JP6619238B2 - 補助電源回路、および、これを備えたスイッチング電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ」という）などの発光器を点灯制御するための点灯装置、その他のスイッチング電源装置に関する。特に、スイッチング電源装置の制御回路を動作させるための制御用電圧を供給する補助電源回路の改良に関する。

近年ＬＥＤ素子の性能が高くなってきており、ＬＥＤ素子を用いた照明器具は、寿命が長いなどの理由により従来からの光源に代えて採用される状況にある。今後ＬＥＤ素子の性能がますます向上してゆけば、さらに汎用の照明器具分野でＬＥＤ素子を用いた照明器具が採用されると考えられる。
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なく、自由なランプ形状の照明器具が実現する。また、ＬＥＤ素子一個当たりの光出力は小さいが、多数のＬＥＤ素子を直並列に組み合わせた照明器具であれば、光出力は大きくなる。これらの理由で、従来のＨＩＤランプがＬＥＤを用いた照明器具に置き換えられるようになっている。

実開平６−７１９７号公報

従来のＨＩＤランプと異なり、ＬＥＤ素子を用いた照明器具の分野には世界規模の統一された基準がなく、多数の独立した業者が各々、複数のＬＥＤ素子を直並列に組み合わせて様々な照明器具を製造している。複数のＬＥＤ素子からなる発光器に印加すべき電圧や電流は、まちまちであるため、照明器具ごとに点灯装置を開発する必要がある。つまり、コイルやトランス等に汎用品を使用できず、新たな点灯装置を開発するごとに力率改善回路のチョークコイルやフライバックトランス等を設計しなおす必要がある。
加えて、ＬＥＤ点灯装置内で使用する制御用電力を点灯用電力から取り出す場合が多い。一般的には、部品点数を低減できるという観点から、力率改善回路（ＰＦＣ）のチョークコイルやフライバックトランス等に巻き線を追加して、この巻き線から制御用電力を取り出す方法が採用される。しかし、上述のように、コイルやトランス等に汎用品を使用できないことから、制御用電力のための巻き線も含めて、一から点灯装置を設計しなおさなければならず、納期が遅くなる等の問題点があった。

特許文献１の点灯装置には、制御用電力を点灯用電力から取り出す補助電源回路として、従来の巻き線を使用しないトランスレス型の補助電源回路が開示されている。しかしながら、特許文献１の補助電源回路では、調光動作で光量を深く絞り込んだ場合に、制御用電圧が低下しすぎて、制御回路の動作が停止したり不安定状態に陥ったりする等の問題点があった。

本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、点灯装置などのスイッチング電源装置において、電源トランスを用いずに制御用電力を供給でき、しかも、負荷側への出力を絞り込んだ場合であっても制御用電力を安定して供給できる補助電源回路、および、これを備えたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

発明者は、直流電圧を高周波電圧に変換するハーフ・ブリッジ回路を備えたスイッチング電源装置において、ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に限流用インダクタを介して第一絶縁コンデンサを接続し、ハーフ・ブリッジ回路の低電位側出力端に第二絶縁コンデンサを接続し、これら一対の絶縁コンデンサに生じる高周波電流を負荷側に出力するようにした。そして、限流用インダクタと第一絶縁コンデンサの接続点（点ｃ）に、高周波電流のバイパスコンデンサを接続して、限流用インダクタの出力電圧を降圧し、さらに、降圧された電圧を整流する整流回路を設けた。この整流電圧による直流電源を制御回路の電源として使用することにした。このようなバイパスコンデンサ（高周波電流のバイパス回路）および整流回路からなる補助電源回路を、上記のハーフ・ブリッジ回路を備えたスイッチング電源装置に採用することにより、本発明の課題解決に至った。さらに、バイパスコンデンサを２つのコンデンサの直列回路で構成し、このバイパスコンデンサの動作のオンオフ機能を追加することにより、補助電源回路の出力電圧を調整できることを見出した。

