JP2017175894A - Power supply device and lighting system including power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電源装置及びこの電源装置を備えた照明装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power supply device and a lighting device including the power supply device.
高調波改善と定電流特性を備えた電源装置を実現するため、PFC部と定電流制御部とを備えた電源装置、例えば外部から供給された電圧を力率改善機能を備えた昇圧チョッパで昇圧したのちに降圧チョッパで降圧して所望の電力を得る電源装置が知られている。。 In order to realize a power supply device having harmonic improvement and constant current characteristics, a power supply device having a PFC unit and a constant current control unit, for example, boosting a voltage supplied from the outside with a boost chopper having a power factor improvement function Then, a power supply device that obtains desired power by stepping down with a step-down chopper is known. .
降圧チョッパにおいては、チョッピングのためのスイッチング素子として、典型的には電界効果トランジスタ(FET:field-effect transistor)が用いられる。FETは、ゲートとソースとの間の電位差によりドレインとソースとの導通をオン/オフできるスイッチング素子である。 In a step-down chopper, a field-effect transistor (FET) is typically used as a switching element for chopping. An FET is a switching element that can turn on / off conduction between a drain and a source by a potential difference between the gate and the source.
例えばスイッチング素子としてFETを用いた降圧チョッパにおいては、FETのソース電位がグランドに無いハイサイド構成が用いられることがある。この場合FETのソースの電位は不定となるため、ゲートに供給する電位に工夫が必要となる。 For example, in a step-down chopper using an FET as a switching element, a high side configuration in which the source potential of the FET is not on the ground may be used. In this case, since the potential of the source of the FET becomes indefinite, it is necessary to devise the potential supplied to the gate.
電源装置の始動時には、まず昇圧チョッパの動作を開始し、その後に降圧チョッパの動作を開始する。そして降圧チョッパは、昇圧チョッパの動作に伴い得られる電圧を用いてスイッチング素子の制御端に供給するための電圧を生成する。このため、昇圧チョッパの動作状態によっては、スイッチング素子の制御端に供給するための電圧を生成するのに十分な電圧が得られない場合があり、このような場合には降圧チョッパの動作を正常に始動することができない恐れがあった。 When starting up the power supply device, first, the operation of the step-up chopper is started, and then the operation of the step-down chopper is started. The step-down chopper generates a voltage to be supplied to the control terminal of the switching element by using a voltage obtained with the operation of the step-up chopper. For this reason, depending on the operating state of the step-up chopper, a voltage sufficient to generate a voltage to be supplied to the control terminal of the switching element may not be obtained. In such a case, the operation of the step-down chopper is normal. There was a fear that it could not be started.
本発明が解決しようとする課題は、降圧チョッパ動作を確実に始動することが可能な電源装置及びそのような電源装置を備えた照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power supply device capable of reliably starting a step-down chopper operation and a lighting device including such a power supply device.
実施形態の電源装置は、力率改善回路、降圧チョッパ、信号生成回路、制御回路及び電力生成回路を備える。力率改善回路は、第1の出力電圧を出力する。降圧チョッパは、制御端と出力端との間の電位差により入力端と出力端との導通をオン/オフできる素子をチョッピングのための第2のスイッチング素子として備え、第1の出力電圧を降圧する。信号生成回路は、降圧チョッパでのチョッピングのために制御端に与えるスイッチング信号を生成する。制御回路は、第1の出力電圧が予め定められた第1の閾値以上となってから予め定められた第2の閾値未満となるまでのオーバーシュート期間以外には、第1の出力電圧を予め定められた目標電圧に近付けるように第1のスイッチング素子を制御し、オーバーシュート期間には、第1のスイッチング素子をオフ状態にする。電力生成回路は、降圧チョッパがチョッピングを停止しているときに、第1のスイッチング素子への電流の流れを利用して充電する充電手段を備え、充電手段が蓄えた電荷から第1のスイッチング素子がオフ状態である期間の全期間に渡って信号生成回路の動作電力を生成する。 The power supply device of the embodiment includes a power factor correction circuit, a step-down chopper, a signal generation circuit, a control circuit, and a power generation circuit. The power factor correction circuit outputs a first output voltage. The step-down chopper includes, as a second switching element for chopping, an element that can turn on / off conduction between the input end and the output end due to a potential difference between the control end and the output end, and steps down the first output voltage. . The signal generation circuit generates a switching signal to be given to the control terminal for chopping by the step-down chopper. The control circuit sets the first output voltage in advance in a period other than the overshoot period from when the first output voltage becomes equal to or higher than the predetermined first threshold to below the predetermined second threshold. The first switching element is controlled to approach the predetermined target voltage, and the first switching element is turned off during the overshoot period. The power generation circuit includes charging means for charging using the current flow to the first switching element when the step-down chopper stops chopping, and the first switching element is generated from the charge stored in the charging means. The operating power of the signal generation circuit is generated over the entire period in which is in the OFF state.
本発明によれば、降圧チョッパ動作を確実に始動することが可能な電源装置及びそのような電源装置を備えた照明装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illuminating device provided with the power supply device which can start a pressure | voltage fall chopper operation | movement reliably, and such a power supply device can be provided.
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(構成)
図1は本実施形態に係る照明装置100の電気回路構成を示す図である。なお図1は、概略の回路構成を示していて、実際の回路構成で備える各種の要素の一部の図示を省略している。
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram illustrating an electric circuit configuration of a lighting device 100 according to the present embodiment. FIG. 1 shows a schematic circuit configuration, and illustration of some of the various elements provided in the actual circuit configuration is omitted.
照明装置100は、光源ユニット1及び電源装置2を備える。光源ユニット1は、照明装置100の本体に対して着脱自在である。電源装置2は、上記本体に固定的に備えられている。 The illumination device 100 includes a light source unit 1 and a power supply device 2. The light source unit 1 is detachable from the main body of the lighting device 100. The power supply device 2 is fixedly provided on the main body.
光源ユニット1は、光源としての複数の発光ダイオード(LED:light emitting diode)D11と抵抗器R11とを備える。複数の発光ダイオードD11は直列に接続されている。抵抗器R11は、発光ダイオードD11の直列回路における電流出力端に接続されている。なお、発光ダイオードD11の数は任意である。発光ダイオードD11は、1つのみ設けられていてもよい。また、図1に示す様な発光ダイオードD11の直列回路が、複数並列に接続されていてもよい。発光ダイオードD11の直列回路における電流入力端及び電流出力端と、抵抗器R11の発光ダイオードD11に接続されていない端部とにはそれぞれ、電源装置2と接続するための端子T11,T12,T13が接続されている。なお光源ユニット1は光源として、発光ダイオードD11に代えて、例えば有機EL(electroluminescence)等の別の種類の発光デバイスを設けていてもよい。光源ユニット1を本体に対して着脱自在としているのは、光源ユニット1の交換を可能とするためである。光源ユニット1は、電源装置2に固定的に接続されていて、交換不可能となっていてもよい。 The light source unit 1 includes a plurality of light emitting diodes (LEDs) D11 and a resistor R11 as light sources. The plurality of light emitting diodes D11 are connected in series. The resistor R11 is connected to the current output terminal in the series circuit of the light emitting diode D11. The number of light emitting diodes D11 is arbitrary. Only one light emitting diode D11 may be provided. A plurality of series circuits of light emitting diodes D11 as shown in FIG. 1 may be connected in parallel. Terminals T11, T12, and T13 for connecting to the power supply device 2 are respectively connected to the current input terminal and the current output terminal of the series circuit of the light emitting diode D11 and the end of the resistor R11 that is not connected to the light emitting diode D11. It is connected. The light source unit 1 may be provided with another type of light emitting device such as an organic EL (electroluminescence) instead of the light emitting diode D11 as a light source. The reason why the light source unit 1 is detachable from the main body is that the light source unit 1 can be replaced. The light source unit 1 may be fixedly connected to the power supply device 2 and not replaceable.
