TW201440574A - 直流電源裝置 - Google Patents

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Mitsutomo Yoshinaga
Kengo Kimura
Toshihiro Nakano
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Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

提供一種能使輸入電流波形接近正弦波而容易滿足諧波電流規制之直流電源裝置。LED點燈裝置1，係藉由對串聯於電抗L1之開關元件M1進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓Vin轉換成直流電壓後供應至LED負載RL，其特徵在於，具備：控制電路Z2，以浮動方式相對經整流之地線GND1動作，根據流至電抗L1與LED負載RL之電流值，控制開關元件M1之導通寬；以及振盪電路，以與電抗L1之能量釋放時間點非同步之方式控制控制電路Z2進行之導通斷開控制之開關頻率。

Description

直流電源裝置
本發明係關於一種將商用交流電源之交流輸入電壓轉換成所欲之直流電壓並輸出之直流電源裝置。
在使用商用電源之LED點燈裝置等之直流電源裝置中，與各國使用之商用電源之電壓自動對應之全世界輸入對應之機種，交流輸入電壓在AC120V~400V程度大幅變動。在此種LED點燈裝置使用非絕緣型之降壓截波器方式之情形，為了抑制開關元件之電壓波形之最大值，使安全規格上之絕緣距離變窄以謀求高密度構裝，或者為了大幅超越由控制IC構成之控制電路部之Vcc-GND耐壓，使用不將控制電路部之GND端子連接於經整流之GND電位之浮動降壓截波器方式(例如，參照專利文獻1)。
在專利文獻1特別是明確記載在臨界模式進行平均電流值控制。在臨界模式進行兼作為功率改善動作之平均電流值控制後，振盪頻率從交流輸入電壓之零電壓至峰值電壓變動。在此每個振盪頻率之開關電流被整流平滑部之濾波器電路平滑而成為輸出電流波形。
在臨界模式動作之習知LED點燈裝置1，參照圖21，在整流電路DB之交流輸入端子透過AC線性濾波器(EMI濾波器)連接有商用交流電源AC，在整流電路DB之整流輸出正極端子(電容器Cin之正極端子)連接有使COMMON端子為浮動狀態之控制電路部Z1，在其後段接連有由 電感器L1、回生二極體D1及平滑電容器C1等構成之降壓截波器電路之構成零件。
在控制電路部Z1內設有MOSFET等之開關元件M1。此外，連接有開關元件M1之汲極之D/ST端子連接於整流電路DB之整流輸出正極端子(電容器Cin之正極端子)，在連接有開關元件M1之源極之COMMON端子連接有電流檢測用之電阻R1之一端子。又，電流檢測用之電阻R1之另一端子連接於電抗L1之一端子，電抗L1之另一端子成為連接LED負載RL之正側輸出端子。連接LED負載RL之負側輸出端子與整流電路DB之整流輸出負極端子(電容器Cin之負極端子)連接，連結負側輸出端子與整流電路DB之整流輸出負極端子(電容器Cin之負極端子)之線成為地線GND1。在控制電路部Z1之COMMON端子與電流檢測用之電阻R1之連接點連接有回生二極體D1之陰極端子，回生二極體D1之陽極端子連接於地線GND1。又，在電抗L1與連接LED負載RL之正側輸出端子之連接點、與地線GND1之間連接有平滑電容器C1。
在電抗L1與連接LED負載RL之正側輸出端子之連接點、與控制電路部Z1之COMMON端子與電流檢測用之電阻R1之連接點之間透過二極體D2連接有電容器C2，二極體D2與電容器C2之連接點連接於控制電路部Z1之VCC端子。藉此，控制電路部Z1之電源被LED負載RL以模擬線路構成供應。
