JP5988910B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチングトランスを用いて、その1次側にスイッチング電源回路を接続するとともにその2次側にメイン出力回路とサブ出力回路とを接続し、出力のフィードバック制御により出力を安定化させる電源装置に関する。この電源装置は保安灯付きのLED照明用電源装置のように、第1および第2の半導体発光素子(主光源と保安灯)を背反的に駆動するものである。 The present invention uses a switching transformer to connect a switching power supply circuit to the primary side of the switching transformer, and to connect a main output circuit and a sub output circuit to the secondary side of the switching power supply to stabilize the output by feedback control of the output. Relates to the device. This power supply device drives the first and second semiconductor light emitting elements (main light source and safety light) in a contradictory manner like an LED illumination power supply device with a safety light.
従来にあっては、第1の半導体発光素子の駆動のためのスイッチングトランスと第2の半導体発光素子の駆動のためのスイッチングトランスとが別々のものとして構成されていた。図8は従来例の電源装置の概略構成を示す。図8に示す電源装置において、交流電源10からの電力が入力ライン切替回路20を介してメイン側のスイッチング電源回路31とサブ側のスイッチング電源回路32とに択一的に供給されるようになっている。メイン側のスイッチング電源回路31はメイン側のスイッチングトランス41の1次巻線に接続され、その2次巻線にメイン出力回路50が接続され、第1の半導体発光素子70を駆動するようになっている。一方、サブ側のスイッチング電源回路32はサブ側のスイッチングトランス42の1次巻線に接続され、その2次巻線にサブ出力回路60が接続され、第2の半導体発光素子80を駆動するようになっている。メイン出力回路50での出力がメイン側のスイッチング電源回路31にフィードバックされ、メイン出力回路50の出力が安定化される。また、サブ出力回路60での出力がサブ側のスイッチング電源回路32にフィードバックされ、サブ出力回路60の出力が安定化される。半導体発光素子70,80としてはLED(発光ダイオード)が代表例である。
Conventionally, the switching transformer for driving the first semiconductor light emitting element and the switching transformer for driving the second semiconductor light emitting element are configured separately. FIG. 8 shows a schematic configuration of a conventional power supply apparatus. In the power supply device shown in FIG. 8, the power from the
トランスファ型の切替スイッチを有する入力ライン切替回路20をメイン側に切り替えると、メイン側のスイッチング電源回路31、スイッチングトランス41およびメイン出力回路50が活性状態となり、第1の半導体発光素子70が点灯される。一方、入力ライン切替回路20をサブ側に切り替えると、サブ側のスイッチング電源回路32、スイッチングトランス42およびサブ出力回路60が活性状態となり、第2の半導体発光素子80が点灯される。これら2つの状態が同時に起きることはなく、入力ライン切替回路20の状態に応じていずれか一方のみが活性化される。入力ライン切替回路20におけるスイッチはトランスファ型のスイッチで、その常閉接点部にメイン側のスイッチング電源回路31が接続され、その常開接点部にサブ側のスイッチング電源回路32が接続される。
When the input
スイッチング電源回路31,32では、交流電圧の直流電圧への変換と、直流電圧の降圧と、直流電流のスイッチングとが行われ、得られたスイッチング電流がスイッチングトランス41,42を介してメイン出力回路50またはサブ出力回路60に供給される。スイッチング電源回路31,32はそれぞれ整流回路、降圧回路、コンバータ回路を備える。メイン側のスイッチング電源回路31のコンバータ回路とサブ側のスイッチング電源回路32のコンバータ回路との2つのコンバータ回路を有することから2コンバータ方式と呼ばれる。また、スイッチングトランスについてはメイン側のスイッチングトランス41とサブ側のスイッチングトランス42との2つのトランスを有することから2トランス方式と呼ばれる。
In the switching
このような電源装置の適用例としては、保安灯付きのLED照明用電源装置がある。すなわち、第1の半導体発光素子70として比較的大きな電力のLED(発光ダイオード)が適用され、第2の半導体発光素子80として比較的小さな電力のLEDが適用される。前者は通常の照明用に用いられ、後者は停電時に保安灯として用いられる。
As an application example of such a power supply device, there is a power supply device for LED illumination with a safety light. That is, a relatively large power LED (light emitting diode) is applied as the first semiconductor
上記した従来例の場合、2コンバータ構成としている関係でメイン出力回路50とサブ出力回路60とにそれぞれスイッチングトランス(41,42)を対応させなければならない。つまり、両出力回路の駆動源としてスイッチングトランスを2つ用意しなければならない。そのため、回路構成が複雑化し、製品コストの高騰化を招く結果となっている。
In the case of the conventional example described above, the switching transformers (41, 42) must be associated with the
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、製品コストの低廉化に向けて、従来の2トランス方式に比べて回路構成の簡素化を実現できる電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus capable of realizing a simplified circuit configuration as compared with the conventional two-transformer system, in order to reduce the product cost.
本発明による電源装置は、スイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の出力側に1次巻線が接続されたスイッチングトランスと、前記スイッチングトランスの第1および第2の2次巻線にそれぞれ接続されたメイン出力回路およびサブ出力回路とを備えている。前記メイン出力回路は前記スイッチングトランスの第1の2次巻線に接続されて第1の半導体発光素子に対して出力する。前記サブ出力回路は前記スイッチングトランスの第2の2次巻線に接続されて第2の半導体発光素子に対して出力する。 A power supply device according to the present invention is connected to a switching power supply circuit, a switching transformer having a primary winding connected to the output side of the switching power supply circuit, and first and second secondary windings of the switching transformer. A main output circuit and a sub output circuit. The main output circuit is connected to the first secondary winding of the switching transformer and outputs to the first semiconductor light emitting element. The sub-output circuit is connected to the second secondary winding of the switching transformer and outputs to the second semiconductor light emitting element.
前記メイン出力回路は、切替制御信号によってこのメイン出力回路の出力レベルを、前記第1の半導体発光素子の順方向電圧以上の高レベルとする第1状態と順方向電圧未満の低レベルとする第2状態とに切り替えられるように構成されている。また、前記サブ出力回路は、前記切替制御信号が前記第1状態のときに非活性状態(動作停止状態)とされる一方、前記切替制御信号が前記第2状態のときに活性状態(動作状態)とされるように構成されている。 The main output circuit has a first state in which the output level of the main output circuit is set to a high level equal to or higher than the forward voltage of the first semiconductor light emitting element and a low level lower than the forward voltage by the switching control signal. It is configured to be switched between two states. The sub-output circuit is inactivated (operation stopped state) when the switching control signal is in the first state, and is activated (operating state) when the switching control signal is in the second state. ).