すなわち、本発明に係る補助電源回路は、
高電位側の第一スイッチおよび該第一スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第二スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路、該ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に接続された限流用インダクタ、該限流用インダクタに直列に接続された第一絶縁コンデンサ、および、該ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端に接続された第二絶縁コンデンサからなるスイッチング電源装置用の補助電源回路であって、
該補助電源回路は、
前記限流用インダクタおよび前記第一絶縁コンデンサの接続点と、前記ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端と、を結ぶ高周波電流のバイパスコンデンサと、
前記バイパスコンデンサによって降圧された電圧を整流する整流回路と、を有し、
前記整流回路による整流化電圧を制御用電圧として出力することを特徴とする。

この発明の作用効果について説明する。まず、スイッチング電源装置の動作について、ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に限流用インダクタおよび第一絶縁コンデンサが直列に接続されているため、第一スイッチのオン状態では限流用インダクタおよび第一絶縁コンデンサの接続点（図１の点ｃ）が「プラス電位」で保持される。続いて、第二スイッチがオン（第一スイッチはオフ）すると、負荷を含めて限流用インダクタと２つの絶縁コンデンサからなる閉ループが形成されるので、第一絶縁コンデンサに貯えられた電荷が限流用インダクタを通って第二絶縁コンデンサへと流れる。このように、第二スイッチがオンしても、接続点が「プラス電位」である期間が生じる。この接続点の電位は、第二スイッチのオン期間において、一度、マイナス電位まで低下するが、再度、「プラス電位」まで上昇する。そして、プラス電位の状態で、第一スイッチがオンする。
本発明の補助電源回路は、このようなスイッチング電源装置の動作を利用したものであり、高周波電流のバイパスコンデンサを接続する接続点（点ｃ）には、「プラス電位」が比較的長く保持されるとともに、限流用インダクタおよび絶縁コンデンサからなる回路構成から制御用電力を取り出しているので、補助電源回路が制御用電圧を取得・供給する過程での回路損失が発生しない。従って、制御用電力を安定的に取り出すことができる。

ここで、本発明の補助電源回路における前記バイパスコンデンサは、高電位側の第一バイパスコンデンサおよびグラウンド側の第二バイパスコンデンサの直列回路で構成され、前記整流回路は、前記第一および第二バイパスコンデンサの接続点での分圧電圧を整流するように設けられていることを特徴とする。または、前記バイパスコンデンサは、高電位側の降圧コンデンサおよび高電位側からグラウンド側への電流を阻止するダイオードの直列回路で構成され、前記整流回路は、前記降圧コンデンサおよび前記ダイオードの接続点での分圧電圧を整流するように設けられていることを特徴とする。

また、前記バイパスコンデンサには、前記第二バイパスコンデンサの接続を開閉する第三スイッチが直列に接続されていることが好ましい。
この構成によれば、第三スイッチ素子を開閉させることで、バイパスコンデンサによる分圧電圧が変化するので、これに伴って補助電源回路の出力電圧を調整することができる。

一方、本発明に係るスイッチング電源装置は、
高電位側の第一スイッチおよび該第一スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第二スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路と、
該ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に接続された限流用インダクタと、
該限流用インダクタに直列に接続された第一絶縁コンデンサと、
該ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端に接続された第二絶縁コンデンサと、
前記補助電源回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング電源装置の限流用インダクタおよび第１絶縁コンデンサの接続点に高周波電流のバイパスコンデンサを接続して、この接続点から制御用電力を取り出すようにしたので、電源トランスを用いない補助電源回路を構成できる。しかも、インダクタとコンデンサを用いた回路構成から制御用電力を取り出すようにしたので、補助電源回路が制御用電圧を取得・供給する過程での回路損失は存在しない。また、限流用インダクタと絶縁コンデンサの協働により、両者の接続点での「プラス電位」が比較的長く保持される。
以上のことにより、スイッチング電源装置の出力を変化させて負荷側への出力を絞り込んだ場合であっても、制御回路などへの供給電圧が低下し過ぎることがなく、制御回路が停止したり不安定になったりすることを回避することができる。

本発明の第一実施形態のＬＥＤ点灯装置の全体構成図である。 図１のａ点での電圧波形を示した図である。 図１のｂ点およびｃ点での各電圧波形を同じ時間軸で示した図である。 図３にて点灯装置出力を深く絞った際の各電圧波形を示した図である。 図１のスイッチＱ１の動作に応じたｇ点の電圧変化を説明するための図。 本発明の第二実施形態のスイッチング電源装置の全体構成図である。