又，電流檢測用之電阻R1與電抗L1之連接點、與控制電路部Z1之COMMON端子與電流檢測用之電阻R1之連接點之間透過電阻R2連接有電容器C3，電阻R2與電容器C3之連接點連接於控制電路部Z1 之FB端子。電阻R2與電容器C3之串聯電路作為濾波器動作，藉由電流檢測用之電阻R1，流至電抗L1與LED負載RL之電流值，從COMMON端子觀察作為負電壓輸入至控制電路部Z1之FB端子。此外，在控制電路部Z1之FBOUT端子與COMMON端子之間連接有電容器C4。電容器C4具有相對於從FBOUT端子流出流入之電流值較交流輸入電壓Vin之半週期長之時間常數，藉由電容器C4呈現在FBOUT端子之電壓充分地平滑至成為大致DC位準。
再者，電抗L1與連接LED負載RL之正側輸出端子之連接點透過二極體D3與電阻R3連接於控制電路部Z1之BD(底部檢測)端子。又，在電流檢測用之電阻R1與電抗L1之連接點、與控制電路部Z1之COMMON端子與電流檢測用之電阻R1之連接點之間透過電阻R4連接有電容器C5，電阻R4與電容器C5之連接點連接於控制電路Z1之OCP端子。
內設有開關元件M1之控制電路部Z1，參照圖22，具備變壓器接觸放大器OTA、比較器CP1,CP2,CP3,CP4、定電流電路CC、電容器Ct、開關元件M2、及電路AND。
變壓器接觸放大器OTA，反轉輸入端子連接於FB端子，比較輸入至FB端子之負電壓與連接於非反轉輸入端子之基準電壓，使其電壓之差分增幅，從電壓訊號轉換成電流訊號並輸出。變壓器接觸放大器OTA之輸出端子連接於FBOUT端子與比較器CP1之非反轉輸入端子。藉此，變壓器接觸放大器OTA之輸出藉由連接於FBOUT端子之電容器C4轉換成充分平滑至成為大致DC位準之電壓訊號，作為FB電壓輸入至比較器CP1之非反轉輸入端子。
比較器CP1之非反轉輸入端子連接有定電流電路CC之輸出端子與電容器Ct之一端子與開關元件M2之汲極。此處，定電流電路CC與電容器Ct與開關元件M2構成三角波振盪器，三角波輸入至比較器CP1之反轉輸入端子。亦即，在開關元件M2斷開狀態下藉由定電流電路CC以一定電流對電容器Ct充電以決定三角波波形之傾斜，將開關元件M2導通以決定三角波振盪之重置時間點。開關元件M2之閘極，非反轉輸入端子連接於連接於BD端子之比較器CP2之輸出端子，開關元件M2，在電抗L1之能量釋放時間點導通。比較器CP1之輸出端子透過及電路AND連接於開關元件M1之閘極。藉此，產生與FB電壓對應之ON寬訊號，在臨界模式進行開關元件M1之開關動作。如上述，進行僅以FB電壓決定ON寬之電壓模式控制，與輸入交流電壓經整流之正弦波電壓成正比之開關電流流動，因此亦具有功率改善功能。又，在臨界模式之動作、亦即在電抗L1之電壓諧振期間之最下點使開關元件M1導通，因此可實現低雜訊之電源。
比較器CP3係過電壓檢測用之OVP(過電壓保護)電路。比較器CP3之反轉輸入端子連接於Vcc端子，輸出端子連接於及電路AND之輸入端子。是以，負載開放時Vcc端子電壓超越預先設定之閾值之情形，比較器CP3之輸出斷開，開關元件M1之開關動作停止。
比較器CP4係過電流檢測用之OCP(過電流保護)電路。比較器CP4之反轉輸入端子連接於OCP端子，輸出端子連接於及電路AND之輸入端子。是以，在串聯於LED負載RL之電流檢測用之電阻R1流動之電流超越預先設定之閾值之情形，比較器CP4之輸出斷開，開關元件M1之開關動作停止。
專利文獻1：日本特開2012-16138號公報
然而，在LED點燈裝置，判定輸入電流Iin之波形何種程度接近正弦波之諧波電流規制亦為重要之規格，但習知技術，實際之輸入電流Iin之波形容易成為偏離正弦波之狀態，會有無法滿足諧波電流規制之情形之問題點。亦即，使不使用乘法器之功率改善電路在臨界模式動作之情形，在交流輸入電壓Vin之低電壓時，電抗L1之能量釋放量較少，因此斷開時間變短，即使與交流電壓之大小無關地導通期間大致一定，週期亦相對地變短，因此如圖23所示，輸入至比較器CP1之反轉輸入端子之三角波之振盪頻率(開關元件M1之開關頻率)有在交流輸入電壓Vin之0V附近變高之特性，此0V附近之開關電流平均值變大。因此，如圖24(a)所示，輸入電流Iin之波形成為稍微偏離正弦波之波形，因此即使產生功率，電流變形率(A THD)亦變大，成為包含較多諧波之電流波形。又，如圖24(b)所示，在進行LED負載之50%調光等之情形，電流變形率更顯著。又，藉由AC線性濾波器之構成等，並不會成為開關電流波形之峰值形狀≒輸入電流波形。