メイン出力回路を活性・非活性切替え可能とするのに、負荷である第1の半導体発光素子の特性を利用する。その特性とは、半導体発光素子には順方向電圧があり、印加電圧が順方向電圧以上の高レベルであれば半導体発光素子に電流が流れるが、印加電圧が順方向電圧未満の低レベルであれば半導体発光素子には電流が流れないという性質である。第1の半導体発光素子に電流が流れなければ、実質的にメイン出力回路は非活性状態で、実質的に無負荷状態となる。そこで、切替制御信号を第1状態として印加電圧を順方向電圧以上の高レベルとなし、第1の半導体発光素子に電流を流す。切替制御信号を第2状態として印加電圧を順方向電圧未満の低レベルとなし、第1の半導体発光素子には電流が流れないようにする。 In order to enable the main output circuit to be switched between active and inactive, the characteristics of the first semiconductor light emitting element as a load are used. The characteristic is that the semiconductor light emitting device has a forward voltage, and if the applied voltage is at a high level equal to or higher than the forward voltage, a current flows through the semiconductor light emitting device, but the applied voltage is at a low level less than the forward voltage. For example, the current does not flow in the semiconductor light emitting device. If no current flows through the first semiconductor light emitting device, the main output circuit is substantially inactive and is substantially in no load. Therefore, the switching control signal is set to the first state, the applied voltage is set to a high level equal to or higher than the forward voltage, and a current is passed through the first semiconductor light emitting element. The switching control signal is set to the second state, and the applied voltage is set to a low level lower than the forward voltage so that no current flows through the first semiconductor light emitting element.
本発明によれば、メイン出力回路の駆動源とサブ出力回路の駆動源として必要なスイッチングトランスを共通単一化してあるので、これら2つ出力回路の駆動源として個別のスイッチングトランスを用いていた2トランス方式の従来例に比べて、その回路構成の簡素化を実現でき、製品コスト低減が期待される。 According to the present invention, since the switching transformers necessary as the driving source for the main output circuit and the driving source for the sub output circuit are unified, a separate switching transformer is used as the driving source for these two output circuits. Compared to the conventional example of the two-transformer system, the circuit configuration can be simplified and the product cost is expected to be reduced.
以下、本発明の実施形態の電源装置について、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態の電源装置の概略構成図である。図1において、30はスイッチング電源回路、40はスイッチングトランス、50はメイン出力回路、60はサブ出力回路、70は第1の半導体発光素子、80は第2の半導体発光素子である。スイッチング電源回路30の出力側がスイッチングトランス40の1次巻線N0に接続されている。スイッチングトランス40にはその2次巻線として第1の2次巻線N1と第2の2次巻線N2とがあり、第1の2次巻線N1にはメイン出力回路50が接続され、第2の2次巻線N2にはサブ出力回路60が接続されている。メイン出力回路50の出力側に第1の半導体発光素子70が接続されるようになっており、サブ出力回路60の出力側に第2の半導体発光素子80が接続されるようになっている。メイン出力回路50は、その出力によってスイッチング電源回路30をフィードバック制御し、出力を安定化させる。また、サブ出力回路60は、その出力によって内部的にフィードバック制御し、出力を安定化させる。
Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 30 is a switching power supply circuit, 40 is a switching transformer, 50 is a main output circuit, 60 is a sub output circuit, 70 is a first semiconductor light emitting element, and 80 is a second semiconductor light emitting element. The output side of the switching
第1の半導体発光素子70を駆動するためのメイン出力回路50と第2の半導体発光素子80を駆動するためのサブ出力回路60とは、互いに背反的に活性状態(動作状態)・非活性状態(動作停止状態)となる必要がある。そこで、メイン出力回路50が活性状態にあるときには、サブ出力回路60を非活性状態とする。一方、切替制御信号SSによってサブ出力回路60を活性状態に切り替えるときには、その切替制御信号SSを用いてメイン出力回路50を非活性状態に切り替える。
The
ここで、スイッチングトランス40をメイン出力回路50とサブ出力回路60とに共通の単一トランスとするとなれば、メイン出力回路50用とサブ出力回路60用との2つの2次巻線(第1の2次巻線N1と第2の2次巻線N2)に対してともに1次巻線N0の電力が伝わっていることになる。そこで、切替制御信号SSが第1状態のときに、メイン出力回路50を活性状態にする一方、サブ出力回路60を非活性状態とする。逆に、切替制御信号SSが第2状態のときに、サブ出力回路60を活性状態にする一方、メイン出力回路50を非活性状態とする。
Here, if the
メイン出力回路50を活性・非活性切替え可能とするのに、負荷である第1の半導体発光素子70の特性を利用する。その特性とは、半導体発光素子には順方向電圧Vfがあり、印加電圧が順方向電圧Vf以上の高レベルであれば半導体発光素子に電流が流れるが、印加電圧が順方向電圧Vf未満の低レベルであれば半導体発光素子に電流は流れないという性質である。半導体発光素子に電流が流れなければ、実質的にメイン出力回路50は非活性状態となる。そこで、切替制御信号SSが第1状態のときは印加電圧が順方向電圧Vf以上の高レベルとなって第1の半導体発光素子70に電流を流し、切替制御信号SSが第2状態のときには印加電圧が順方向電圧Vf未満の低レベルとなって第1の半導体発光素子70には電流が流れないようにする。半導体発光素子に電流が流れないとき、メイン出力回路50は実質的に無負荷状態となる。
In order to enable the
メイン出力回路50は、切替制御信号SSによって状態を切り替えられる状態遷移部55を備えている。この状態遷移部55は、切替制御信号SSによってメイン出力回路50の出力レベルを、第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf以上の高レベルの状態と順方向電圧Vf未満の低レベル状態とに切り替えるものとして構成されている。すなわち、状態遷移部55は、切替制御信号SSが第1状態のときにメイン出力回路50の出力レベルを順方向電圧Vf以上の高レベルとし、切替制御信号SSが第2状態のときにメイン出力回路50の出力レベルを順方向電圧Vf未満にシフトさせる。第1の半導体発光素子70は、その半導体としての性質上、印加電圧が順方向電圧Vf以上の高レベルであれば電流を流して点灯し、印加電圧が順方向電圧Vf未満となれば電流が遮断されて消灯する。このとき、メイン出力回路50は実質的に無負荷状態となる。
The
サブ出力回路60では、その給電ラインに開閉部65が挿入され、切替制御信号SSによって開閉部65を開閉制御することにより、サブ出力回路60を非活性状態と活性状態とに切り替えるように構成している。すなわち、切替制御信号SSが第1状態のときに開閉部65を開成してサブ出力回路60を非活性状態とする。このとき、第2の半導体発光素子80は電流が遮断されて消灯する。切替制御信号SSが第2状態のときに開閉部65を閉成してサブ出力回路60を活性状態に切り替える。その結果、第2の半導体発光素子80に電流が流れ、点灯する。
The
まとめると、切替制御信号SSが第1状態のときは、メイン出力回路50が活性状態、サブ出力回路60が非活性状態で、第1の半導体発光素子70が点灯し、第2の半導体発光素子80が消灯している。第1の半導体発光素子70が点灯するのは、メイン出力回路50の出力電圧が第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf以上の高レベルであることによる。切替制御信号SSが第2状態となると、上記とは逆に、メイン出力回路50が非活性状態に、サブ出力回路60が活性状態に切り替わり、第1の半導体発光素子70が消灯し、第2の半導体発光素子80が点灯する。第1の半導体発光素子70が消灯するのは、メイン出力回路50の出力電圧が第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf未満であることによる。すなわち、メイン出力回路50とサブ出力回路60とは、互いに背反的に活性状態・非活性状態となる。
In summary, when the switching control signal SS is in the first state, the
いずれの状態にあっても、1次巻線N0にスイッチング電源回路30から電力を受けたスイッチングトランス40は、その2次側において第1の2次巻線N1でも第2の2次巻線N2でも電力が誘起されている。したがって、メイン出力回路50もサブ出力回路60もともに電力受給状態にあるが、電流の流れについては、ある状態(切替制御信号SS=第1状態)ではメイン出力回路50が出力電流を出力し、サブ出力回路60は出力電流を遮断する。また、別の状態(切替制御信号SS=第2状態)ではサブ出力回路60が出力電流を出力し、メイン出力回路50は出力電流を遮断している。メイン出力回路50にはスイッチングトランス40からの電力受給があるが、メイン出力回路50の負荷としては実質的に無負荷状態となる。
In any state, the switching
以上のように工夫したことにより、メイン出力回路50の駆動源とサブ出力回路60の駆動源としてのスイッチングトランス40を共通単一化でき、2トランス方式の従来例に比べて回路構成の大幅な簡素化を実現できる。
By devising as described above, the driving transformer of the
以下では、本発明の上記構成の電源装置について、いくつかの好ましい態様を説明する。 Below, some preferable aspects are demonstrated about the power supply device of the said structure of this invention.
