WO2019139131A1 - 電源及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】本発明は，より電位差の変動の少ない電源回路を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明の電源回路は，交流電圧を分離する第１の分離部５と，第１の分離部５で分離された第１の分離電圧７を整流する第１の全波整流回路９と，第１の分離部５で分離された第２の分離電圧１１の位相をずらす第１の移相器１３と，第１の移相器１３からの出力電圧を整流する第２の全波整流回路１５と，第１の全波整流回路９の出力電圧と第２の全波整流回路１５の出力電圧を合波する第１の合波部１７と，第１の合波部１７からの出力電圧を分離する第２の分離部２１と，第２の分離部２１で分離された第３の分離電圧２３の位相をずらす第２の移相器２５と，第２の分離部２１で分離された第４の分離電圧２７と，第２の移相器２５からの出力電圧とを合波する第２の合波部２９とを含む。第１の移相器１３と第２の移相器２５の位相変化量は異なる。

Description

電源及び制御装置

　本発明は電源及び制御装置に関する。より詳しく説明すると，本発明は交流電源を直流電源に変換できる電源及び制御装置に関する。

　特開２０１４－２１７２５７号公報には，電源回路，駆動負荷，及び電源回路を用いた照明が記載されている。この公報の照明は，無点灯期間が解消されている。

特開２０１４－２１７２５７号公報

　上記の公報に記載された照明は，無点灯期間が解消されているものの，電圧の変動があり，フリッカ（ちらつき）の原因となっていた。したがって，本発明は，より電位差の変動の少ない電源及び制御装置やフリッカを効果的に抑制できる電源及び制御装置を提供することを目的とする。

　本発明は，基本的には，電源回路に関する。本発明の電源回路は，交流電圧を直流電圧に変換するための電源回路であり，交流電圧を分離するための第１の分離部と，第１の分離部で分離された第１の交流電圧を整流するための第１の全波整流回路を含んでいる。

　そして，第１の分離部で分離された第２の交流電圧の位相をずらすための第１の移相器と，第１の移相器からの出力電圧を整流するための第２の全波整流回路を含んでいる。

　そして，第１の全波整流回路の出力電圧と第２の全波整流回路の出力電圧を合波するための第１の合波部と，第１の合波部からの出力電圧を分離するための第２の分離部と，第２の分離部で分離された第１の直流電圧の位相をずらすための第２の移相器とを含んでいる。

　そして，第２の分離部で分離された電圧と，第２の移相器からの出力電圧とを合波する第２の合波部をさらに含んでいる。

　そして，第１の移相器と第２の移相器の位相変化量は異なるものとなっている。

　これにより，本発明の電源回路は，交流電圧を，より電位差の変動の少ない直流電圧に変換することができる。

　また，本発明の好ましい側面では，更に，第１の合波部と第２の移相器との間に，スイッチが設けられている。そして，スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御部と，電源回路が駆動する照明のフリッカを検出するためのフリッカ検出部を含んでいる。

　そして，ＯＮ／ＯＦＦ制御部は，フリッカを検出した際に，スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、本発明の好ましい側面によれば，本発明の電源回路により駆動される照明のフリッカを効果的に抑制することができる。

　また，本発明の第２の側面は，交流電圧を直流電圧に変換するための電源回路であり，交流電圧を整流するための第１の全波整流回路と，第１の全波整流回路からの出力電圧を分離するための第１の分離部と，第１の分離部で分離された一方の電圧の位相をずらすための第１の移相器を含んでいる。

　そして，第１の全波整流回路の第１の出力電圧と第１の移相器の出力電圧を合波するための第１の合波部と，第１の合波部からの出力電圧を分離するための第２の分離部と，第２の分離部で分離された一方の電圧の位相をずらすための第２の移相器を含んでいる。

　そして，第２の分離部で分離された残りの電圧と，第２の移相器からの出力電圧とを合波するための第２の合波部をさらに含んでいる。

　そして，第１の移相器と第２の移相器の位相変化量は異なるものとなっている。

　これにより，本発明の第２の側面である電源回路は，交流電圧を，より電位差の変動の少ない直流電圧に変換することができる。

　また，本発明の第２の側面の好ましい側面は，更に，第１の合波部と第２の移相器との間に，スイッチが設けられている。そして，スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御部と，電源回路が駆動する照明のフリッカを検出するためのフリッカ検出部を含んでいる。

