JP6513546B2 - LED power supply - Google Patents
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Description
本発明はLED電源装置に関し、特にLED負荷の異常検出機能および異常検出時における制御回路維持機能の改良に関する。 The present invention relates to an LED power supply device, and more particularly to improvement of an LED load abnormality detection function and control circuit maintenance function at the time of abnormality detection.
近年、LED素子は発光効率の向上や寿命向上等により、従来の光源からの置き換えが急速に進みつつある。今後、LED素子の性能が向上すれば、更に汎用の照明器具分野でLED光源が採用され、LED電源装置などの照明用電源装置の需要が高まることが期待される。一般的にLED電源装置は、商用の交流電圧では動作しないLED素子に対し、直流電圧を印加してLED素子を適正に動作させるためのものである。そして、昨今のLED電源装置は、例えば、LED素子へ供給する直流電圧値を変化させ、LED素子への電流値を調整することにより調光制御を行う調光機能や、入力側(一次側)と出力側(二次側)とをトランスを利用して絶縁することで、安全性を高める安全機能等を備えるようなさまざまな工夫がなされている。 In recent years, replacement of conventional LED with light sources is rapidly progressing due to the improvement of luminous efficiency and life of LED elements. In the future, if the performance of the LED element is improved, it is expected that the LED light source will be adopted in the field of general lighting equipment, and the demand for a lighting power supply device such as an LED power supply device will increase. In general, the LED power supply device is for applying a DC voltage to an LED element which does not operate with commercial AC voltage to operate the LED element properly. And, for example, the LED power supply device in recent years changes the DC voltage value supplied to the LED element and adjusts the current value to the LED element to adjust the light control function, the input side (primary side) By isolating the output side (secondary side) from the output side (secondary side) by using a transformer, various devices have been made to provide a safety function or the like that enhances safety.
特許文献1には、スイッチング電源装置の起動回路に第1の電圧供給回路と第2の電圧供給回路の2種類の電圧供給回路を設け、第1の電圧供給回路による電圧供給の際(安定動作時)に、負荷の急激な変化等が発生すると、負荷への出力電圧を停止させるとともに、第2の電圧供給回路に切換えて、スイッチング電源回路を制御する制御回路のみの動作を維持する技術が開示されている。
また、特許文献2には、自動復帰型の過負荷保護機能(停止状態を維持するのではなく、異常解除後は自動復帰する機能)を備えた電源制御ICにおいて、過負荷時の停止機能が内蔵されていなくても、電源端子VCCと平滑コンデンサーC1の間に抵抗R0を接続する事によって一定の電圧を維持し、過負荷時に停止状態の保持が可能となる技術が開示されている。
In Patent Document 1, two types of voltage supply circuits, a first voltage supply circuit and a second voltage supply circuit, are provided in the start-up circuit of the switching power supply device, and voltage is supplied by the first voltage supply circuit (stable When a sudden change in load occurs, the output voltage to the load is stopped and the second voltage supply circuit is switched to maintain the operation of only the control circuit that controls the switching power supply circuit. It is disclosed.
In addition, Patent Document 2 discloses a power control IC having an automatic reset type overload protection function (a function that automatically recovers after an abnormality is released instead of maintaining a stopped state). Even if it is not built in, there is disclosed a technology that maintains a constant voltage by connecting a resistor R0 between the power supply terminal VCC and the smoothing capacitor C1 and can maintain the stop state at the time of overload.
しかしながら、上記特許文献1のようにスイッチング電源装置が備える起動回路に、2種類の電圧供給回路を設けることにより、負荷の急激な変化等における出力電圧の停止、および制御回路の動作維持は実現出来るものの、例えば短絡や無負荷状態等のような異常状態を検知して出力を停止させるとともに、制御回路の動作を維持する機能は実現出来ていない。また、LED電源装置を使用する場合、実際には、負荷変動が起きた場合においてはLED素子への出力を停止させずに負荷変動に応じた適正な制御を行い、短絡状態や無負荷状態等の動作維持が困難な場合においてのみLED素子への出力を停止させ、且つ、制御回路の動作を維持させることが望ましい。 However, by providing two types of voltage supply circuits in the start-up circuit provided in the switching power supply as in Patent Document 1 described above, it is possible to realize stop of the output voltage in sudden changes of load etc. and maintenance of operation of the control circuit. However, it has not been possible to realize the function of maintaining the operation of the control circuit while detecting an abnormal state such as a short circuit or a no-load state to stop the output. In addition, when using the LED power supply, in practice, when load fluctuation occurs, appropriate control is performed according to the load fluctuation without stopping the output to the LED element, and a short circuit state, no load state, etc. It is desirable to stop the output to the LED element and maintain the operation of the control circuit only when it is difficult to maintain the operation of the circuit.
