that improves a power factor. 前記昇圧用あるいは前記降圧用のコンバータ部は、前記検出部が検出した検出値を使用して昇圧変換あるいは降圧変換を制御する制御部を有することを特徴とする請求項5記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 5, wherein the step-up or step-down converter unit includes a control unit that controls step-up conversion or step-down conversion using a detection value detected by the detection unit. 前記駆動信号生成部は、前記電源の変動周期の1/2以下の周期で、前記スイッチング素子を断続駆動することを特徴とする請求項1記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the drive signal generation unit intermittently drives the switching element at a cycle that is 1/2 or less of a fluctuation cycle of the power supply. 電源からの入力と負荷となる光源との間に平滑用コンデンサを備え、当光源を点灯する電流を出力する光源点灯装置であって、
前記平滑用コンデンサと前記光源との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、
出力電流を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、
前記検出部が検出した検出値と前記平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部の出力から前記スイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記検出値を前記平均値に近づける動作を行うことを特徴とする光源点灯装置。
A light source lighting device including a smoothing capacitor between an input from a power source and a light source serving as a load, and outputting a current for lighting the light source,
A switching element and a coil arranged in series between the smoothing capacitor and the light source;
A detector for detecting the output current;
An averaging unit that averages the detection values detected by the detection unit;
An error amplifying unit for amplifying a difference between a detection value detected by the detection unit and an average value averaged by the average unit;
A drive signal generation unit that generates a drive signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplification unit;
A light source lighting device that performs an operation of bringing the detected value close to the average value.
電源からの入力と負荷となる光源との間に平滑用コンデンサを備え、当光源を周期的なパルス状の電流によって点灯する光源点灯装置であって、
前記平滑用コンデンサと前記光源との間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、
出力電流を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値を平滑化する平滑部と、
前記検出部が検出した検出値を前記平滑部の平滑より長時間あるいは数多く平均化する平均部と、
前記平滑部が平滑した平滑値と前記平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部の出力から前記スイッチング素子を断続駆動して、予め設定された波高値のパルス状の電流を出力し、当パルス状の電流の出力周期を操作する駆動信号生成部とを備え、
前記平滑値を前記平均値に近づける動作を行うことを特徴とする光源点灯装置。
A light source lighting device comprising a smoothing capacitor between an input from a power source and a light source serving as a load, and lighting the light source with a periodic pulsed current,
A switching element and a coil arranged in series between the smoothing capacitor and the light source;
A detector for detecting the output current;
A smoothing unit that smoothes the detection value detected by the detection unit;
An average unit that averages the detection value detected by the detection unit for a longer time or more than the smoothing of the smoothing unit;
An error amplifying unit for amplifying a difference between a smoothed value smoothed by the smoothing unit and an average value averaged by the averaging unit;
The switching element is intermittently driven from the output of the error amplifying unit, a pulse-shaped current having a preset peak value is output, and a drive signal generating unit that operates an output cycle of the pulse-shaped current,
A light source lighting device that performs an operation of bringing the smooth value close to the average value.
電源からの入力と負荷となるバッテリとの間に平滑用コンデンサを備え、当バッテリを充電する電流を出力するバッテリ充電装置であって、
前記平滑用コンデンサと前記バッテリとの間に直列に配置したスイッチング素子およびコイルと、
出力電流を検出する検出部と、
前記検出部が検出した検出値を平均化する平均部と、
前記検出部が検出した検出値と前記平均部が平均化した平均値との差分を増幅する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部の出力から前記スイッチング素子を断続駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記検出値を前記平均値に近づける動作を行うことを特徴とするバッテリ充電装置。
A battery charging device that includes a smoothing capacitor between an input from a power source and a battery serving as a load, and outputs a current for charging the battery,
A switching element and a coil arranged in series between the smoothing capacitor and the battery;
A detector for detecting the output current;
An averaging unit that averages the detection values detected by the detection unit;
An error amplifying unit for amplifying a difference between a detection value detected by the detection unit and an average value averaged by the average unit;
A drive signal generation unit that generates a drive signal for intermittently driving the switching element from the output of the error amplification unit;
An operation of bringing the detected value close to the average value is performed.
車両に搭載されることを特徴とする請求項11記載のバッテリ充電装置。   The battery charger according to claim 11, wherein the battery charger is mounted on a vehicle.
JP2016513933A 2014-04-30 2014-04-30 Power supply device, light source lighting device, and battery charging device Active JP5959785B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/061998 WO2015166559A1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Power supply device, light source lighting device, and battery charging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5959785B2 true JP5959785B2 (en) 2016-08-02
JPWO2015166559A1 JPWO2015166559A1 (en) 2017-04-20