前記の切替制御信号SSの生成手段につき、図2に示すような好ましい態様がある。それは、直流または交流の単一の電源1からスイッチング電源回路30への入力ライン2中に入力ライン切替回路20を挿入するとともに、入力ライン切替回路20からの入力に応じて動作して切替制御信号SSを生成する切替制御回路90を設けたものである。そして、入力ライン切替回路20の構成に関して、常閉接点ncがスイッチング電源回路30に接続され、常開接点noが切替制御回路90に接続されるトランスファ接点方式の切替スイッチ21と、常開接点noと常閉接点ncとの間に常開接点noから常閉接点ncに向かう方向を順方向とする一方向性素子22とを備えた構成とする。一方向性素子22の好ましい例は逆流防止ダイオードである。
There exists a preferable aspect as shown in FIG. 2 about the production | generation means of the said switching control signal SS. It inserts an input
入力ライン切替回路20における切替スイッチ21を常閉接点ncにつなぐ状態では、単一の電源1からスイッチング電源回路30に対して給電する。このとき、常開接点noは開放で、かつ一方向性素子22は逆方向接続のため、切替制御回路90は不動作であり、切替制御信号SSは第1状態である。
In a state where the
一方、切替スイッチ21を常開接点noにつなぐ状態では、単一の電源1から切替制御回路90に対して給電が行われ、切替制御回路90が動作し、切替制御信号SSが第2状態となる。このとき、一方向性素子22は順方向接続となり、常開接点noから常閉接点ncに向け一方向性素子22を介して、スイッチング電源回路30への給電が継続される。
On the other hand, in a state where the
もし、常開接点noと常閉接点ncとを短絡的につなぐ一方向性素子22付きの短絡ライン23がないとすれば、切替制御回路90に対して給電する状態ではスイッチング電源回路30への給電は遮断となってしまう。また、ライン23に一方向性素子22がなければ、切替スイッチ21を常閉接点ncにつないだ状態ではスイッチング電源回路30だけでなく切替制御回路90にも給電を行うことになってしまう。
If there is no short-circuit line 23 with the
以上から容易に理解されるように、本実施形態の構成によれば、単一の電源1の電力をスイッチング電源回路30に対してのみ供給するメイン動作モードと、単一の電源1の電力をスイッチング電源回路30および切替制御回路90の双方に供給するサブ動作モードとの切り替えを容易に実現することが可能となっている。
As can be easily understood from the above, according to the configuration of the present embodiment, the main operation mode in which the power of the
なお、電源1が交流の場合において、その交流の電源1から一方向性素子22を介してスイッチング電源回路30に電力を供給するときには、正の半波のみの電力供給となるが、この点に関しては、次の理由により特に問題はないと考えられる。すなわち、一方向性素子22を介しての電力供給のときには供給電力が小電力に切り替わるため、スイッチング電源回路30に設けられる一次側の電解コンデンサでの電圧降下が緩やかなものとなる。したがって、電力供給を正の半波のみとしても所要の電力供給が可能となる。
In the case where the
なお、入力ライン切替回路20については、必ずしも図2のように一方向性素子22付きの短絡ライン23を伴うトランスファ接点方式の切替スイッチ21に限定されるものではない。図3はその一例を示す。交流または直流の電源として第1の電源1aと第2の電源1bとを利用可能とする。第1の電源1aとして例えば商用交流電源が考えられ、第2の電源1bとして1次電池、2次電池、蓄電池、スーパーキャパシタなどが考えられる。
The input
入力ライン切替回路20を常閉式の1極単投型の第1のスイッチ24と常開型の1極単投型の第2のスイッチ25の組み合わせで構成している。第1のスイッチ24はメイン動作モードでもサブ動作モードでも常に閉成状態とされる。第2のスイッチ25はメイン動作モードでは開成され、サブ動作モードで閉成される。第2のスイッチ25の閉成により切替制御回路90が活性化され切替制御信号SSが出力される。
The input
図2の構成と図3の構成の対比で明かなように、入力ライン切替回路20の構成については任意性がある。
As apparent from the comparison between the configuration of FIG. 2 and the configuration of FIG. 3, the configuration of the input
前記の切替制御信号SSによってメイン出力回路50の出力レベルを第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf以上の高レベル状態と順方向電圧Vf未満の低レベル状態とに切り替える状態遷移部55について、次のように構成することは好ましい態様である。すなわち、図4に示すように、その状態遷移部55は、メイン出力回路50の出力電圧とサブ出力回路60の出力電圧との差分電圧をもってスイッチング電源回路30をフィードバック制御することを通じてメイン出力回路50の出力電圧を安定化するメイン出力電圧安定化回路100において、切替制御信号SSによって前記出力電圧の差分をシフトダウンする電圧シフト回路110を備えている。このシフトダウンは、メイン出力回路50における出力電圧制御での目標電圧を第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf未満の低レベル状態へと遷移させるものである。
The
前記のメイン出力電圧安定化回路100は、メイン出力回路50の出力レベルを安定化させるもので、その制御要因として、メイン出力回路50の出力電圧とサブ出力回路60の出力電圧の差分電圧を用いるものである。この差分電圧は大きいものであり、メイン動作モードにあっては、メイン出力回路50の出力電圧を第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf以上の高レベル状態に保つようになっている。切替制御信号SSによって動作モードをメイン動作モードからサブ動作モードに切り替えると、状態遷移部55における電圧シフト回路110が動作し、前記の出力電圧の差分をシフトダウンする。このシフトダウンの結果、メイン出力回路50の出力電圧は第1の半導体発光素子70の順方向電圧Vf未満の低レベル状態に切り替えられ、第1の半導体発光素子70は電流を流さない状態へと遷移する。
The main output
後述するように、負荷が半導体発光素子である関係から、メイン出力回路50の出力電圧のフィードバック制御もサブ出力回路60の出力電圧のフィードバック制御も、ともに定電流制御とするのが好ましい。その場合に、制御要因として電流検出を行って、その検出電流に従って制御を行う構成となる。もちろん検出電流を電圧に変換しての制御となるが、制御要因は検出電流である。一方、電圧シフト回路110による出力電圧差分のシフトダウンは、その制御要因を検出電圧とするのが好ましい。そこで、上記のように、メイン出力回路50の出力レベルを安定化させるための、メイン出力回路50の出力電圧とサブ出力回路60の出力電圧の差分電圧を用いるメイン出力電圧安定化回路100において、出力電圧の差分をシフトダウンさせるように構成している。これにより、回路構成を簡素化することが可能となる。
As will be described later, because the load is a semiconductor light emitting element, it is preferable that both the feedback control of the output voltage of the