電源装置2は、商用電源等の外部電源200からの電力供給を受けて、発光ダイオードD11を発光させるために光源ユニット1に供給する電力を生成する。電源装置2は、整流回路10、力率改善回路20、降圧チョッパ回路30、制御回路40、コンデンサC1,C2,C3,C4,C5,C6、抵抗器R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10及びダイオードD1,D2を含む。 The power supply device 2 receives power supply from an external power supply 200 such as a commercial power supply, and generates power to be supplied to the light source unit 1 for causing the light emitting diode D11 to emit light. The power supply device 2 includes a rectifier circuit 10, a power factor correction circuit 20, a step-down chopper circuit 30, a control circuit 40, capacitors C1, C2, C3, C4, C5, C6, resistors R1, R2, R3, R4, R5, R6. , R7, R8, R9, R10 and diodes D1, D2.
整流回路10の一対の入力端は、2つの端子T21,T22にそれぞれ接続されている。この2つの端子T21,T22には、商用電源等の外部電源200に接続された2本の電源線がそれぞれ結線される。これにより整流回路10の一対の入力端には、外部電源200から供給される交流電力が入力されている。整流回路10は、交流電力を整流し、これにより得られる直流電力を出力する。整流回路10の一対の出力端の間に整流回路10が出力する直流電力は、コンデンサC1により平滑化された上で力率改善回路20へと供給される。 A pair of input terminals of the rectifier circuit 10 are connected to two terminals T21 and T22, respectively. Two power lines connected to an external power source 200 such as a commercial power source are connected to the two terminals T21 and T22, respectively. As a result, AC power supplied from the external power source 200 is input to the pair of input terminals of the rectifier circuit 10. The rectifier circuit 10 rectifies AC power and outputs DC power obtained thereby. The DC power output from the rectifier circuit 10 between the pair of output ends of the rectifier circuit 10 is supplied to the power factor correction circuit 20 after being smoothed by the capacitor C1.
力率改善回路20は、供給された直流電力を力率改善のために昇圧する。力率改善回路20は、PFC(power factor correction)回路とも称される。力率改善回路20は、トランスTr21、第1のスイッチング素子Q21、電解コンデンサC21及び抵抗器R21を含む。 The power factor correction circuit 20 boosts the supplied DC power to improve the power factor. The power factor correction circuit 20 is also referred to as a PFC (power factor correction) circuit. The power factor correction circuit 20 includes a transformer Tr21, a first switching element Q21, an electrolytic capacitor C21, and a resistor R21.
トランスTr21は、一次側の1つのコイルL21及び二次側の2つのコイルL22,L23を備える。コイルL21の第1端は、整流回路10の出力端の1つとコンデンサC1の一端とに接続されている。コンデンサC1の他端は、主回路のグランド電位に接続されている。コイルL21の第2端には、第1のスイッチング素子Q21のドレインとダイオードD20のアノードが接続されており、ダイオードD20のカソードと電解コンデンサC21の第1端とが続されている。第1のスイッチング素子Q21のソースは、制御回路40のCS端子に接続されるとともに、抵抗器R21を介してグランド電位に接続されている。電解コンデンサC21の第2端は、グランド電位に接続されている。第1のスイッチング素子Q21のゲートは、制御回路40のGD端子に接続されている。第1のスイッチング素子Q21としては、本実施形態ではFETを用いている。かくしてコイルL21、第1のスイッチング素子Q21、ダイオードD20及び電解コンデンサC21は、昇圧チョッパ回路を形成している。そしてコイルL21の第2端と電解コンデンサC21の第1端との接続点における電位と、グランド電位との電位差が、力率改善回路20の出力の電圧VDCとなる。当該電圧VDCは、降圧チョッパ回路30に供給されるとともに、制御回路40のVDC端子とLGND端子との間に供給される。 The transformer Tr21 includes a primary side coil L21 and secondary side coils L22 and L23. The first end of the coil L21 is connected to one of the output ends of the rectifier circuit 10 and one end of the capacitor C1. The other end of the capacitor C1 is connected to the ground potential of the main circuit. The drain of the first switching element Q21 and the anode of the diode D20 are connected to the second end of the coil L21, and the cathode of the diode D20 and the first end of the electrolytic capacitor C21 are connected. The source of the first switching element Q21 is connected to the CS terminal of the control circuit 40 and is connected to the ground potential via the resistor R21. The second end of the electrolytic capacitor C21 is connected to the ground potential. The gate of the first switching element Q21 is connected to the GD terminal of the control circuit 40. In the present embodiment, an FET is used as the first switching element Q21. Thus, the coil L21, the first switching element Q21, the diode D20, and the electrolytic capacitor C21 form a boost chopper circuit. The potential difference between the potential at the connection point between the second end of the coil L21 and the first end of the electrolytic capacitor C21 and the ground potential becomes the output voltage VDC of the power factor correction circuit 20. The voltage VDC is supplied to the step-down chopper circuit 30 and is supplied between the VDC terminal and the LGND terminal of the control circuit 40.
コイルL22の一端は、抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1を直列接続して形成された整流回路を介して制御回路40のVB端子に接続されている。コイルL22の他端は、制御回路40のVS端子に接続されている。かくしてコイルL22は、コイルL21に生じる電流によりVS端子の電位を基準とした電圧を誘起し、当該電圧を制御回路40のVB端子とVS端子との間に供給する。 One end of the coil L22 is connected to the VB terminal of the control circuit 40 via a rectifier circuit formed by connecting a resistor R1, a capacitor C2, and a diode D1 in series. The other end of the coil L22 is connected to the VS terminal of the control circuit 40. Thus, the coil L22 induces a voltage based on the potential of the VS terminal by the current generated in the coil L21, and supplies the voltage between the VB terminal and the VS terminal of the control circuit 40.
コイルL23は、一端が抵抗R23を介して制御回路40のZCD端子に接続され、他端がグランド電位に接続されている。かくしてコイルL23は、コイルL21に生じる電流によりグランド電位を基準とした電圧を誘起し、当該電圧を制御回路40のZCD端子に供給する。 One end of the coil L23 is connected to the ZCD terminal of the control circuit 40 via the resistor R23, and the other end is connected to the ground potential. Thus, the coil L23 induces a voltage based on the ground potential by the current generated in the coil L21, and supplies the voltage to the ZCD terminal of the control circuit 40.
抵抗器R2,R3は、整流回路10の出力端の1つとグランドとの間に直列接続されている。これにより抵抗器R2,R3は、整流回路10の出力端の電位とグランド電位との電位差、すなわち力率改善回路20へと供給される電圧を分圧する分圧回路を形成している。そして抵抗器R2と抵抗器R3との接続点は、制御回路40のMULT端子に接続されている。 The resistors R2 and R3 are connected in series between one of the output ends of the rectifier circuit 10 and the ground. Thus, the resistors R2 and R3 form a voltage dividing circuit that divides the potential difference between the output terminal potential of the rectifier circuit 10 and the ground potential, that is, the voltage supplied to the power factor correction circuit 20. A connection point between the resistor R2 and the resistor R3 is connected to the MULT terminal of the control circuit 40.
