JP6527449B2 - ドライブ回路 - Google Patents
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Description
高電位側の第1スイッチおよび該第1スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第2スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路のオンオフ動作用の駆動電圧を発信する駆動電圧発信回路であって、
前記駆動電圧発信回路は、前記第1スイッチをオンオフ動作させる第1駆動回路と、前記第2スイッチをオンオフ動作させる第2駆動回路と、前記第1駆動回路および第2駆動回路へ制御信号を送る制御回路と、コンデンサーと、を備え、
前記第1駆動回路と第2駆動回路、および前記制御回路の駆動電源は共通であって、
前記コンデンサーの高電位側は前記駆動電源および前記第1駆動回路に接続され、低電位側は前記第1スイッチと第2スイッチの間に接続され、
前記コンデンサーは、前記第2スイッチがオン時にはコンデンサーの高電位側からの電力が充電され、前記第2スイッチがオフ時には充電された電力を放電することで前記第1スイッチをオンオフ動作させ、
さらに前記駆動電圧発信回路は、前記コンデンサーと直列に抵抗器またはインダクタを接続することで、該コンデンサーから発生するスパイク電流が抑制されることを特徴とする。
前記第1電圧供給回路からの電圧を前記制御回路の駆動電圧に変換する第2電圧供給回路を備えることが好適である。
前記駆動電圧発信回路は、LED電源装置が有するハーフ・ブリッジ回路をオンオフ動作させることでLED素子を安定動作させることが好適である。
整流回路14は、ダイオード・ブリッジDB1と平滑用コンデンサーC1を備えている。商用電圧12により交流の商用電圧(AC100VやAC200Vなど)を印加すると、商用電圧はダイオード・ブリッジDB1に到達する。ダイオード・ブリッジDB1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DB1によって全波整流された電圧(脈流電圧とも呼ぶ)は、平滑用コンデンサー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。
ハーフ・ブリッジ回路18は、ハイサイド側スイッチQ2とローサイド側スイッチQ3を直列に電気接続した回路であり、平滑用コンデンサーC2の両端に電気接続されている。ハイサイド側スイッチQ2およびローサイド側スイッチQ3はFETなどのスイッチング素子で構成されている。また、ハイサイド側スイッチQ2およびローサイド側スイッチQ3は、FETと同じ機能を果たせれば他のスイッチング素子でも構わない。ハイサイド側スイッチQ2が高電圧側(ハイサイド側)に接続されており、ローサイド側スイッチQ3がグラウンド側(ローサイド側)に接続されている。ハイサイド側スイッチQ2およびローサイド側スイッチQ3は、ドライブ回路20からの電圧信号にしたがって、それぞれのスイッチQ2,Q3が交互にオンオフを繰り返すことにより、スイッチQ2,Q3の接続点bから矩形波電圧が発生する。
図2(a)に本発明に係るLED電源装置10が備える駆動回路32の概略構成図を示す。Vccには平滑用コンデンサーC2から駆動回路用電圧供給回路36を通して電圧が供給されており、COMがグラウンド配線である。また入力端子であるINには、制御回路34からの制御信号が入力される。LOとCOMは図1のローサイド側スイッチQ3に接続されている。また、Vsは図1の高電位側(ハイサイド側)のハイサイド側スイッチQ2とローサイド側スイッチQ3の中間点である接続点bに接続されており、HOはハイサイド側スイッチQ2のゲートに接続されている。また、ハイサイド側スイッチQ2側には図2(a)に示すように逆流防止用のダイオードD6と、充電用コンデンサーC7と、さらに、本発明において特徴的な構成として抵抗器R3が直列に接続されている。