本發明係有鑑於上述問題點而解決習知技術之上述問題，提供一種能使輸入電流波形接近正弦波而容易滿足諧波電流規制之直流電源裝置。
本發明之直流電源裝置，係藉由對串聯於電抗之開關元件進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓轉換成直流電壓後供應至負載，其特徵在於，具備：控制電路，以浮動方式相對該經整流之地線動作，根據流至該電抗與串聯於該電抗之該負載之電流值，控制該開關元件之導 通寬；以及振盪電路，以與該電抗之能量釋放時間點非同步之方式控制該控制電路進行之該導通斷開控制之開關頻率。
再者，本發明之直流電源裝置中，該振盪電路將該開關頻率控制成一定亦可。
再者，本發明之直流電源裝置中，該振盪電路，在經整流之交流輸入電壓上升之既定時間係降低該開關頻率亦可。
再者，本發明之直流電源裝置中，該負載係LED；該控制電路以流至該電抗與該負載之電流值成為一定之方式進行定電流控制亦可。
又，本發明之直流電源裝置，係藉由對串聯於電抗之開關元件進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓轉換成直流電壓後供應至負載，其特徵在於，具備：控制電路，以浮動方式相對該經整流之地線動作，將流至該電抗與串聯於該電抗之該負載之電流值作為反饋訊號控制該開關元件之導通寬；電壓上升檢測電路，檢測輸出電壓之上升，使該反饋訊號提升或下拉；以及過電壓保護電路，藉由該反饋訊號之提升或下拉使該開關元件之導通斷開控制停止。
根據本發明，達到能進行與臨界模式不同之開關動作、能使輸入電流波形接近正弦波、能容易滿足諧波電流規制之效果。
1,10,20,30,40,50,51,52,53,60,61,70‧‧‧LED點燈裝置
AC‧‧‧商用交流電源
AND‧‧‧及電路
C1‧‧‧平滑電容器
C2,C3,C4,C5,C6,Ct‧‧‧電容器
Cin‧‧‧電容器
D1‧‧‧回生二極體
D2,D3‧‧‧二極體
DB‧‧‧整流電路
L1‧‧‧電抗
M1‧‧‧開關元件
M2,M3,M4,M5‧‧‧開關元件
OTA‧‧‧變壓器接觸放大器
CP1,CP2,CP3,CP4,CP5,CP6‧‧‧比較器
OSC1,OSC2‧‧‧振盪器
PCD‧‧‧發光元件(光耦合器)
PCTR‧‧‧受光元件(光耦合器)
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,Rdet,Rpass‧‧‧電阻
RL‧‧‧LED負載
Z1,Z2,Z3‧‧‧控制電路部
ZD1‧‧‧曾納二極體
21‧‧‧鉗位電路
22‧‧‧定電流源
23‧‧‧計時器電路
圖1係顯示本發明之直流電源裝置之第1實施形態之電路構成之電路構成圖。
圖2係顯示圖1所示之控制電路部之電路構成之電路構成圖。
圖3係顯示在圖1所示之控制電路部之振盪頻率與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖4係顯示本發明之直流電源裝置之第1實施形態(a)與習知電路(b)之輸入電源為AC100V之情形之輸入電流與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖5係顯示本發明之直流電源裝置之第1實施形態(a)與習知電路(b)之輸入電源為AC230V之情形之輸入電流與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖6係顯示本發明之直流電源裝置之第1實施形態(a)與習知電路(b)之輸入電源為AC100V且50%調光時之輸入電流與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖7係顯示本發明之直流電源裝置之第1實施形態(a)與習知電路(b)之輸入電源為AC230V且50%調光時之輸入電流與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖8係顯示本發明之直流電源裝置之第2實施形態之電路構成之電路構成圖。