　そして，ＯＮ／ＯＦＦ制御部は，フリッカを検出した際に，スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、本発明の第２の側面の好ましい側面によれば，本発明の電源回路により駆動される照明のフリッカを効果的に抑制することができる。

　本発明によれば，交流電圧を，より電位差の変動の少ない直流電圧に変換する電源回路を提供することができる。また，本発明の電源回路により駆動される照明のフリッカを効果的に抑制することができる。

図１は，本発明の電源回路の基本構成を示す図である。 図２は，本発明の電源回路の基本構成を示す図である。 図３は，本発明の電源回路の基本構成を示す図である。 図４は，本発明の電源回路における合波部の回路の一例を示す図である。 図５は，本発明の電源回路における交流電圧から直流電圧への変換のプロセスを説明するための図である。

　以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。

　（第１の実施の形態）
　図１は，本発明の第１の実施の形態にかかわる電源回路の基本構成を示す図である。この電源回路は，第１の分離部５，第２の分離部２１，第１の合波部１７，第２の合波部２９，第１の全波整流回路９，第２の全波整流回路１５，第１の移相器１３および第２の移相器２５を含んで構成される。

　まず，本発明の電源回路に入力されてきた交流電圧が直流電圧に変換される流れを説明する。本発明の電源回路に入力されてきた交流電圧３は，第１の分離部５において，第１の分離電圧７と，第２の分離電圧１１に分離される。そして，第１の分離電圧７は，第１の全波整流回路９に入力される。そして，第２の分離電圧１１は，第１の移相器１３に入力され，さらに，第２の全波整流回路１５に入力される。第１の全波整流回路９と第２の全波整流回路１５からそれぞれ出力された電圧は，第１の合波部１７において合波される。第１の合波部１７において合波された電圧は，直流電圧（電圧が０に落ちない電流）である。後述する通り，平滑コンデンサを用いないと，この時点での直流電圧は，電位差の変動が十分に少ないとはいえない場合がある。

　第１の合波部１７において合波された電圧は，第２の分離部２１において，第３の分離電圧２３と，第４の分離電圧２７に分離される。そして，第３の分離電圧２３は，第２の移相器２５に入力される。第２の移相器２５から出力された電圧と，第４の分離電圧２７は，第２の合波部２９において，合波される。これにより，平滑コンデンサを用いなくても，交流電圧をより電位差が少ない直流電圧へ変換することができる。

　ここで，全波整流回路９，１５は，それぞれの入力電圧を全波整流し，出力する。全波整流回路９，１５は，一般的な全波整流回路を用いるこができる。例えば，４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジを用いて，交流電圧のマイナス側の波形を反転させることで，全波形を直流にする。また、全波整流回路９，１５として，ブリッジ回路などの他形式の全波整流回路を用いても良い。ただし，本実施の形態では，全波整流回路は，出力を安定させるための平滑コンデンサを含まない。通常は，出力を一定以上に維持し続けるため電荷を充放電する目的で平滑コンデンサを配置する場合があるが，一般的に平滑コンデンサとして用いられる電解コンデンサは，劣化しやすい素子の一つであり，その仕様で規定された時間以上稼働させると経年劣化する可能性があるからである。これにより，電源回路の長寿命化が可能となる。

　ここで，移相器は，電圧の波形の位相を所定の角度ずらすことを可能にする素子である。移相器１３，２５は，一般的なものを用いることができる。第１の移相器１３および第２の移相器２５は，それぞれに入力される電圧の位相を，それぞれが異なる角度分，遅らせるための移相器である。より好ましくは，第１の移相器１３および第２の移相器２５のそれぞれに入力される電圧の位相を，それぞれ，８５～９５度，４０～５０度，遅らせることが望ましい。最適には，第１の移相器１３および第２の移相器２５は，入力される電圧の位相を，それぞれ，９０度，４５度，とすることが望ましい。出力される直流電圧の電位差の変動が最も少なくなるからである。