本発明の第一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の回路構成および回路動作について図面を参照して説明する。
第一実施形態
図１のＬＥＤ点灯装置は、ハーフ・ブリッジ方式であり、図中の１は入力の交流電源ＡＣ、２は交流電源１からの交流電圧を直流の脈流電圧に変換する全波整流器ＤＢ１、３は起動回路、４は脈流電圧を昇圧して直流電圧を生成する力率改善回路ＰＦＣ、５は制御回路、６はハーフ・ブリッジ回路、７は高周波数帯の全波整流器ＤＢ２、８はＬＥＤ発光器または照明器具、９は制御回路用の補助電源回路である。

また、図１中のＣ１は、商用周波数帯の全波整流器２が生成した電流の高調波成分（リプル）を平滑する平滑コンデンサである。平滑コンデンサＣ１の両端子間には、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１と起動回路３からなる直列回路が接続されている。起動回路３は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧の分圧電圧を電源として、力率改善回路４およびハーフ・ブリッジ用の制御回路５への起動信号を生成する。
Ｃ２は、力率改善回路４によって昇圧された直流電圧によって充電される平滑コンデンサ（電解コンデンサ）であり、後段のハーフ・ブリッジ回路６へ直流電力を供給する。この平滑コンデンサＣ２の陰極端子は、点灯装置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。

ハーフ・ブリッジ回路６は、ＦＥＴで構成される二つのスイッチＱ２，Ｑ３の直列回路であり、平滑コンデンサＣ２の両端に接続されている。スイッチＱ２が高電位側であり、スイッチＱ３がグラウンド側である。二つのスイッチＱ２，Ｑ３は、制御回路５からのドライブ信号に従って各々オンオフする。二つのスイッチＱ２，Ｑ３が高い周波数ｆで交互にオンオフを繰り返すことにより、これらの接続点ｂから周波数ｆの矩形波電圧（高周波電圧）が発生する。

接続点ｂは、ハーフ・ブリッジ回路６の高電位側の出力端を形成し、またスイッチＱ３のＦＥＴのソース側の接続点ｅは、ハーフ・ブリッジ回路６のグラウンド側の出力端を形成する。接続点ｂには、小インピーダンスの限流用インダクタＬ１と、小容量の第一絶縁コンデンサＣ３とで構成されたＬＣ直列回路が接続されている。コンデンサＣ３の他端は、ダイオード・ブリッジからなる高周波数帯の全波整流器７の一方の入力端に繋がっている。接続点ｅには、小容量の第二絶縁コンデンサＣ４が接続され、コンデンサＣ４の他端は、高周波数帯の全波整流器７の他方の入力端に繋がっている。

第一及び第二絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４は、外部の交流電源に対して少なくとも０．１ＭΩ以上、好ましくは０．２ＭΩ以上、より好ましくは０．４ＭΩ以上の絶縁抵抗を有する小容量コンデンサであることが好ましい。具体的には、絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４の静電容量は、発光器においてＬＥＤ素子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交流電流の最大値が、人体に影響のない電流値である１ｍＡ以下となるようなｐＦオーダである。例えば、絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４の個々の容量を７０００ｐＦ以下に定めた場合、交流電流６０Ｈｚ、２００Ｖにおいて、絶縁コンデンサの容量性リアクタンス１／（ωＣ）を約０．２ＭΩ以上にすることができる。
よって、これら小容量の絶縁コンデンサＣ４，Ｃ５にはｐＦオーダの容量の同じセラミック・コンデンサを使用するとよい。

また、インダクタＬ１および第一絶縁コンデンサＣ３からなるＬＣ直列接続回路のインピーダンスが容量性になるようにコンデンサＣ３の静電容量およびインダクタＬ１のインダクタンスが設定されている。具体的には、インダクタＬ１のインピーダンス絶対値は、コンデンサＣ３のインピーダンス絶対値の０．５倍以下、好ましくは０．１倍以下、より好ましくは０．０５倍以下に設定するとよい。
本実施形態では、インダクタＬ１とコンデンサＣ３の接続点ｃを流れる電流をｉｓで表し、インダクタＬ１からコンデンサＣ３への電流ｉｓの向きを正とする。

