JP6336349B2 - Power supply - Google Patents

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Description

本発明は制御回路用の補助電源回路を備えた電源装置に関する。例えば、照明用LEDを点灯するために用いられる照明用電源に適する。   The present invention relates to a power supply device including an auxiliary power supply circuit for a control circuit. For example, it is suitable for an illumination power source used for lighting an illumination LED.

近年、発光ダイオードの性能が高くなっており、発光ダイオードを用いた照明器具の寿命も長くなっている。そのため、従来の光源から発光ダイオードの照明器具への置き換えが進んでいる。今後、発光ダイオードの性能がますます向上すれば、汎用の照明器具分野においても、発光ダイオードの照明器具が採用されると考えられる。以降、発光ダイオードをLED(Light Emitting Diode)と呼ぶ。   In recent years, the performance of light emitting diodes has increased, and the life of lighting fixtures using light emitting diodes has also increased. For this reason, replacement of conventional light sources with light-emitting diode lighting fixtures is in progress. In the future, if the performance of the light-emitting diode is further improved, it is considered that the light-emitting diode lighting fixture will be adopted also in the field of general-purpose lighting fixtures. Hereinafter, the light emitting diode is referred to as an LED (Light Emitting Diode).

LED素子を多数使用した照明器具では、従来のHIDランプを使用した照明器具に比べてランプの形状による構造の制約がなくなり、自由な形状の照明器具が実現する。また、LED素子一個当たりの光出力は小さいが、これらを多数、直並列に組み合わせることによって、LED素子全体での光出力が確保される。最近では、従来のHIDランプについても、LED照明器具への置き換えが行われつつある。   In a lighting fixture using a large number of LED elements, there is no restriction on the structure due to the shape of the lamp as compared with a lighting fixture using a conventional HID lamp, and a lighting fixture having a free shape is realized. Moreover, although the light output per LED element is small, the light output in the whole LED element is ensured by combining many these in series and parallel. Recently, conventional HID lamps are also being replaced with LED lighting fixtures.

特開2001−103743号公報(図1)JP 2001-103743 A (FIG. 1)

LED照明器具は、多数のLED素子を直並列して構成された発光器を有するが、多くの事業者の各々独自の設計に基づくため、その構成は様々である。複数のLED素子を組み合わせた発光器に印加すべき電圧及び電流も、まちまちになる。ほぼ世界基準と言える統一性が確立されているHIDランプとは対照的である。LED照明用の電源装置では、内蔵する力率改善回路のチョークコイル、または、フライバックトランス等に汎用品が使用できず、設計をやりなおす必要がある。   The LED lighting apparatus includes a light emitter configured by serially paralleling a large number of LED elements. However, the configuration of the LED lighting apparatus is various because it is based on a unique design of many business operators. The voltage and current to be applied to the light emitting device in which a plurality of LED elements are combined also vary. This is in contrast to HID lamps, which have been established as a global standard. In a power supply device for LED lighting, a general-purpose product cannot be used for a choke coil of a built-in power factor correction circuit or a flyback transformer, and it is necessary to redesign.

このような事情は、電源装置の制御回路用の補助電源回路の設計へも大きく影響する。従来、補助電力については、部品点数を最小にする制約上、力率改善回路のチョークコイル、または、フライバックトランス等に追加した補助巻線から補助電力を取り出す方法が一般的であったためである(特許文献1参照)。LED照明用の電源装置では、チョークコイルやフライバックトランスの設計の都度、これらに追加する補助巻線も新たに設計をする必要があった。   Such a situation greatly affects the design of the auxiliary power supply circuit for the control circuit of the power supply apparatus. This is because, conventionally, with regard to auxiliary power, there has been a general method of extracting auxiliary power from a choke coil of a power factor correction circuit or an auxiliary winding added to a flyback transformer or the like due to the restriction of minimizing the number of parts. (See Patent Document 1). In the power supply device for LED lighting, it is necessary to newly design the auxiliary winding added to the choke coil and the flyback transformer each time the choke coil and flyback transformer are designed.

このようにLED照明器具を採用する場合は、LED照明器具の個々の構成に合わせて、補助電源回路を含めた電源装置を新たに開発しなければならず、納期上にも問題点があった。本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、補助巻線を追加して補助電力を取り出すという従来方式を用いないで、制御回路用の新たな補助電源回路を備えた電源装置を提供することを目的とする。   Thus, when adopting LED lighting fixtures, it is necessary to newly develop a power supply device including an auxiliary power supply circuit in accordance with the individual configuration of the LED lighting fixtures, and there is a problem in terms of delivery time. . The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a power supply device including a new auxiliary power supply circuit for a control circuit without using a conventional method of taking out auxiliary power by adding an auxiliary winding. For the purpose.

本発明に係る電源装置は、いわゆるスイッチング電源回路であり、例えば降圧方式、昇圧方式、昇降圧方式、フライバック方式などの回路構成を基本とする。共通する回路素子として、インダクタンス素子、スイッチング素子、および、直流電源用コンデンサを含む。これらの接続方法はスイッチング方式ごとに異なるが、チョークコイルやフライバックトランスなどのインダクタンス素子に、整流化電圧などの入力電圧が供給される点で共通する。また、スイッチング素子が、インダクタンス素子の端子間電圧の高低を切り換えること、および、インダクタンス素子の磁界のエネルギの蓄積および放出の動作に伴って、直流電源用コンデンサが充電されること、についても共通する。スイッチング素子の駆動用の制御回路、および、制御回路用の補助電源回路を備えることも共通する。そして、直流電源用コンデンサに蓄積された電荷によって、様々な外部負荷に出力電圧を供給する。   The power supply device according to the present invention is a so-called switching power supply circuit, and has a circuit configuration such as a step-down method, a step-up method, a step-up / step-down method, or a flyback method. Common circuit elements include an inductance element, a switching element, and a capacitor for DC power supply. These connection methods differ depending on the switching method, but are common in that an input voltage such as a rectified voltage is supplied to an inductance element such as a choke coil or a flyback transformer. Further, it is common that the switching element switches the voltage between the terminals of the inductance element and that the DC power supply capacitor is charged with the operation of storing and releasing the energy of the magnetic field of the inductance element. . It is common to provide a control circuit for driving the switching element and an auxiliary power circuit for the control circuit. The output voltage is supplied to various external loads by the electric charge accumulated in the DC power supply capacitor.

発明者は、スイッチング電源回路のオンオフ駆動に伴ってスイッチング素子の端子間に生じる矩形波電圧から、補助電力を取り出す方式に着目し、本発明を完成した。   The inventor completed the present invention by paying attention to a method of extracting auxiliary power from a rectangular wave voltage generated between the terminals of the switching element as the switching power supply circuit is driven on and off.

すなわち、本発明に係る電源装置に特徴的なことは、前記スイッチング電源回路を基本に、さらに、前記補助電源回路が補助電源用コンデンサを有し、その補助電源用コンデンサの正極端子が、前記スイッチング素子の両端子のうち、その駆動に伴ってハイレベルとローレベルに電位が変動する側の端子に接続されていることである。この補助電源用コンデンサは、ハイレベルの電位を印加されて充電されるとともに、蓄積された前記正電荷を前記制御回路に供給する。   That is, a characteristic of the power supply device according to the present invention is that, based on the switching power supply circuit, the auxiliary power supply circuit further includes an auxiliary power supply capacitor, and a positive terminal of the auxiliary power supply capacitor is connected to the switching power supply circuit. Among the two terminals of the element, it is connected to the terminal on the side where the potential fluctuates between the high level and the low level as it is driven. The auxiliary power supply capacitor is charged by applying a high-level potential and supplies the accumulated positive charge to the control circuit.

ここで、スイッチング電源回路の基本的な動作によって、スイッチングのオン状態でインダクタンス素子に磁界のエネルギが蓄積され、オフ状態でインダクタンス素子から磁界のエネルギが放出される。なお、スイッチング電源回路内でのスイッチング素子の接続位置に応じて、スイッチング素子の端子間電圧は、オフ状態でハイレベル(オン状態でローレベル)になる場合と、逆に、オン状態でハイレベル(オフ状態でローレベル)になる場合とがある。   Here, by the basic operation of the switching power supply circuit, magnetic field energy is accumulated in the inductance element in the switching on state, and magnetic field energy is released from the inductance element in the off state. Note that, depending on the connection position of the switching element in the switching power supply circuit, the voltage between the terminals of the switching element is high level in the off state (low level in the on state), and conversely the high level in the on state. (Low level in the off state).