圖9係顯示圖8所示之控制電路部之電路構成之電路構成圖。
圖10(a)~(e)係圖8所示之控制電路部之各部之波形圖。
圖11係顯示在圖8所示之控制電路部之振盪頻率與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖12係顯示本發明之直流電源裝置之第3實施形態之電路構成之電路構成圖。
圖13係顯示本發明之直流電源裝置之第4實施形態之電路構成之電路構成圖。
圖14係顯示將本發明之直流電源裝置之第1實施形態適用於升壓/降壓電路之電路構成之電路構成圖。
圖15係顯示將本發明之直流電源裝置之第2實施形態適用於升壓/降壓電路之電路構成之電路構成圖。
圖16係顯示將本發明之直流電源裝置之第2實施形態適用於升壓/降壓電路之電路構成之電路構成圖。
圖17係顯示將本發明之直流電源裝置之第2實施形態適用於升壓/降壓電路之電路構成之電路構成圖。
圖18係說明在降壓截波電路消燈時之洩漏電流之流動之電路構成圖。
圖19係說明在降壓截波電路消燈時之洩漏電流之流動之電路構成圖。
圖20係說明在升壓/降壓電路消燈時之洩漏電流之流動之電路構成圖。
圖21係顯示習知直流電源裝置之電路構成之電路構成圖。
圖22係顯示圖21所示之控制電路部之電路構成之電路構成圖。
圖23係顯示在圖21所示之控制電路部之振盪頻率與交流輸入電壓之關係之波形圖。
圖24係顯示習知直流電源裝置之輸入電源為AC100V之情形(a)與AC100V且50%調光之情形(b)之輸入電流與交流輸入電壓之關係之波形圖。
接著，參照圖式具體說明本發明之實施形態。此外，對與圖21及圖22中說明之習知電路相同之要素賦予相同符號以省略說明。
(第1實施形態)
本發明之直流電源裝置之第1實施形態即LED點燈裝置10，參照圖1， 在整流電路DB之整流輸出正極端子(電容器Cin之正極端子)連接有將COMMON端子設成浮動狀態之控制電路部Z2。在控制電路部Z2未設置BD(底部檢測)端子且為在電抗L1之能量釋放時間點沒有輸入之構成。
控制電路部Z2，參照圖2，在比較器CP1之反轉輸入端子連接有振盪電路OSC1之輸出端子。振盪電路OSC1係輸出與電抗L1之能量釋放時間點非同步之三角波之振盪電路。第1實施形態中，振盪電路OSC1以預先設定之一定週期輸出三角波，如圖3所示，振盪頻率與交流輸入電壓Vin之零/峰值無關而為一定。是以，比較器CP1之輸出成為週期一定且依據輸入至非反轉輸入端子之反饋電壓改變ON寬之能率比週期之PWM訊號。
圖4(a)係顯示交流輸入電壓Vin為AC100V之情形之LED點燈裝置10之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係。參照圖4，圖4(a)所示之LED點燈裝置10之輸入電流Iin，相較於圖4(b)所示之習知LED點燈裝置10之輸入電流Iin，可知為接近正弦波之形狀。是以，LED點燈裝置10中，相較於習知電路(LED點燈裝置1)，電流變形率(A THD)變小，可抑制諧波電流。
圖5(a)係顯示交流輸入電壓Vin為AC230V之情形之LED點燈裝置10之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係，圖5(b)係顯示交流輸入電壓Vin為AC230V之情形之習知電路(LED點燈裝置1)之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係。參照圖5(a)、(b)，在LED點燈裝置10與習知電路(LED點燈裝置1)，輸入電流Iin之波形大幅不同，在LED點燈裝置10之輸入電流Iin之波形更接近正弦波，可知有利於諧波對策。