　ここで，合波部１７，２９は，配線を単に接続した部分であってもよいし，例えば，図４に示す回路を用いることができる。第１の全波整流回路９と第２の全波整流回路１５からそれぞれ出力された電圧は，それぞれ，入力端子９Ｉｎ，１５Ｉｎから入力され，抵抗器９Ｒ，１５Ｒを介して，合流する。合流された電圧は，抵抗器２１Ｒが並列接続されたオペアンプＯＰを通過して，出力端子２１Ｏｕｔから出力される。ここで，入力端子９Ｉｎ，１５Ｉｎから入力される電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２とし，抵抗器９Ｒ，１５Ｒ，２１Ｒの抵抗値をそれぞれ９ＲＶ，１５ＲＶ，２１ＲＶとすると，出力端子２１Ｏｕｔから出力される電圧Ｖｏｕｔは，以下の式により求められる。
（数１）
　Ｖｏｕｔ　＝　－２１ＲＶ　×　（Ｖ１／９ＲＶ　＋　Ｖ２／１５ＲＶ）

　したがって，本発明の電源回路は，その用途に応じて，抵抗器９Ｒ，１５Ｒ，２１Ｒの抵抗値を適宜調整することで，任意の電圧を出力することが可能となる。

　図５は，本発明の電源回路による交流電圧から直流電圧への変換のプロセスとその効果を説明するための図である。図５の（１）～（４）のいずれも，縦軸が電圧を，横軸が時間を，それぞれ示す。

　図５の（１）において，太い曲線部分の波形が第１の合波部１７から出力された電圧１７ｏｕｔの波形を，細い曲線が第１の全波整流回路９から出力された電圧９ｏｕｔの波形を，破線で描かれた曲線が第２の全波整流回路１５から出力された電圧１５ｏｕｔの波形を，それぞれ示す。電圧９ｏｕｔの波形は，第１の全波整流回路９において，負極の電圧が正極に反転され，整流された状態を示している。電圧１５ｏｕｔの波形は，第１の移相器１３において，位相が９０度移相され，かつ，第２の全波整流回路１５において，負極の電圧が正極に反転され，整流された状態を示している。電圧１７ｏｕｔの波形は，第１の全波整流回路９から出力された電圧９ｏｕｔと，第２の全波整流回路１５から出力された電圧１５ｏｕｔが，第１の合波部１７において合波された状態を示している。ここで，電圧１７ｏｕｔの電位差ＰＤ１は，まだ十分に少なくなったとはいえない。

　図５の（２）は，第４の分離電圧２７の波形を示す。図５の（３）は，第３の分離電圧２３の移相が第２の移相器２５において，位相が４５度移相され，第２の移相器２５から出力された電圧２５ｏｕｔの波形を示す。図５の（４）は，第４の分離電圧２７と，第２の移相器２５から出力された電圧２５ｏｕｔが第２の合波部２９において合波された，第２の合波部２９から出力された電圧２９ｏｕｔの波形を示す。ここで，電圧２９ｏｕｔの電位差ＰＤ２は，電圧１７ｏｕｔの電位差ＰＤ１に比べて，約半分になっていることがわかった。このように，本発明の第１の側面は，平滑コンデンサを用いることなく，電位差の変動が顕著に低減された電源回路を提供するものである。

　（第２の実施の形態）
　図２は，本発明の第２の実施の形態にかかわる電源回路の基本構成を示す図である。この電源回路は，第１の実施の形態で説明した構成に加えて，さらに，第２の分離部２１と第２の移相器２５の間に配置されるスイッチ３１と，スイッチに接続されるＯＮ／ＯＦＦ制御部３３と，ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３に接続されるフリッカ検出部３５を有する。