そして、特許文献2のように抵抗値に依存した電圧維持を行うと、入力電圧の種類に応じて抵抗値を変える必要があるとともに、消費電力が大きくなってしまうなどの問題がある。加えて、特許文献1および特許文献2のように、出力停止状態における制御回路(電源制御IC)の動作維持を行うための電圧供給回路にツェナーダイオード(定電圧を出力できる素子)を使用すると簡単に定電圧を得られるが、入力電源の変動などで大きな電流が流れると、定電圧特性を維持することが出来なくなるため、安定的な制御回路の動作維持を行うことが困難であり、まだまだ改良の余地がある。 Then, when voltage maintenance is performed depending on the resistance value as in Patent Document 2, it is necessary to change the resistance value according to the type of input voltage, and power consumption increases. In addition, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, using a Zener diode (an element capable of outputting a constant voltage) as a voltage supply circuit for maintaining the operation of the control circuit (power supply control IC) in the output stop state is simple. However, constant current characteristics can not be maintained if a large current flows due to fluctuations in the input power supply, etc., so it is difficult to maintain stable control circuit operation. There is room for
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて行われたものであって、その目的はLED電源装置の負荷変動に対して適正な制御を行うとともに、負荷側の短絡検出時や無負荷状態検出時には出力を停止させ、且つ、出力停止時における制御回路の安定的な動作維持機能を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the object thereof is to perform appropriate control with respect to load fluctuation of the LED power supply device and detect a short circuit on the load side and no load condition detection. Sometimes, the output is stopped and the stable operation maintaining function of the control circuit at the time of the output stop is provided.
上記課題を解決するために、本発明にかかるLED電源装置は、
商用電源からの交流電圧を整流する入力側整流平滑回路と、LED素子への供給電圧を適正に制御する制御回路と、該制御回路へ電圧を供給する電源回路と、前記入力側整流平滑回路で整流された電圧をスイッチング動作することで電圧値を調整する主回路スイッチング手段と、該主回路スイッチング手段によって調整された電圧を整流しLED素子へ直流電圧を供給する出力側整流平滑回路と、を備えたLED電源装置であって、
前記出力側整流平滑回路は、LED素子への電流値を検出するとともに短絡状態も検出する電流検出手段と、LED素子が接続されていない無負荷状態を検出する無負荷検出手段を備え、
前記電源回路は、スイッチング動作することで前記制御回路への電圧を適正に調整する電圧供給スイッチを備え、
前記制御回路は、LED素子の通常動作時の制御を行う通常動作モードと、異常検出時の制御を行う異常検出モードの2段階の制御モードを備え、
前記通常動作モードは、前記主回路スイッチング手段をスイッチング動作させることでLED素子へ適正な電圧を供給し、
前記異常検出モードは、前記制御回路が異常検出信号を受けると前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作を停止させるとともに、前記電圧供給スイッチのスイッチング動作によりオフ・デューティー比を変化させることで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned subject, the LED power supply concerning the present invention is:
An input-side rectifying and smoothing circuit that rectifies an AC voltage from a commercial power supply, a control circuit that appropriately controls a voltage supplied to the LED element, a power supply circuit that supplies a voltage to the control circuit, and the input-side rectifying and smoothing circuit Main circuit switching means for adjusting the voltage value by switching the rectified voltage; and an output side rectification smoothing circuit for rectifying the voltage adjusted by the main circuit switching means and supplying a DC voltage to the LED element LED power supply provided,
The output side rectifying and smoothing circuit includes a current detection unit that detects a current value to the LED element and also detects a short circuit state, and a no-load detection unit that detects a no-load state in which the LED element is not connected.
The power supply circuit includes a voltage supply switch that properly adjusts a voltage to the control circuit by performing a switching operation.
The control circuit has a two-step control mode of a normal operation mode for performing control at the time of normal operation of the LED element and an abnormality detection mode for performing control at the time of abnormality detection;
In the normal operation mode, an appropriate voltage is supplied to the LED element by switching the main circuit switching means,
The abnormality detection mode stops the switching operation of the main circuit switching means when the control circuit receives an abnormality detection signal, and changes the off-duty ratio by the switching operation of the voltage supply switch, thereby the control circuit Supply a voltage to the control circuit that can only operate.