図2(b)には、ハーフ・ブリッジ型のLED電源装置における従来の駆動回路の概略構成図を示す。ここでは、図1の駆動回路32として図2(b)に示す従来の駆動回路(抵抗器R3が未接続の回路)が組み込まれた場合の説明とする。高電位側のハイサイド側スイッチQ2を駆動する駆動回路32の電源として、充電用コンデンサーC7にチャージされている電力を利用する。ローサイド側スイッチQ3がオンすると、充電用コンデンサーC7にスパイク状の充電電流が流れる。このスパイク電流は、駆動回路用電圧供給回路36(スイッチング方式のDCDCコンバータ)の出力P1点の電位を急激に押し下げ、図3(a)に示すようなスパイク状の電圧が発生する。このスパイク状の電圧の落ち込みは周波数成分が高いので、制御回路34の動作に必要な電圧を生成する制御回路用電圧供給回路38(シリーズ方式のDCDCコンバータ−)を入出力間の浮遊容量を通して通過し、ほぼ減衰なしにP2点に現れる。つまり、制御回路34に入力される電圧P2点は図3(b)のようなスパイク状の電圧となり、制御回路34の誤動作を引き起こしてしまう。特に、制御回路34にマイコンを使用し、A/Dコンバータを使用して制御を行っている場合においては不安定な動作の原因となる。
図5に本発明に係るLED電源装置10が備える駆動回路32の内部ロジック概略図を示す。ハイサイド側スイッチQ2用として、抵抗R4、シュミットトリガ回路ST、信号反転回路、パルス発生器(PLUSE GEN)、レベルシフト回路LVSh、電圧検出回路(UV DETECT)、パルスフィルター(PULSE FILTER)、RSフリップフロップ回路RSFFを備える。また、ローサイド側スイッチQ3用として、抵抗R4、シュミットトリガ回路ST、信号反転回路を備える。
ワンショットパルスを生成するパルス発生器(PLUSE GEN)は、信号反転回路の出力の立ち上がりと立ち下がりでそれぞれワンショットパルス信号を生成する。レベルシフト回路LVShは、トランジスタTr1およびトランジスタTr2と、抵抗R5および抵抗R6で構成される。トランジスタTr1はパルスジェネレータ−からのワンショットパルス信号(立ち上がりによる信号)をVbのレベルに変換し、トランジスタTr2はパルスジェネレータ−からのワンショットパルス信号(立ち下がりによる信号)をVbのレベルに変換する。
12 商用電源
14 整流回路
16 アクティブフィルター回路
18 ハーフ・ブリッジ回路
20 ドライブ回路
22 平滑回路
24 LED素子
32 駆動回路
34 制御回路
36 駆動回路用電圧供給回路
38 制御回路用電圧供給回路
R1〜R6 抵抗器
D1〜D6 ダイオード
C1、C2、C5 平滑用コンデンサー
C3、C4 絶縁コンデンサー
C7 充電用コンデンサー
Q1 力率改善スイッチ
Q2 第1スイッチ
Q3 第2スイッチ
L1〜L2 インダクタ
ST シュミットトリガ回路
LVSh レベルシフト回路
Tr1〜Tr2 トランジスタ
RSFF RSフリップフロップ回路
Claims (4)
- 高電位側の第1スイッチおよび該第1スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第2スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路のオンオフ動作用の駆動電圧を発信する駆動電圧発信回路であって、
前記駆動電圧発信回路は、前記第1スイッチをオンオフ動作させる第1駆動回路と、前記第2スイッチをオンオフ動作させる第2駆動回路と、前記第1駆動回路および第2駆動回路へ制御信号を送る制御回路と、コンデンサーと、を備え、
前記第1駆動回路と第2駆動回路、および前記制御回路の駆動電源は共通であって、
前記コンデンサーの高電位側は前記駆動電源および前記第1駆動回路に接続され、低電位側は前記第1スイッチと第2スイッチの間に接続され、
前記コンデンサーは、前記第2スイッチがオン時にはコンデンサーの高電位側からの電力が充電され、前記第2スイッチがオフ時には充電された電力を放電することで前記第1スイッチをオンオフ動作させ、
前記駆動電圧発信回路は、供給電圧を前記第1駆動回路および第2駆動回路の駆動電圧に変換する第1電圧供給回路を備え、
前記第1電圧供給回路からの電圧を前記制御回路の駆動電圧に変換する第2電圧供給回路を備え
さらに前記駆動電圧発信回路は、前記コンデンサーと直列に抵抗器またはインダクタを接続することで、該コンデンサーから発生するスパイク電流が抑制されることを特徴とする駆動電圧発信回路。 - 請求項1に記載の駆動電圧発信回路であって、
前記抵抗器のインピーダンスは、10Ω〜500Ωであることを特徴とする駆動電圧発信回路。 - 請求項1に記載の駆動電圧発信回路であって、
前記インダクタのインダクタンスは、0.1μH〜10μHであることを特徴とする駆動電圧発信回路。 - 請求項1〜3の何れかに記載の駆動電圧発信回路を有するLED電源装置であって、
前記駆動電圧発信回路は、LED電源装置が有するハーフ・ブリッジ回路をオンオフ動作させることでLED素子を安定動作させることを特徴とするLED電源装置。
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