JP2017085705A - Drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はドライブ回路に関し、特にハーフ・ブリッジ回路を駆動するためのドライブ回路から発生するノイズの低減に関する。 The present invention relates to a drive circuit, and more particularly to reduction of noise generated from a drive circuit for driving a half bridge circuit.
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。ところで、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少なくなり、自由な形状の照明器具を実現出来るようになった。本来、1個当たりの光出力が小さいというのがLED素子の特徴であるが、多数の素子を直並列により組み合わせて光出力を増大させたことで、従来のHIDランプからLEDランプへの置き換えが行われるようになった。 In recent years, LED elements have been rapidly replaced with conventional light sources due to improvements in luminous efficiency and lifetime. If the performance of the LED element is improved in the future, it is expected that LED light sources will be further adopted in the field of general-purpose lighting fixtures, and the demand for lighting power supply devices such as LED power supply devices will increase. By the way, in the lighting fixture using many LED elements, the structure restrictions by the shape of a lamp decreased compared with the lighting fixture using the conventional HID lamp, and it became possible to implement | achieve the lighting fixture of a free shape. Originally, the characteristic of LED elements is that the light output per unit is small, but the conventional HID lamp can be replaced with LED lamps by increasing the light output by combining many elements in series and parallel. Came to be done.
そしてLED電源装置には、地絡等の安全性を考慮した絶縁トランスを使用する方式(絶縁トランス型と呼ぶ)や、絶縁トランスを使用せず、商用電源を整流し、ハーフ・ブリッジ回路(インバータ回路)で高周波に変換し、再び直流に変換後、LEDを点灯させる方式(ハーフ・ブリッジ型と呼ぶ)などがある。絶縁トランス型のLED電源装置では、トランスの重量が重く、高価という欠点があり、昨今では、ハーフ・ブリッジ型のLED電源装置の採用が多くなりつつある。 The LED power supply system uses an insulation transformer that takes into account safety such as ground faults (referred to as an insulation transformer type), rectifies the commercial power supply without using an insulation transformer, and a half-bridge circuit (inverter There is a method (referred to as a half-bridge type) in which an LED is lit after being converted into a high frequency by a circuit) and again converted into direct current. Insulated transformer type LED power supply devices have the disadvantage that the transformer is heavy and expensive, and recently, half-bridge type LED power supply devices are increasingly used.
ハーフ・ブリッジ型のLED電源装置において、中間回路として構成されるハーフ・ブリッジ回路は、FETなどのスイッチング素子が高電位側(ハイサイド側)とグラウンド側(ローサイド側)に直列に接続されている。そして、高電位側とグラウンド側のFETが交互にオンオフ動作することにより高周波電圧の生成を実現している。しかしながら、ハイサイド側のFETを安定的にオンオフ動作させるためには、外部電源による電力供給などによる昇圧が必要となる。 In a half-bridge type LED power supply device, a half-bridge circuit configured as an intermediate circuit has FETs and other switching elements connected in series on the high potential side (high side side) and the ground side (low side side). . Then, high-frequency voltage generation is realized by alternately turning on and off the high-potential side and ground-side FETs. However, in order to stably turn on and off the high-side FET, boosting by power supply from an external power source is required.
特許文献1には、ハーフ・ブリッジ回路の高電位側のFETを駆動させるために、ドライブ回路にコンデンサーを備え、グラウンド側のFETがオン時にコンデンサーを充電し、グラウンド側のFETがオフ時にコンデンサーの電力を放電することにより、昇圧が可能となり、外部電源などを利用せずに(または外部電源の容量を小さくして)、高電位側のFETを安定的に動作させる技術が開示されている。 In Patent Document 1, in order to drive the high-potential side FET of the half-bridge circuit, the drive circuit is provided with a capacitor. When the ground-side FET is turned on, the capacitor is charged. A technique is disclosed in which boosting is possible by discharging electric power, and the FET on the high potential side is stably operated without using an external power supply or the like (or by reducing the capacity of the external power supply).