抵抗器R4,R5は、電解コンデンサC21の第1端と第2端との間に並列接続されている。これにより抵抗器R4,R5は、コイルL21の第2端の電位とグランド電位との電位差、すなわち力率改善回路20から降圧チョッパ回路30へと供給される電圧を分圧する分圧回路を形成している。そして抵抗器R4と抵抗器R5との接続点は、制御回路40のVFB端子に接続されている。 The resistors R4 and R5 are connected in parallel between the first end and the second end of the electrolytic capacitor C21. As a result, the resistors R4 and R5 form a voltage dividing circuit that divides the potential difference between the potential at the second end of the coil L21 and the ground potential, that is, the voltage supplied from the power factor correction circuit 20 to the step-down chopper circuit 30. ing. A connection point between the resistor R4 and the resistor R5 is connected to the VFB terminal of the control circuit 40.
ダイオードD2は、そのアノード及びカソードが、制御回路40のVcc端子及びVB端子にそれぞれ接続されている。かくしてダイオードD2は、制御回路40のVcc端子から出力される電流をVB端子に入力させるべく通過させる。また、ダイオードD2は、VS端子に対して逆流を阻止する。 The diode D2 has its anode and cathode connected to the Vcc terminal and VB terminal of the control circuit 40, respectively. Thus, the diode D2 passes the current output from the Vcc terminal of the control circuit 40 so as to be input to the VB terminal. Further, the diode D2 prevents a backflow with respect to the VS terminal.
コンデンサC3は、制御回路40のVS端子とVB端子とにそれぞれ接続されている。コンデンサC3は、VB端子の電位がVS端子の電位よりも高いときに、抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1により形成された整流回路から出力される電圧及びVcc端子から出力される後述する電圧Vccにより充電される。 The capacitor C3 is connected to the VS terminal and the VB terminal of the control circuit 40, respectively. The capacitor C3 has a voltage output from the rectifier circuit formed by the resistor R1, the capacitor C2, and the diode D1 and a voltage Vcc described later output from the Vcc terminal when the potential of the VB terminal is higher than the potential of the VS terminal. Is charged.
降圧チョッパ回路30は、少なくとも第2のスイッチング素子Q31、コイルL31、ダイオードD31、コンデンサC31を含む。なお、L32はフィルタとして用いられるが無くてもよい。 The step-down chopper circuit 30 includes at least a second switching element Q31, a coil L31, a diode D31, and a capacitor C31. Note that L32 is not necessarily used as a filter, but may be omitted.
第2のスイッチング素子Q31としては、本実施形態ではFETを用いる。第2のスイッチング素子Q31のドレインは、力率改善回路20のコンデンサ21にの第1端に接続されている。つまり第2のスイッチング素子Q31のドレインが、降圧チョッパ回路30の入力端に相当する。第2のスイッチング素子Q31の制御端であるゲートは、制御回路のHO端子に接続されている。第2のスイッチング素子Q31の出力端としてのソースは、コイルL31の一端に接続されている。コイルL31の他端は、降圧チョッパ回路の出力となる。また第2のスイッチング素子Q31のソースは、コイルL32とダイオードD31との直列回路を介してグランド電位に接続されている。ダイオードD31のアノードがグランド電位に接続される。かくして、第2のスイッチング素子Q31、コイルL31,L32、ダイオードD31及びコンデンサC31は、降圧チョッパを形成している。なお、抵抗器R31は、発光ダイオードD11を流れる電流の検出用であり、コンデンサC31と抵抗器R31との接続点に当該電流に応じた大きさの電位を生じさせる。コンデンサC31と抵抗器R31との接続点は、抵抗器R6を介して制御回路40のOCP端子に接続されている。 In the present embodiment, an FET is used as the second switching element Q31. The drain of the second switching element Q31 is connected to the first end of the capacitor 21 of the power factor correction circuit 20. That is, the drain of the second switching element Q31 corresponds to the input terminal of the step-down chopper circuit 30. The gate which is the control end of the second switching element Q31 is connected to the HO terminal of the control circuit. The source as the output end of the second switching element Q31 is connected to one end of the coil L31. The other end of the coil L31 is an output of the step-down chopper circuit. The source of the second switching element Q31 is connected to the ground potential via a series circuit of a coil L32 and a diode D31. The anode of the diode D31 is connected to the ground potential. Thus, the second switching element Q31, coils L31 and L32, diode D31 and capacitor C31 form a step-down chopper. The resistor R31 is for detecting the current flowing through the light emitting diode D11, and generates a potential having a magnitude corresponding to the current at a connection point between the capacitor C31 and the resistor R31. The connection point between the capacitor C31 and the resistor R31 is connected to the OCP terminal of the control circuit 40 via the resistor R6.
コイルL31とコンデンサC31との接続点は、降圧チョッパの出力端に相当する。この接続点は、光源ユニットの端子T11に接触する端子T31に接続されている。 The connection point between the coil L31 and the capacitor C31 corresponds to the output terminal of the step-down chopper. This connection point is connected to a terminal T31 that contacts the terminal T11 of the light source unit.
抵抗器R32は、光源ユニットの端子T12,T13にそれぞれ接触する端子T32,T33に両端がそれぞれ接続されている。抵抗器R32と端子T32との接続点は、制御回路40のOP−端子に接続されている。端子T33は、抵抗器R31を介してグランド電位に接続されている。 The resistor R32 is connected at both ends to terminals T32 and T33 which are in contact with the terminals T12 and T13 of the light source unit, respectively. The connection point between the resistor R32 and the terminal T32 is connected to the OP-terminal of the control circuit 40. The terminal T33 is connected to the ground potential via the resistor R31.
コンデンサC4は、制御回路40のCOMP端子とLGND端子との間に接続される。抵抗器R7及びコンデンサC5は、制御回路40のCOMP端子とLGND端子との間に直列に接続される。 The capacitor C4 is connected between the COMP terminal and the LGND terminal of the control circuit 40. The resistor R7 and the capacitor C5 are connected in series between the COMP terminal and the LGND terminal of the control circuit 40.
抵抗器R8,R9は、コイルL31とLGND端子との間に直列に接続されている。コンデンサC6及び抵抗器R10は、コイルL31と、抵抗器R8と抵抗器R9との接続点との間に直列に接続されている。そして抵抗器R8,R9,R10の接続点は、制御回路40のABN端子に接続されている。抵抗器R8,R9は降圧チョッパ回路出力の電圧検出回路を構成し、コンデンサC6及び抵抗器R10は降圧チョッパ回路出力の電圧変化検出回路を構成する。 Resistors R8 and R9 are connected in series between the coil L31 and the LGND terminal. The capacitor C6 and the resistor R10 are connected in series between the coil L31 and a connection point between the resistor R8 and the resistor R9. The connection points of the resistors R8, R9, and R10 are connected to the ABN terminal of the control circuit 40. Resistors R8 and R9 constitute a voltage detection circuit that outputs a step-down chopper circuit, and capacitor C6 and resistor R10 constitute a voltage change detection circuit that outputs a step-down chopper circuit.
図2は制御回路40の要部構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the control circuit 40.
制御回路40は、例えばIC(integrated circuit)回路として実現してもよいし、その構成の一部をICの外に設けてもよいし、すべての構成をアナログ回路で構成してもよい。制御回路40は、PFC制御回路41、点灯制御回路42、保護回路43、電源回路44、エラーアンプ45及び監視回路46を含む。ただし、制御回路40に含まれる各回路の一部又は全てを個別に構成してもよい。また、制御回路40に含まれる各回路で行われる処理の一部を、コンピュータを用いたソフトウェア処理により実現することもできる。 The control circuit 40 may be realized, for example, as an IC (integrated circuit) circuit, a part of the configuration may be provided outside the IC, or all the configurations may be configured by analog circuits. The control circuit 40 includes a PFC control circuit 41, a lighting control circuit 42, a protection circuit 43, a power circuit 44, an error amplifier 45, and a monitoring circuit 46. However, some or all of the circuits included in the control circuit 40 may be individually configured. In addition, a part of processing performed in each circuit included in the control circuit 40 can be realized by software processing using a computer.