高周波数帯の全波整流器７は、４つの整流素子Ｄ２〜Ｄ５からなり、接続点ｃを流れる電流ｉｓを直流化する。この直流化電流は、ＬＥＤ発光器８に並列に接続された平滑コンデンサＣ５を充電する。平滑コンデンサＣ５は、直流化電流の高周波成分（リプル）を平滑し、ＬＥＤ発光器８への負荷電流を調光率に応じた値にする。なお、高周波数帯の全波整流器７は、高周波の周波数ｆに対して逆回復時間が十分短い高速型ダイオードなどで構成される。

本実施形態のＬＥＤ点灯装置の点灯動作を説明する。
入力の交流電圧は全波整流器２により整流され、図２に示すような脈流になる。
次に、脈流電圧は、力率改善回路４によって昇圧され、例えば４００Ｖ付近の直流電圧となって平滑コンデンサＣ２を充電する。平滑コンデンサＣ２の端子間電圧は、制御回路５からの指令で駆動するハーフ・ブリッジ回路６によって、高周波の矩形波（方形波）電圧となる。図３の上側の波形は、接続点ｂに生じる矩形波電圧の波形である。インダクタＬ１は、矩形波電圧にともなうパルス電流を限流するので、接続点ｃの最大電流が制限される。その結果、接続点ｃの電圧波形は、図３の下側に示すように、プラス電位とマイナス電位とが交互に生じる高周波の電圧波形となる。この高周波の電圧波形は、絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４によって降圧され、高周波数帯の全波整流器７で再度直流となり、平滑コンデンサＣ５で平滑された後、ＬＥＤ発光器８を点灯させる。

詳細な動作は次のようになる。ハーフ・ブリッジ回路６で、スイッチＱ２がオン、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Ｌ１に向けてパルス電流が流れる。正方向のパルス電流は、インダクタＬ１により制限を受けつつ、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電荷をＣ２→Ｑ２→Ｌ１→Ｃ３→Ｄ２→Ｃ５→Ｄ５→Ｃ４→Ｃ２の順に流して、平滑コンデンサＣ５を充電し、光源ＬＡを点灯する直流電流になる。この期間に絶縁コンデンサＣ３、Ｃ４は充電される。

次に、スイッチＱ２がオフ、スイッチＱ３がオンの状態になると、接続点ｂの電圧は、グラウンドレベルの電圧になる。すると、絶縁コンデンサＣ３、Ｃ４に蓄えられた電荷が、インダクタＬ１により制限を受けつつ、負方向のパルス電流になって、接続点ｂに流れ込む。負方向のパルス電流は、Ｃ３→Ｌ１→Ｑ３→Ｃ４→Ｄ３→Ｃ５→Ｄ４→Ｃ３と流れて、この期間も平滑コンデンサＣ５を充電し、光源ＬＡを点灯する直流電流になる。

＜補助電源回路の構成＞
次に、力率改善回路４および制御回路５へ制御用電力を供給する補助電源回路９について説明する。補助電源回路９は、高電位側の接続点ｃとグラウンド側の接続点ｆとの間に設けられ、高電位側の接続点ｃから制御用電力を取り出して所定の制御用電圧を生成する。具体的には、バイパスコンデンサＣ６，Ｃ７およびスイッチＱ１の直列回路、ダイオードＤ６および電解コンデンサＣ８の直列回路、および、ダイオードＤ７からなる。
バイパスコンデンサＣ６，Ｃ７およびスイッチＱ１の直列回路は、入力点である接続点ｃの電圧を分圧するためのものであり、Ｑ１オン時に、コンデンサＣ６，Ｃ７の接続点ｇに分圧された電位を生じさせる。コンデンサＣ６単独、もしくは、コンデンサＣ６，Ｃ７の直列回路は、高周波電流のバイパスコンデンサとして機能する。