本発明の構成によれば、ハイレベルとローレベルに電位が交互に変化するスイッチング素子の端子(電位変動側の端子と呼ぶ。)に、補助電源用のコンデンサの正極端子が接続されているから、スイッチング素子の電位変動側の端子がハイレベルの場合に、そのハイレベルの電圧とグラウンドラインとの電位差が補助電源用コンデンサに印加され、充電される。スイッチング素子の電位変動側の端子がローレベルの場合は、十分な電位差が補助電源用コンデンサに印加されないので、充電されない。   According to the configuration of the present invention, the positive electrode terminal of the capacitor for the auxiliary power supply is connected to the terminal of the switching element (referred to as the potential fluctuation side terminal) whose potential changes alternately between the high level and the low level. When the terminal on the potential fluctuation side of the switching element is at high level, the potential difference between the high level voltage and the ground line is applied to the auxiliary power supply capacitor and charged. When the terminal on the potential fluctuation side of the switching element is at a low level, a sufficient potential difference is not applied to the auxiliary power supply capacitor, so that charging is not performed.

いずれにしても、スイッチング素子の電位変動側の端子がハイレベルの場合には、補助電源用コンデンサが充電される。従って、スイッチング素子の駆動によって繰り返し充電が実行されるので、補助電源用コンデンサの充電状態が維持され、制御回路への補助電力の供給が安定する。   In any case, when the terminal on the potential fluctuation side of the switching element is at a high level, the auxiliary power supply capacitor is charged. Accordingly, since the charging is repeatedly performed by driving the switching element, the charging state of the auxiliary power supply capacitor is maintained, and the supply of auxiliary power to the control circuit is stabilized.

ここで、前記補助電源回路は、前記スイッチング素子の電位変動側端子とグラウンドラインとの間を結ぶ分圧回路を有し、前記補助電源用コンデンサには、前記分圧回路による分圧後の電位レベルが印加されることが好ましい。この構成によれば、スイッチング素子の端子間に生じる矩形波電圧のハイレベル側の電圧を、制御回路用の補助電源に適したレベルまで容易に下げることができる。   Here, the auxiliary power supply circuit has a voltage dividing circuit connecting the potential variation side terminal of the switching element and a ground line, and the auxiliary power supply capacitor has a potential after voltage division by the voltage dividing circuit. Preferably a level is applied. According to this configuration, the voltage on the high level side of the rectangular wave voltage generated between the terminals of the switching element can be easily lowered to a level suitable for the auxiliary power source for the control circuit.

また、前記分圧回路は、複数の分圧用コンデンサの直列接続回路であることが好ましい。なお、抵抗素子の直列接続回路による分圧回路でもよいが、抵抗素子の発熱を伴うので、コンデンサの直列接続回路の方がよい。なお、コンデンサの直列接続回路の場合は、スイッチングのターンオフ時に電圧のピーク(ノイズ)が立つ場合があるので、スイッチング素子とコンデンサとの接続部分にノイズ防止用のインダクタンス素子を挿入すると更によい。   The voltage dividing circuit is preferably a series connection circuit of a plurality of voltage dividing capacitors. Although a voltage dividing circuit using a series connection circuit of resistance elements may be used, the series connection circuit of capacitors is better because the resistance elements generate heat. In the case of a series connection circuit of capacitors, a voltage peak (noise) may occur when switching is turned off. Therefore, it is better to insert an inductance element for noise prevention at the connection between the switching element and the capacitor.

また、前記補助電源回路は、前記直列接続回路による分圧後の電位レベルと前記補助電源用コンデンサの正極端子との間を結ぶ放電制限用の整流素子を有し、この放電制限用の整流素子は、前記補助電源用コンデンサに蓄積された前記正電荷の放電を制限する向きで接続されていることが好ましい。この構成によれば、スイッチング素子の電位変動側の端子がローレベルの場合であっても、補助電源用コンデンサからの正電荷の逆流を放電制限用の整流素子が確実に防ぐ。   In addition, the auxiliary power supply circuit includes a discharge limiting rectifying element that connects a potential level after voltage division by the series connection circuit and a positive electrode terminal of the auxiliary power supply capacitor, and the discharge limiting rectifying element. Are preferably connected in a direction that limits the discharge of the positive charge accumulated in the auxiliary power supply capacitor. According to this configuration, even if the terminal on the potential fluctuation side of the switching element is at a low level, the discharge limiting rectifier surely prevents the backflow of the positive charge from the auxiliary power supply capacitor.

さらに、前記補助電源回路は、前記直列接続回路による分圧後の電位レベルと前記グラウンドラインとの間を結ぶ正電荷補充用の整流素子を有し、この正電荷補充用の整流素子は、前記グラウンドラインから前記分圧回路の分圧後の電位レベル点に正電荷を補充する向きで接続されていることが好ましい。   Further, the auxiliary power supply circuit includes a rectifier for replenishing positive charges connecting the potential level after voltage division by the series connection circuit and the ground line. It is preferable that the potential level point after the voltage division of the voltage dividing circuit is connected from the ground line so as to replenish positive charges.

分圧用コンデンサの直列接続回路を用いる場合、スイッチング素子の電位変動側の端子がローレベルに切り換わると、その電位変動側端子に接続された分圧用コンデンサに帯電していた正電荷が移動(放電)するので、分圧用コンデンサの直列接続回路の内部には負電荷が溜まって、マイナス電位が生じ易くなる。直列接続回路の内部とは、コンデンサ同志の接続部分、つまり分圧された電位が得られる部分を指す。しかし、本発明では、正電荷補充用の整流素子を設けたので、グラウンドラインから分圧用コンデンサの直列接続回路の内部に正電荷が移動して、マイナス電位になるのを防ぐことができる。従って、スイッチング素子の駆動に関わらず、分圧用コンデンサの電位状態を安定させることができて、補助電源用コンデンサの充電を確実に行える。   When a series connection circuit of voltage dividing capacitors is used, when the potential fluctuation side terminal of the switching element switches to a low level, the positive charge charged in the voltage dividing capacitor connected to the potential fluctuation side terminal moves (discharges). Therefore, negative charges are accumulated in the series connection circuit of the voltage dividing capacitors, and a negative potential is easily generated. The inside of the series connection circuit refers to a connection portion between capacitors, that is, a portion where a divided potential is obtained. However, in the present invention, since the rectifying element for replenishing the positive charge is provided, it is possible to prevent the positive charge from moving from the ground line to the inside of the series connection circuit of the voltage dividing capacitor to become a negative potential. Therefore, regardless of the driving of the switching element, the potential state of the voltage dividing capacitor can be stabilized, and the auxiliary power supply capacitor can be reliably charged.

本発明の構成によれば、制御回路用の補助電源回路のために、追加の補助巻線を含むチョークコイルまたはフライバックトランス等の特注部品を使用する必要がなくなり、汎用のインダクタンス素子を使用できるので、納期の短縮やコストの削減等の効果がある。また、スイッチング素子のスイッチング部分に、補助電源用コンデンサまたは分圧用コンデンサが接続されているので、ノイズ発生の大幅な低減効果がある。   According to the configuration of the present invention, it is not necessary to use a custom-made part such as a choke coil or a flyback transformer including an additional auxiliary winding for the auxiliary power circuit for the control circuit, and a general-purpose inductance element can be used. Therefore, there are effects such as shortening of delivery time and cost reduction. Further, since the auxiliary power supply capacitor or the voltage dividing capacitor is connected to the switching portion of the switching element, there is a significant reduction effect of noise generation.