しかしながら、特許文献1のようにハイサイド側のFETの動作電圧の供給にコンデンサーを利用することで、コンデンサーに充電された電力を放電し、ハイサイド側のFETをスムーズに駆動させることは実現出来るものの、制御回路が原因不明の誤動作を起こしてしまい、ドライブ回路の安定的な動作が維持できない問題が発生していた。一般的にこのような制御回路の誤動作は、LED電源装置側のスイッチング回路など(FETなど)からのノイズが原因であることが多い。そこで、制御回路の安定動作を実現するためにドライブ回路あるいは制御回路にシールド処理を施しノイズ対策を強化したが、制御回路の安定的な動作維持は実現出来なかった。 However, as in Patent Document 1, by using a capacitor to supply the operating voltage of the high-side FET, it is possible to discharge the power charged in the capacitor and smoothly drive the high-side FET. However, there has been a problem that the control circuit has caused a malfunction of unknown cause and cannot maintain a stable operation of the drive circuit. In general, such a malfunction of the control circuit is often caused by noise from a switching circuit (FET or the like) on the LED power supply side. Therefore, in order to realize a stable operation of the control circuit, the drive circuit or the control circuit is shielded and noise countermeasures are strengthened, but a stable operation of the control circuit cannot be maintained.
本発明者らは、ハーフ・ブリッジ回路を駆動するためのドライブ回路において、制御回路が誤動作する原因について鋭意研究し、本発明に至った。そして、本発明者らの検討によると、回路構成をコンパクトにするため、ハーフ・ブリッジ回路を駆動させる駆動回路と、該駆動回路からハーフ・ブリッジ回路への電圧を制御する制御回路の駆動電源が共通する場合(配線が共通する場合)において、制御回路が誤動作することを見出した。当然のことながら、安定動作を実現するために制御回路に別電源(外部電源等)を設けることも考えられる。しかしながら、回路構成をコンパクトにするために上述のようなハーフ・ブリッジ型のLED電源装置が開発されているにも関わらず、別電源を利用すると、回路構成が複雑になってしまう可能性があり、まだまだ改良の余地がある。 The present inventors diligently studied the cause of malfunction of the control circuit in the drive circuit for driving the half-bridge circuit, and reached the present invention. According to the study by the present inventors, in order to make the circuit configuration compact, a drive circuit for driving the half bridge circuit and a drive power source for the control circuit for controlling the voltage from the drive circuit to the half bridge circuit are provided. It has been found that the control circuit malfunctions in the common case (when the wiring is common). As a matter of course, another power source (external power source or the like) may be provided in the control circuit in order to realize a stable operation. However, although the above-mentioned half-bridge type LED power supply device has been developed to make the circuit configuration compact, the use of a separate power supply may complicate the circuit configuration. There is still room for improvement.
すなわち、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて行われたものであって、その目的はハーフ・ブリッジ回路を駆動する駆動回路と制御回路の駆動電源が共通(配線が共通)するドライブ回路において、制御回路の誤動作を防止し、安定的な動作が可能なドライブ回路、および、安定動作が可能なドライブ回路を備えたLED電源装置を提供することである。 That is, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is a drive circuit in which a drive circuit for driving a half bridge circuit and a drive power supply for a control circuit are common (wiring is common). The present invention provides a drive circuit capable of preventing a malfunction of a control circuit and capable of stable operation, and an LED power supply device including a drive circuit capable of stable operation.
上記課題を解決するために、本発明にかかる駆動電圧発信回路は、
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。
In order to solve the above-mentioned problem, a drive voltage transmission circuit according to the present invention includes:
A drive voltage transmission circuit for transmitting a drive voltage for on / off operation of a half bridge circuit having a first switch on a high potential side and a second switch on a ground side connected in series with the first switch,
The drive voltage transmission circuit sends a control signal to the first drive circuit for turning on / off the first switch, the second drive circuit for turning on / off the second switch, and the first drive circuit and the second drive circuit. A control circuit and a capacitor;
The first drive circuit, the second drive circuit, and the drive power of the control circuit are common,
The high potential side of the capacitor is connected to the drive power supply and the first drive circuit, and the low potential side is connected between the first switch and the second switch,
The capacitor is charged with power from the high potential side of the capacitor when the second switch is on, and the first switch is turned on and off by discharging the charged power when the second switch is off,
Further, the drive voltage transmission circuit is characterized in that a spike current generated from the capacitor is suppressed by connecting a resistor or an inductor in series with the capacitor.
また、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ることが好適である。
The drive voltage transmission circuit includes a first voltage supply circuit that converts a supply voltage into drive voltages for the first drive circuit and the second drive circuit,
It is preferable to include a second voltage supply circuit that converts a voltage from the first voltage supply circuit into a drive voltage for the control circuit.
また、前記抵抗器のインピーダンスは、10Ω〜500Ωであることが好適である。 The impedance of the resistor is preferably 10Ω to 500Ω.