ダイオードＤ６および電解コンデンサＣ８の直列回路は、コンデンサＣ６，Ｃ７の接続点ｇとグラウンドレベル（接続点ｆ）とを結んでおり、接続点ｇの電圧によって電解コンデンサＣ８に制御用電力を蓄える。ここでダイオードＤ６は、電解コンデンサＣ８の放電を防止するために、接続点ｇ側からの電流のみを流す向きで接続されている。
ダイオードＤ７も、コンデンサＣ６，Ｃ７の接続点ｇとグラウンドレベル（接続点ｆ）とを結び、グラウンド側からの電流のみを接続点ｇに向けて流す向きで接続されている。その目的は、スイッチＱ１がオフ状態であっても、バイパスコンデンサＣ６が放電できるようにすることである。
ダイオードＤ６および電解コンデンサＣ８の接続点ｄは、力率改善回路４および制御回路５の電源端子に接続され、制御用電力として電解コンデンサＣ８に充電された直流電力を供給するようになっている。
なお、スイッチＱ１は、ＦＥＴなどで構成され、ハーフ・ブリッジ用の制御回路５から駆動電圧がゲートに印加されることでオンする。

このように構成された補助電源回路９は、次のように動作する。
まず、スイッチＱ１がオフの場合について説明する。
接続点ｃの電圧（電位）がコンデンサＣ６で降圧される。接続点ｃの電圧波形は図３の下側に示したように、ハーフ・ブリッジ回路６の動作に伴ってプラス電位の期間とマイナス電位の期間が交互に生じる。従って、補助電源回路９内の電荷の流れは、接続点ｃの電圧波形の影響を受けて変化する。接続点ｇの電位が電解コンデンサＣ８の正極よりも高い場合は、電流がダイオードＤ６を通過して電解コンデンサＣ８を充電する。

補助電源回路９内の電荷の流れを詳しく説明する。
矩形波電圧が高電位の期間（スイッチＱ２のオン期間：期間Ｉ）は、接続点ｃがプラス電位で保持される。Ｑ２のオンによって、インダクタＬ１の正方向（右向き）の電流が徐々に増して、絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４の充電が進む。絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４が一杯になったところでインダクタＬ１の電流は停止し、続けて、絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４の放電が始まって、インダクタＬ１に負方向（左向き）の電流が流れ始める。こうして、Ｑ２のオン期間では接続点ｃの電圧波形が山形（常にプラス電位）となる。従って、補助電源回路９では、バイパスコンデンサＣ６で降圧された電圧によって、電解コンデンサＣ８の充電が進む。補助電源回路９での電流は、接続点ｃ→Ｃ６→Ｄ６→Ｃ８→接続点ｆへと流れる。

一方、矩形波電圧が低電位の期間（スイッチＱ３のオン期間：期間II）では、まず、スイッチＱ３オン時の接続点ｃはプラス電位を示す。Ｑ３オンによって、Ｃ３→Ｌ１→Ｑ３→Ｃ４→Ｄ３→Ｃ５→Ｄ４→Ｃ３の閉ループが形成されるので、絶縁コンデンサＣ３の電荷の放電（インダクタＬ１の負方向の電流）が進む。接続点ｃの電位は、マイナス電位まで低下して、インダクタＬ１の電流は停止する。続けて、インダクタＬ１の磁場に貯えられたエネルギーの放出によって、再びインダクタＬ１に正方向の電流が流れ出して、接続点ｃがプラス電位まで上昇する。このようにスイッチＱ３のオン期間での接続点ｃの電圧波形はマイナス電位の期間を含んだ谷形となる。

そうするとスイッチＱ３のオン期間での補助電源回路９の動作は、接続点ｃがプラス電位のときは、バイパスコンデンサＣ６で降圧された電圧によって電解コンデンサＣ８の充電が進む。電流は、接続点ｃ→Ｃ６→Ｄ６→Ｃ８→接続点ｆへと流れる。逆に、接続点ｃがマイナス電位のときは、電解コンデンサＣ８の充電は行われず、ダイオードＤ７を流れる電流によって、バイパスコンデンサＣ６の放電が進む。電流は、接続点ｆ→Ｄ７→Ｃ６→接続点ｃへと流れる。

ここで、調光制御によってハーフ・ブリッジ回路６のオンデューティを小さくした場合の波形を図４に示す。スイッチＱ２のオン期間は短縮されるが、Ｑ２オン中は、接続点ｃの電圧波形が山形（常にプラス電位）となり、また、Ｑ３オフ中は、接続点ｃの電圧波形が谷形（マイナス電位の期間を含む）となる。つまり、調光率に関わらず、接続点ｃの電圧波形はプラス電位の期間とマイナス電位の期間が交互に生じる。