　まず，フリッカ検出部３５がフリッカを検出した場合，ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３にフリッカが検出された旨の電気信号を送信する。ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３は，フリッカが検出された旨の電気信号を受信した場合，スイッチ３１をＯＮにする。これにより，第１の合波部１７から出力された電圧１７ｏｕｔが，第２の分離部２１において第３の分離電圧２３と第４の分離電圧２７に分離される。第３の分離電圧２３は，第２の移相器２５によって，例えば，４５度移相される。第２の移相器２５から出力された電圧２５ｏｕｔと第４の分離電圧２７は，第２の合波２９において，合波される。

　これにより，第１の実施の形態と同様に，電源回路から出力された直流電圧の電位差が低減され，フリッカの発生を抑制することが可能となる。すなわち，第２の実施の形態にかかわる電源回路は，フリッカの発生に応じて，選択的に電位差を低減することを可能とする電源回路を提供するものである。なお，本発明の電源回路の用途に応じて，例えば，スイッチ３１をノーマリークローズのスイッチとして，選択的にオープンにするという構成も可能であることはいうまでもない。

　ここで，フリッカ検出部３５は，例えば，フォトダイオード，フォトトランジスタ，フォトレジスタ等の感光デバイスから構成されてもよいし，本発明の電源回路の用途に応じて，適宜選択することができる。感光デバイスが受光する光にフリッカが生じた場合，そのフリッカを検知して電気信号を発信する仕組みであればよく，当業者が公知技術を用いて適宜構成することができる。また，ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３は，フォトモスリレー等，一般的なものを用いることができる。また，スイッチ３１は，接合型ＦＥＴ等，一般的なものを用いることができる。

　（第３の実施の形態）
　図３は，本発明の第３の実施の形態にかかわる電源回路の基本構成を示す図である。この電源回路は，第１の全波整流回路９，第１の分離部５，第２の分離部２１，第１の合波部１７，第２の合波部２９，第１の移相器１３および第２の移相器２５を含んで構成される。

　まず，本発明の電源回路に入力されてきた交流電圧が直流電圧に変換される流れを説明する。本発明の電源回路に入力されてきた交流電圧３は，第１の全波整流回路９により，直流電圧に変換される。そして，第１の分離部５において，第１の分離電圧７と，第２の分離電圧１１に分離される。そして，第２の分離電圧１１は，第１の移相器１３に入力される。第１の分離電圧７と第１の移相器１３から出力された直流電圧は，第１の合波部１７において合波される。

　第１の合波部１７において合波された電圧は，第２の分離部２１において，第３の分離電圧２３と，第４の分離電圧２７に分離される。そして，第３の分離電圧２３は，第２の移相器２５に入力される。第２の移相器２５から出力された電圧と，第４の分離電圧２７は，第２の合波部２９において，合波される。その他の事項については，第１の実施の形態における説明と同様である。これにより，平滑コンデンサを用いなくても，交流電圧をより電位差が少ない直流電圧へ変換することができる。

　本発明の第３の実施の形態は，平滑コンデンサを用いることなく，電位差の変動が顕著に低減された電源回路を提供するものである。さらに，第１の実施の形態に比べて，全波整流回路を少なくすることができる点において，優れている。

（第４の実施の形態）
　図３は，本発明の第４の実施の形態にかかわる電源回路の基本構成を示す図でもあるため，引き続き，図３を用いて第４の実施の形態について説明する。この電源回路は，第３の実施の形態で説明した構成に加えて，さらに，第２の分離部２１と第２の移相器２５の間に配置されるスイッチ３１と，スイッチに接続されるＯＮ／ＯＦＦ制御部３３と，ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３に接続されるフリッカ検出部３５を有する。

　まず，フリッカ検出部３５がフリッカを検出した場合，ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３にフリッカが検出された旨の電気信号を送信する。ＯＮ／ＯＦＦ制御部３３は，フリッカが検出された旨の電気信号を受信した場合，スイッチ３１をＯＮにする。これにより，第１の合波部１７から出力された電圧１７ｏｕｔが，第２の分離部２１において第３の分離電圧２３と第４の分離電圧２７に分離される。第３の分離電圧２３は，第２の移相器２５によって，例えば，４５度移相される。第２の移相器２５から出力された電圧２５ｏｕｔと第４の分離電圧２７は，第２の合波２９において，合波される。