また、前記インダクタのインダクタンスは、0.1μH〜10μHであることが好適である。 The inductance of the inductor is preferably 0.1 μH to 10 μH.
また、前記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が好適である。
An LED power supply device having the drive voltage transmission circuit,
The drive voltage transmission circuit preferably causes the LED element to stably operate by turning on and off a half bridge circuit included in the LED power supply device.
本発明によれば、ハーフ・ブリッジ回路を駆動するための駆動回路と、該駆動回路を制御する制御回路の駆動電源が共通(配線が共通)するドライブ回路において、駆動回路が備えるコンデンサーと直列に抵抗器またはインダクタを接続し、コンデンサーへ流れる電流を抑制することで、コンデンサーの充放電により発生していた電源ノイズが駆動回路と共通電源である制御回路に入り込むのを低減することが可能となった。その結果、本構成によるドライブ回路が備える制御回路の安定動作が実現出来るとともに、LED素子への安定的な電圧供給が可能となった。 According to the present invention, in a drive circuit for driving a half-bridge circuit and a drive circuit in which a drive power supply of a control circuit for controlling the drive circuit is common (wiring is common), in series with a capacitor included in the drive circuit By connecting a resistor or inductor and suppressing the current flowing to the capacitor, it is possible to reduce the power noise generated by charging and discharging the capacitor from entering the control circuit, which is a common power source with the drive circuit. It was. As a result, stable operation of the control circuit included in the drive circuit according to the present configuration can be realized, and stable voltage supply to the LED element can be realized.
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。 Hereinafter, although the LED power supply device of this invention is demonstrated using drawing, it will not be limited to the following examples at all unless it exceeds the meaning of this invention.
図1に本発明に係る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整流回路14と、該整流回路14からの電圧を昇圧して直流電圧を生成するアクティブフィルタ回路16(力率改善回路)と、高周波の交流電圧を生成するハーフ・ブリッジ回路18と、該ハーフ・ブリッジ回路18をオンオフ動作させるためのドライブ回路20と、高周波の交流電圧を直流電圧に変換しLED素子24へ直流電圧を供給するための平滑回路22と、を備えている。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an LED power supply device according to the present invention. The LED
はじめに整流回路14について説明する。
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。
First, the
The
平滑された電圧はアクティブフィルタ回路16へと到達する。アクティブフィルタ回路16は、インダクタL1と、FETで構成される力率改善スイッチQ1と、該力率改善スイッチQ1のスイッチング動作の指令を行うPFC回路と、ダイオードD1と、平滑用コンデンサーC2を備えている。
The smoothed voltage reaches the
PFC回路は、力率改善スイッチQ1を制御して、力率改善スイッチQ1にオンオフを繰り返させる。力率改善スイッチQ1がオンの間、整流回路14が生成した脈流電圧がインダクタL1に印加され、インダクタL1に電流が流れる。力率改善スイッチQ1がオフになると、インダクタL1を流れる電流が、ダイオードD1を介して、平滑用コンデンサーC2(電解コンデンサ)を充電する。これにより、平滑用コンデンサーC2には、昇圧された電圧が充電される。このような一連の動作でPFC回路が力率改善スイッチQ1をオンオフするタイミングを調整することにより、LED電源装置10の力率が改善される。なお、平滑用コンデンサーC2の陰極端子は、LED電源装置10内の基準電位を有するグラウンド配線に接続されている。そして、アクティブフィルタ回路16で生成された電圧はハーフ・ブリッジ回路18へ到達するとともに、ドライブ回路20にも到達する。
The PFC circuit controls the power factor correction switch Q1 so that the power factor correction switch Q1 is repeatedly turned on and off. While the power factor correction switch Q1 is on, the pulsating voltage generated by the
次にハーフ・ブリッジ回路18の動作について説明する。
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。
Next, the operation of the
The half-
ここで、ハーフ・ブリッジ回路18を駆動させるためのドライブ回路20について説明する。ドライブ回路20は、ハーフ・ブリッジ回路18へ駆動電圧を供給する駆動回路32と、該駆動回路32からの駆動電圧を制御する制御回路34と、駆動回路32が動作するための電圧を供給する駆動回路用電圧供給回路36と、該駆動回路用電圧供給回路36からの電圧を降圧して制御回路34が動作する電圧を供給する制御回路用電圧供給回路38を備えている。