また、前記主回路スイッチング手段と出力側整流平滑回路の間にはトランスを備え、該トランスの一次側には補助巻線を有しており、
前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作による前記補助巻線からの電圧を前記制御回路へ供給する補助電源回路を備え、
前記補助電源回路は、LED素子の安定動作後に前記制御回路へ電圧を供給することが好適である。
Further, a transformer is provided between the main circuit switching means and the output side rectifying and smoothing circuit, and an auxiliary winding is provided on the primary side of the transformer,
An auxiliary power supply circuit for supplying a voltage from the auxiliary winding by the switching operation of the main circuit switching means to the control circuit;
Preferably, the auxiliary power supply circuit supplies a voltage to the control circuit after the stable operation of the LED element.
また、前記電源回路は、前記電圧供給スイッチがオン時にはオフし、該電圧供給スイッチがオフ時にはオンする補助スイッチを備え、
前記異常検出モード時には、前記主回路スイッチング素子のスイッチング動作が停止されるとともに、前記補助電源回路から前記制御回路への電圧供給は停止され、
前記補助スイッチのスイッチング動作により、前記電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整することで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することが好適である。
The power supply circuit further includes an auxiliary switch which is turned off when the voltage supply switch is on and is turned on when the voltage supply switch is off;
In the abnormality detection mode, the switching operation of the main circuit switching element is stopped, and the voltage supply from the auxiliary power supply circuit to the control circuit is stopped.
By adjusting the off-duty ratio of the voltage supply switch by the switching operation of the auxiliary switch, it is preferable to supply to the control circuit a voltage that can be maintained only by the control circuit.
本発明によれば、出力側整流平滑回路に絶縁型の電流検出手段および同じく絶縁型の無負荷検出手段を備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や、無負荷状態を検出した場合には、LED負荷への出力を停止することが可能となる。
さらに、起動用電源回路に電圧供給スイッチと補助スイッチを備え、異常発生時(短絡常検出時や無負荷状態検出時)には該補助スイッチにより電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整し、前記電圧供給スイッチから制御回路へ適正な電圧を供給することで、出力短絡時および無負荷時における出力停止状態での制御回路の動作維持を、入力電源に依存することなく安定的に行うことが可能となる。
According to the present invention, by providing the output-side rectifying and smoothing circuit with the insulation type current detection means and the insulation type no-load detection means as well, appropriate control according to the load fluctuation can be performed, and an output short circuit or no load. When the state is detected, it is possible to stop the output to the LED load.
Furthermore, the power supply circuit for start-up is provided with a voltage supply switch and an auxiliary switch, and when an abnormality occurs (when a short circuit is detected or no load is detected), the auxiliary switch adjusts the off duty ratio of the voltage supply switch. By supplying an appropriate voltage from the voltage supply switch to the control circuit, it is possible to stably maintain the operation of the control circuit in the output stop state at the time of output short circuit and no load, without depending on the input power supply It becomes.
以下、本発明のLED電源装置について図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を超えない限り何ら以下の例に限定されるものではない。