　これにより，第３の実施の形態と同様に，電源回路から出力された直流電圧の電位差が低減され，フリッカの発生を抑制することが可能となる。すなわち，第４の実施の形態にかかわる電源回路は，フリッカの発生に応じて，選択的に電位差を低減することを可能とする電源回路を提供するものである。その他の事項については，第２の実施の形態における説明と同様である。なお，第４の実施の形態は，第２の実施の形態に比べて，全波整流回路を少なくすることができる点において，優れている。

　本発明は，電器産業において利用されうる。

　５，２１　分離部
　９，１５　全波整流回路
　１３，２５　移相器
　１７，２９　合波部
　３１　スイッチ
　３３　ＯＮ／ＯＦＦ制御部
　３５　フリッカ検出部

Claims (4)

1. 　交流電圧（３）を直流電圧に変換する電源回路であって，
     前記交流電圧（３）を分離する第１の分離部（５）と，
   　第１の分離部（５）で分離された第１の分離電圧（７）を整流する第１の全波整流回路（９）と，
     第１の分離部（５）で分離された第２の分離電圧（１１）の位相をずらす第１の移相器（１３）と，
   　第１の移相器（１３）からの出力電圧を整流する第２の全波整流回路（１５）と，
   第１の全波整流回路（９）の出力電圧と第２の全波整流回路（１５）の出力電圧を合波する第１の合波部（１７）と，
   　第１の合波部（１７）からの出力電圧を分離する第２の分離部（２１）と，
   　第２の分離部（２１）で分離された第３の分離電圧（２３）の位相をずらす第２の移相器（２５）と，
   第２の分離部（２１）で分離された第４の分離電圧（２７）と，第２の移相器（２５）からの出力電圧とを合波する第２の合波部（２９）と，
   　を含み，
   第１の移相器（１３）と第２の移相器（２５）の位相変化量は異なる，
   電源回路。
2. 　請求項１の電源回路であって，
   　第１の合波部（１７）と，第２の移相器（２５）との間に設けられたスイッチ（３１）と，
   　前記スイッチ（３１）のＯＮ／ＯＦＦを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御部（３３）と，
   　前記電源回路が駆動する照明のフリッカを検出するフリッカ検出部（３５）と，を更に備え，
   　前記ＯＮ／ＯＦＦ制御部（３３）は，フリッカを検出した際に，前記スイッチ（３１）のＯＮ／ＯＦＦを制御する，電源回路。
3. 　交流電圧（３）を直流電圧に変換する電源回路であって，
   　前記交流電圧（３）を整流する第１の全波整流回路（９）と，
   　第１の全波整流回路（９）からの出力電圧を，第１の分離電圧（７）と第２の分離電圧（１１）に分離する第１の分離部（５）と，
   　 第１の分離部（５）で分離された第２の分離電圧（１１）の位相をずらす第１の移相器（１３）と，
   　第１の全波整流回路（９）の第１の分離電圧（７）と，第１の移相器（１３）の出力電圧を合波する第１の合波部（１７）と，
   　第１の合波部（１７）からの出力電圧を第３の分離電圧２３と第４の分離電圧（２７）に分離する第２の分離部（２１）と，
   　第２の分離部（２１）で分離された，第３の分離電圧２３の位相をずらす第２の移相器（２５）と，
   第２の分離部（２１）で分離された第４の分離電圧（２７）と，第２の移相器（２５）からの出力電圧とを合波する第２の合波部（２９）と，
   　を含み，
   第１の移相器（１３）と第２の移相器（２３）の位相変化量は異なる，
   電源回路。
4. 　請求項３の電源回路であって，
   　第１の合波部（１７）と第２の移相器（２５）との間に設けられたスイッチ（３１）と，
   　前記スイッチ（３１）のＯＮ／ＯＦＦを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御部（３３）と，
   　前記電源回路が駆動する照明のフリッカを検出するフリッカ検出部（３５）と，を更に備え，
   　前記ＯＮ／ＯＦＦ制御部（３３）は，フリッカを検出した際に，前記スイッチ（３１）のＯＮ／ＯＦＦを制御する，電源回路。

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