前記のメイン出力回路50について、次のような構成を付加することは好ましい態様である。すなわち、図5に示すように、出力を安定化するためのフィードバック制御系として、スイッチング電源回路30との間で作用するフィードバック制御系をもたせる。そのフィードバック制御系はメイン側定電流制御回路51を備えており、メイン出力回路50の検出電流に応じた電圧を基準電圧と比較し、その差分変化に応じてスイッチング電源回路30をフィードバック制御する。負荷を半導体発光素子とする関係上、制御形態は定電流制御が好ましい。
It is a preferable aspect to add the following configuration to the
前記のメイン出力回路50のフィードバック制御の手段について、次のように構成することは好ましい態様である。すなわち、メイン出力回路50の給電ラインにシャント抵抗を挿入し、そのシャント抵抗で検出した出力電流に対応する検出電圧をコンパレータによってサブ出力回路60の給電ラインからの基準電圧と比較する。コンパレータの出力をフォトカプラ、電磁リレーなどの絶縁型信号伝達素子を介してスイッチング電源回路30にフィードバックする。
The feedback control means of the
前記のサブ出力回路60について、次のように構成することは好ましい態様である。図5を用いて説明すると、サブ出力回路60自身の内部にフィードバック制御系をもたせる。そのフィードバック制御系はサブ側定電流制御回路61を備えており、サブ出力回路60の出力電圧が規定値を上回るか否かに応じて給電ラインに挿入の電流制御素子(トランジスタ、MOSトランジスタなど)を制御する。これも、負荷を半導体発光素子とする関係上、制御形態は定電流制御が好ましい。
The
前記のサブ出力回路60の出力電圧の検出手段としては、サブ出力回路60の出力端子間電圧の抵抗分割された分圧を内部のレファレンス電圧と比較するシャントレギュレータが好ましい。
As a means for detecting the output voltage of the
前記の切替制御信号SSによってサブ出力回路60を非活性状態と活性状態とに切り替える開閉部65については、次のように構成することが好ましい。すなわち、サブ出力回路60の出力ラインに開閉素子(IGBT素子、MOSトランジスタなど)を挿入する。そして、切替制御信号SSが第1状態のときに前記開閉素子を開状態とし、活性状態のときに前記開閉素子を閉状態に切り替える。
The opening / closing unit 65 that switches the
以下、本発明にかかわる電源装置の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of a power supply apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図6および図7は本発明の実施例における電源装置の構成を示す回路図である。図6の回路と図7の回路とは、図6右端および図7左端のG1−G2ラインでつながっている。 6 and 7 are circuit diagrams showing the configuration of the power supply apparatus according to the embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 6 and the circuit of FIG. 7 are connected by the G1-G2 line at the right end of FIG. 6 and the left end of FIG.
まず、構成要素を列挙する。図6、図7において、10は交流電源、11は1次側入力段のコネクタ、12は2次側出力段のメイン側のコネクタ、13は2次側出力段のサブ側のコネクタ、20は入力ライン切替回路、30はスイッチング電源回路、40はスイッチングトランス、50はメイン出力回路、60はサブ出力回路、70は第1のLED、80は第2のLED、90は切替制御回路である。コネクタ11が交流電源10に接続され、コネクタ12に第1のLED70が接続され、コネクタ13に第2のLED80が接続される。
First, the components are listed. 6 and 7, 10 is an AC power source, 11 is a primary side input stage connector, 12 is a secondary side output stage main side connector, 13 is a secondary side output stage sub-side connector, and 20 is a secondary side output stage connector. An input line switching circuit, 30 is a switching power supply circuit, 40 is a switching transformer, 50 is a main output circuit, 60 is a sub output circuit, 70 is a first LED, 80 is a second LED, and 90 is a switching control circuit. The connector 11 is connected to the
入力ライン切替回路20は、交流電源10をスイッチング電源回路30のみに接続する状態と、交流電源10をスイッチング電源回路30および切替制御回路90に接続する状態とに切り替えるものであり、図2で示したように切替スイッチ21と一方向性素子のダイオード22とで構成されている。図3の構成でもよい。
The input
スイッチング電源回路30は、全波整流用のダイオードブリッジDB、平滑コンデンサC1、チョークコイルL1、Nチャンネル型MOSトランジスタQ1、力率改善回路(PFC制御回路)33、ダイオードD2、電解コンデンサからなる平滑コンデンサC2、Nチャンネル型MOSトランジスタQ2および1次側メイン制御回路(コンバータ回路)34を備えている。
The switching
ダイオードブリッジDBの入力側は入力ライン切替回路20の出力側(第1の出力端子)とコネクタ11の負極とに接続され、その出力側は正極電源ラインA1と負極電源ラインB1とに接続されている。正極電源ラインA1と負極電源ラインB1との間に平滑コンデンサC1が接続され、平滑コンデンサC1と正極電源ラインA1の接続点にはチョークコイルL1とダイオードD2の直列回路が接続されている。ダイオードD2のカソードは平滑コンデンサC2の正極およびスイッチングトランス40の1次巻線N0に接続されている。チョークコイルL1とダイオードD2のアノードとの接続点と負極電源ラインB1との間にNMOSトランジスタQ1のドレイン・ソースが接続され、そのゲートに力率改善回路33の制御出力端子が接続されている。力率改善回路33は、交流電源10に流れる電流を正弦波状にするようにNMOSトランジスタQ1のスイッチングを制御する。
The input side of the diode bridge DB is connected to the output side (first output terminal) of the input
ダイオードD2のカソードと負極電源ラインB1との間に電解コンデンサからなる平滑コンデンサC2が接続されている。平滑コンデンサC2の両端間にスイッチングトランス40の1次巻線N0とNMOSトランジスタQ2とが接続されている。NMOSトランジスタQ2のゲートには1次側メイン制御回路34の制御出力端子が接続されている。この1次側メイン制御回路34が2次側からのフィードバック制御に関係している(詳しくは後述する)。
A smoothing capacitor C2 made of an electrolytic capacitor is connected between the cathode of the diode D2 and the negative power supply line B1. The primary winding N0 of the switching
メイン出力回路50は、ダイオードD3、電解コンデンサからなる平滑コンデンサC3、シャント抵抗R1を備えている。スイッチングトランス40における第1の2次巻線N1の正極側にダイオードD3のアノードが接続され、そのカソードと第1の2次巻線N1の負極側との間に平滑コンデンサC3が接続されている。平滑コンデンサC3の正極端子がコネクタ12の正極に接続され、コネクタ12の負極がシャント抵抗R1を介して平滑コンデンサC3の負極端子に接続されている。コネクタ12には第1のLED70が接続されるようになっている。LED(発光ダイオード)は半導体発光素子の例である。