Here, the
そして、ドライブ回路20は、アクティブフィルタ回路16が備える平滑用コンデンサーC2で平滑された電圧が供給されることで動作する。また、駆動回路32および制御回路34の駆動に必要な電圧がそれぞれ異なる場合は、平滑用コンデンサーC2からの電圧を駆動回路32および制御回路34が必要な電圧に降圧して供給する。具体的には、平滑用コンデンサーC2からの電圧を駆動回路用電圧供給回路36によって駆動回路32が必要な電圧に降圧してから、駆動回路32へ供給している。駆動回路用電圧供給回路36はスイッチング方式のDCDCコンバータである。そして駆動回路用電圧供給回路36からの降圧された電圧は、制御回路用電圧供給回路38にも供給され、制御回路34が必要な駆動電圧までさらに降圧され、制御回路36へ供給される。制御回路用電圧供給回路38はスイッチング方式に比べてノイズの少ないシリーズ方式のDCDCコンバータであることが好適である。
The
このように駆動回路32と制御回路34の供給電源を共通(電源からの配線を共通)にすることで、LED電源装置(およびドライブ回路20)のコンパクト化が図れる。例えば上記構成および機能を専用ICとして設計することで、さらにLED電源装置のコンパクト化が実現出来る。
Thus, by making the power supply of the
次に駆動回路32について詳しく説明する。
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。
Next, the
FIG. 2A shows a schematic configuration diagram of the
駆動回路の動作およびノイズ発生原理について
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。
FIG. 2B shows a schematic configuration diagram of a conventional drive circuit in a half-bridge type LED power supply device with respect to the operation of the drive circuit and the principle of noise generation . Here, a description will be given of the case where the conventional driving circuit shown in FIG. 2B (a circuit to which the resistor R3 is not connected) is incorporated as the driving
そこで本発明では、図2(a)に示すように駆動回路32の充電用コンデンサーC7と直列に抵抗器R3を接続することで、図4(a)に示すようなノイズ(落ち込み)の少ないP1点での電圧波形を得ることが出来る。これは抵抗器R3を接続することにより充電用コンデンサーC7に流れ込むスパイク電流を低減(抑制)させることにより、P1点での落ち込みを減少させていると言える。抵抗器R3のインピーダンスは、10Ω〜500Ωであることが好適である。また、抵抗器R3を接続する替わりにインダクタを接続しても同様の効果が得られる。この時のインダクタのインダクタンスは、0.1μH〜10μHであることが好適である。この低減したスパイク電圧は周波数成分が低いので、入出力間の浮遊容量を通過することもなく、制御回路用電圧供給回路38の抵抗器と出力容量により減衰し、図4(b)に示すようなきれいな直流電圧となる。また、このような現象は動作時間が非常に短く、DCDCコンバータ(駆動回路用電圧供給回路36および制御回路用電圧供給回路38)の制御機能で一定電圧に制御できる時間よりはるかに短いので、フィードバック制御により一定値にすることは出来ない。
Therefore, in the present invention, the resistor R3 is connected in series with the charging capacitor C7 of the
駆動回路の内部ロジックについて
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。
The internal logic of the drive circuit showing an internal logic schematic diagram of a
制御回路34からの制御信号が駆動回路32の制御信号入力端子であるINに入力されると、シュミットトリガ回路STを介して信号反転回路へ制御信号として送られる。シュミットトリガ回路STおよび抵抗R4は、INからの制御信号が揺らいだ場合においても、安定した出力レベルを電圧検出回路に転送するための回路である。信号反転回路の有する電圧検出回路(UV DETECT)は、INからの制御信号に対して電圧レベルの検出を行い、HOまたはLOへの信号反転機能を果たしている。前述のとおり、LOの出力がオン時(ローサイド側スイッチQ3がオン時)にはHOの出力はオフであり、この時に充電用コンデンサーC7が充電される。また、LOの出力がオフ時(ローサイド側スイッチQ3がオフ時)にはHOの出力はオンとなる。
When a control signal from the
次にハイサイド側スイッチQ2への信号出力動作について説明する。
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。
Next, the signal output operation to the high side switch Q2 will be described.
A pulse generator (PLUSE GEN) for generating a one-shot pulse generates a one-shot pulse signal at the rise and fall of the output of the signal inversion circuit. The level shift circuit LVSh is composed of a transistor Tr1 and a transistor Tr2, a resistor R5, and a resistor R6. The transistor Tr1 converts the one-shot pulse signal (signal due to the rise) from the pulse generator into the level of Vb, and the transistor Tr2 converts the one-shot pulse signal (signal due to the fall) from the pulse generator into the level of Vb. .