圖6(a)係顯示交流輸入電壓Vin為AC100V且50%調光時之LED點燈裝置10之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係，圖6(b)係顯示交流輸入電壓Vin為AC100V且50%調光時之習知電路(LED點燈裝置1)之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係。又，圖7(a)係顯示交流輸入電壓Vin為AC230V且50%調光時之LED點燈裝置10之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係，圖7(b)係顯示交流輸入電壓Vin為AC230V且50%調光時之習知電路(LED點燈裝置1)之輸入電流Iin與交流輸入電壓Vin之關係。參照圖6(a)、(b)及圖7(a)、(b)，在LED點燈裝置10與習知電路(LED點燈裝置1)，輸入電流Iin之波形大幅不同，即使在調光時(輕負載時)，在LED點燈裝置10之輸入電流Iin之波形更接近正弦波，可知有利於諧波對策。
又，LED點燈裝置10，參照圖1，具備連接於連接於控制電路部Z2之FBOUT端子之電容器C4與COMMON端子之間之小訊號MOSFET等之開關元件M3、及連接於控制電路部Z2之Vcc端子與開關元件M3之閘極之間之曾納二極體ZD1及反轉電路INV1。曾納二極體ZD1之陰極與控制電路Z2之Vcc端子連接，曾納二極體ZD1之陽極透過反轉電路INV1連接於開關元件M3之閘極。又，參照圖2，在控制電路部Z2設有在負載開放時作用為過電壓檢測用之OVP(過電壓保護)電路之比較器CP5。比較器CP5之反轉輸入端子連接於FBOUT端子，輸出端子連接於及電路AND之輸入端子。
開關元件M3，一般時(Vcc端子之電壓為曾納二極體ZD1之曾納電壓以下之情形)為導通(on)狀態。是以，在控制電路部Z2之FBOUT端子成為實質上僅連接有電容器C4之狀態。此處，當產生負載開放導致之 輸出過電壓之情形，藉由Vcc端子之電壓上升導通曾納二極體ZD1，接受反轉電路INV1之輸出而使開關元件M3斷開(off)。藉由開關元件M3之斷開，因FBOUT端子之流出電流，FBOUT端子之電壓急速上升而被提升(pull up)，因此比較器CP5之輸出斷開，開關元件M1之開關動作停止。亦即，負載開放造成之OVP電路之動作電壓可藉由控制電路部Z2之附加元件即曾納二極體ZD1之曾納電壓任意地設定。
又，從Vcc端子之電壓上升至比較器CP5之輸出斷開之動作速度，由於不需要對電容器充電，因此非常快速，能以高速進行負載開放時之保護動作。是以，可將負載開放時之輸出電壓上升量抑制較低，由於亦可不使平滑電容器C1之容量為所需量以上，因此可達成更接近極限之耐壓設計，亦導致電源之成本降低。
此外，圖21及圖22所示之習知電路(LED點燈裝置1)中，使控制電路部Z1內之比較器CP3作用為OVP電路，因此無法任意設定動作電壓。又，假設使控制電路部Z1之其他端子具有OVP功能，實際動作時保護動作速度亦變慢，會有無法充分地獲得滿足性能之情形。其原因在於，在各端子連接有控制動作穩定用之電容器，其充電時間需某一定程度之時間，因此不易進行瞬間性保護動作。
如以上說明，第1實施形態之LED點燈裝置1，係藉由對串聯於電抗L1之開關元件M1進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓Vin轉換成直流電壓後供應至LED負載RL，其特徵在於，具備：控制電路(比較器CP1)，以浮動方式相對經整流之地線GND1動作，根據流至電抗L1與LED負載RL之電流值，控制開關元件M1之導通寬；以及振盪電路 OSC1，以與電抗L1之能量釋放時間點非同步之方式控制控制電路(比較器CP1)進行之導通斷開控制之開關頻率。藉由此構成，能進行與臨界模式不同之開關動作，能使輸入電流波形接近正弦波，能容易滿足諧波電流規制。此效果即使在交流輸入電壓Vin為高壓時或輕負載亦能獲得，因此即使在LED照明之特徵即調光動作(輕負載)時亦能充分滿足諧波電流規制。
再者，根據第1實施形態，藉由振盪電路OSC1將開關頻率控制成一定。藉由此構成，能控制交流輸入電壓Vin為0附近期間之平均開關電流，能使輸入電流波形更接近正弦波。