商用交流電源の投入直後においては、起動回路３から力率改善回路４および制御回路５へ、その動作に必要な電力が数秒間程度供給される。起動回路３からの供給は、補助電源回路の電解コンデンサＣ８に充電された直流電圧が規定値を超えると停止して、その後は、補助電源回路９から制御用の直流電圧が供給される。

＜スイッチＱ１の機能＞
次に、補助電源回路９のスイッチＱ１をオンした場合について説明する。Ｑ１オンでは、バイパスコンデンサＣ６，Ｃ７によって接続点ｃの電圧は分圧されて、接続点ｇの電圧はＱ１オフ時よりも低くなる。従って、スイッチＱ１のゲート電圧を制御回路５からの指令で図５のようにオンオフさせることにより、分圧電圧を図５の下側に示すように切り換えることができ、補助電源回路９の出力電圧（制御用電圧）を調整することができる。

スイッチＱ１がオンの場合の補助電源回路９の回路動作を説明する。
まず、スイッチＱ２のオン期間では接続点ｃの電圧波形が山形（常にプラス電位）となる。補助電源回路９では、バイパスコンデンサＣ６、Ｃ７で分圧された電圧によって、電解コンデンサＣ８の充電が進む。つまり、補助電源回路９での電流は、接続点ｃ→Ｃ６→Ｃ７→Ｑ１→接続点ｆへの流れと、接続点ｃ→Ｃ６→Ｄ６→Ｃ８→接続点ｆへの流れとの２通りの流れになる。

一方、スイッチＱ３のオン期間では、Ｃ３→Ｌ１→Ｑ３→Ｃ４→ＤＢ２→Ｃ５→ＤＢ２→Ｃ３の閉ループが形成され、接続点ｃの電圧波形はマイナス電位の期間を含んだ谷形となる。補助電源回路９では、接続点ｃがプラス電位のときに、コンデンサＣ６、Ｃ７で分圧された電圧によって、電解コンデンサＣ８の充電が進む。逆に、接続点ｃがマイナス電位のときは、電解コンデンサＣ８の充電は行われず、補助電源回路９での電流は、接続点ｆ→Ｄ７→Ｃ６→接続点ｃへの流れと、接続点ｆ→Ｑ１→Ｃ７→Ｃ６→接続点ｃへの流れとの２通りの流れになる。これによって、コンデンサＣ６、Ｃ７に蓄えられた電荷が放出される。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態のＬＥＤ点灯装置によれば、限流用インダクタＬ１と第１絶縁コンデンサＣ３の接続点ｃに、高周波電流のバイパスコンデンサとして分配コンデンサＣ６を接続して、この接続点ｃから制御用電力を取り出すようにしたので、補助電源回路９が制御用電圧を取得・供給する過程での回路損失は生じない。また、限流用インダクタＬ１と絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４の協働により、両者の接続点ｃでの「プラス電位」が比較的長く保持される。従って、ＬＥＤ発光器の光量を深く絞り込んだ場合であっても、制御回路などへの供給電圧が低下し過ぎることがなく、力率改善回路４や制御回路５が停止したり不安定になったりすることを回避することができる。

本実施形態では、さらに、スイッチＱ１を設けたので、接続点ｇの電圧を図５の下側に示すように切り換えることができ、補助電源回路９の出力電圧を調整することもできる。特に、スイッチＱ１のオンオフを短い周期で繰り返すことにより、電解コンデンサＣ８の正極端子電圧を、オン時の電圧とオフ時の電圧との中間の電圧値にすることができる。つまり、制御回路５がスイッチＱ１のオンデューティを変化させることにより、制御用電圧をオン時の電圧とオフ時の電圧との間で任意に調整することもできる。