<第1実施形態>
Hereinafter, although the LED power supply device of this invention is demonstrated using drawing, it is not limited to the following examples at all, unless the meaning of this invention is exceeded.
First Embodiment
図1に本発明の第1実施形態に係るLED電源装置の概略図を示す。同図に示すLED電源装置10は、商用の交流電圧を供給する商用電源12と、交流電圧を整流するための入力側整流平滑回路14と、制御回路18へ電圧を供給する起動用電源回路16と、主回路スイッチング素子22のスイッチング制御を行う制御回路18と、起動後に制御回路18へ電圧を供給する補助電源回路20と、入力側整流平滑回路14で整流された電圧を高速スイッチング動作を行うことによって高周波の矩形波電圧を生成するための(デューティー比を調整することで、電圧値を調整するための)主回路スイッチング素子22と、高周波の矩形波電圧の波高値(電圧値)を適正値にするとともに、一次側と二次側を電気的に絶縁するためのフライバックトランス24と、適正値に調整された矩形波電圧を直流電圧に変換しLED負荷(LED素子28)へ直流電圧を供給するための出力側整流平滑回路26と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic view of an LED power supply device according to a first embodiment of the present invention. The LED
本発明について特徴的なことは、出力側整流平滑回路26に出力電流および短絡を検出するための電流検出オペアンプ30と、LED素子28の無負荷状態を検出するための無負荷検出オペアンプ32を備えていることである。また、起動用電源回路16には、補助スイッチQ2と該補助スイッチQ2がオン時にはオフし、オフ時にはオンする電圧供給スイッチQ1を備えている。
Characteristic of the present invention is that the output side rectifying and
はじめに入力側整流平滑回路14について説明する。
入力側整流平滑回路14は、ダイオードブリッジDBと平滑用コンデンサC1を備えている。商用電源12により交流の商用電圧(AC100やAC200Vなど)を印加すると、商用電圧はダイオードブリッジDBに到達する。ダイオードブリッジDBは、ダイオード素子などで構成されているが、同じ機能を果たせれば他の半導体素子でも良い。ダイオードブリッジDBによって全波整流(交流電流の正・負両波とも整流し、流れの向きを同じにすること)された電圧(脈流電圧とも呼ぶ)は、平滑用コンデンサC1によって大まかな直流電圧(完全な直流電圧にするためには、さらに積分回路が必要)に平滑される。
First, the input side rectifying and smoothing
The input side rectifying and smoothing
平滑された電圧は主回路スイッチング素子22へ到達するとともに、起動用電源回路16にも到達する。起動用電源回路16は、抵抗R1〜R4と、逆流防止用のダイオードD1と、FETで構成される電圧供給スイッチQ1と、一定の電圧を生成するツェナーダイオードZ1と、FETで構成され、補助スイッチQ2がオン時にはオフし、補助スイッチQ2がオフ時にはオンする電圧供給スイッチQ1から構成されている。
The smoothed voltage reaches the main
抵抗R2と、ツェナーダイオードZ1により、該ツェナーダイオードZ1の両端には一定の電圧(ツェナー電圧)が発生し、ツェナーダイオードZ1の両端の電圧から電圧供給スイッチQ1を導通させるのに必要なゲート電圧を引いた電圧によりコンデンサーC2が充電される。つまり、電圧供給スイッチQ1がONすることで充電用コンデンサーC2の充電が開始される。充電用コンデンサーC2の電圧、すなわちP2の電圧が一定の値(制御回路18が備えるCPUが動作可能な5V程度)を超えると、制御回路18が動作を開始する。
A constant voltage (Zener voltage) is generated at both ends of the Zener diode Z1 by the resistor R2 and the Zener diode Z1, and the voltage at both ends of the Zener diode Z1 is the gate voltage necessary for conducting the voltage supply switch Q1. The voltage thus drawn charges the capacitor C2. That is, when the voltage supply switch Q1 is turned on, charging of the charging capacitor C2 is started. When the voltage of the charging capacitor C2, that is, the voltage of P2, exceeds a certain value (about 5 V at which the CPU included in the
制御回路18が動作を開始すると、該制御回路18の制御指令により、図1の主回路スイッチング素子22のスイッチング動作が開始する。このスイッチング動作によって、入力側整流平滑回路14で平滑された電圧は、高周波の矩形波電圧となり、フライバックトランス24の一次側Tlaへと進む。フライバックトランス24は商用電源12から供給された電圧値をLED素子28へ供給するのに適正な電圧値(または電流値)へ調整するとともに、フライバックトランス24の一次側である一次巻線Tlaと二次側である二次巻線Tlbを電気的に絶縁することで、安全性を高めるために配置されている。
When the
ここで、フライバック方式の電源装置の動作について簡単に説明する。主回路スイッチング素子22のオン時には、入力側整流平滑回路14の正極側から、フライバックトランス24の一次巻線Tla、主回路スイッチング素子22、入力側整流平滑回路14の負極側までの導通ループが形成され、該入力側整流平滑回路14で整流された電圧の印加によりフライバックトランス24の一次巻線Tlaに磁界のエネルギーが蓄積される。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、フライバックトランス24の二次巻線Tlbからの磁界のエネルギーの放出に伴う電流が、ダイオードD3、平滑用のコンデンサーC3の順に流れ、フライバックトランス24の二次巻線Tlbに戻る。このような動作によってトランス24の二次巻線Tlb側に所望の出力電流(および出力電流に対応した出力電圧)が発生する。