本発明の第1実施形態に係る降圧型LED電源の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a step-down LED power supply according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るハイサイド側スイッチング降圧型LED電源の全体構成図である。It is a whole block diagram of the high side switching step-down LED power supply according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る昇圧型LED電源の全体構成図である。It is a whole block diagram of the pressure | voltage rise type LED power supply which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る昇圧・降圧型LED電源の全体構成図である。It is a whole block diagram of the step-up / step-down LED power supply according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態に係る昇降圧型LED電源の全体構成図である。It is a whole block diagram of the buck-boost type LED power supply which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るフライバック型LED電源の全体構成図。The whole block diagram of the flyback type LED power supply concerning a 6th embodiment of the present invention. 図1および図3〜図6のP点の電圧波形を説明するための図。The figure for demonstrating the voltage waveform of the P point of FIG. 1 and FIGS. 図2のP点の電圧波形を説明するための図。The figure for demonstrating the voltage waveform of the P point of FIG.

第1実施形態
図1に本発明の第1実施形態に係る降圧方式の照明用LED電源の回路構成を示す。図1の1は交流電源、2は全波整流器、3はLED発光器(または、LED照明器具)、4は制御回路、5は補助電源回路、6はスイッチング回路である。LED電源は、交流電源1からの入力電圧を整流する全波整流器2と、整流後の電圧を降圧してLED発光器3に出力するスイッチング回路6と、このスイッチング回路6の駆動を制御する制御回路4と、制御回路4を動作させるための補助電源回路5とを備える。
First Embodiment FIG. 1 shows a circuit configuration of a step-down LED power supply for illumination according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 is a full-wave rectifier, 3 is an LED light emitter (or LED lighting fixture), 4 is a control circuit, 5 is an auxiliary power circuit, and 6 is a switching circuit. The LED power source includes a full-wave rectifier 2 that rectifies an input voltage from the AC power source 1, a switching circuit 6 that steps down the voltage after rectification and outputs the voltage to the LED light emitter 3, and a control that controls driving of the switching circuit 6. A circuit 4 and an auxiliary power circuit 5 for operating the control circuit 4 are provided.

全波整流器2は、ダイオードブリッジDBと、コンデンサC1とを有する。なお、全波整流器を含まない電源装置でもよい。例えば、スイッチング回路6に外部からの直流電圧が入力されてもよい。   The full wave rectifier 2 includes a diode bridge DB and a capacitor C1. A power supply device that does not include a full-wave rectifier may be used. For example, a DC voltage from the outside may be input to the switching circuit 6.

スイッチング回路6は、整流後の電圧を所定レベルまで降圧して出力するもので、降圧回路等とも呼ばれる。図1のように、本発明のインダクタンス素子としてのチョークコイルL1と、直流電源用コンデンサとしての電解コンデンサC2と、スイッチング素子S1と、回生電流用の整流素子としてのダイオードD1とを有する。これらの回路素子の具体的な接続状態を説明する。まず、全波整流器2の端子間に、チョークコイルL1、電解コンデンサC2及びスイッチング素子S1の順での直列回路が接続されている。また、チョークコイルL1と電解コンデンサC2の直列回路の端子間に、ダイオードD1が接続されている。ダイオードD1の一方向性の向きは、スイッチング素子S1のオフ期間にインダクタンス素子L1からの回生電流が電解コンデンサC2の正極側に流れて、このダイオードD1を通ってインダクタンス素子L1に戻るように、設定されている。   The switching circuit 6 steps down the voltage after rectification to a predetermined level and outputs it, and is also called a step-down circuit or the like. As shown in FIG. 1, it includes a choke coil L1 as an inductance element of the present invention, an electrolytic capacitor C2 as a DC power supply capacitor, a switching element S1, and a diode D1 as a rectifier for regenerative current. Specific connection states of these circuit elements will be described. First, a series circuit of a choke coil L1, an electrolytic capacitor C2, and a switching element S1 is connected between the terminals of the full-wave rectifier 2. A diode D1 is connected between the terminals of the series circuit of the choke coil L1 and the electrolytic capacitor C2. The unidirectional direction of the diode D1 is set so that the regenerative current from the inductance element L1 flows to the positive electrode side of the electrolytic capacitor C2 during the OFF period of the switching element S1, and returns to the inductance element L1 through the diode D1. Has been.

制御回路4は、スイッチング回路のスイッチング素子S1を駆動する。入力電圧を所定の出力電圧に降下する機能とともに、オンデューティを変化させてLED発光器3を調光する機能を備えたものがよい。   The control circuit 4 drives the switching element S1 of the switching circuit. It is preferable to have a function of dimming the LED light emitter 3 by changing the on-duty as well as a function of dropping the input voltage to a predetermined output voltage.

ここから、本発明に特徴的な補助電源回路5の構成を説明する。   From here, the structure of the auxiliary power supply circuit 5 characteristic of the present invention will be described.

補助電源回路5は、オフ状態のスイッチング素子S1の端子間電圧が印加されるようにスイッチング素子S1に接続されている。また、補助電源回路5の内部に蓄えられた正電荷を補助電力として制御回路4に供給できるように、補助電力の供給ループが形成されている。主な構成として、分圧用コンデンサC4,C5の直列接続回路、補助電源用の電解コンデンサC3と、2つのダイオードD2,D3を有する。   The auxiliary power supply circuit 5 is connected to the switching element S1 so that the voltage across the terminals of the switching element S1 in the off state is applied. Further, an auxiliary power supply loop is formed so that positive charges stored in the auxiliary power circuit 5 can be supplied to the control circuit 4 as auxiliary power. The main configuration includes a series connection circuit of voltage dividing capacitors C4 and C5, an electrolytic capacitor C3 for auxiliary power supply, and two diodes D2 and D3.

分圧用コンデンサC4,C5の直列接続回路は、スイッチング素子S1の電位変動側の端子(P点)と、全波整流器2の負極端子に導通しているグラウンドラインとの間を結び、P点に生じる矩形波電圧のハイレベル側の電圧を制御回路用の補助電力に適したレベルに分圧する。このLED電源に200V(50〜300Vの範囲内から選択される。)の入力交流電圧が供給される場合、P点でのハイレベルの電圧もほぼ200Vになる。一方、制御電圧は通常15V以下(5〜20Vの範囲内で設定される。)であるので、分圧回路を構成する2つのコンデンサの容量は、C4よりもC5の方がかなり大きくなる。   The series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5 connects between the terminal (P point) on the potential fluctuation side of the switching element S1 and the ground line connected to the negative terminal of the full-wave rectifier 2, and The voltage on the high level side of the generated rectangular wave voltage is divided to a level suitable for the auxiliary power for the control circuit. When an input AC voltage of 200 V (selected from the range of 50 to 300 V) is supplied to this LED power supply, the high level voltage at point P is also approximately 200 V. On the other hand, since the control voltage is normally 15 V or less (set within a range of 5 to 20 V), the capacitance of the two capacitors constituting the voltage dividing circuit is much larger in C5 than in C4.

電解コンデンサC3の正極端子は、コンデンサC4とC5の接続部分につながっている。電解コンデンサC3の負極端子はグラウンドラインにつながっている。言い換えると、補助電源用の電解コンデンサC3の正極端子は、コンデンサC4,C5の分圧回路を介して、P点に接続されていると言える。このP点は、上述したように、スイッチング素子S1の両端子のうち、ハイレベル(オフ状態)とローレベル(オン状態)に電位が変動する側の電位変動側端子である。こうして、補助電源用コンデンサC3には分圧後の電位レベルが印加され、充電が行われる。なお、分圧用コンデンサC4,C5の接続部分から補助電源用コンデンサC3までの導線上には、ダイオードD2が設けられ、このダイオードD2の向きは、補助電源用コンデンサC3に蓄積された正電荷が分圧用コンデンサの方に逆流して放電しないように、設定されている。つまり、放電制限用の整流素子として機能する。   The positive terminal of the electrolytic capacitor C3 is connected to the connection portion between the capacitors C4 and C5. The negative terminal of the electrolytic capacitor C3 is connected to the ground line. In other words, it can be said that the positive terminal of the electrolytic capacitor C3 for auxiliary power is connected to the point P through the voltage dividing circuit of the capacitors C4 and C5. As described above, the point P is a potential fluctuation side terminal on the side where the potential fluctuates between the high level (off state) and the low level (on state) of both terminals of the switching element S1. In this way, the potential level after voltage division is applied to the auxiliary power supply capacitor C3, and charging is performed. A diode D2 is provided on the lead wire from the connecting portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5 to the auxiliary power supply capacitor C3. The direction of the diode D2 is such that the positive charge accumulated in the auxiliary power supply capacitor C3 is divided. It is set so that it does not flow backward to the pressure capacitor. That is, it functions as a discharge limiting rectifying element.