The
一方、サブ出力回路60は、ダイオードD4、電解コンデンサからなる平滑コンデンサC4、サブ側定電流制御回路61、電流制限抵抗R11、プルアップ抵抗R14、平滑コンデンサC5を備えている。サブ側定電流制御回路61は、NPN型のトランジスタTr1,Tr2,Tr3、抵抗R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10およびシャントレギュレータSRを備えている。スイッチングトランス40における第2の2次巻線N2の正極側にダイオードD4のアノードが接続され、そのカソードと第2の2次巻線N2の負極側との間に平滑コンデンサC4が接続されている。
On the other hand, the
サブ側定電流制御回路61の構成は次のようになっている。平滑コンデンサC4の両端間に抵抗R2、抵抗R3、トランジスタTr1の直列回路が接続されている。トランジスタTr2のコレクタが平滑コンデンサC4の正極端子に接続され、そのエミッタはトランジスタTr3のベースに接続され、トランジスタTr2のベースは抵抗R2,R3の接続点に接続されている。トランジスタTr2のベースは抵抗R4を介してトランジスタTr3のベースに接続されている。トランジスタTr3のコレクタは平滑コンデンサC4の正極端子に接続され、そのエミッタは抵抗R5を介してベースに接続されている。トランジスタTr3のコレクタと負極電源ラインB3との間に起動抵抗R6,R7,R8の直列回路が接続されている。抵抗R7と抵抗R8との接続点にトランジスタTr1のベースが接続されている。抵抗R6と抵抗R7の接続点にシャントレギュレータSRのカソードが接続され、そのアノードは負極電源ラインB3に接続されている。サブ側定電流制御回路61における正極電源ラインA3と負極電源ラインB3との間に抵抗R9と抵抗R10の直列回路(抵抗分割回路)が接続され、両抵抗R9,R10の接続点にシャントレギュレータSRのレファレンス端子が接続されている。サブ側定電流制御回路61における正極電源ラインA3と負極電源ラインB3との間には平滑コンデンサC5が接続されている。平滑コンデンサC5の正極端子が電流制限抵抗R11を介してコネクタ13の正極に接続されている。コネクタ13には第2のLED80が接続されるようになっている。コネクタ13の負極はNチャンネル型MOSトランジスタQ3を介して負極電源ラインB3に接続されている。NMOSトランジスタQ3が前述の開閉部65や開閉素子に対応している。NMOSトランジスタQ3のドレインがコネクタ13の負極に接続され、そのソースが負極電源ラインB3に接続され、そのゲートが切替制御回路90の出力端子T1に接続されている。NMOSトランジスタQ3のソースは第2の2次巻線N2から延出の負極電源ラインB3に接続されている。
The configuration of the sub-side constant
次に、メイン出力回路50とスイッチング電源回路30との間のフィードバック制御のメイン側定電流制御回路51について説明する。このメイン側定電流制御回路51は、オペアンプで構成されたコンパレータCm1、逆流防止ダイオードD6、フォトカプラPC1、抵抗R12,R13,R14,R15,R16,R17を備えている。コンパレータCm1の反転入力端子(−)は抵抗R13,R12の直列回路を介してメイン出力回路50の負極電源ラインB2に接続されている。その接続点は、コネクタ12とシャント抵抗R1との接続点となっている。コンパレータCm1の非反転入力端子(+)は抵抗R15と抵抗R16の接続点に接続されている。抵抗R16は負極電源ラインB3に接続され、プルアップ抵抗R15,R14は、サブ出力回路60の正極電源ラインA3に接続されている。コンパレータCm1の出力端子は逆流防止ダイオードD6のカソードに接続され、そのアノードはフォトカプラPC1における発光ダイオードD5のカソードに接続されている。フォトカプラPC1における発光ダイオードD5のアノードは抵抗R17を介して正極電源ラインA3に接続されている。フォトカプラPC1におけるフォトトランジスタP5のコレクタが1次側メイン制御回路34の制御入力端子に接続され、そのエミッタが負極電源ラインB1に接続されている。
Next, the main-side constant
次に、メイン出力回路50とサブ出力回路60との間のメイン出力電圧安定化回路100について説明する。このメイン出力電圧安定化回路100は、メイン出力回路50の出力電圧とサブ出力回路60の出力電圧との差分でスイッチング電源回路30をフィードバック制御するもので、オペアンプで構成されたコンパレータCm2、逆流防止ダイオードD7、フォトカプラPC1、抵抗R14,R17,R18,R19,R20,R21,R22を備えている。このメイン出力電圧安定化回路100は前述の状態遷移部55の一部を構成する。
Next, the main output
コンパレータCm2の反転入力端子(−)は抵抗R18,R19の接続点に接続されている。プルアップ抵抗R18の他端はメイン出力回路50の正極電源ラインA2に接続され、抵抗R19の他端はサブ出力回路60の負極電源ラインB3に接続されている。コンパレータCm2の非反転入力端子(+)はプルアップ抵抗R20,R14を介してサブ出力回路60の正極電源ラインA3に接続されている。また、その非反転入力端子(+)は抵抗R21と抵抗R22を介してサブ出力回路60の負極電源ラインB3に接続されている。コンパレータCm2の出力端子は逆流防止ダイオードD7のカソードに接続され、そのアノードはフォトカプラPC1における発光ダイオードD5のカソードに接続されている。
The inverting input terminal (−) of the comparator Cm2 is connected to the connection point of the resistors R18 and R19. The other end of the pull-up resistor R18 is connected to the positive power supply line A2 of the
切替制御回路90は、電流制限抵抗R23、抵抗R24,R25,R26、逆流防止ダイオードD8、ツェナーダイオード(定電圧ダイオード)ZD、電解コンデンサからなる平滑コンデンサC6、フォトカプラPC2を備えている。電流制限抵抗R23の一端が入力ライン切替回路20の第2の出力端子に接続され、他端が逆流防止ダイオードD8のアノードに接続されている。逆流防止ダイオードD8のカソードはツェナーダイオードZDの正極および平滑コンデンサC6の正極に接続され、それぞれの負極はコネクタ11の負極に接続されている。コンデンサC6の正極にフォトカプラPC2の発光ダイオードD9のアノードが接続され、そのカソードは抵抗R24を介してコンデンサC6の負極に接続されている。フォトカプラPC2におけるフォトトランジスタP9のコレクタがサブ出力回路60における正極電源ラインA3に接続され、そのエミッタが抵抗R25および抵抗R26を介してサブ出力回路60の負極電源ラインB3に接続されている。抵抗R25と抵抗R26の接続点が出力端子T1に接続され、その出力端子T1がNMOSトランジスタQ3のゲートに接続されている。また、フォトトランジスタP9と抵抗R25の接続点が出力端子T2に接続され、その出力端子T2が抵抗R27と抵抗R28を介して負極電源ラインB3に接続され、抵抗R27と抵抗R28の接続点がNPN型のトランジスタTr4のベースに接続されている。
The switching
次に、電圧シフト回路110について説明する。電圧シフト回路110は前述の状態遷移部55の一部を構成する。つまり、メイン出力電圧安定化回路100と電圧シフト回路110とで状態遷移部55が構成される。電圧シフト回路110は、NPN型のトランジスタTr4、抵抗R21,R22,R27,R28を備えている。抵抗R21と抵抗R22とはメイン出力電圧安定化回路100の構成要素でもある。トランジスタTr4のコレクタが抵抗R21と抵抗R22の接続点に接続され、エミッタが負極電源ラインB3に接続されている。トランジスタTr4のベースは抵抗R27と抵抗R28の接続点に接続されている。
Next, the
<動作説明> 次に、動作を説明する。 <Description of Operation> Next, the operation will be described.