Family

ID=54358311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016513933A Active JP5959785B2 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Power supply device, light source lighting device, and battery charging device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5959785B2 (en)
WO (1) WO2015166559A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113285520A (en) * 2021-05-10 2021-08-20 浙江高泰昊能科技有限公司 High-stability one-wire communication circuit and working method thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016225978A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating a load
CN109219913B (en) 2017-04-06 2022-04-15 Oppo广东移动通信有限公司 Charging system, charging method and power adapter
JP7158835B2 (en) * 2017-09-12 2022-10-24 新電元工業株式会社 VEHICLE CONTROL DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING VEHICLE CONTROL DEVICE
JP2020137305A (en) * 2019-02-21 2020-08-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power system
JP7439440B2 (en) 2019-10-11 2024-02-28 オムロン株式会社 Connector and servo DC power supply system
CN115313856B (en) * 2022-10-11 2023-02-10 深圳市微源半导体股份有限公司 Step-down type voltage transformation circuit and electronic device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0391078U (en) * 1989-12-28 1991-09-17
JP2001275261A (en) * 2000-03-27 2001-10-05 Fujitsu Denso Ltd Load testing apparatus
JP2003018841A (en) * 2001-06-27 2003-01-17 Omron Corp Three-phase input method to power unit, and power unit used therefor and power module
JP2011130557A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Koito Mfg Co Ltd Step-up/down dc-dc converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0391078U (en) * 1989-12-28 1991-09-17
JP2001275261A (en) * 2000-03-27 2001-10-05 Fujitsu Denso Ltd Load testing apparatus
JP2003018841A (en) * 2001-06-27 2003-01-17 Omron Corp Three-phase input method to power unit, and power unit used therefor and power module
JP2011130557A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Koito Mfg Co Ltd Step-up/down dc-dc converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113285520A (en) * 2021-05-10 2021-08-20 浙江高泰昊能科技有限公司 High-stability one-wire communication circuit and working method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015166559A1 (en) 2017-04-20
WO2015166559A1 (en) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5959785B2 (en) Power supply device, light source lighting device, and battery charging device
US8305001B2 (en) Light-emitting diode driver circuit and lighting apparatus
US8698419B2 (en) Circuits and methods for driving light sources
JP5263503B2 (en) Light emitting diode lighting device
US9258858B2 (en) Active capacitor circuit
US8049436B2 (en) Dimmer and lighting apparatus
KR20010098937A (en) Light emitting diode driving apparatus
US20120268023A1 (en) Circuits and methods for driving light sources
US9419540B2 (en) Switching power supply circuit
JP2007080771A (en) Low voltage power supply circuit for lighting, lighting device, and method of outputting power of low voltage power supply for lighting
JP5821023B2 (en) Solid state light emitting device lighting device and lighting apparatus using the same
GB2497213A (en) Circuits and methods for driving light sources
JP5457927B2 (en) Light emitting element control circuit
JP6023414B2 (en) Power supply device and lighting fixture
JP5472691B2 (en) LED lighting device and lighting apparatus
JP2014007143A (en) Circuit and method for driving light source
US10271391B2 (en) Light emitting diode driver
JP6145678B2 (en) Lighting device, lighting fixture, and lighting system
JP6108143B2 (en) Overcurrent prevention type power supply device and lighting fixture using the same
JP5691495B2 (en) LED driving power supply device and LED lighting device
JP5773786B2 (en) Light source lighting device and lighting fixture
JP4909727B2 (en) Semiconductor device
JP7425399B2 (en) Power supplies and lighting equipment
JP6264562B2 (en) Power supply device and lighting device
JP2023069496A (en) Lighting device and light fixture

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160621

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5959785

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250