本実施形態の補助電源回路5には、スイッチング素子S1のスイッチング部分に、分圧用コンデンサC4,C5および補助電源用コンデンサC3が接続されているので、スイッチングに伴うノイズの発生を大幅に低減する効果がある。分圧用コンデンサC4,C5の直列接続の場合、静電容量の小さい方に高い分圧電圧が印加される。本実施形態ではコンデンサC4の方が、コンデンサC5よりも小さい静電容量を有するので、高い電圧が印加される。従って、コンデンサC5よりもコンデンサC4によるノイズの抑止効果の方が大きい。仮に、2つのコンデンサC4,C5の分圧比(静電容量の比)が等しくなるように、例えばコンデンサC4の静電容量を10倍にすると、ノイズの抑止効果はさらに向上するが、回路損失が著しく増加してしまい、実用的ではない。コンデンサC4の容量をコンデンサC5の容量の5倍以上、さらには10倍以上にするのが良い。   Since the voltage dividing capacitors C4 and C5 and the auxiliary power supply capacitor C3 are connected to the switching portion of the switching element S1 in the auxiliary power supply circuit 5 of the present embodiment, the effect of significantly reducing the generation of noise due to switching. There is. In the case of the series connection of the voltage dividing capacitors C4 and C5, a higher divided voltage is applied to the smaller electrostatic capacity. In this embodiment, since the capacitor C4 has a smaller capacitance than the capacitor C5, a higher voltage is applied. Therefore, the effect of suppressing noise by the capacitor C4 is greater than that of the capacitor C5. If, for example, the capacitance of the capacitor C4 is increased 10 times so that the voltage dividing ratio (capacitance ratio) of the two capacitors C4 and C5 is equal, the noise suppression effect is further improved, but the circuit loss is reduced. It increases significantly and is not practical. The capacity of the capacitor C4 is preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more than the capacity of the capacitor C5.

また、分圧用コンデンサC4,C5の接続部分とグラウンドラインとの間をダイオードD3が結んでいる。ダイオードD3は、本発明の正電荷補充用の整流素子に相当し、グラウンドラインから分圧用コンデンサC4,C5の接続部分に正電荷を補充する向きで設けられている。   A diode D3 is connected between the connection portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5 and the ground line. The diode D3 corresponds to a rectifying element for replenishing positive charges according to the present invention, and is provided in a direction for replenishing positive charges from the ground line to the connection portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5.

このような構成の補助電源回路5がどのように補助電力を取り出すかを、スイッチング動作の説明とともに、図1に基づいて詳述する。   How the auxiliary power supply circuit 5 having such a configuration extracts auxiliary power will be described in detail with reference to FIG. 1 together with the description of the switching operation.

スイッチング素子S1がオンになると、全波整流器2の正極側から、チョークコイルL1、電解コンデンサC2、スイッチング素子S1、全波整流器2の負極側までの導通ループが形成される。チョークコイルL1と電解コンデンサC2の直列接続回路に、整流化された直流電圧が印加される。このため、整流後の入力電流が、全波整流器2のコンデンサC1のハイサイド側から、この導通ループを流れて、コンデンサC1のローサイド側まで流れる。この間に、チョークコイルL1に磁界のエネルギが徐々に蓄えられ、かつ、電解コンデンサC2が充電される。   When the switching element S1 is turned on, a conduction loop is formed from the positive side of the full-wave rectifier 2 to the choke coil L1, the electrolytic capacitor C2, the switching element S1, and the negative side of the full-wave rectifier 2. A rectified DC voltage is applied to the series connection circuit of the choke coil L1 and the electrolytic capacitor C2. For this reason, the rectified input current flows from the high side of the capacitor C1 of the full-wave rectifier 2 through this conduction loop to the low side of the capacitor C1. During this time, the energy of the magnetic field is gradually stored in the choke coil L1, and the electrolytic capacitor C2 is charged.

スイッチング素子S1がオフになると、上記の導通ループが切れて電流が遮断されるので、チョークコイルL1での磁界のエネルギの蓄積が止まり、その蓄えられた磁界のエネルギが徐々に放出される。このため、チョークコイルL1から電解コンデンサC2、ダイオードD1の順に回生電流が流れてチョークコイルL1に戻るので、この回生電流によって電解コンデンサC2が充電される。   When the switching element S1 is turned off, the above-described conduction loop is interrupted and the current is interrupted, so that the accumulation of magnetic field energy in the choke coil L1 stops, and the stored magnetic field energy is gradually released. For this reason, since the regenerative current flows from the choke coil L1 to the electrolytic capacitor C2 and the diode D1 in this order and returns to the choke coil L1, the regenerative current charges the electrolytic capacitor C2.

このようにスイッチング回路6に整流化電圧が印加されると、スイッチング動作によりチョークコイルL1およびダイオードD1が連動し、電解コンデンサC2を充電する。蓄積された正電荷によって、電解コンデンサC2の端子間に接続されたLED発光器3に出力電圧が印加され、LED発光器3に電流が流れて、LEDが点灯する。   When the rectified voltage is applied to the switching circuit 6 in this way, the choke coil L1 and the diode D1 are interlocked by the switching operation, and charge the electrolytic capacitor C2. Due to the accumulated positive charge, an output voltage is applied to the LED light emitter 3 connected between the terminals of the electrolytic capacitor C2, a current flows through the LED light emitter 3, and the LED is lit.

図1のスイッチング素子S1のP点は、オン時にはグラウンドラインと導通するため、ほぼ0Vのローレベルの電位になる。オフ時にはグラウンドラインと非導通になって、チョークコイルL1からの磁界のエネルギの放出に伴う回生電流が流れるので、P点は、ハイレベルの電圧になり、整流化電圧にほぼ等しくなる。図7に示すように、P点の電圧の時間変化は、オフ状態でハイレベル(電圧A)、オン状態でローレベル(電圧B)の電圧波形になる。   The point P of the switching element S1 in FIG. 1 is electrically connected to the ground line when turned on, and thus has a low level potential of approximately 0V. When off, the ground line is disconnected and a regenerative current flows due to the release of magnetic field energy from the choke coil L1, so that the point P becomes a high level voltage, which is substantially equal to the rectified voltage. As shown in FIG. 7, the time change of the voltage at point P becomes a high-level (voltage A) voltage waveform in the off state and a low level (voltage B) waveform in the on-state.

スイッチング素子S1のP点の電圧が図7のハイレベル(電圧A)である場合、電位Aは分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路により分圧される。初期状態でコンデンサC4、C5に電荷が無いとすると、電位Aの印加により、各コンデンサC4、C5に等しい正電荷が帯電する。そして、コンデンサC4とC5の接続部分の電位が上がってダイオードD2がオンになると、コンデンサC5にチャージされた正電荷がダイオードD2を通って電解コンデンサC3に移動し、これを充電する。こうして、コンデンサC4とC5の接続部分の電位が分圧値まで上昇して、電解コンデンサC3および制御回路4に所定の補助電圧が供給され、電解コンデンサC3に蓄えられた正電荷が適宜制御回路4へ流れる。   When the voltage at point P of the switching element S1 is at the high level (voltage A) in FIG. 7, the potential A is divided by a series connection circuit of voltage dividing capacitors C4 and C5. Assuming that the capacitors C4 and C5 have no charge in the initial state, application of the potential A charges a positive charge equal to the capacitors C4 and C5. When the potential at the connection portion between the capacitors C4 and C5 rises and the diode D2 is turned on, the positive charge charged in the capacitor C5 moves to the electrolytic capacitor C3 through the diode D2 and charges it. In this way, the potential at the connection portion between the capacitors C4 and C5 rises to the divided voltage value, a predetermined auxiliary voltage is supplied to the electrolytic capacitor C3 and the control circuit 4, and the positive charge stored in the electrolytic capacitor C3 is appropriately changed to the control circuit 4 To flow.