制御回路40に含まれる各回路の機能を説明するのに先立ち、制御回路40が備える各端子のうちの入力機能を持つ端子について説明する。該当する端子は、MULT端子、ZCD端子、CS端子、VS端子、VB端子、VFB端子、VDC端子、OCP端子、COMP端子、OP−端子及びABN端子である。 Prior to describing the function of each circuit included in the control circuit 40, a terminal having an input function among the terminals included in the control circuit 40 will be described. The corresponding terminals are the MULT terminal, ZCD terminal, CS terminal, VS terminal, VB terminal, VFB terminal, VDC terminal, OCP terminal, COMP terminal, OP-terminal and ABN terminal.
MULT端子は、力率改善回路20への入力電圧を監視するための端子である。 The MULT terminal is a terminal for monitoring the input voltage to the power factor correction circuit 20.
ZCD端子の電位は、コイルL23に誘起される電圧に応じて変化する。そして、コイルL21に流れる電流によって誘起されるL23の電圧をZCD端子で検出することでコイルL21の電流がゼロになったことを検出する。 The potential of the ZCD terminal changes according to the voltage induced in the coil L23. And it detects that the electric current of the coil L21 became zero by detecting the voltage of L23 induced by the electric current which flows into the coil L21 with a ZCD terminal.
CS端子の電位は、第1のスイッチング素子Q21のドレイン−ソース間に流れる電流に応じて変化する。つまりCS端子は、上記電流の大きさを監視するための端子である。 The potential of the CS terminal changes according to the current flowing between the drain and source of the first switching element Q21. That is, the CS terminal is a terminal for monitoring the magnitude of the current.
VS端子の電位は、HO端子、VB端子の基準電位を定めるための端子である。 The potential of the VS terminal is a terminal for determining the reference potential of the HO terminal and the VB terminal.
VB端子は、HO端子に電圧を発生させるための電源用の端子であり、その電源はVcc端子からダイオードD2を介して供給される。また、VB端子にはコイルL22で発生した電圧を抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1を介して供給される。なお、Vcc端子から供給される電圧は、例えば降圧チョッパ回路30のコイルL31と磁気結合された図示しないコイル等で発生した電圧を元に供給される。 The VB terminal is a power supply terminal for generating a voltage at the HO terminal, and the power is supplied from the Vcc terminal via the diode D2. The voltage generated by the coil L22 is supplied to the VB terminal via the resistor R1, the capacitor C2, and the diode D1. The voltage supplied from the Vcc terminal is supplied based on, for example, a voltage generated by a coil (not shown) magnetically coupled to the coil L31 of the step-down chopper circuit 30.
VFB端子は、力率改善回路20の出力の電圧VDCに応じた電位となる。つまりVF端子は、電圧VDCの大きさを監視するための端子である。 The VFB terminal has a potential corresponding to the output voltage VDC of the power factor correction circuit 20. That is, the VF terminal is a terminal for monitoring the magnitude of the voltage VDC.
VDC端子は、電圧VDCを制御回路40の動作電圧として取り込むための端子である。 The VDC terminal is a terminal for taking in the voltage VDC as the operating voltage of the control circuit 40.
OCP端子の電位は、抵抗器R31に流れる電流に応じた電位となる。抵抗器R31に流れる電流は、発光ダイオードD11を流れた電流である。つまりOCP端子は、発光ダイオードD11に供給された電流の大きさを監視するための端子であり、本実施形態では過電流保護のために使用する。 The potential of the OCP terminal is a potential corresponding to the current flowing through the resistor R31. The current flowing through the resistor R31 is the current flowing through the light emitting diode D11. That is, the OCP terminal is a terminal for monitoring the magnitude of the current supplied to the light emitting diode D11, and is used for overcurrent protection in this embodiment.
COMP端子は、後述するようにコンデンサC4,C5を充電する端子である。またCOMP端子は、コンデンサC4,C5からの放電により生じる電圧を取り込む端子である。 The COMP terminal is a terminal for charging the capacitors C4 and C5 as will be described later. The COMP terminal is a terminal for taking in a voltage generated by the discharge from the capacitors C4 and C5.
OP−端子の電位は、発光ダイオードD11に流れる電流と抵抗R11に基づく電圧降下に相当する電圧であり、端子T12、T13間に発生する電位差となる。発光ダイオードD11の負荷に応じて抵抗R11の抵抗値の大きさが設定され、すなわち流すべき電流値に応じて設定されており、OP−の値が予め設定された目標値に一致するように電源装置2の出力電流がフィードバック制御される。なお、光源ユニット1の端子T12が端子T32と接触していない場合には、OP−端子には検出電圧が入力されなくなる。また、OP−の値が一定時間目標値に一致しない場合は電源装置2の異常が推定される。そこで、本実施形態では、OP−端子は、光源ユニット1が正常に装着されているか否か、ならびに電源装置2の異常を監視するための端子としても利用する。 The potential of the OP− terminal is a voltage corresponding to a voltage drop based on the current flowing through the light emitting diode D11 and the resistor R11, and is a potential difference generated between the terminals T12 and T13. The magnitude of the resistance value of the resistor R11 is set according to the load of the light emitting diode D11, that is, set according to the current value to be passed, and the power source is set so that the value of OP− matches the preset target value. The output current of the device 2 is feedback controlled. When the terminal T12 of the light source unit 1 is not in contact with the terminal T32, the detection voltage is not input to the OP-terminal. Further, when the value of OP− does not match the target value for a certain period of time, an abnormality of the power supply device 2 is estimated. Therefore, in the present embodiment, the OP-terminal is also used as a terminal for monitoring whether or not the light source unit 1 is normally mounted and whether the power supply device 2 is abnormal.
ABN端子は、降圧チョッパ回路30から光源ユニット1へと供給される電圧の変化量または電位に応じた出力が入力される。上記変化量は、抵抗器R8,R9が形成する電圧検出回路としての分圧回路と、コンデンサC6及び抵抗器R10が形成する電圧変化検出回路としての微分回路とにより検出される。つまりABN端子は、降圧チョッパ回路30から光源ユニット1へと供給される電圧の一定時間当たりの変化量を監視するための端子である。 The ABN terminal receives an output corresponding to a change amount or potential of a voltage supplied from the step-down chopper circuit 30 to the light source unit 1. The amount of change is detected by a voltage dividing circuit as a voltage detection circuit formed by the resistors R8 and R9 and a differentiation circuit as a voltage change detection circuit formed by the capacitor C6 and the resistor R10. That is, the ABN terminal is a terminal for monitoring the amount of change per certain time of the voltage supplied from the step-down chopper circuit 30 to the light source unit 1.
さて、PFC制御回路41は、MULT端子、ZCD端子、COMP端子、CS端子及びVFB端子のそれぞれの電位に基づき、第1のスイッチング素子Q21をオン/オフすることで自励発振制御を行う。この制御のための処理については、既存の処理を用いることができるので、その詳細な説明は省略する。第1のスイッチング信号は、例えば40〜50kHz程度の高周波信号となる。 Now, the PFC control circuit 41 performs self-oscillation control by turning on / off the first switching element Q21 based on the respective potentials of the MULT terminal, ZCD terminal, COMP terminal, CS terminal, and VFB terminal. Since the existing process can be used for the process for this control, the detailed description is abbreviate | omitted. The first switching signal is a high-frequency signal of about 40 to 50 kHz, for example.