本実施例の電源装置の動作モードには、第1のLED70を点灯させるメイン動作モードと、第2のLED80を点灯させるサブ動作モードとがある。
The operation mode of the power supply device of the present embodiment includes a main operation mode in which the
(1)メイン動作モード
まず、メイン動作モードについて説明する。メイン動作モードにあっては、入力ライン切替回路20はスイッチング電源回路30に対してのみ電力を供給する状態に設定される。なお、後述するサブ動作モードにおいては、スイッチング電源回路30と切替制御回路90の双方に電力を供給する状態に設定される。この2つの状態は二律背反的に切り替えられるようになっている。メイン動作モードにおいては、入力ライン切替回路20からは切替制御回路90に対する給電が行われていない。したがって、切替制御回路90の出力端子T1からの切替制御信号SS1および出力端子T2からの切替制御信号SS2はともに“L”レベルであり、サブ出力回路60における開閉素子であるNMOSトランジスタQ3はオフ状態となっている。つまり、第2のLED80は消灯状態に維持されている。
(1) Main operation mode First, the main operation mode will be described. In the main operation mode, the input
メイン動作モードにおいて、交流電源10から入力ライン切替回路20を介して入力されてくる交流電圧がダイオードブリッジDBにおいて全波整流され、さらに平滑コンデンサC1によって平滑化されて直流電圧となる。力率改善回路33の制御のもとでのNMOSトランジスタQ1のスイッチングによってチョークコイルL1に電磁エネルギーを蓄積したり、そこからエネルギーを解放したりの動作を繰り返すことにより力率改善を行う。さらにダイオードD2で整流し、平滑コンデンサC2で平滑化する。
In the main operation mode, the AC voltage input from the
さらに、1次側メイン制御回路34の制御によってNMOSトランジスタQ2をオン/オフ制御すると、スイッチングトランス40の1次巻線N0から第1および第2の2次巻線N1,N2に交流電圧が誘起される。メイン出力回路50において、整流ダイオードD3と平滑コンデンサC3とで2次側直流電圧を生成し、コネクタ12を介して第1のLED70に直流電流を供給して第1のLED70を点灯させる。
Further, when the NMOS transistor Q2 is turned on / off under the control of the primary side
メイン動作モードにおけるメイン出力回路50からスイッチング電源回路30へのフィードバック制御は定電流制御によって行われる。メイン出力回路50におけるシャント抵抗R1によってメイン出力回路50を流れる電流を電圧のかたちで検出する。その検出電圧(検出電流)は、抵抗R12,R13を介してコンパレータCm1の反転入力端子(−)に印加される。コンパレータCm1の非反転入力端子(+)には、直列のプルアップ抵抗R14,R15と抵抗R16によって抵抗分割された基準電圧が印加される。メイン出力回路50の出力電流が増加してシャント抵抗R1での検出電圧がコンパレータCm1の基準電圧を上回ると、コンパレータCm1の出力端子が“H”レベルから“L”レベルへと反転する。その結果、ダイオードD6が導通し、フォトカプラPC1の発光ダイオードD5に電流が流れる。発光ダイオードD5からの光がフォトトランジスタP5に入射し、フォトトランジスタP5が導通する。これにより、フィードバック制御信号FCが1次側メイン制御回路34に与えられ、1次側メイン制御回路34はNMOSトランジスタQ2をオフに反転制御する。その結果として、メイン出力回路50に流れる電流が減少する。
Feedback control from the
一方、メイン出力回路50の出力電流が減少してシャント抵抗R1での検出電圧がコンパレータCm1の基準電圧を下回ると、コンパレータCm1の出力端子が“L”レベルから“H”レベルへと反転する。その結果、ダイオードD6が非導通状態に切り替わり、フォトカプラPC1の発光ダイオードD5の電流が遮断される。結果として、フィードバック制御信号FCは無効となり、NMOSトランジスタQ2はオンに反転制御される。その結果として、メイン出力回路50に流れる電流が増加する。
On the other hand, when the output current of the
以上の制御動作の繰り返しにより、メイン出力回路50に流れる電流は規定値に安定化される。
By repeating the above control operation, the current flowing through the
メイン動作モードでは前述の通り切替制御回路90の出力端子T2からの切替制御信号SS2は“L”レベルであり、電圧シフト回路110のトランジスタTr4はオフしている。このときメイン出力電圧安定化回路100におけるコンパレータCm2の非反転入力端子(+)には直列の抵抗R21,R22での降下電圧が印加されている。その結果、コンパレータCm2の出力は“H”レベルで、逆流防止ダイオードD7は非導通、フォトカプラPC1はオフ状態であり、スイッチング電源回路30のNMOSトランジスタQ2はオン状態にある。このときのメイン出力回路50の安定的な出力電圧のレベルは、第1のLED70の順方向電圧Vfよりも充分に高い一定レベルに安定化される。第1のLED70の順方向電圧Vfはおよそ60〜80[V]であるが、ここでは順方向電圧Vfを例えば70[V]とすれば、メイン出力回路50の安定的な出力電圧のレベルを例えば80[V]にするように抵抗R18,R19,R20,R21,R22の抵抗値を設定しておけばよい。このように設定しておけば、メイン出力回路50の安定的な出力電圧レベル80[V]は第1のLED70の順方向電圧Vf(=70[V])を上回っているので、第1のLED70には電流が流れ、第1のLED70は所期通りに点灯することになる。
In the main operation mode, as described above, the switching control signal SS2 from the output terminal T2 of the switching
なお、上記の通りNMOSトランジスタQ3がオフしているため、サブ出力回路60は不活性状態にあり、第2のLED80は消灯している。
Since the NMOS transistor Q3 is off as described above, the
(2)サブ動作モード
次に、サブ動作モードについて説明する。入力ライン切替回路20においてライン切り替えを行うと、それまでのスイッチング電源回路30に対してのみの電力供給状態から、スイッチング電源回路30と切替制御回路90の双方への電力供給状態へと切り替えが行われる。切替制御回路90において、電流制限抵抗R23によって電流が制限され、逆流防止ダイオードD8を介して平滑コンデンサC6に充電が行われる。平滑コンデンサC6への充電電圧はツェナーダイオードZDの降伏電圧によって定まる。フォトカプラPC2の発光ダイオードD9に電流が流れ、フォトトランジスタP9が導通することにより、分割抵抗R25,R26の接続点と分割抵抗R27,R28の接続点に所定の電圧が印加されることになる。これによって、サブ出力回路60のNMOSトランジスタQ3に対する切替制御信号SS1と、電圧シフト回路110のトランジスタTr4に対する切替制御信号SS2がともに活性化して有効となる。
(2) Sub operation mode Next, the sub operation mode will be described. When line switching is performed in the input
切替制御信号SS1が“L”レベルから“H”レベルに反転すると、それまでオフ状態にあったNMOSトランジスタQ3が反転してオン状態に切り替わり、サブ出力回路60に電流が流れることになる。結果、スイッチングトランス40の1次巻線N0から第2の2次巻線N2に誘起された交流電流が整流ダイオードD4と平滑コンデンサC4とで2次側直流電圧を生成し、サブ側定電流制御回路61におけるトランジスタTr3および電流制限抵抗R11からコネクタ13を介して第2のLED80に直流電流を供給して第2のLED80を点灯させる。
When the switching control signal SS1 is inverted from the “L” level to the “H” level, the NMOS transistor Q3 that has been in the off state so far is inverted and switched to the on state, and a current flows through the
このときのサブ側定電流制御回路61の動作は次のように行われる。平滑コンデンサC4の正極端子からの電流が起動抵抗R6,R7,R8を通り負極電源ラインB3に流れ込む。起動抵抗R8の両端電圧によってトランジスタTr1がターンオンし、連動してトランジスタTr2,Tr3もターンオンする。平滑コンデンサC4からの電流がオン状態となったトランジスタTr3を介して平滑コンデンサC5を充電し、正極電源ラインA3の電圧レベルが上昇する。
The operation of the sub-side constant