又，在習知開關頻率未固定之臨界模式，在調光動作(輕負載)時負載電流愈小則開關頻率愈上升，無法集中供應電力，無法進行消燈區域之調光。相對於此，藉由將開關頻率控制成一定，不論明暗皆可調光。
又，根據第1實施形態，LED點燈裝置1，係藉由對串聯於電抗L1之開關元件M1進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓Vin轉換成直流電壓後供應至LED負載RL，其特徵在於，具備：控制電路(比較器CP1)，以浮動方式相對經整流之地線GND1動作，將流至電抗L1與LED負載RL之電流值作為反饋訊號控制開關元件M1之導通寬；電壓上升檢測電路(曾納二極體ZD1、反轉電路INV1、開關元件M3)，檢測輸出電壓之上升，使反饋訊號提升；以及過電壓保護電路(比較器CP5)，藉由反饋訊號之提升使開關元件M1之導通斷開控制停止。藉由此構成，可將過電壓保護動作設定在最佳電壓值，且能高速動作。是以，能將連接於LED負載RL側之零件之耐壓降低至接近極限，能達成使用零件小型化或基板面積縮小等造成之電源整體之成本降低。
(第2實施形態)
本發明之直流電源裝置之第2實施形態即LED點燈裝置20，採用在交流輸入電壓Vin之上升期間降低振盪頻率以限制開關電流之構成。藉由第1實施形態之LED點燈裝置20能使輸入電流波形Iin接近正弦波，但輸入電流波形Iin較交流輸入電壓Vin為相位前進之狀態。此傾向，如圖5(a)或圖7(a)所示，交流輸入電壓Vin之電壓愈高則愈顯著。因此，第2實施形態之LED點燈裝置20中，在交流輸入電壓Vin之上升期間限制開關電流，藉此使輸入電流Iin更接近正弦波，進一步控制諧波電流。
LED點燈裝置20，參照圖8，替換第1實施形態之控制電路部Z2，設有det端子之控制電路部Z3將COMMON端子以浮動狀態連接於整流電路DB之整流輸出正極端子(電容器Cin之正極端子)。控制電路部Z3之det端子係用以檢測交流輸入電壓Vin之0V附近之端子，透過電阻Rdet連接於整流電路DB之整流輸出負極端子(電容器Cin之負極端子)。
控制電路部Z3，參照圖9，除了第1實施形態之控制電路部Z2之構成外，具備鉗位電路21、電容器C6、定電流源22、比較器CP6、計時器電路23、具有頻率切換功能之振盪電路OSC2。
COMMON端子與整流電路DB之整流輸出負極端子(電容器Cin之負極端子)並非共通電位，因此無法進行電阻分壓輸入。因此，考量控制電路部Z3以負電壓對COMMON端子之電壓進行開關，將對圖10(a)所示之電阻Rdet之施加電壓進行電壓/電流轉換並輸入至det端子。
鉗位電路21之輸入端子連接於det端子。鉗位電路21具有將負電位加以鉗位之功能且具有作為電流鏡之功能。鉗位電路21之輸出， 如圖10(b)所示，藉由電容器C6及定電流源22產生與交流輸入電壓Vin之全波整流波形相似之電壓波形，輸入至比較器CP6之反轉輸入端子。
在比較器CP6之非反轉輸入端子輸入有基準電壓Vth。比較器CP6之輸出，如圖10(c)所示，若與交流輸入電壓Vin之全波整流波形相似之電壓波形低於基準電壓Vth則成為Hi位準，檢測交流輸入電壓Vin之0V附近。計時器電路23，如圖10(d)所示，若比較器CP6之輸出成為Hi位準，則在預先設定之既定時間(例如，2ms等)輸出成為Hi位準之訊號。接著，振盪電路OSC2具有頻率切換功能，計時器電路23之輸出為Hi位準之期間，如圖10(e)、圖11所示，降低振盪頻率。藉此，比較器CP1成為Low位準之期間(斷開期間)延長，限制開關電流。此外，圖11中雖顯示在計時器電路23之輸出之上升，降低振盪頻率後逐漸回升之例，但振盪頻率之下降寬或回升方法依照元件之特性等適當設定即可。
如以上說明，根據第2實施形態，藉由振盪電路OSC2在交流輸入電壓Vin之上升之既定時間降低開關頻率。藉由此構成，在交流輸入電壓Vin之上升期間限制開關電流，藉此輸入電流Iin更接近正弦波，可進一步抑制諧波電流。
(第3實施形態)