点灯制御回路42は、VB端子とVS端子との間の電圧を用いて、第2のスイッチング素子Q31をオン/オフするためのスイッチング信号(以下、第2のスイッチング信号と称する)を生成する。なお点灯制御回路42は、降圧チョッパ回路30におけるチョッピングに関して、OP−端子の電位がOP+の基準電位に一致するように、すなわち発光ダイオードD11に流れる電流を一定とするようなフィードバック制御を行うように第2のスイッチング信号を生成する。かくして点灯制御回路42は、信号生成回路に相当する。 The lighting control circuit 42 uses a voltage between the VB terminal and the VS terminal to generate a switching signal (hereinafter referred to as a second switching signal) for turning on / off the second switching element Q31. The lighting control circuit 42 performs feedback control for chopping in the step-down chopper circuit 30 so that the potential of the OP− terminal matches the reference potential of OP +, that is, the current flowing through the light emitting diode D11 is constant. A second switching signal is generated. Thus, the lighting control circuit 42 corresponds to a signal generation circuit.
保護回路43は、通常はVDC端子を電源回路44に接続している。保護回路43は、監視回路46の制御のもとに、VDC端子と電源回路44との接続を遮断する。 The protection circuit 43 normally has a VDC terminal connected to the power supply circuit 44. The protection circuit 43 cuts off the connection between the VDC terminal and the power supply circuit 44 under the control of the monitoring circuit 46.
電源回路46は、制御回路46の立ち上げ時にVDC端子から取り込まれた電圧VDCを用いてドロッパ電源を生成する。電圧VDCを用いて生成されたドロッパ電源は立ち上げから一定時間制御回路40内の各回路を動作させるための動作電圧と、電圧Vccとを供給する。また、電源回路46は図示しない任意の電源を電源装置2から確保するように構成されており、前記ドロッパ電源供給がタイムアウトした後は任意の電源から各回路を動作させるための動作電圧と、電圧Vccとを生成する。 The power supply circuit 46 generates a dropper power supply using the voltage VDC taken from the VDC terminal when the control circuit 46 is started up. The dropper power supply generated by using the voltage VDC supplies an operating voltage for operating each circuit in the control circuit 40 for a certain period of time from the start-up and the voltage Vcc. Further, the power supply circuit 46 is configured to secure an arbitrary power supply (not shown) from the power supply device 2, and after the dropper power supply has timed out, an operating voltage for operating each circuit from the arbitrary power supply, and a voltage Vcc is generated.
エラーアンプ45は、差動アンプであり、非反転入力端に基準値OP+が入力され、反転入力端子にはOP−端子が接続されている。エラーアンプ45は、基準値OP+に対するOP−端子の電位の差分に応じた大きさの電圧を出力する。エラーアンプ45の出力は、点灯制御回路44と監視回路46とに入力される。 The error amplifier 45 is a differential amplifier, and the reference value OP + is input to the non-inverting input terminal, and the OP− terminal is connected to the inverting input terminal. The error amplifier 45 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the difference in the potential of the OP− terminal with respect to the reference value OP +. The output of the error amplifier 45 is input to the lighting control circuit 44 and the monitoring circuit 46.
監視回路46は、エラーアンプ45から出力された電圧と、ABN端子の電位とに基づいて照明装置100の異常を監視する。監視回路46は、異常検出時には、GD端子からの出力を停止するように保護回路43を制御する。 The monitoring circuit 46 monitors the abnormality of the lighting device 100 based on the voltage output from the error amplifier 45 and the potential of the ABN terminal. The monitoring circuit 46 controls the protection circuit 43 so as to stop the output from the GD terminal when an abnormality is detected.
次に以上のように構成された照明装置100の動作について説明する。 Next, operation | movement of the illuminating device 100 comprised as mentioned above is demonstrated.
(定常的な動作状態における動作)
まず、定常的な動作状態における動作について説明する。
(Operation in steady operating conditions)
First, the operation in a steady operation state will be described.
定常的な動作状態において力率改善回路20は、位相補償を行いつつ、電圧VDCを予め定められた目標電圧とするように昇圧チョッピングする。これは、PFC制御回路41が、第1のスイッチング信号を第1のスイッチング素子Q21のゲートに供給することにより実現される。PFC制御回路41は、力率改善回路20へと供給される電圧、電圧VDCおよびその目標値との差、スイッチング素子Q21を流れる電流に応じて設定される電流の上限値、コイルL21を流れる電流がゼロになったタイミング等により第1のスイッチング信号を調整することにより、周知の自励発振方式による昇圧チョッピングの制御を行う。なお目標電圧は、例えば400Vに定められる。PFC制御回路41は、VFB端子の電位と予め定められた基準電位との差分に相当する電圧を図示しないエラーアンプにより得て、当該電圧を第1のスイッチング信号の周波数及びデューティ比を調整するためのフィードバックに加味する。ただし、上記のエラーアンプにより得た電圧を抵抗器R7及びコンデンサC4,C5により形成されたCR回路に出し入れすることにより、当該電圧の変動を小さくする。これよりPFC制御回路41は、フィードバックの応答速度を調整し、発振現象を防止する。 In a steady operation state, the power factor correction circuit 20 performs step-up chopping so that the voltage VDC is set to a predetermined target voltage while performing phase compensation. This is realized by the PFC control circuit 41 supplying the first switching signal to the gate of the first switching element Q21. The PFC control circuit 41 includes a voltage supplied to the power factor correction circuit 20, a difference between the voltage VDC and its target value, an upper limit value of a current set according to a current flowing through the switching element Q21, and a current flowing through the coil L21. By adjusting the first switching signal at the timing when becomes zero, etc., boost chopping is controlled by a well-known self-excited oscillation method. The target voltage is set to 400V, for example. The PFC control circuit 41 obtains a voltage corresponding to the difference between the potential of the VFB terminal and a predetermined reference potential by an error amplifier (not shown), and adjusts the frequency and duty ratio of the first switching signal. Add to the feedback. However, the voltage fluctuation is reduced by putting the voltage obtained by the error amplifier in and out of the CR circuit formed by the resistor R7 and the capacitors C4 and C5. Accordingly, the PFC control circuit 41 adjusts the response speed of feedback to prevent an oscillation phenomenon.
監視回路46は、後述する異常が生じていない状況においては、保護回路43を動作させていない。 The monitoring circuit 46 does not operate the protection circuit 43 in a situation where an abnormality described later does not occur.
また定常的な動作状態において降圧チョッパ回路30は、力率改善回路20から供給される電圧を降圧しつつ、発光ダイオードD11に流れる電流が、発光ダイオードD11を適正な強度で発光させるための大きさで一定となるように降圧チョッピングする。これは、点灯制御回路42が生成する第2のスイッチング信号を、第2のスイッチング素子Q31のゲートに供給することにより実現される。点灯制御回路42は、発光ダイオードD11に流れる電流の大きさを、発光強度の設定値に応じた強度で発光ダイオードD11を発光させるための適切な大きさに近付けるように、第2のスイッチング信号の周波数及びデューティ比を調整する。 In the steady operation state, the step-down chopper circuit 30 steps down the voltage supplied from the power factor correction circuit 20, and the current flowing through the light-emitting diode D11 is large enough to cause the light-emitting diode D11 to emit light with appropriate intensity. Step-down chopping to be constant at This is realized by supplying the second switching signal generated by the lighting control circuit 42 to the gate of the second switching element Q31. The lighting control circuit 42 sets the second switching signal so that the magnitude of the current flowing through the light emitting diode D11 is close to an appropriate magnitude for causing the light emitting diode D11 to emit light with an intensity corresponding to the set value of the emission intensity. Adjust the frequency and duty ratio.