平滑コンデンサC5に対する充電電流は分割抵抗R9,R10によって監視される。分圧抵抗R10での降下電圧がシャントレギュレータSRのレファレンス端子に印加されるが、充電電流の増加によって分圧抵抗R10での降下電圧がシャントレギュレータSRの基準電圧を上回ると、シャントレギュレータSRがターンオンし、直列の抵抗R7,R8が短絡されるので、トランジスタTr1のコレクタ電流が絞られる。連動してトランジスタTr3のコレクタ電流も絞られ、平滑コンデンサC5に対する充電電流が抑えられる。逆に、充電電流の減少によって分圧抵抗R10での降下電圧がシャントレギュレータSRの基準電圧を下回ると、シャントレギュレータSRがターンオフし、直列の抵抗R7,R8が接続されるので、トランジスタTr1のコレクタ電流が増加する。連動してトランジスタTr3のコレクタ電流も増加し、平滑コンデンサC5に対する充電電流が増える。以上のサブ側定電流制御回路61の動作の繰り返しによりサブ出力回路60の正極電源ラインA3に流れる電流が安定化される。この電流は電流制限抵抗R11によって限流され、第2のLED80に供給され、第2のLED80が点灯する。第2のLED80の定格電圧は4〜12[V]で、これは第1のLED70の定格電圧の60〜80[V]よりもかなり低い。そこで、第2のLED80へ供給する電流は電流制限抵抗R11によって制限を与えている。
The charging current for the smoothing capacitor C5 is monitored by dividing resistors R9 and R10. The voltage drop across the voltage dividing resistor R10 is applied to the reference terminal of the shunt regulator SR. When the voltage drop across the voltage dividing resistor R10 exceeds the reference voltage of the shunt regulator SR due to an increase in charging current, the shunt regulator SR is turned on. Since the series resistors R7 and R8 are short-circuited, the collector current of the transistor Tr1 is reduced. In conjunction with this, the collector current of the transistor Tr3 is also reduced, and the charging current for the smoothing capacitor C5 is suppressed. On the other hand, when the voltage drop across the voltage dividing resistor R10 falls below the reference voltage of the shunt regulator SR due to the decrease in the charging current, the shunt regulator SR is turned off and the series resistors R7 and R8 are connected, so that the collector of the transistor Tr1 The current increases. In conjunction with this, the collector current of the transistor Tr3 also increases, and the charging current for the smoothing capacitor C5 increases. By repeating the operation of the sub-side constant
一方、切替制御回路90における出力端子T2の切替制御信号SS2が活性化して有効となると、電圧シフト回路110におけるトランジスタTr4が導通し、メイン出力電圧安定化回路100における抵抗R22が短絡される。その結果、メイン出力電圧安定化回路100におけるコンパレータCm2の非反転入力端子(+)の印加電圧が低下し、コンパレータCm2の出力端子がそれまでの“H”レベルから“L”レベルへと反転する。結果、逆流防止ダイオードD7が導通し、フォトカプラPC1が前述同様に機能して、スイッチング電源回路30の1次側メイン制御回路34を介してNMOSトランジスタQ2がオフし、メイン出力回路50の正極電源ラインA2の電圧が低下する。この正極電源ラインA2が次に反転して上昇するようになるときのコンパレータCm2の非反転入力端子(+)に印加される電圧は、トランジスタTr4がオンする前と後とで大きく異なる。それは、正極電源ラインA2の電圧が第1のLED70の順方向電圧Vf未満に下がることに対応している。
On the other hand, when the switching control signal SS2 of the output terminal T2 in the switching
第1のLED70の順方向電圧Vfは60〜80[V]、第2のLED80の順方向電圧Vfは4〜12[V]である。いま、第1のLED70の順方向電圧Vfが70[V]であるとして、トランジスタTr4がオンする前の正極電源ラインA2の安定電圧を例えば80[V]、トランジスタTr4がオフしたのちの正極電源ラインA2の安定電圧を50[V]とする。そうなるようにメイン出力電圧安定化回路100の各抵抗R18,R19,R20,R21,R22,R23の抵抗値を設定する。
The forward voltage Vf of the
サブ動作モードにおいては、上記のように電圧シフト回路110のトランジスタTr4が導通してメイン出力回路50の正極電源ラインA2の安定電圧が第1のLED70の順方向電圧Vf(=70[V](一例))よりも低い電圧(50[V](一例))となる結果、半導体発光素子である第1のLED70に電流が流れなくなり、第1のLED70は点灯状態から消灯状態へと切り替わることになる。
In the sub operation mode, the transistor Tr4 of the
以上をまとめると、メイン動作モードにあってはサブ出力回路60におけるNMOSトランジスタQ3を非導通状態とし、サブ動作モードにあってはメイン出力回路50の出力電圧を第1のLED70の順方向電圧Vfを下回る電圧として第1のLED70に電流が流れないようにしている。よって、メイン動作モードにおいてサブ出力回路60の入力端の第2の2次巻線N2を活性状態に保っていてもよいし、サブ動作モードにおいてメイン出力回路50の入力端の第1の2次巻線N1を活性状態に保っていてもよい、ということになる。すなわち、2次側の出力回路としてメイン出力回路50とサブ出力回路60との2つの出力回路を有するものでありながら、用いるべきスイッチングトランスとしては1つのみのスイッチングトランス40でよいことになる訳である。
In summary, in the main operation mode, the NMOS transistor Q3 in the
ここで、切替制御回路90について、その電力源を考える。その電力源は、スイッチング電源回路30の電力源と同じ交流電源10である。共通の交流電源10を電力源としながら、入力ライン切替回路20での経路切り替えによって、スイッチング電源回路30に対してのみの電力供給状態と、スイッチング電源回路30と切替制御回路90の双方への電力供給状態とを切り替えなければならない。
Here, the power source of the switching
そのための工夫として、図2に示すように構成してある。切替スイッチ21はトランスファ接点構成のもので、そのコモン端子がコネクタ11の正極に接続され、その常閉接点ncがスイッチング電源回路30におけるダイオードブリッジDBの入力側に接続され、その常開接点noが切替制御回路90における電流制限抵抗R23に接続されている。さらに、常開接点noと常閉接点ncとの間に一方向性素子22が接続されている。一方向性素子22のアノードが常開接点noに接続され、そのカソードが常閉接点ncに接続されている。
As a device for that, it is configured as shown in FIG. The change-
このような一方向性素子22付きの切替スイッチ21をもって入力ライン切替回路20を構成してあるので、電力源を共通単一の交流電源10としながら、スイッチング電源回路30に対してのみの電力供給状態と、スイッチング電源回路30と切替制御回路90の双方への電力供給状態とを切り替えることが可能となっている。
Since the input
ただし、交流電源10のほかに乾電池やスーパーキャパシタのような別途の直流電源を利用できるのであれば、入力ライン切替回路20は必ずしも必要としない。その直流電源と切替制御回路90との間にスイッチ手段を介装すればよいだけである。その場合、入力ラインには単極単投のスイッチ手段を設けるだけでよい。
However, if a separate DC power source such as a dry cell or a supercapacitor can be used in addition to the