Here, the operation of the flyback type power supply device will be briefly described. When the main
そして、フライバックトランス24の二次巻線Tlbへと進んだ高周波の矩形波電圧は、出力側整流平滑回路26へと到達する。出力側整流平滑回路26は、抵抗R5〜R7と、ダイオードD3と、平滑用のコンデンサーC3と、出力電流を検出するとともに、出力短絡も検出可能な電流検出オペアンプ30と、無負荷状態を検出する無負荷検出オペアンプ32を備えている。高周波の矩形波電圧は、ダイオードD3および平滑用コンデンサーC3によって直流電圧へと整流され、該直流電圧は、LED素子28へと供給される。また、電流検出オペアンプ30は、抵抗R5の電流を検出して、制御回路18へフィードバックすることで電流検出を実現している。そのため、制御回路18は、常にLED素子28への電流値が適正になるように主回路スイッチング素子22への制御指令を行いながらスイッチング動作を適正に制御しているので、LED素子28の安定的な動作が可能となる。
Then, the high frequency rectangular wave voltage advanced to the secondary winding Tlb of the
ここで制御回路18の動作について詳しく説明する。
図2に本発明に係るLED電源装置10の第1実施形態における制御回路18の概略図を示す。制御回路18は、主にCPUを含むMCU(Micro Controller Unit)と、主回路スイッチング素子22の制御を行うFETドライバーと、三端子レギュレータから構成される。また、MCUは、補助スイッチQ2へ制御信号を送るためのI/Oと、R5の電流値による短絡検出信号およびR6の電圧値による無負荷検出信号を受けるためのA/Dを備えている。制御回路18の主要部分であるMCUは、図1のP2からの供給電圧である12V〜20Vの電圧を、三端子レギュレータで変換した電圧(5V)で動作している。つまり、制御回路18の動作維持を行うためには5V程度の電圧を確保出来れば良いこととなる。また、正確に5Vの電圧である必要はなく、例えば4V〜10V程度であって、MCU(またはMCUが有するCPU)の動作電圧が確保出来ればどのような電圧値でも良い。
Here, the operation of the
FIG. 2 shows a schematic view of the
そして、制御回路18は、前述のとおり、LED素子28が安定動作している時は、電流検出オペアンプ30のフィードバック信号によって主回路スイッチング素子22のスイッチング動作を適切に調整している。このフィードバック信号としての電流値を常に監視しながら、LED素子28へ供給する電流を決定しているので、仮にLED素子28の変動があった場合でも、本実施形態におけるLED電源装置10では、その変動に応じた適切な制御が可能である。また、本実施形態におけるLED電源装置10は、動作を維持することが困難な何らかの不具合が発生した場合(例えば、負荷短絡や無負荷状態等)には、出力を停止することが可能である。具体的には、フィードバック信号として電流を監視している電流検出オペアンプ30は出力電流を検出するとともに、同時に短絡電流も検出可能であるため、万が一短絡が起こった場合には瞬時に制御回路18により、主回路スイッチング素子22の動作が停止され、同時に負荷側(LED素子28側)への電圧出力は停止する。また、無負荷状態などの無負荷検出は、無負荷検出オペアンプ32によって常に監視している。そのため、仮に無負荷状態を検出した場合には、制御回路18がその信号(無負荷検出信号)を受け、短絡時と同様に主回路スイッチング素子22の動作を停止させ、負荷側への電圧出力は停止する。
Then, as described above, the
このように、フィードバック信号として電流値を常に監視し、さらに短絡検出および、無負荷検出についても制御回路18で常に監視することにより、単なる負荷変動の場合には適正な電流値を供給することができ、且つ、動作を維持することが困難な場合(短絡検出時および無負荷検出時)には、直ちに負荷側への出力を停止することが出来る。
In this manner, by constantly monitoring the current value as a feedback signal and also constantly monitoring the short circuit detection and no load detection by the
そして、一般的には負荷側への出力を停止すると、制御回路18への電圧供給も停止してしまうが、より安全性を高めるためには、LED素子28への出力停止状態においても制御回路18の動作を維持させることが必要である。そこで本実施形態では、負荷側への出力が停止した状態においても、制御回路18への電圧供給のみが可能となるよう工夫がなされている。
Generally, when the output to the load side is stopped, the voltage supply to the
具体的には、本実施形態におけるLED電源装置10は、起動用電源回路16に制御回路18への電圧供給を調整する電圧供給スイッチQ1の他に、短絡検出時および無負荷検出時に制御回路18のみへ電圧供給スイッチQ1での適正な電圧供給を可能とする補助スイッチQ2を備えている。ここで、補助スイッチQ2の動作について、LED電源装置10の動作(商用電源12から供給された電圧がLED素子28に到達するまでの流れ)とともに図3を用いて説明する。
Specifically, in addition to the voltage supply switch Q1 for adjusting the voltage supply to the start-up
図3に本発明に係るLED電源装置の第1実施形態における時間経過に対する各点での電圧変化を示す。図3では、電源が投入された時間t1の時点では、補助スイッチQ2はOFFの状態なので、コンデンサーC2の充電電圧は0Vである。そして電圧供給スイッチQ1のゲート、ソース間電圧には、ツェナーダイオードZ1によるツェナー電圧が印加され、電圧供給スイッチQ1がONの状態となり、抵抗R1、および起動用電源回路16の有するダイオードD1を通して充電用コンデンサーC2が充電される。充電用コンデンサーC2の電圧、すなわちP2の電圧が除々に上昇し、R1を流れる電流値と制御回路18で消費される電流値とが等しくなった時点で、P2の電圧上昇は停止する(図3のt2)。