レベルシフト回路LVShの出力信号は、パルスフィルター(PULSE FILTER)および電圧検出回路(UV DETECT)を介して、RSフリップフロップ回路RSFFに入力される。例えば、レベルシフト回路LVShからのワンショットパルス信号(立ち上がりによる信号)はRSFFのセット入力となり、レベルシフト回路LVShからのワンショットパルス信号(立ち下がりによる信号)はRSFFのリセット入力となる。この際に、パルスフィルターは、規定の制御信号以外の不定な信号を除去する。駆動回路32は、このRSフリップフロップ回路RSFFの出力信号により、ハイサイド側スイッチQ2のオン信号HOを出力する。電圧検出回路(UV DETECT)は、電圧VBを監視しており、それが低下した際にRSFFにリセット入力を行う。HOからの信号が停止すると、LOからの信号が出力され、ハーフ・ブリッジ回路32のオンオフ動作が行われる。
The output signal of the level shift circuit LVSh is input to the RS flip-flop circuit RSFF via the pulse filter (PULSE FILTER) and the voltage detection circuit (UV DETECT). For example, a one-shot pulse signal (signal due to rising) from the level shift circuit LVSh serves as a set input for RSFF, and a one-shot pulse signal (signal due to falling) from the level shift circuit LVSh serves as a reset input for RSFF. At this time, the pulse filter removes indefinite signals other than the prescribed control signal. The
このように駆動回路32の一連の動作により、ドライブ回路20からの電圧を受けて、ハーフ・ブリッジ回路18の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のオンオフ動作により、高周波電流(高周波電圧)が生成される。生成された高周波電流はインダクタL2へと到達する。
In this way, a voltage from the
そして、接続点bには、小インピーダンスのインダクタL2および小容量の絶縁コンデンサーC3のLC直列回路が接続され、コンデンサーC3の他端が平滑回路22の高電位側の入力端に繋がっている。ローサイド側スイッチQ3のグラウンド側には、小容量の絶縁コンデンサーC4が接続され、該絶縁コンデンサーC4の他端には平滑回路22のグラウンド側の入力端が繋がっている。
An LC series circuit of a small impedance inductor L2 and a small capacity insulating capacitor C3 is connected to the connection point b, and the other end of the capacitor C3 is connected to an input terminal on the high potential side of the smoothing
絶縁コンデンサーC3およびC4は、入力側(交流電源12側)と負荷側(LED素子24側)の絶縁を実現するために接続されている。絶縁コンデンサーC3、C4の静電容量は、LED素子24と放熱器間の絶縁が破壊され、人が放熱器に接触した場合に、人を通じて大地に流れる電流の最大値が、人体に影響のない電流値である1mA以下となるようなpFオーダーである。例えば、絶縁コンデンサーC3、C4にはpFオーダーの容量の同じセラミック・コンデンサーなどを使用するのが好適である。そして、ハーフ・ブリッジ回路18によって生成された高周波電圧は、インダクタL2とコンデンサーC3を介して平滑回路22へと到達する。
The insulating capacitors C3 and C4 are connected to realize insulation between the input side (
矩形波電圧(または高周波電圧)を直流へ変換するための平滑回路22は、ダイオード・ブリッジDB2と、平滑用コンデンサーC5で構成されている。ダイオード・ブリッジDB2は、4つの整流素子であるダイオードD2〜D5からなる。これらダイオードD2〜D5によって、インダクタL2を流れる電流を全波整流にして、平滑用コンデンサーC5を充電し、LED素子24を点灯させる直流電流を生成する。なお、ダイオード・ブリッジDB2は、高周波の周波数に対して逆回復時間が十分短い高速型ダイオードなどを用いて構成する。
A smoothing
このような構成において、ハーフ・ブリッジ回路18で、ハイサイド側スイッチQ2がオン、ローサイド側スイッチQ3がオフの状態になると、接続点bに矩形波電圧が印加され、インダクタL2に向けてパルス電流isが流れる。正方向のパルス電流ISは、インダクタL2により制限を受けつつ、平滑用コンデンサーC2に蓄えられた電荷をC2→Q2→L2→C3→D2→C5→D5→C2の順に流して、平滑用コンデンサーC5を充電し、LED素子24を点灯する直流電流となる。
In such a configuration, when the high-side switch Q2 is turned on and the low-side switch Q3 is turned off in the
次に、ハイサイド側スイッチQ2がオフ、ローサイド側スイッチQ3がオンの状態になると、C3およびC4に蓄えられた電荷が、インダクタL2を逆向きに、パルス電流ISが流れる。負方向のパルス電流ISは、インダクタL2により制限を受けつつ、C3→L2→Q3→C4→D3→C5→D4→C3の順に流して、平滑用コンデンサーC5を充電し、同じくLED素子24を点灯する直流電流となる。
Next, when the high-side switch Q2 is turned off and the low-side switch Q3 is turned on, the pulse current IS flows through the charge stored in C3 and C4 in the reverse direction through the inductor L2. While the negative pulse current IS is limited by the inductor L2, it flows in the order of C3-> L2-> Q3-> C4-> D3-> C5-> D4-> C3, charges the smoothing capacitor C5, and also turns on the
そして、LED素子24に適正な電流が流れるように、制御回路34からの制御指令が駆動回路32に送られる。制御回路34には上述した抵抗器R3の影響(コンデンサC7への充電電流の抑制によるノイズの低減)による安定した電圧が常に印加されることとなり、制御回路34自体が安定した動作を実現できているので、駆動回路32からの電圧によるハーフ・ブリッジ回路18のオンオフ動作も安定的に行われ、LED素子24の安定的な動作が可能となる。
Then, a control command from the