本發明之直流電源裝置之第3實施形態即LED點燈裝置30，參照圖12，小訊號MOSFET等之開關元件M4與連接於控制電路部Z3之FBOUT端子之電容器C4並聯。曾納二極體ZD1之陰極與控制電路部Z3之Vcc端子連接，曾納二極體ZD1之陽極連接於開關元件M4之閘極。又，在曾納二極體ZD1之陽極與COMMON端子之間連接有電阻R5。
開關元件M4，一般時(Vcc端子之電壓為曾納二極體ZD1之曾納電壓以下之情形)為斷開狀態。是以，在控制電路部Z3之FBOUT端子實質上僅連接有電容器C4。此處，產生負載開放造成之輸出過電壓之情形，藉由Vcc端子之電壓上升導通曾納二極體ZD1，開關元件M3導通。藉由開關元件M3導通，FBOUT端子與COMMON端子連接，FBOUT端子被下拉(pull down)。藉此，作用為導通/斷開電路(控制電路部Z3之啟動/停止電路)，開關元件M1之開關動作停止。
如以上說明，根據第3實施形態，LED點燈裝置1，係藉由對串聯於電抗L1之開關元件M1進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓Vin轉換成直流電壓後供應至LED負載RL，其特徵在於，具備：控制電路(比較器CP1)，以浮動方式相對經整流之地線GND1動作，將流至電抗L1與LED負載RL之電流值作為反饋訊號控制開關元件M1之導通寬；電壓上升檢測電路(曾納二極體ZD1、開關元件M4)，檢測輸出電壓之上升，使反饋訊號下拉；以及過電壓保護電路(比較器CP1)，藉由反饋訊號之提升使開關元件M1之導通斷開控制停止。藉由此構成，可將過電壓保護動作設定在最佳電壓值。又，可將控制導通寬之控制電路(比較器CP1)使用為過電壓保護電路，無需在控制電路部Z3內額外設置過電壓保護用之電路。
(第4實施形態)
本發明之直流電源裝置之第4實施形態即LED點燈裝置40，參照圖13，曾納二極體ZD1之陰極與控制電路部Z3之Vcc端子連接，曾納二極體ZD1之陽極連接於控制電路部Z3之FB端子。藉由Vcc端子之電壓上升導通曾納二極體ZD1，FB端子被提升。此外，藉由在控制電路部Z3之變壓 器接觸放大器OTA設置正側之閾值，檢測FB端子之提升，開關元件M1之開關動作停止。
如以上說明，根據第4實施形態，LED點燈裝置40，係藉由對串聯於電抗L1之開關元件M1進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓Vin轉換成直流電壓後供應至LED負載RL，其特徵在於，具備：控制電路(比較器CP1)，以浮動方式相對經整流之地線GND1動作，將流至電抗L1與LED負載RL之電流值作為反饋訊號控制開關元件M1之導通寬；電壓上升檢測電路(曾納二極體ZD1)，檢測輸出電壓之上升，使反饋訊號下拉；以及兼用變壓器接觸放大器OTA之過電壓保護電路，藉由反饋訊號之提升使開關元件M1之導通斷開控制停止。藉由此構成，可將過電壓保護動作設定在最佳電壓值。又，可將產生反饋訊號之變壓器接觸放大器OTA使用為過電壓保護電路，無需在控制電路部Z3內額外設置過電壓保護用之電路。
此外，在第1至第4實施形態中，雖說明降壓截波(降壓截波器)電路之例，但本發明，如圖14至圖17所示，亦可適用於升壓/降壓(升降壓截波器)電路。圖14係顯示將第1實施形態適用於升壓/降壓電路之LED點燈裝置50，圖15~圖17係顯示將第2實施形態適用於各種升壓/降壓電路之LED點燈裝置51,52,53。
又，藉由採用升壓/降壓電路，可防止LED負載RL之微發光。
亦即，在藉由外部之ON/OFF訊號點燈/消燈之LED點燈裝置，較佳為，在消燈之情形完全消失(無發光)。然而，在發光部使用之LED負載RL為即 使微小電流亦能發光之元件，即使藉由OFF訊號消燈，控制電路部Z2,Z3之些許洩漏電流亦流至LED，可觀察到其微發光。