このとき、点灯制御回路42を動作させるための電力は、ブートストラップ方式によって得られる。つまり、第2のスイッチング素子Q31がオン/オフを繰り返す中で第2のスイッチング素子Q31がオフとなると、コイルL31の回生電流が、コンデンサC31、抵抗器R31、ダイオードD31及びコイルL32を介して流れる。これにより、VS端子の電位がグランド電位付近まで低下する。このとき、Vcc端子はグランド電位を基準にVcc電圧を発生させており、Vcc端子から出力される電圧VccをVB端子に供給可能に構成されている。また、コイルL22から抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1を介して供給される電圧がVB端子に供給されており、Vcc端子から出力される電圧VccがVB端子に供給されないときには、当該電圧がVF端子に供給される。このように、常にVB端子に電源を供給できる。 At this time, power for operating the lighting control circuit 42 is obtained by a bootstrap system. That is, when the second switching element Q31 is turned off while the second switching element Q31 is repeatedly turned on / off, the regenerative current of the coil L31 flows through the capacitor C31, the resistor R31, the diode D31, and the coil L32. . As a result, the potential of the VS terminal decreases to near the ground potential. At this time, the Vcc terminal generates the Vcc voltage with reference to the ground potential, and the voltage Vcc output from the Vcc terminal can be supplied to the VB terminal. Further, when the voltage supplied from the coil L22 via the resistor R1, the capacitor C2, and the diode D1 is supplied to the VB terminal and the voltage Vcc output from the Vcc terminal is not supplied to the VB terminal, the voltage is VF. Supplied to the terminal. In this way, power can always be supplied to the VB terminal.
(始動時の動作)
次に照明装置100の始動時の動作について説明する。
(Operation at start-up)
Next, the operation at the start of the lighting device 100 will be described.
図3は照明装置100の始動時における電圧VDC及び選択回路43の動作の時間変化を表す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the time change of the voltage VDC and the operation of the selection circuit 43 when the lighting apparatus 100 is started.
照明装置100が動作していないとき、第1のスイッチング素子Q21及び第2のスイッチング素子Q31はいずれもオフ状態である。整流回路10及びコンデンサC1により得られた直流電力が力率改善回路20へと与えられるようになると、電圧VDCとしては、まずはその直流電力の電圧が表れる。この電圧VDCが電源回路44に供給されると、電源回路44が一定時間ドロッパ電源を生成し、これにより制御回路40の他の各回路が始動する。 When the illumination device 100 is not operating, both the first switching element Q21 and the second switching element Q31 are in the off state. When the DC power obtained by the rectifier circuit 10 and the capacitor C1 is supplied to the power factor correction circuit 20, the voltage VDC first shows the voltage of the DC power. When this voltage VDC is supplied to the power supply circuit 44, the power supply circuit 44 generates a dropper power supply for a certain period of time, whereby the other circuits of the control circuit 40 are started.
PFS制御回路41は、VFB端子の電位を監視し、電圧VDCが目標電圧よりも大きく設定された保護閾値未満であるならば、第1のスイッチング信号を端子GDから出力する。これにより、第1のスイッチング信号が第1のスイッチング素子Q21へと供給されることとなり、第1のスイッチング素子Q21は昇圧チョッピングのためのオン/オフを繰り返す。そうすると、電圧VDCは図3に示すように徐々に上昇する。なお、目標電圧及び保護閾値は、例えば照明装置100、電源装置2又は制御回路40の設計者などによって任意に定められてよい。ただし保護閾値は、目標電圧よりも若干大きな値として定められる。 The PFS control circuit 41 monitors the potential of the VFB terminal, and outputs the first switching signal from the terminal GD if the voltage VDC is less than the protection threshold set larger than the target voltage. As a result, the first switching signal is supplied to the first switching element Q21, and the first switching element Q21 is repeatedly turned on / off for boost chopping. Then, voltage VDC gradually increases as shown in FIG. The target voltage and the protection threshold value may be arbitrarily determined by, for example, the designer of the lighting device 100, the power supply device 2, or the control circuit 40. However, the protection threshold is set as a value slightly larger than the target voltage.
このとき、降圧チョッパ回路30はまだ始動されていない。つまり、ブートストラップ動作は行われていない。しかしながら、第1のスイッチング素子Q21がオンである場合にコイルL21に電流が生じることで、コイルL21に電圧が誘起される。そしてこの電圧が、抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1により形成された整流回路で整流された上でVB端子に印加されることで、コンデンサC3が充電される。かくして、トランスTr21、抵抗器R1、コンデンサC2及びダイオードD1は、第1のスイッチング素子Q21への電流の流れを利用してコンデンサC3を充電する充電手段として機能している。 At this time, the step-down chopper circuit 30 has not been started yet. That is, no bootstrap operation is performed. However, when the first switching element Q21 is on, a current is generated in the coil L21, so that a voltage is induced in the coil L21. The voltage is rectified by a rectifier circuit formed by the resistor R1, the capacitor C2, and the diode D1, and then applied to the VB terminal, whereby the capacitor C3 is charged. Thus, the transformer Tr21, the resistor R1, the capacitor C2, and the diode D1 function as a charging unit that charges the capacitor C3 using the current flow to the first switching element Q21.
さて、図3においては、時点T1において電圧VDCが保護閾値に到達している。
このように電圧VDCが保護閾値以上となると、PFC制御回路41は第2のスイッチング信号の出力を停止する。これにより、第1のスイッチング素子Q21はオフ状態となる。
In FIG. 3, the voltage VDC has reached the protection threshold at time T1.
As described above, when the voltage VDC is equal to or higher than the protection threshold, the PFC control circuit 41 stops outputting the second switching signal. Thereby, the first switching element Q21 is turned off.
図3においては、第2のスイッチング信号の出力を停止していることにより、電圧VDCはある程度のオーバーシュートが生じたのちに低下に転じている。そして時点T2において電圧VDCが目標電圧未満となっている。このように電圧VDCが目標電圧未満となると、PFC制御回路41は第1のスイッチング信号の出力を再開する。なお、PFC制御回路41は、電圧VDCが、目標電圧とは別に定められた再開閾値未満となった場合に、第1のスイッチング信号の出力を再開してもよい。再開閾値は第2の閾値に相当するものであり、例えば照明装置100、電源装置2又は制御回路40の設計者などによって任意に定められてよい。ただし再開閾値は、好ましくは保護閾値以下の値として、さらに好ましくは保護閾値未満の値として定められる。再開閾値は、典型的には目標電圧以下の値に定められる。 In FIG. 3, since the output of the second switching signal is stopped, the voltage VDC starts to decrease after some overshoot occurs. At time T2, the voltage VDC is less than the target voltage. As described above, when the voltage VDC becomes less than the target voltage, the PFC control circuit 41 resumes outputting the first switching signal. Note that the PFC control circuit 41 may resume the output of the first switching signal when the voltage VDC becomes less than the restart threshold value set separately from the target voltage. The restart threshold value corresponds to the second threshold value, and may be arbitrarily determined by the designer of the lighting device 100, the power supply device 2, or the control circuit 40, for example. However, the restart threshold value is preferably set as a value equal to or smaller than the protection threshold value, and more preferably as a value smaller than the protection threshold value. The restart threshold is typically set to a value equal to or lower than the target voltage.
このようにして、電圧VDCが保護閾値以上となってから目標電圧未満となるまでの期間(以下、オーバーシュート期間と称する)には、第1のスイッチング素子Q21は連続的にオフとされる。
そして図3においては、電圧VDCはその後には保護閾値を超えることなく目標電圧に収束しているため、PFC制御回路41は第1のスイッチング信号を出力し続けている。
In this manner, the first switching element Q21 is continuously turned off during a period from when the voltage VDC is equal to or higher than the protection threshold to when it is lower than the target voltage (hereinafter referred to as an overshoot period).