本発明は、保安灯付きのLED照明用電源装置のように、第1および第2の半導体発光素子を背反的に駆動する電源装置において、従来の2トランス方式に比べて回路構成の簡素化を実現する技術として有用である。 The present invention is a power supply device for driving the first and second semiconductor light emitting elements in a contradictory manner, such as an LED illumination power supply device with a safety light, and the circuit configuration is simplified as compared with the conventional two transformer system. It is useful as a technology to realize.
20 入力ライン切替回路
21 切替スイッチ
22 一方向性素子(ダイオード)
30 スイッチング電源回路
40 スイッチングトランス
50 メイン出力回路
51 メイン側定電流制御回路
55 状態遷移部
60 サブ出力回路
61 サブ側定電流制御回路
70 第1の半導体発光素子(LED)
80 第2の半導体発光素子(LED)
90 切替制御回路
100 メイン出力電圧安定化回路(状態遷移部)
110 電圧シフト回路(状態遷移部)
Cm1,Cm2 コンパレータ
N0 1次巻線
N1 第1の2次巻線
N2 第2の2次巻線
PC1,PC2 フォトカプラ(絶縁型信号伝達素子)
Q2 NMOSトランジスタ(スイッチング素子)
Q3 NMOSトランジスタ(開閉素子)
R1 シャント抵抗
SS1,SS2 切替制御信号
SR シャントレギュレータ
Tr3 NPN型のトランジスタ(電流制御素子)
Tr4 NPN型のトランジスタ(電圧シフト回路の駆動素子)
20 Input
DESCRIPTION OF
80 Second semiconductor light emitting device (LED)
90
110 Voltage shift circuit (state transition unit)
Cm1, Cm2 Comparator N0 Primary winding N1 First secondary winding N2 Second secondary winding PC1, PC2 Photocoupler (insulated signal transmission element)
Q2 NMOS transistor (switching element)
Q3 NMOS transistor (switching element)
R1 shunt resistor SS1, SS2 switching control signal SR shunt regulator Tr3 NPN transistor (current control element)
Tr4 NPN transistor (voltage shift circuit drive element)
Claims (8)
前記スイッチング電源回路の出力側に1次巻線が接続されたスイッチングトランスと、
前記スイッチングトランスの第1の2次巻線に接続されて第1の半導体発光素子に対して出力するメイン出力回路と、
前記スイッチングトランスの第2の2次巻線に接続されて第2の半導体発光素子に対して出力するサブ出力回路とを備え、
前記メイン出力回路は、切替制御信号によってこのメイン出力回路の出力レベルを、前記第1の半導体発光素子の順方向電圧以上の高レベルとする第1状態と順方向電圧未満の低レベルとする第2状態とに切り替えられるように構成され、
前記サブ出力回路は、前記切替制御信号が前記第1状態のときに非活性状態とされる一方、前記切替制御信号が前記第2状態のときに活性状態とされるように構成された電源装置。 A switching power supply circuit;
A switching transformer having a primary winding connected to the output side of the switching power supply circuit;
A main output circuit connected to the first secondary winding of the switching transformer and outputting to the first semiconductor light emitting element;
A sub-output circuit connected to the second secondary winding of the switching transformer and outputting to the second semiconductor light emitting element,
The main output circuit has a first state in which the output level of the main output circuit is set to a high level equal to or higher than the forward voltage of the first semiconductor light emitting element and a low level lower than the forward voltage by the switching control signal. Configured to be switched between two states,
The sub output circuit is configured to be inactivated when the switching control signal is in the first state, and to be activated when the switching control signal is in the second state. .
前記入力ライン切替回路からの入力に応じて動作して前記切替制御信号を生成する切替制御回路とからなり、
前記入力ライン切替回路は、常閉接点が前記スイッチング電源回路に接続され、常開接点が前記切替制御回路に接続されるトランスファ接点方式の切替スイッチと、前記常開接点と前記常閉接点との間に常開接点から常閉接点に向かう方向を順方向とする一方向性素子とを備えている請求項1に記載の電源装置。 The switching control signal generating means includes an input line switching circuit inserted in an input line of the switching power supply circuit,
A switching control circuit that operates in response to an input from the input line switching circuit and generates the switching control signal;
The input line switching circuit includes a transfer contact type changeover switch in which a normally closed contact is connected to the switching power supply circuit and a normally open contact is connected to the switching control circuit, and the normally open contact and the normally closed contact. The power supply device according to claim 1, further comprising a unidirectional element having a forward direction from the normally open contact to the normally closed contact.
前記切替制御信号によって前記出力電圧の差分をシフトダウンする電圧シフト回路を備えている電源装置。 3. The output voltage of the main output circuit is stabilized through feedback control of the switching power supply circuit with a differential voltage between the output voltage of the main output circuit and the output voltage of the sub output circuit. In the power supply of
A power supply apparatus comprising a voltage shift circuit that shifts down the difference between the output voltages in accordance with the switching control signal.
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