次に、P点の電圧が、図7のローレベル(電圧B)である場合、つまり、スイッチングのオンによってP点がグラウンドレベルになると、分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路への印加電圧がほぼゼロになる。この場合、コンデンサC4にチャージされた正電荷はスイッチング素子S1を通ってグラウンドラインへ移動する(放出される)。また、グラウンドラインからの正電荷が、ダイオードD3を通って、コンデンサC4、C5の接続部分に流れて、コンデンサC4の負極にチャージされた負電荷と打ち消しあう。つまり、コンデンサC4の電荷の放電が完了する。こうして、コンデンサC4とC5の接続部分の電位がダイオードD3によってグラウンドレベルになる。   Next, when the voltage at the point P is the low level (voltage B) in FIG. 7, that is, when the point P becomes the ground level due to switching on, the voltage applied to the series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5. Becomes almost zero. In this case, the positive charge charged in the capacitor C4 moves (releases) to the ground line through the switching element S1. Further, the positive charge from the ground line flows through the diode D3 to the connection portion of the capacitors C4 and C5, and cancels out with the negative charge charged in the negative electrode of the capacitor C4. That is, the discharge of the capacitor C4 is completed. Thus, the potential at the connection portion between the capacitors C4 and C5 becomes the ground level by the diode D3.

この補助電源回路5では、P点の電圧がハイレベルとローレベルとを交互に繰り返すことに応じて、上記のサイクルが繰り返される。P点がハイレベルの時に、電解コンデンサC3の充電が行われるので、電解コンデンサC3に正電荷が安定して充電され、制御回路4はその正電荷を動作用の補助電力として利用することができる。   In the auxiliary power supply circuit 5, the above cycle is repeated in response to the voltage at the point P alternately repeating a high level and a low level. Since the electrolytic capacitor C3 is charged when the point P is at a high level, the positive charge is stably charged in the electrolytic capacitor C3, and the control circuit 4 can use the positive charge as auxiliary power for operation. .

本実施形態の構成によれば、スイッチング素子S1の両端の矩形波電圧をコンデンサ2個により分圧し、その分圧電圧を整流して電解コンデンサC3に印加し、これを充電して制御回路用の補助電源にすることができる。従来のように、追加の補助巻線を含むチョークコイルまたはフライバックトランス等の特注部品を使用する必要がなくなり、汎用のコイルやトランス等を使用できるようになった。これによって、納期の短縮やコストの削減等の効果が得られる。   According to the configuration of the present embodiment, the rectangular wave voltage at both ends of the switching element S1 is divided by two capacitors, the divided voltage is rectified and applied to the electrolytic capacitor C3, and this is charged to charge for the control circuit. Can be an auxiliary power source. Conventionally, it is no longer necessary to use a custom-made part such as a choke coil or a flyback transformer including an additional auxiliary winding, and a general-purpose coil or transformer can be used. As a result, effects such as shortened delivery time and cost reduction can be obtained.

スイッチング素子S1のP点がローレベルに切り換わった際、分圧用コンデンサC4に帯電していた正電荷が放出されるので、分圧用コンデンサC4,C5の接続部分には負電荷が溜まって、マイナス電位が生じる。本実施形態では、正負荷補充用のダイオードD3を設けたので、グラウンドラインから分圧用コンデンサC4,C5の接続部分に正電荷が移動して、マイナス電位になるのを防ぐことができる。従って、スイッチング素子S1の駆動に関わらず、分圧用コンデンサC4,C5の接続部分の電位状態を安定させることができて、電解コンデンサC3の充電を確実に行える。   When the point P of the switching element S1 is switched to the low level, the positive charge charged in the voltage dividing capacitor C4 is released, so that a negative charge accumulates at the connecting portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5, and the negative charge is accumulated. Potential is generated. In the present embodiment, since the positive load replenishing diode D3 is provided, it is possible to prevent the positive charge from moving from the ground line to the connection portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5 to become a negative potential. Therefore, regardless of the driving of the switching element S1, the potential state of the connection portion of the voltage dividing capacitors C4 and C5 can be stabilized, and the electrolytic capacitor C3 can be charged reliably.

本実施形態の構成によれば、電解コンデンサC3の電圧が、ほぼ、P点のハイ・ローの繰り返し周波数(スイッチング周波数)とP点のハイレベル時の電圧値に比例し、P点のハイレベルの時間幅、すなわち、オンデューティには比例しない。従って、P点のハイレベルの時間幅を変えてLED発光器3を調光しても、電解コンデンサC3の電圧は変動しない。このため、従来のフライバックトランスの補助巻線を利用した補助電源回路と比べると、本実施形態の補助電源回路5は非常に扱いやすい構成だと言える。   According to the configuration of the present embodiment, the voltage of the electrolytic capacitor C3 is substantially proportional to the high / low repetition frequency (switching frequency) of the P point and the voltage value at the high level of the P point, and the high level of the P point. It is not proportional to the time width, i.e., on-duty. Therefore, even if the LED light emitter 3 is dimmed by changing the time width of the high level at point P, the voltage of the electrolytic capacitor C3 does not fluctuate. For this reason, it can be said that the auxiliary power supply circuit 5 of this embodiment is very easy to handle as compared with the auxiliary power supply circuit using the auxiliary winding of the conventional flyback transformer.

なお、本実施形態において、補助電源回路5の分圧回路として2つの抵抗の直列接続回路を採用してもよい。この場合、オフ期間での抵抗の発熱を伴うため、上述のコンデンサC4,C5の直列接続回路の方が好ましい。コンデンサC4,C5の場合は、スイッチングのターンオフ時に電圧のピーク(ノイズ)が立つ場合があるので、図1のP点とコンデンサC4との間にノイズ防止用のコイルを挿入すると更によい。   In the present embodiment, a series connection circuit of two resistors may be employed as the voltage dividing circuit of the auxiliary power supply circuit 5. In this case, since the resistance heat is generated during the off period, the above-described series connection circuit of the capacitors C4 and C5 is preferable. In the case of the capacitors C4 and C5, a voltage peak (noise) may occur when switching is turned off. Therefore, it is better to insert a noise prevention coil between the point P and the capacitor C4 in FIG.

(その他の電源装置への本発明の適用)
本発明に係る電源装置には、図1の降圧方式のLED電源に限らず、図2〜図6に示す各種スイッチング回路を利用したLED電源が含まれる。図2は、ハイサイド側スイッチング方式の降圧型LED電源であり、図3は、昇圧方式のLED電源であり、図4は、昇圧・降圧方式のLED電源であり、図5は、昇降圧方式のLED電源であり、図6は、フライバック方式のLED電源である。また、図示しないが、LED素子以外の直流電力によって点灯する電源装置にも適用できる。いずれの実施形態にも、第1実施形態に示す補助電源回路5と同じ構成の補助電源装置が含まれている。以降の説明で、各スイッチング回路の主な構成とその動作を述べる。なお、既出の実施形態に共通する構成については図に同一符号を付すものとして、説明を省略する。
(Application of the present invention to other power supply devices)
The power supply device according to the present invention is not limited to the step-down LED power supply shown in FIG. 1, but includes an LED power supply using various switching circuits shown in FIGS. 2 is a step-down LED power supply of high-side switching type, FIG. 3 is a step-up type LED power supply, FIG. 4 is a step-up / step-down type LED power supply, and FIG. FIG. 6 shows a flyback-type LED power supply. Although not shown, the present invention can also be applied to a power supply device that is lit by DC power other than the LED element. In any of the embodiments, an auxiliary power supply device having the same configuration as that of the auxiliary power supply circuit 5 shown in the first embodiment is included. In the following description, the main configuration and operation of each switching circuit will be described. In addition, about the structure which is common in the previous embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to a figure, and description is abbreviate | omitted.