FIG. 3 shows the voltage change at each point with respect to the passage of time in the first embodiment of the LED power supply device according to the present invention. In FIG. 3, at time t1 when the power is turned on, the auxiliary switch Q2 is in the OFF state, and the charging voltage of the capacitor C2 is 0V. Then, a Zener voltage by the Zener diode Z1 is applied to the voltage between the gate and the source of the voltage supply switch Q1, the voltage supply switch Q1 is turned ON, and charging is performed through the resistor R1 and the diode D1 of the startup
次に、制御回路18が動作を開始し、図1のスイッチング回路22のスイッチング素子を動作させると、補助電源回路20によりP2の電圧はさらに上昇し、一定値に到達する(図3のt3時点のP2)。補助電源回路20は、フライバックトランス24に追加された補助巻線Tlcと、該補助巻線Tlcの誘起電圧を整流するダイオードD2と、充電用のコンデンサーC2を備えている。また、ダイオードD2のカソードはコンデンサーC2の正極側に接続される。なお、コンデンサーC2の正極側は、上述のP2にもつながっているので、コンデンサーC2は、起動用電源回路16と補助電源回路20の両方から電力の供給を受けることができるようになっている。この時点で、制御回路18から起動用電源回路16への停止信号が送られ、補助スイッチQ2がON状態となる(図3のt3時点のQ2)。また、電圧供給スイッチQ1のゲート、ソース間電圧は負電圧となるため電圧供給スイッチQ1はOFFになり(図3のt3時点のQ1)、LED素子28は点灯状態となる。この時、制御回路18はLED素子28の点灯制御を続ける。
Next, when the
そして、LED素子28の安定動作状態(LED点灯状態)において、無負荷検出オペアンプ32で無負荷状態を検出、もしくは電流検出オペアンプ30で短絡を検出すると、それらの検出信号は制御回路18へ送られ、該制御回路18の制御によって、LED素子28への出力を停止する(図4のt4)。
When the no-load detection
この時、主回路スイッチング素子22の動作を停止するとともに、充電用コンデンサーC2への充電が停止されるので、制御回路18への電源供給を行っている補助電源回路20の動作も停止する。
At this time, the operation of the main
ここで、制御回路18の動作を維持するため、起動用電源回路16の補助スイッチQ2のスイッチング動作により、制御回路18のみが動作する電圧(5V程度)を作り出す。
前述のとおり、電圧供給スイッチQ1は、補助スイッチQ2がオン時にはオフし、補助スイッチQ2がオフ時にはオンするような回路構成となっている。したがって、具体的には、FETで構成される補助スイッチQ2を制御回路18が有するCPUによってスイッチング動作させ、電圧供給スイッチQ1のオフ・デューティー比を調整することで、少なくとも制御回路18のCPUが動作を維持出来る程度の電圧(5V程度)をP2に発生させることで、LED素子28への出力が停止した状態においても、制御回路18の動作を維持することが可能となる。
Here, in order to maintain the operation of the
As described above, the voltage supply switch Q1 is configured to be turned off when the auxiliary switch Q2 is turned on, and turned on when the auxiliary switch Q2 is turned off. Therefore, specifically, at least the CPU of the
また、補助スイッチQ2は前述のとおりFETなどのスイッチング素子で構成されており、例えば商用電源12からの供給電圧が何らかの影響で変動した場合などでも、補助スイッチQ2のスイッチング動作により電圧供給スイッチQ1のオフ・デューティー比を調整することで、適正な電圧(5V程度)を生成出来るので、制御回路18専用の電源を設けたり、あるいは複数の電源供給手段を備えることなく、制御回路18の安定的な動作維持が可能となる。加えて、商用電源12からの電圧が例えば100Vの場合や、または200Vの場合のどちらの場合であっても、補助スイッチQ2で、電源電圧に合わせた適正なスイッチング動作(電圧供給スイッチQ1のオフ・デューティ比を調整する制御)を行うことにより、制御回路18の安定的な動作維持が可能となる。
Further, as described above, the auxiliary switch Q2 is configured by a switching element such as an FET. For example, even if the supply voltage from the
そして、電源の再投入時に、短絡状態、もしくは無負荷状態が解消されていれば、通常の運転を行い、解消されていなければ、同様の動作(出力停止および制御回路18のみ動作維持)を繰り返すこととなる。 Then, when the power supply is turned on again, if the short circuit state or no load state is eliminated, the normal operation is performed, and if not eliminated, the similar operation (the output stop and the operation control of only the control circuit 18) is repeated. It will be.