例如，如圖18所示，在採用降壓截波電路之LED點燈裝置60，在控制電路部Z2之FBOUT端子與COMMON端子之間連接有由電容器C4與光耦合器之受光元件PCTR構成之並聯電路。此外，在光耦合器之發光元件PCD串聯有藉由ON/OFF訊號控制之開關元件M5。藉此，在ON訊號導致點燈時，光耦合器之受光元件PCTR成為非導通，在FBOUT端子成為實質上僅連接有電容器C4。此外，在OFF訊號導致消燈時，光耦合器之受光元件PCTR導通，FBOUT端子與COMMON端子連接，FBOUT端子被下拉。藉此，作用為控制電路部Z2之導通/斷開電路(啟動/停止電路)，開關元件M1之開關動作停止。
然而，控制電路部Z2，只要電源供應至Vcc端子，控制電路電流恆常流動，控制電路電流(1mA程度)從COMMON端子作為洩漏電流流出。是以，即使藉由OFF訊號使開關動作停止，來自控制電路部Z2之洩漏電流通過圖18中以虛線箭頭所示之環路，因此LED負載RL微發光。因此，即使消燈時亦微微地點燈。
此外，採用圖19所示之降壓截波電路之LED點燈裝置61般，在LED負載RL並聯電阻Rpass，藉此來自控制電路部Z2之洩漏電流如圖19中以虛線箭頭所示般流至電阻Rpass，可藉由電阻Rpass吸收消燈時之洩漏電流。然而，電阻Rpass在點燈時亦運轉為負載，因此流動電流愈多則效率愈降低。
相對於此，作為LED點燈裝置70，採用圖20所示之升壓/ 降壓電路，藉此即使有來自控制電路部Z2之洩漏電流亦可防止LED負載RL之微發光。亦即，在升壓/降壓電路，從COMMON端子流出之洩漏電流，如圖20中虛線箭頭所示，被串聯於LED負載RL之回生二極體D1閉鎖而流入電抗L1。是以，LED負載RL不會因洩漏電流而微發光。因此，不需追加導致效率降低之洩漏通過電阻，可達成LED微發光之防止。
如上述，在LED點燈裝置，藉由採用浮動升降壓截波器，在消燈時形成來自控制電路部Z2之洩漏電流之通過路徑，因此能使LED負載RL完全成為無發光狀態。
以上，雖以具體實施形態說明本發明，但上述實施形態為一例，在不脫離本發明趣旨之範圍內當然可加以變更來實施。
AC‧‧‧商用交流電源
C1‧‧‧平滑電容器
C2,C3,C4,C5‧‧‧電容器
Cin‧‧‧電容器
D1‧‧‧回生二極體
D2‧‧‧二極體
DB‧‧‧整流電路
GND1‧‧‧地線
INV1‧‧‧反轉電路
L1‧‧‧電抗
M1‧‧‧開關元件
M3‧‧‧開關元件
R1,R2,R4‧‧‧電阻
RL‧‧‧LED負載
Z2‧‧‧控制電路部
ZD1‧‧‧曾納二極體
10‧‧‧LED點燈裝置

Claims (5)

  1. 一種直流電源裝置，係藉由對串聯於電抗之開關元件進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓轉換成直流電壓後供應至負載，其特徵在於，具備：控制電路，以浮動方式相對該經整流之地線動作，根據流至該電抗與串聯於該電抗之該負載之電流值，控制該開關元件之導通寬；以及振盪電路，以與該電抗之能量釋放時間點非同步之方式控制該控制電路進行之該導通斷開控制之開關頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項之直流電源裝置，其中，該振盪電路將該開關頻率控制成一定。
  3. 如申請專利範圍第2項之直流電源裝置，其中，該振盪電路，在經整流之交流輸入電壓上升之既定時間係降低該開關頻率。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之直流電源裝置，其中，該負載係LED；該控制電路以流至該電抗與該負載之電流值成為一定之方式進行定電流控制。
  5. 一種直流電源裝置，係藉由對串聯於電抗之開關元件進行導通斷開控制，將經整流之交流輸入電壓轉換成直流電壓後供應至負載，其特徵在於，具備：控制電路，以浮動方式相對該經整流之地線動作，將流至該電抗與串聯於該電抗之該負載之電流值作為反饋訊號控制該開關元件之導通寬；電壓上升檢測電路，檢測輸出電壓之上升，使該反饋訊號提升或下拉； 以及過電壓保護電路，藉由該反饋訊號之提升或下拉使該開關元件之導通斷開控制停止。
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