第2実施形態
図2に第2実施形態に係るハイサイド側スイッチング方式の降圧型LED電源の回路構成を示す。第1実施形態のスイッチング回路6とは異なり、本実施形態の降圧スイッチング回路16では、全波整流器2の正極側とチョークコイルL1の間にスイッチング素子S1が配置されている。この場合、スイッチング素子S1とチョークコイルL1の接続点(P点)の電位は、ハイレベルとローレベルに交互に変化する。そして、補助電源回路5は、P点の電位が印加されるように接続されている。その他のLED電源の回路構成については、第1実施形態の回路構成に共通する。
Second Embodiment FIG. 2 shows a circuit configuration of a high-side switching step-down LED power supply according to a second embodiment. Unlike the switching circuit 6 of the first embodiment, in the step-down switching circuit 16 of the present embodiment, a switching element S1 is disposed between the positive electrode side of the full-wave rectifier 2 and the choke coil L1. In this case, the potential at the connection point (point P) between the switching element S1 and the choke coil L1 alternately changes between a high level and a low level. The auxiliary power supply circuit 5 is connected so that the potential at point P is applied. The other LED power supply circuit configuration is common to the circuit configuration of the first embodiment.

LED電源の動作について簡単に説明する。オン時には、全波整流器2の正極側から、スイッチング素子S1、チョークコイルL1、電解コンデンサC2、全波整流器2の負極側までの導通ループが形成されるので、P点には整流化された直流電圧が印加される。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、チョークコイルL1から電解コンデンサC2、ダイオードD1の順に回生電流が流れる。なお、ダイオードD1は、その整流方向に1V前後の電位差でオンする。また、ダイオードD1のアノード(陽極)の電位は、グラウンドレベルに導通している。よって、図2の回路でのオフ時のP点は、ほぼゼロボルト(0V)になる。なお、ダイオードD1について補足すると、ダイオードD1の順方向電圧Vf(PN接合のPからNへ流れる電圧を示す。)は、一般的なシリコンダイオードの場合、電流の増加とともに増えていく。例えば0.5Vから1.4Vまで増える。また、順方向電圧Vfには温度依存性があり、温度の上昇とともにわずかに低下する。   The operation of the LED power supply will be briefly described. When ON, a conduction loop is formed from the positive side of the full-wave rectifier 2 to the switching element S1, the choke coil L1, the electrolytic capacitor C2, and the negative side of the full-wave rectifier 2, so that a rectified direct current is generated at the point P. A voltage is applied. On the other hand, at the time of OFF, the above-described conduction loop is cut, and a regenerative current flows from the choke coil L1 to the electrolytic capacitor C2 and the diode D1 in this order. The diode D1 is turned on with a potential difference of about 1 V in the rectifying direction. The potential of the anode (anode) of the diode D1 is conducted to the ground level. Therefore, the point P at the time of OFF in the circuit of FIG. 2 is almost zero volts (0V). In addition, to supplement the diode D1, the forward voltage Vf of the diode D1 (indicating the voltage flowing from P to N of the PN junction) increases as the current increases in the case of a general silicon diode. For example, it increases from 0.5V to 1.4V. Further, the forward voltage Vf is temperature dependent and slightly decreases as the temperature increases.

図8に示すように、P点の電圧の時間変化は、オン状態でハイレベル(電圧A)、オフ状態でローレベル(電圧B)の電圧波形になる。そして、P点がハイレベルである場合、電位Aは補助電源回路5の分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路により分圧され、以下、第1実施形態と同様に、電解コンデンサC5が充電される。本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。   As shown in FIG. 8, the time change of the voltage at point P becomes a high-level (voltage A) voltage waveform in the on state and a low level (voltage B) waveform in the off state. When the point P is at the high level, the potential A is divided by the series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5 of the auxiliary power supply circuit 5, and thereafter, the electrolytic capacitor C5 is charged as in the first embodiment. The According to the configuration of the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

第3実施形態
図3に本発明の第3実施形態に係る昇圧方式のLED電源の回路構成を示す。昇圧スイッチング回路26を備えていること以外は、第1実施形態の回路構成に共通する。
Third Embodiment FIG. 3 shows a circuit configuration of a step-up LED power supply according to a third embodiment of the present invention. Except for the provision of the step-up switching circuit 26, it is common to the circuit configuration of the first embodiment.

昇圧スイッチング回路26は、整流後の電圧を所定レベルまで昇圧して出力するもので、力率改善回路等として用いられる。図2のように各回路素子が接続されている。まず、全波整流器2の正極端子にチョークコイルL1の一端が接続され、チョークコイルL1の他端と全波整流器2の負極端子とをスイッチング素子S1が結んでいる。チョークコイルL1とスイッチング素子S1の接続点に、ダイオードD1のアノード側が接続されている。ダイオードD1のカソード側には、電解コンデンサC2の正極側が接続されている。そして、電解コンデンサC2の負極側は、全波整流器2の負極端子につながっている。また、電解コンデンサC2の両端子間にLED発光器3が接続されている。こうして、スイッチング素子S1の駆動に伴って、チョークコイルL1に印加される電圧が切り換わるようになっている。   The step-up switching circuit 26 boosts and outputs the rectified voltage to a predetermined level, and is used as a power factor correction circuit or the like. Each circuit element is connected as shown in FIG. First, one end of the choke coil L1 is connected to the positive terminal of the full-wave rectifier 2, and the switching element S1 connects the other end of the choke coil L1 and the negative terminal of the full-wave rectifier 2. The anode side of the diode D1 is connected to the connection point between the choke coil L1 and the switching element S1. The positive electrode side of the electrolytic capacitor C2 is connected to the cathode side of the diode D1. The negative electrode side of the electrolytic capacitor C2 is connected to the negative electrode terminal of the full-wave rectifier 2. The LED light emitter 3 is connected between both terminals of the electrolytic capacitor C2. Thus, the voltage applied to the choke coil L1 is switched as the switching element S1 is driven.

昇圧スイッチング回路26では、チョークコイルL1とスイッチング素子S1の接続点(P点)の電位は、ハイレベルとローレベルに交互に変化する。そして、補助電源回路5は、P点の電位が印加されるように接続されている。   In the step-up switching circuit 26, the potential at the connection point (point P) between the choke coil L1 and the switching element S1 alternately changes between a high level and a low level. The auxiliary power supply circuit 5 is connected so that the potential at point P is applied.

LED電源の動作について簡単に説明する。オン時には、全波整流器2の正極側から、チョークコイルL1、スイッチング素子S1、全波整流器2の負極側までの導通ループが形成され、整流化電圧の印加によりチョークコイルL1に磁界のエネルギが蓄積される。P点の電位は、ほぼゼロボルトになる。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、P点がハイレベルに変わり、チョークコイルL1からの磁界のエネルギの放出に伴う回生電流が、ダイオードD1、電解コンデンサC2、コンデンサC1の順に流れる。P点の電位は、ハイレベルになる。   The operation of the LED power supply will be briefly described. When turned on, a conduction loop is formed from the positive side of the full-wave rectifier 2 to the choke coil L1, the switching element S1, and the negative side of the full-wave rectifier 2, and magnetic field energy is accumulated in the choke coil L1 by applying a rectified voltage. Is done. The potential at point P is approximately zero volts. On the other hand, at the time of OFF, the above-described conduction loop is cut, the point P changes to a high level, and a regenerative current accompanying the release of magnetic field energy from the choke coil L1 flows in the order of the diode D1, the electrolytic capacitor C2, and the capacitor C1. The potential at the point P becomes high level.