このように、本実施形態では、出力側整流平滑回路16に絶縁型の出力電流検出オペアンプ30および同じく絶縁型の無負荷検出オペアンプ32を備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や無負荷状態を検出し、動作維持が困難な場合には、LED素子28への出力を停止することが可能となる。また、起動用電源回路16にスイッチング素子であるFETで構成される電圧供給スイッチQ1と、補助スイッチQ2を備え、該補助スイッチQ2のスイッチング動作で電圧供給スイッチQ1のオフ・デューティ比を適正に調整することで、出力短絡および無負荷時における出力停止状態での制御回路18の動作維持を、入力電源(商用電源12など)に依存することなく安定的に行うことが可能となる。例えば、入力電源が100Vまたは200Vのどちらの場合であっても補助スイッチQ2によるスイッチング動作によって電圧供給スイッチQ1から適正な電圧供給(5V程度)が可能となるので、入力電源に応じてLED電源装置10の回路構成を変えることなく、異常発生時には制御回路18の動作を維持することが出来る。
As described above, in the present embodiment, by providing the output-side rectifying / smoothing
また、本実施形態におけるLED電源装置10では、制御回路18のみ(少なくともCPU)が動作可能な適正な電圧供給を行うことで、異常発生における出力停止時に商用電圧を補助スイッチQ2のスイッチング動作なしに、直接制御回路18へ供給するようなシステムに比べて、大幅に消費電力を少なくすることが出来る。
<第2実施形態>
Further, in the LED
Second Embodiment
次に、本発明の第2実施形態に係るLED電源装置について図面を用いて説明する。図1に示したLED電源装置10(第1実施形態)と共通する構成については、符号に100を足して示している。 Next, an LED power supply device according to a second embodiment of the present invention will be described using the drawings. The configuration common to the LED power supply device 10 (first embodiment) shown in FIG. 1 is indicated by adding 100 to the reference numerals.
図4に本発明の第2実施形態に係るLED電源装置の概略図を示す。図4におけるLED電源装置110の基本的な構成は前述した図1に示すLED電源装置10と同じであるが、本実施形態では、入力側整流平滑回路114と主回路スイッチング素子122の間に力率改善回路140を備えている。そのため、本実施形態におけるLED電源装置110では、入力電圧からの高調波の影響による波形の歪みを改善して、LED素子128への電圧供給が可能となるので、第1実施形態に係るLED電源装置10に比べて効率の良い電力供給が可能となる。
FIG. 4 is a schematic view of an LED power supply device according to a second embodiment of the present invention. The basic configuration of the LED
そして、力率改善回路140が備えるPFC制御回路への電圧供給は電圧供給スイッチQ1(LED素子128の安定動作後は、補助電源回路120)によるものであるので、トランス124の二次側(二次巻線Tlb側)において、短絡状態や無負荷状態を検出して制御回路118によって出力が停止されれば、力率改善回路140の動作も停止し、第1実施形態と同様に、補助スイッチQ2のスイッチング動作(電圧供給スイッチQ1のオフ・デューティ比を調整する制御)によって、電圧供給スイッチQ1からの適正な電圧で制御回路118のみを安定的に動作維持することが出来る。
Since the voltage supply to the PFC control circuit included in the power
以上のように本発明のLED電源装置によれば、出力側整流平滑回路に絶縁型の電流検出オペアンプおよび、同じく絶縁型の無負荷検出オペアンプを備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や、無負荷状態を検出し、重大事故の発生に繋がる場面におけるLED素子への出力を停止することが可能となる。また、起動用電源回路に電圧供給スイッチング素子と補助スイッチング素子を備え、異常発生時(短絡常検出時や無負荷状態検出時)には該補助スイッチング素子により電圧供給スイッチング素子のオフ・デューティー比を調整し、前記電圧供給スイッチング素子から制御回路へ適正な電圧を供給することで、出力短絡時および無負荷時における出力停止状態での制御回路の動作維持を、入力電源に依存することなく安定的に行うことが可能となる。 As described above, according to the LED power supply device of the present invention, proper control according to the load fluctuation can be achieved by providing the output-side rectifying and smoothing circuit with the isolated current detection operational amplifier and the isolated no load detection operational amplifier. With this operation, it is possible to detect an output short circuit or no load condition, and to stop the output to the LED element in the scene leading to the occurrence of a serious accident. In addition, the power supply circuit for start-up is provided with a voltage supply switching element and an auxiliary switching element, and when an abnormality occurs (at the time of short circuit detection or no load state detection) the off duty ratio of the voltage supply switching element is determined by the auxiliary switching element. By adjusting and supplying an appropriate voltage from the voltage supply switching element to the control circuit, the operation maintenance of the control circuit in the output stop state at the time of output short circuit and no load is stable without depending on the input power supply. It is possible to do
10 110 LED電源装置
12 112 商用電源
14 114 入力側整流平滑回路
16 116 起動用電源回路
18 118 制御回路
20 120 補助電源回路
22 122 主回路スイッチング素子
24 124 フライバックトランス
26 126 出力側整流平滑回路
28 128 LED素子
30 130 電流検出オペアンプ
32 132 無負荷検出オペアンプ
140 力率改善回路
R1〜R7 抵抗器
D1〜D3 ダイオード
C1、C3 平滑用コンデンサー
C2 充電用コンデンサー
Q1 電圧供給スイッチ
Q2 補助スイッチ
Tla 一次巻線
Tlb 二次巻線
Tlc 補助巻線
Z1 ツェナーダイオード
10 110
140 Power factor correction circuit R1 to R7 Resistors D1 to D3 Diodes C1 and C3 Smoothing capacitor C2 Charging capacitor Q1 Voltage supply switch Q2 Auxiliary switch Tla Primary winding Tlb Secondary winding Tlc Auxiliary winding Z1 Zener diode
Claims (3)