第二実施形態
図６を用いて本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源装置について説明する。図６の電源装置において、第一実施形態に共通する部分には、同じ符号を付して説明を省略する。この電源装置は、直流電源１１を用いてハーフ・ブリッジ回路６で高周波電圧を生成し、一対の絶縁コンデンサＣ３，Ｃ４を介して負荷に電力を供給する。
この電源装置においても、制御回路用の補助電源回路１９を備え、安定した制御用電圧を供給できるようになっている。すなわち、補助電源回路１９は、高電位側の接続点ｃとグラウンド側の接続点ｆとの間に接続された降圧コンデンサＣ６およびダイオードＤ７の直列回路と、ダイオードＤ６および電解コンデンサＣ８の直列回路とからなる。ここで、降圧コンデンサＣ６は、高周波電流のバイパスコンデンサとして機能する。また、ダイオードＤ６および電解コンデンサＣ８の直列回路は、コンデンサＣ６とダイオードＤ７の接続点ｇとグラウンドレベル（接続点ｆ）とを結んでおり、接続点ｇの電圧によって電解コンデンサＣ８に制御用電力を蓄える。つまり、図６の補助電源回路１９は、第一実施形態の補助電源回路９においてスイッチＱ１がオンである状態と同等の回路構成になっている。

なお、以上の各実施形態において、高周波電圧発生回路としてハーフ・ブリッジ回路６の場合を示したが、フル・ブリッジ回路の場合にも本発明を適用できる。また、各実施形態では、限流用インダクタＬ１を第１絶縁コンデンサＣ３と直列に接続した例を示したが、この構成に加えて、別の限流用インダクタを第２絶縁コンデンサＣ４にも直列に接続してもよい。あるいは、インダクタＬ１の代わりに同様のインダクタを第２絶縁コンデンサＣ４にのみ直列に接続したものでも構わない。

１：交流電源
２：商用周波数帯の全波整流器
３：起動回路（スタート回路）
４：力率改善回路
５：制御回路
６：ハーフ・ブリッジ回路
７：高周波数帯の全波整流器
８：ＬＥＤ発光器（またはＬＥＤ照明器具）
９：制御用補助電源回路

Claims (4)

1. 高電位側の第一スイッチおよび該第一スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第二スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路、該ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に接続された限流用インダクタ、該限流用インダクタに直列に接続された第一絶縁コンデンサ、および、該ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端に接続された第二絶縁コンデンサからなるスイッチング電源装置用の補助電源回路において、
   前記限流用インダクタおよび前記第一絶縁コンデンサの接続点と、前記ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端と、を結ぶ高周波電流のバイパスコンデンサと、
   前記バイパスコンデンサによって降圧された電圧を整流する整流回路と、を有し、
   前記バイパスコンデンサは、高電位側の第一バイパスコンデンサおよびグラウンド側の第二バイパスコンデンサの直列回路で構成され、
   前記整流回路は、前記第一および第二バイパスコンデンサの接続点での分圧電圧を整流するように設けられ、
   前記整流回路による整流化電圧を制御用電圧として出力することを特徴とする補助電源回路。
2. 高電位側の第一スイッチおよび該第一スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第二スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路、該ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に接続された限流用インダクタ、該限流用インダクタに直列に接続された第一絶縁コンデンサ、および、該ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端に接続された第二絶縁コンデンサからなるスイッチング電源装置用の補助電源回路において、
   前記限流用インダクタおよび前記第一絶縁コンデンサの接続点と、前記ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端と、を結ぶ高周波電流のバイパスコンデンサと、
   前記バイパスコンデンサによって降圧された電圧を整流する整流回路と、を有し、
   前記バイパスコンデンサは、高電位側の降圧コンデンサおよび高電位側からグラウンド側への電流を阻止するダイオードの直列回路で構成され、
   前記整流回路は、前記降圧コンデンサおよび前記ダイオードの接続点での分圧電圧を整流するように設けられ、
   前記整流回路による整流化電圧を制御用電圧として出力することを特徴とする補助電源回路。
3. 請求項１記載の補助電源回路において、
   前記バイパスコンデンサには、前記第二バイパスコンデンサの接続を開閉する第三スイッチが直列に接続されていることを特徴とする補助電源回路。
4. 高電位側の第一スイッチおよび該第一スイッチと直列に接続されたグラウンド側の第二スイッチを有するハーフ・ブリッジ回路と、
   該ハーフ・ブリッジ回路の高電位側出力端に接続された限流用インダクタと、
   該限流用インダクタに直列に接続された第一絶縁コンデンサと、
   該ハーフ・ブリッジ回路のグラウンド側出力端に接続された第二絶縁コンデンサと、
   前記請求項１から３のいずれかに記載の補助電源回路と、
   を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。

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