従って、図7に示すように、P点の電圧の時間変化は、オフ状態でハイレベル(電圧A)、オン状態でローレベル(電圧B)の電圧波形になる。そして、P点がハイレベルである場合、電位Aは補助電源回路5の分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路により分圧され、以下、第1実施形態と同様に、電解コンデンサC5が充電される。   Therefore, as shown in FIG. 7, the time change of the voltage at the point P becomes a high-level (voltage A) voltage waveform in the off state and a low level (voltage B) waveform in the on-state. When the point P is at the high level, the potential A is divided by the series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5 of the auxiliary power supply circuit 5, and thereafter, the electrolytic capacitor C5 is charged as in the first embodiment. The

本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。なお、昇圧スイッチング回路26のスイッチング制御に、電流連続モード(平均電流方式とも呼ばれる)の制御方式を採用してもよい。電流連続モードであれば、スイッチング周波数を所定の設定値に固定して力率改善制御を実行することが可能である。従って、本実施形態の補助電源回路5との組合せにより、オンデューティを可変にして力率改善制御を実行しても、スイッチング周波数が固定されているので、電解コンデンサC3の電圧の変動を防ぐことができる。   According to the configuration of the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Note that a continuous current mode (also referred to as an average current method) control method may be employed for the switching control of the boost switching circuit 26. In the continuous current mode, the power factor correction control can be executed with the switching frequency fixed to a predetermined set value. Therefore, the combination with the auxiliary power supply circuit 5 of the present embodiment prevents the fluctuation of the voltage of the electrolytic capacitor C3 because the switching frequency is fixed even when the power factor improvement control is executed with the on-duty variable. Can do.

第4実施形態
図4に本発明の第4実施形態に係る昇圧方式と昇降方式を組合せた2コンバータ回路のLED電源の回路構成を示す。
Fourth Embodiment FIG. 4 shows a circuit configuration of an LED power source of a two-converter circuit combining a boosting method and a lifting method according to a fourth embodiment of the present invention.

このLED電源は、図3に示す昇圧方式のLED電源の回路構成をベースとして、昇圧スイッチング回路(昇圧回路)26の後段に降圧回路36が設けられている。降圧回路36は、図1の降圧スイッチング回路6と同じ構成になっている。制御回路4は、昇圧回路26および降圧回路36の各スイッチング素子の駆動制御を行い、昇圧回路26中のP点の電位によって充電される補助電源回路5から補助電力を供給されるようになっている。この実施形態によれば、第3実施形態と同様の効果が得られる。   This LED power supply is provided with a step-down circuit 36 in the subsequent stage of the step-up switching circuit (step-up circuit) 26 based on the circuit configuration of the step-up LED power supply shown in FIG. The step-down circuit 36 has the same configuration as the step-down switching circuit 6 of FIG. The control circuit 4 controls driving of each switching element of the booster circuit 26 and the step-down circuit 36, and is supplied with auxiliary power from the auxiliary power supply circuit 5 charged by the potential at the point P in the booster circuit 26. Yes. According to this embodiment, the same effect as the third embodiment can be obtained.

第5実施形態
図5に本発明の第5実施形態に係る昇降圧方式のLED電源の回路構成を示す。降圧スイッチング回路6に換えて、昇降圧スイッチング回路46を備えていること以外は、第1実施形態の回路構成に共通する。
Fifth Embodiment FIG. 5 shows a circuit configuration of a buck-boost LED power source according to a fifth embodiment of the present invention. The circuit configuration of the first embodiment is the same as that of the first embodiment except that a step-up / step-down switching circuit 46 is provided instead of the step-down switching circuit 6.

昇降圧スイッチング回路46は、図5のように各回路素子が接続されている。まず、全波整流器2の正極端子にチョークコイルL1の一端が接続され、チョークコイルL1の他端と全波整流器2の負極端子とをスイッチング素子S1が結んでいる。また、チョークコイルL1とスイッチング素子S1の接続点に、ダイオードD1のアノード側が接続されている。ダイオードD1のカソード側には、電解コンデンサC2の正極側が接続されている。そして、電解コンデンサC2の負極側は、全波整流器2の正極端子につながっている。なお、電解コンデンサC2の両端子間にLED発光器3が接続されている。こうして、スイッチング素子S1の駆動に伴って、チョークコイルL1に印加される電圧が切り換わるようになっている。   Each step-up / down switching circuit 46 is connected to each circuit element as shown in FIG. First, one end of the choke coil L1 is connected to the positive terminal of the full-wave rectifier 2, and the switching element S1 connects the other end of the choke coil L1 and the negative terminal of the full-wave rectifier 2. The anode side of the diode D1 is connected to the connection point between the choke coil L1 and the switching element S1. The positive electrode side of the electrolytic capacitor C2 is connected to the cathode side of the diode D1. The negative electrode side of the electrolytic capacitor C2 is connected to the positive electrode terminal of the full-wave rectifier 2. The LED light emitter 3 is connected between both terminals of the electrolytic capacitor C2. Thus, the voltage applied to the choke coil L1 is switched as the switching element S1 is driven.

昇降圧スイッチング回路46では、チョークコイルL1とスイッチング素子S1の接続点(P点)の電位は、ハイレベルとローレベルに交互に変化する。そして、補助電源回路5は、P点の電位が印加されるように接続されている。   In the step-up / step-down switching circuit 46, the potential at the connection point (point P) between the choke coil L1 and the switching element S1 alternately changes between a high level and a low level. The auxiliary power supply circuit 5 is connected so that the potential at point P is applied.

LED電源の動作について簡単に説明する。オン時には、全波整流器2の正極側から、チョークコイルL1、スイッチング素子S1、全波整流器2の負極側までの導通ループが形成され、整流化電圧の印加によりチョークコイルL1に磁界のエネルギが蓄積される。P点の電位は、ほぼゼロボルトになる。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、チョークコイルL1からの磁界のエネルギの放出に伴う回生電流が、ダイオードD1、電解コンデンサC2の順に流れ、チョークコイルL1に戻る。P点の電位は、回生電流の流れによってハイレベルになる。   The operation of the LED power supply will be briefly described. When turned on, a conduction loop is formed from the positive side of the full-wave rectifier 2 to the choke coil L1, the switching element S1, and the negative side of the full-wave rectifier 2, and magnetic field energy is accumulated in the choke coil L1 by applying a rectified voltage. Is done. The potential at point P is approximately zero volts. On the other hand, at the time of OFF, the above-described conduction loop is cut, and the regenerative current accompanying the release of magnetic field energy from the choke coil L1 flows in the order of the diode D1 and the electrolytic capacitor C2, and returns to the choke coil L1. The potential at point P becomes high level due to the flow of regenerative current.

従って、図7に示すように、P点の電圧の時間変化は、オフ状態でハイレベル(電圧A)、オン状態でローレベル(電圧B)の電圧波形になる。そして、P点がハイレベルである場合、電位Aは補助電源回路5の分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路により分圧され、以下、第1実施形態と同様に、電解コンデンサC5が充電される。本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 7, the time change of the voltage at the point P becomes a high-level (voltage A) voltage waveform in the off state and a low level (voltage B) waveform in the on-state. When the point P is at the high level, the potential A is divided by the series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5 of the auxiliary power supply circuit 5, and thereafter, the electrolytic capacitor C5 is charged as in the first embodiment. The According to the configuration of the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

第6実施形態
図6に本発明の第6実施形態に係るフライバック方式のLED電源の回路構成を示す。このLED電源は、第1実施形態の補助電源回路を絶縁型ワンコンバータに採用したものである。降圧スイッチング回路6に換えて、フライバック型スイッチング回路56を備えていること以外は、第1実施形態の回路構成に共通する。
Sixth Embodiment FIG. 6 shows a circuit configuration of a flyback LED power supply according to a sixth embodiment of the present invention. This LED power supply employs the auxiliary power supply circuit of the first embodiment in an insulated one converter. The circuit configuration is the same as that of the first embodiment except that a flyback switching circuit 56 is provided instead of the step-down switching circuit 6.

スイッチング回路56は、図6のように各回路素子が接続されている。まず、全波整流器2の端子間に、フライバックトランスTの一次コイルとスイッチング素子S1の直列回路が接続されている。トランスTは、本発明のインダクタンス素子に相当する。トランスTの二次コイルには、ダイオードD1と電解コンデンサC2の直列回路が接続されている。そして、電解コンデンサC2の両端子間にLED発光器3が接続されている。なお、電解コンデンサC2の負極端子は、グラウンドラインに導通されている。こうして、スイッチング素子S1の駆動に伴って、トランスTの一次コイルに印加される電圧が切り換わるようになっている。   Each circuit element of the switching circuit 56 is connected as shown in FIG. First, a series circuit of a primary coil of a flyback transformer T and a switching element S <b> 1 is connected between terminals of the full-wave rectifier 2. The transformer T corresponds to the inductance element of the present invention. A series circuit of a diode D1 and an electrolytic capacitor C2 is connected to the secondary coil of the transformer T. The LED light emitter 3 is connected between both terminals of the electrolytic capacitor C2. Note that the negative electrode terminal of the electrolytic capacitor C2 is electrically connected to the ground line. Thus, the voltage applied to the primary coil of the transformer T is switched as the switching element S1 is driven.