In FIG. 3, since the voltage VDC subsequently converges to the target voltage without exceeding the protection threshold, the PFC control circuit 41 continues to output the first switching signal.
さて点灯制御回路42は、電圧VDCにオーバーシュートが生じた少し後から動作を開始する。つまり点灯制御回路42は、オーバーシュート期間であるために第1のスイッチング素子Q21がオフ状態となっているときに始動する場合がある。 Now, the lighting control circuit 42 starts to operate slightly after the overshoot occurs in the voltage VDC. That is, the lighting control circuit 42 may be started when the first switching element Q21 is in an off state because of the overshoot period.
このときには降圧チョッパ回路30は動作を停止しているから、第2のスイッチング素子Q31はオフ状態であり、回生電流も生じていない。このため、第2のスイッチング素子Q31のソースの電位、すなわちVS端子の電位は、不定となっている。つまり第2のスイッチング素子Q31は、当該不定の電位に対して規定の電位差を持つ電位(以下、始動電位と称する)をゲートに生じさせなければ、オンすることができない。 At this time, since the step-down chopper circuit 30 stops operating, the second switching element Q31 is in an OFF state, and no regenerative current is generated. For this reason, the potential of the source of the second switching element Q31, that is, the potential of the VS terminal is indefinite. That is, the second switching element Q31 cannot be turned on unless a potential having a specified potential difference (hereinafter referred to as a starting potential) is generated at the gate.
しかしながらこのときには、力率改善回路20におけるチョッピング動作が停止しているから、コイルL22には電圧が誘起されず、HO端子の電位を始動電位とするために点灯制御回路42が必要とする電圧をコイルL22から得ることができない。 However, at this time, since the chopping operation in the power factor correction circuit 20 is stopped, no voltage is induced in the coil L22, and the voltage required by the lighting control circuit 42 to set the potential of the HO terminal as the starting potential is set. It cannot be obtained from the coil L22.
一方で、VB端子とVS端子との間には、電圧VccにコンデンサC3の端子間電圧を足し合わせた電圧が入力されている。 On the other hand, a voltage obtained by adding the voltage across the capacitor C3 to the voltage Vcc is input between the VB terminal and the VS terminal.
なお、コンデンサC3としては、VB端子とVS端子との間の電圧を、HO端子の電位を始動電位とするために点灯制御回路42が必要とする電圧にオーバーシュート期間の全期間に渡って維持できる量の電荷を蓄積できる容量の素子を用いる。またトランスTr21は、照明装置100の始動後、オーバーシュート期間に至るまでの間に、上記の電荷量を前記コンデンサC3に充電するのに必要な電圧をコイルL22に誘起できるように構成する。コイルL22に誘起される電圧は、コイルL21の電流が一定である場合は、コイルL21の巻数に対するコイルL22の巻数の比率に比例するので、当該比率を、上記の充電に必要な電圧を誘起できるように定める。 In addition, as the capacitor C3, the voltage between the VB terminal and the VS terminal is maintained at the voltage required by the lighting control circuit 42 to set the potential of the HO terminal as the starting potential over the entire overshoot period. An element having a capacity capable of accumulating as much charge as possible is used. Further, the transformer Tr21 is configured so that a voltage required to charge the capacitor C3 with the amount of charge can be induced in the coil L22 after the lighting device 100 is started and before the overshoot period. Since the voltage induced in the coil L22 is proportional to the ratio of the number of turns of the coil L22 to the number of turns of the coil L21 when the current of the coil L21 is constant, the voltage necessary for the charging can be induced by the ratio. Determine as follows.
かくして、オーバーシュート期間の全期間に渡りHO端子の電位を始動電位とするために制御回路40が必要とする電圧が、VB端子に常に入力されている。したがって点灯制御回路42は、VB端子とVS端子との間の電圧を用いることで、HO端子の電位を始動電位とすることができ、第2のスイッチング素子Q31をオンすることができる。かくして、電源回路44と、トランスTr21、抵抗器R1、コンデンサC2、ダイオードD1及びコンデンサC3により形成された回路とにより、力率改善回路20の出力電圧及びコンデンサC3が蓄えた電荷から点灯制御回路42の動作電力を生成する電力生成回路が形成されていることになる。 Thus, the voltage required by the control circuit 40 in order to set the potential of the HO terminal as the starting potential throughout the entire overshoot period is always input to the VB terminal. Therefore, the lighting control circuit 42 can use the voltage between the VB terminal and the VS terminal to set the potential of the HO terminal as the starting potential, and can turn on the second switching element Q31. Thus, the power supply circuit 44 and the circuit formed by the transformer Tr21, the resistor R1, the capacitor C2, the diode D1 and the capacitor C3 are used to calculate the lighting control circuit 42 from the output voltage of the power factor correction circuit 20 and the charge stored in the capacitor C3. Thus, a power generation circuit for generating the operating power is formed.
一方、第1の出力電圧に相当する電圧VDCが、第1の閾値に相当する保護閾値以上となってから第2の閾値に相当する目標電圧未満となるまでの期間がオーバーシュート期間に相当する。そして上記動作により、オーバーシュート期間には、電圧VDCを低下させるとともに、第1のスイッチング素子Q21をオフ状態にさせる。かくして上記動作を実現するPFC制御回路41は、上記の制御のための制御回路としての機能を実現する。 On the other hand, the period from when the voltage VDC corresponding to the first output voltage becomes equal to or higher than the protection threshold value corresponding to the first threshold value to become less than the target voltage corresponding to the second threshold value corresponds to the overshoot period. . With the above operation, during the overshoot period, the voltage VDC is lowered and the first switching element Q21 is turned off. Thus, the PFC control circuit 41 that realizes the above operation realizes a function as a control circuit for the above control.
つまり、電源装置2によれば、オーバーシュート期間において力率改善回路20におけるチョッピング動作を継続していても、降圧チョッパ回路30を確実に始動させることが可能となる。 That is, according to the power supply device 2, the step-down chopper circuit 30 can be reliably started even if the chopping operation in the power factor correction circuit 20 is continued during the overshoot period.
(異常監視動作)
監視回路46は、ABN端子の電位を監視する。ABN端子の電圧は前述したように、降圧チョッパ回路30から光源ユニット1へと供給される電圧の一定時間当たりの変化量又は電圧値を表す。そして監視回路46は、当該変化量が予め定められた規定量以上となった場合に、異常と判定する。例えば、監視回路46は、負荷が脱落した場合等、降圧チョッパ回路30から光源ユニット1へと供給される電圧が急峻に変動した場合に異常と判定する。また、ABN端子の電圧が所定の電圧値以上になったときも異常と判定する。つまり、図4に示すように、縦軸に時間、縦軸に降圧チョッパ回路30の出力電圧値をとったときに、電圧が閾値Vth1以上又は傾きVth2以上の領域(図中斜線で示す領域)を異常と判定する。
(Abnormality monitoring operation)
The monitoring circuit 46 monitors the potential at the ABN terminal. As described above, the voltage at the ABN terminal represents the change amount or voltage value of the voltage supplied from the step-down chopper circuit 30 to the light source unit 1 per certain time. The monitoring circuit 46 determines that there is an abnormality when the amount of change is equal to or greater than a predetermined amount. For example, the monitoring circuit 46 determines that there is an abnormality when the voltage supplied from the step-down chopper circuit 30 to the light source unit 1 fluctuates sharply, such as when the load is dropped. Also, when the voltage at the ABN terminal becomes equal to or higher than a predetermined voltage value, it is determined as abnormal. That is, as shown in FIG. 4, when the vertical axis represents time and the vertical axis represents the output voltage value of the step-down chopper circuit 30, the voltage is greater than or equal to the threshold value Vth1 or greater than or equal to the slope Vth2 (the area indicated by the slanted line in the figure). Is determined to be abnormal.