前記出力側整流平滑回路は、LED素子への電流値を検出するとともに短絡状態も検出する電流検出手段と、LED素子が接続されていない無負荷状態を検出する無負荷検出手段を備え、
前記電源回路は、スイッチング動作することで前記制御回路への電圧を適正に調整する電圧供給スイッチを備え、
前記制御回路は、LED素子の通常動作時の制御を行う通常動作モードと、異常検出時の制御を行う異常検出モードの2段階の制御モードを備え、
前記通常動作モードは、前記主回路スイッチング手段をスイッチング動作させることでLED素子へ適正な電圧を供給し、
前記異常検出モードは、前記制御回路が異常検出信号を受けると前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作を停止させるとともに、前記電圧供給スイッチのスイッチング動作によりオフ・デューティー比を変化させることで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とするLED電源装置。 An input-side rectifying and smoothing circuit that rectifies an AC voltage from a commercial power supply, a control circuit that appropriately controls a voltage supplied to the LED element, a power supply circuit that supplies a voltage to the control circuit, and the input-side rectifying and smoothing circuit Main circuit switching means for adjusting the voltage value by switching the rectified voltage; and an output side rectification smoothing circuit for rectifying the voltage adjusted by the main circuit switching means and supplying a DC voltage to the LED element LED power supply provided,
The output side rectifying and smoothing circuit includes a current detection unit that detects a current value to the LED element and also detects a short circuit state, and a no-load detection unit that detects a no-load state in which the LED element is not connected.
The power supply circuit includes a voltage supply switch that properly adjusts a voltage to the control circuit by performing a switching operation.
The control circuit has a two-step control mode of a normal operation mode for performing control at the time of normal operation of the LED element and an abnormality detection mode for performing control at the time of abnormality detection;
In the normal operation mode, an appropriate voltage is supplied to the LED element by switching the main circuit switching means,
The abnormality detection mode stops the switching operation of the main circuit switching means when the control circuit receives an abnormality detection signal, and changes the off-duty ratio by the switching operation of the voltage supply switch, thereby the control circuit An LED power supply device, which supplies a voltage to the control circuit that can only maintain operation.
前記主回路スイッチング手段と出力側整流平滑回路の間にはトランスを備え、該トランスの一次側には補助巻線を有しており、
前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作による前記補助巻線からの電圧を前記制御回路へ供給する補助電源回路を備え、
前記補助電源回路は、LED素子の安定動作後に前記制御回路へ電圧を供給することを特徴とするLED電源装置。 The LED power supply device according to claim 1, wherein
A transformer is provided between the main circuit switching means and the output side rectifying and smoothing circuit, and an auxiliary winding is provided on the primary side of the transformer,
An auxiliary power supply circuit for supplying a voltage from the auxiliary winding by the switching operation of the main circuit switching means to the control circuit;
The auxiliary power supply circuit supplies a voltage to the control circuit after stable operation of the LED element.
前記電源回路は、前記電圧供給スイッチがオン時にはオフし、該電圧供給スイッチがオフ時にはオンする補助スイッチを備え、
前記異常検出モード時には、前記主回路スイッチング素子のスイッチング動作が停止されるとともに、前記補助電源回路から前記制御回路への電圧供給は停止され、
前記補助スイッチのスイッチング動作により、前記電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整することで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とするLED電源装置。 The LED power supply device according to any one of claims 1 and 2, wherein
The power supply circuit includes an auxiliary switch which is turned off when the voltage supply switch is on and is turned on when the voltage supply switch is off;
In the abnormality detection mode, the switching operation of the main circuit switching element is stopped, and the voltage supply from the auxiliary power supply circuit to the control circuit is stopped.
An LED power supply device characterized in that a voltage which can be maintained only by the control circuit is supplied to the control circuit by adjusting the off-duty ratio of the voltage supply switch by the switching operation of the auxiliary switch.
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