スイッチング回路56では、トランスTの一次コイルとスイッチング素子S1の接続点(P点)の電位は、ハイレベルとローレベルに交互に変化する。そして、補助電源回路5は、P点の電位が印加されるように接続されている。   In the switching circuit 56, the potential at the connection point (point P) between the primary coil of the transformer T and the switching element S1 alternately changes between a high level and a low level. The auxiliary power supply circuit 5 is connected so that the potential at point P is applied.

フライバック方式のLED電源の動作について図6に基づいて簡単に説明する。オン時には、全波整流器2の正極側から、トランスTの一次コイル、スイッチング素子S1、全波整流器2の負極側までの導通ループが形成され、整流化電圧の印加によりトランスTの一次コイルに磁界のエネルギが蓄積される。この時のP点の電位は、ほぼゼロボルトになる。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、トランスTの二次コイルからの磁界のエネルギの放出に伴う電流が、ダイオードD1、電解コンデンサC2の順に流れ、トランスTの二次コイルに戻る。このときのP点の電位はハイレベルになる。   The operation of the flyback LED power supply will be briefly described with reference to FIG. When turned on, a conduction loop is formed from the positive side of the full-wave rectifier 2 to the primary coil of the transformer T, the switching element S1, and the negative side of the full-wave rectifier 2, and a magnetic field is applied to the primary coil of the transformer T by application of the rectified voltage. Energy is accumulated. The potential at point P at this time is approximately zero volts. On the other hand, at the time of OFF, the above-described conduction loop is cut off, and a current accompanying the release of magnetic field energy from the secondary coil of the transformer T flows in the order of the diode D1 and the electrolytic capacitor C2, and returns to the secondary coil of the transformer T. At this time, the potential at the point P becomes a high level.

従って、図7に示すように、P点の電圧の時間変化は、オフ状態でハイレベル(電圧A)、オン状態でローレベル(電圧B)の電圧波形になる。そして、P点がハイレベルである場合、電位Aは補助電源回路5の分圧用コンデンサC4、C5の直列接続回路により分圧され、以下、第1実施形態と同様に、電解コンデンサC5が充電される。本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 7, the time change of the voltage at the point P becomes a high-level (voltage A) voltage waveform in the off state and a low level (voltage B) waveform in the on-state. When the point P is at the high level, the potential A is divided by the series connection circuit of the voltage dividing capacitors C4 and C5 of the auxiliary power supply circuit 5, and thereafter, the electrolytic capacitor C5 is charged as in the first embodiment. The According to the configuration of the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

1 交流電源
2 全波整流器
3 LED発光器(または、LED照明器具)
4 制御回路
5 補助電源回路
6,16,26,36,46,56 スイッチング回路
C2 電解コンデンサ(直流電源用コンデンサ)
C3 電解コンデンサ(補助電源用コンデンサ)
C4、C5 分圧用コンデンサ
D2 ダイオード(放電制限用の整流素子)
D3 ダイオード(正電荷補充用の整流素子)
L1 チョークコイル(インダクタンス素子)
S1 スイッチング素子
T フライバックトランス(インダクタンス素子)
1 AC power supply 2 Full-wave rectifier 3 LED light emitter (or LED lighting fixture)
4 Control circuit 5 Auxiliary power circuit 6, 16, 26, 36, 46, 56 Switching circuit C2 Electrolytic capacitor (DC power supply capacitor)
C3 Electrolytic capacitor (capacitor for auxiliary power supply)
C4, C5 voltage dividing capacitor D2 diode (rectifier for discharge limitation)
D3 diode (rectifier for positive charge replenishment)
L1 Choke coil (inductance element)
S1 Switching element T Flyback transformer (inductance element)

Claims (4)

整流化電圧または直流電圧の入力電圧が供給されるインダクタンス素子と、
前記インダクタンス素子の端子間電圧の高低を切り換えるスイッチング素子と、
前記インダクタンス素子での磁界のエネルギの蓄積および放出に伴って生じる正電荷によって充電される直流電源用コンデンサと、
を備え、前記直流電源用コンデンサに蓄積された前記正電荷による出力電圧を供給する電源装置であって、さらに、
前記スイッチング素子の駆動用の制御回路、および、前記制御回路の動作用の補助電源回路を備え、
前記補助電源回路は、補助電源用コンデンサを有し、
前記補助電源用コンデンサの正極端子は、前記スイッチング素子の両端子のうち、その駆動に伴ってハイレベルとローレベルに電位が変動する側の電位変動側端子に接続され、
前記補助電源用コンデンサは、前記スイッチング素子の電位変動側端子からの正電荷によって充電されるとともに、蓄積された前記正電荷に基づく直流電圧を前記制御回路に供給し
前記補助電源回路は、さらに、前記スイッチング素子の電位変動側端子とグラウンドラインとの間を結ぶ分圧回路を有し、
前記補助電源用コンデンサには、前記分圧回路による分圧後の電位レベルが印加されることを特徴とする電源装置。
An inductance element to which an input voltage of a rectified voltage or a DC voltage is supplied;
A switching element that switches a voltage between terminals of the inductance element; and
A capacitor for a direct current power source charged by a positive charge generated as a result of accumulating and releasing magnetic field energy in the inductance element;
A power supply apparatus for supplying an output voltage due to the positive charge accumulated in the DC power supply capacitor, and
A control circuit for driving the switching element, and an auxiliary power circuit for operating the control circuit,
The auxiliary power circuit has an auxiliary power capacitor,
The positive terminal of the auxiliary power supply capacitor is connected to the potential fluctuation side terminal on the side where the potential fluctuates between the high level and the low level in accordance with the driving of both terminals of the switching element,
The auxiliary power supply capacitor is charged with a positive charge from the potential fluctuation side terminal of the switching element, and supplies a DC voltage based on the accumulated positive charge to the control circuit ,
The auxiliary power circuit further includes a voltage dividing circuit that connects between the potential variation side terminal of the switching element and a ground line,
Wherein the auxiliary power supply capacitor, the power supply potential level after the division by the dividing circuit and wherein Rukoto applied.
請求項記載の電源装置において、
前記分圧回路は、複数の分圧用コンデンサの直列接続回路であることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1 , wherein
The voltage dividing circuit is a series connection circuit of a plurality of voltage dividing capacitors.
請求項記載の電源装置において、
前記補助電源回路は、前記直列接続回路による分圧後の電位レベルと前記補助電源用コンデンサの正極端子との間を結ぶ放電制限用の整流素子を有し、
前記放電制限用の整流素子は、前記補助電源用コンデンサに蓄積された前記正電荷の放電を制限する向きで接続されていることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 2 , wherein
The auxiliary power circuit includes a discharge limiting rectifier element that connects a potential level after voltage division by the series connection circuit and a positive terminal of the auxiliary power capacitor,
The discharge limiting rectifying element is connected in a direction to limit the discharge of the positive charge accumulated in the auxiliary power supply capacitor.
請求項2または3記載の電源装置において、
前記補助電源回路は、前記直列接続回路による分圧後の電位レベルと前記グラウンドラインとの間を結ぶ正電荷補充用の整流素子を有し、
前記正電荷補充用の整流素子は、前記グラウンドラインから前記分圧回路の分圧後の電位レベル点に正電荷を補充する向きで接続されていることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 2 or 3 ,
The auxiliary power supply circuit has a rectifying element for replenishing positive charges connecting the potential level after voltage division by the series connection circuit and the ground line,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the positive charge replenishing rectifier element is connected in a direction to replenish positive charges from the ground line to a potential level point after voltage division of the voltage dividing circuit.
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