監視回路46は、エラーアンプ45が出力する電圧を監視する。エラーアンプ45は前述したように、基準値OP+に対するOP−端子の電位の差分に応じた大きさの電圧を出力する。そしてOP−端子の電位は、光源ユニット1が正しく装着されている場合には発光ダイオードD11による負荷の大きさに応じた電位であり、光源ユニット1が正しく装着されていない場合には検出電圧が入力されない。つまり、エラーアンプ45が出力する電圧は、OP−端子の電位がOP+端子よりも大きい場合はLowとなり、光源ユニット1が正しく装着されていない場合に最大(High)となる。そこで監視回路46は、エラーアンプ45が出力する電圧が予め定められた規定電圧以上となった場合、HighまたはLow状態が一定時間継続した場合に、異常と判定する。例えば、highが継続する場合は、光源ユニット1が正しく装着されていない場合や、OP−端子への入力が欠損していることが想定される。また、Lowが継続する場合は、降圧チョッパ回路30の第2のスイッチング素子Q31の故障が推定される。従って監視回路46は、これらを異常と判定する。 The monitoring circuit 46 monitors the voltage output from the error amplifier 45. As described above, the error amplifier 45 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the difference in the potential of the OP− terminal with respect to the reference value OP +. The potential of the OP-terminal is a potential corresponding to the load of the light emitting diode D11 when the light source unit 1 is correctly mounted, and the detected voltage when the light source unit 1 is not correctly mounted. Not entered. That is, the voltage output from the error amplifier 45 is low when the potential of the OP− terminal is larger than that of the OP + terminal, and is maximum (High) when the light source unit 1 is not correctly attached. Therefore, the monitoring circuit 46 determines that an abnormality occurs when the voltage output from the error amplifier 45 is equal to or higher than a predetermined voltage, or when the High or Low state continues for a certain time. For example, when high continues, it is assumed that the light source unit 1 is not correctly mounted or that the input to the OP-terminal is missing. If Low continues, a failure of the second switching element Q31 of the step-down chopper circuit 30 is estimated. Therefore, the monitoring circuit 46 determines that these are abnormal.
監視回路46は、異常と判定した場合には、保護回路43を動作させて電源回路44への電圧VDCの供給を遮断する。これにより、電源回路44から制御回路40内の各部への動作電圧の供給が停止され、力率改善回路20及び降圧チョッパ回路30の動作も停止される。 If the monitoring circuit 46 determines that there is an abnormality, the monitoring circuit 46 operates the protection circuit 43 to cut off the supply of the voltage VDC to the power supply circuit 44. Thereby, the supply of the operating voltage from the power supply circuit 44 to each part in the control circuit 40 is stopped, and the operations of the power factor correction circuit 20 and the step-down chopper circuit 30 are also stopped.
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。 This embodiment can be variously modified as follows.
コンデンサC3は、ブートストラップ動作のためと、降圧チョッパ回路30の始動のためとで共用としているが、それぞれの用途に別々のコンデンサを備えてもよい。また、降圧チョッパ回路30のスイッチングにブートストラップ方式を用いなくてもよい。 The capacitor C3 is shared for bootstrap operation and for starting the step-down chopper circuit 30, but a separate capacitor may be provided for each application. Further, the bootstrap system may not be used for switching of the step-down chopper circuit 30.
電源装置2は、光源ユニット1とは別の種類の負荷に対して電力供給するために用いられてもよい。つまり電源装置2は、照明装置100とは別の種類の装置に組み込まれてもよいし、独立した装置として実現されてもよい。 The power supply device 2 may be used to supply power to a load of a different type from the light source unit 1. That is, the power supply device 2 may be incorporated in a device of a different type from the lighting device 100 or may be realized as an independent device.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…光源ユニット、2…電源装置、10…整流回路、20…力率改善回路、30…降圧チョッパ回路、40…制御回路、41…PFC制御回路、42…点灯制御回路、43…保護回路、44…電源回路、45…エラーアンプ、46…監視回路、100…照明装置、200…外部電源、C1,C2,C3,C4,C5,C6,C31…コンデンサ、C21…電解コンデンサ、D1,D2,D31…ダイオード、D11…発光ダイオード、L21,L22,L23,L31…コイル、Q21…第1のスイッチング素子、Q31…第2のスイッチング素子、R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R21,R31,R32…抵抗器、Tr21…トランス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source unit, 2 ... Power supply device, 10 ... Rectifier circuit, 20 ... Power factor improvement circuit, 30 ... Step-down chopper circuit, 40 ... Control circuit, 41 ... PFC control circuit, 42 ... Lighting control circuit, 43 ... Protection circuit, 44 ... power supply circuit, 45 ... error amplifier, 46 ... monitoring circuit, 100 ... lighting device, 200 ... external power supply, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C31 ... capacitor, C21 ... electrolytic capacitor, D1, D2, D31 ... Diode, D11 ... Light emitting diode, L21, L22, L23, L31 ... Coil, Q21 ... First switching element, Q31 ... Second switching element, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R21, R31, R32 ... resistors, Tr21 ... transformer.
Claims (4)
制御端と出力端との間の電位差により入力端と出力端との導通をオン/オフできる素子をチョッピングのための第2のスイッチング素子として備え、前記第1の出力電圧を降圧する降圧チョッパと;
前記降圧チョッパでのチョッピングのために前記制御端に与えるスイッチング信号を生成する信号生成回路と;
前記第1の出力電圧が予め定められた第1の閾値以上となってから予め定められた第2の閾値未満となるまでのオーバーシュート期間以外には、前記第1の出力電圧を予め定められた目標電圧に近付けるように前記第1のスイッチング素子を制御し、前記オーバーシュート期間には、前記第1のスイッチング素子をオフ状態にする制御回路と;
前記降圧チョッパがチョッピングを停止しているときに、前記第1のスイッチング素子への電流の流れを利用して充電する充電手段を備え、前記充電手段が蓄えた電荷から前記第1のスイッチング素子がオフ状態である期間の全期間に渡って前記信号生成回路の動作電力を生成し続ける電力生成回路と;
を具備した電源装置。 A power factor correction circuit including a first switching element for chopping and outputting a first output voltage;
A step-down chopper for stepping down the first output voltage, comprising, as a second switching element for chopping, an element capable of turning on / off the conduction between the input end and the output end due to a potential difference between the control end and the output end; ;
A signal generation circuit for generating a switching signal to be supplied to the control terminal for chopping by the step-down chopper;
The first output voltage is determined in advance except for an overshoot period from when the first output voltage becomes equal to or higher than a predetermined first threshold value to less than a predetermined second threshold value. A control circuit for controlling the first switching element so as to approach the target voltage, and for turning off the first switching element during the overshoot period;
When the step-down chopper stops chopping, charging means is provided for charging using the flow of current to the first switching element, and the first switching element is derived from the charge stored in the charging means. A power generation circuit that continuously generates operating power of the signal generation circuit over the entire period of the off-state;
A power supply device comprising:
前記降圧チョッパで前記第1の出力電圧を降圧して得られた電圧により発光する発光素子と;
を具備した照明装置。 A power supply device according to any one of claims 1 to 3;
A light emitting element that emits light by a voltage obtained by stepping down the first output voltage with the step-down chopper;
A lighting device comprising:
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