以上のように、回路構成をコンパクトにするために、ハーフ・ブリッジ回路を駆動するための駆動回路と、該駆動回路を制御する制御回路の駆動電源が共通(配線が共通)するドライブ回路において、ドライブ回路が備えるコンデンサーと直列に抵抗器またはインダクタ−を接続することでコンデンサーへの電流を抑制し、コンデンサーの充放電により発生していたノイズが制御回路に入り込むことを低減することが可能となり、制御回路の安定動作およびLED素子への安定的な電圧供給(LED電源装置の安定動作維持)が実現出来る。 As described above, in order to make the circuit configuration compact, the drive circuit for driving the half-bridge circuit and the drive power source for the control circuit for controlling the drive circuit are common (wiring is common). By connecting a resistor or inductor in series with the capacitor provided in the drive circuit, it is possible to suppress the current to the capacitor, and to reduce the noise generated by charging and discharging the capacitor from entering the control circuit, Stable operation of the control circuit and stable voltage supply to the LED element (maintaining stable operation of the LED power supply device) can be realized.
10 LED電源装置
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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駆動電圧発信回路。 A drive voltage transmission circuit for transmitting a drive voltage for on / off operation of a half bridge circuit having a first switch on a high potential side and a second switch on a ground side connected in series with the first switch,
The drive voltage transmission circuit sends a control signal to the first drive circuit for turning on / off the first switch, the second drive circuit for turning on / off the second switch, and the first drive circuit and the second drive circuit. A control circuit and a capacitor;
The first drive circuit, the second drive circuit, and the drive power of the control circuit are common,
The high potential side of the capacitor is connected to the drive power supply and the first drive circuit, and the low potential side is connected between the first switch and the second switch,
The capacitor is charged with power from the high potential side of the capacitor when the second switch is on, and the first switch is turned on and off by discharging the charged power when the second switch is off,
Furthermore, the drive voltage transmission circuit is characterized in that a spike current generated from the capacitor is suppressed by connecting a resistor or an inductor in series with the capacitor.
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ることを特徴とする駆動電圧発信回路。 The drive voltage transmission circuit according to claim 1,
The drive voltage transmission circuit includes a first voltage supply circuit that converts a supply voltage into drive voltages for the first drive circuit and the second drive circuit,
A drive voltage transmission circuit comprising a second voltage supply circuit that converts a voltage from the first voltage supply circuit into a drive voltage for the control circuit.
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。 A drive voltage transmission circuit according to any one of claims 1 and 2,
The impedance of the resistor is 10Ω to 500Ω, and the driving voltage transmission circuit is characterized in that
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。 A drive voltage transmission circuit according to any one of claims 1 and 2,
The inductance of the inductor is 0.1 μH to 10 μH.
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。 An LED power supply device having the drive voltage transmission circuit according to any one of claims 1 to 4,
The drive voltage transmission circuit causes the LED element to stably operate by turning on and off a half-bridge circuit included in the LED power supply device.
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