CN104065264A - 电源电路及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源电路及照明装置，其能够进行更可靠的电流控制及过电流保护。根据本发明，提供具备DC-DC转换器和过电流保护部的电源电路。DC-DC转换器将第一直流电压转换成第二直流电压向直流负载供给。过电流保护部基于在直流负载流通的电流来对DC-DC转换器进行反馈控制。DC-DC转换器具有常通型的开关元件。开关元件包含第一电极、第二电极、用于控制在第一电极和第二电极之间流动的电流的第三电极，且具有第一状态和在第一电极与第二电极之间流动的电流比第一状态小的第二状态。过电流保护部在流向直流负载的电流比基准值大时，将开关元件设为第二状态。

Description

电源电路及照明装置

技术领域

本发明涉及一种电源电路及照明装置。

背景技术

在照明装置中，照明光源从白炽灯或荧光灯向节能、长寿命的光源例如发光二极管（Light-emitting diode：LED）等发光元件的置换正在进展。在向这样的光源供给电力的电源电路中，通过开关来转换电力的开关元件使用常通型（normally on）的元件。在含有常通型的开关元件的电源电路中，期望进行更可靠的电流控制及过电流保护。

专利文献

专利文献1：日本特开2009-232625号公报

专利文献2：日本特开2012-034569号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够进行更可靠的电流控制及过电流保护的电源电路及照明装置。

根据本发明，提供具备DC-DC转换器和过电流保护部的电源电路。所述DC-DC转换器将从电源供给路径供给的第一直流电压转换成绝对值不同的第二直流电压并向直流负载供给。所述过电流保护部与所述直流负载的低电位侧的端部电连接，基于流向所述直流负载的电流来对所述DC-DC转换器进行反馈控制。所述DC-DC转换器具有常通型的开关元件。所述开关元件包含与所述电源供给路径电连接的第一电极、与所述直流负载电连接的第二电极、用于控制在所述第一电极和所述第二电极之间流通的电流的第三电极，且具有电流在所述第一电极和所述第二电极之间流通的第一状态、流经所述第一电极和所述第二电极之间的电流比所述第一状态小的第二状态，通过使所述第三电极的电位比所述第二电极的电位低，从所述第一状态向所述第二状态变化。所述过电流保护部与所述第三电极电连接，在流经所述直流负载的电流比基准值大时，使所述第三电极的电位降低，由此使所述开关元件从所述第一状态变化为所述第二状态。

此外，本发明还提供一种照明装置，其具备照明负载和上述电源电路。

发明效果

根据本发明的实施方式，可以提供能够进行更可靠的电流控制及过电流保护的电源电路及照明装置。

附图说明

图1是示意性表示实施方式的照明装置的框图；

图2是示意性表示实施方式的电源电路的电路图；

图3是示意性表示实施方式的其它电源电路的电路图。

符号说明

2...电源、3...调光器、10...照明装置、12...照明负载、14、114...电源电路、16...照明光源、20...AC-DC转换器、21...DC-DC转换器、22...控制部、23...控制用电源部、24...电流调节部、25...过电流保护部、26a...第一电源供给路径、26b...第二电源供给路径、27...配线部、28...分支路径、30...整流电路、32...平滑电容器、34...电感器、36...滤波电容器、40...输出元件、41...恒流元件、42...整流元件、43...电感器、44...反馈绕组、45...耦合电容器、46、47...分压电阻器、48...输出电容器、49...偏压电阻器、50...半导体元件、61～63...整流元件、64...电阻器、65、66...电容器、67...调整器、68...齐纳二极管、70...半导体元件、71、72...电阻器、80...差动放大器电路、81...运算放大器、82、84～86、88、90、91...电阻器、83、87、92...电容器、100...半导体元件、101、102、103、104、106...电阻器、103...电容器、105...电压输入路径

具体实施方式

下面，参照附图对各实施方式进行说明。

此外，附图是示意性或概念性的图，各部分的厚度和宽度的关系、局部间的大小的比率等未必限于与现实上相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，也有时因附图而彼此的尺寸及比率不同地表示。

此外，在本申请说明书和各图中，有关已有的附图与上述相同的要素标注同一符号，适宜省略详细的说明。

图1是示意性表示实施方式的照明装置的框图。

如图1所示，照明装置10具备照明负载12（直流负载）和电源电路14。照明负载12例如具有发光二极管（Light-emitting diode：LED）等照明光源16。照明光源16例如也可以是有机发光二极管（Organic light－emitting diode：OLED）等。照明光源16例如使用具有正向压降（正向下降电压）的发光元件。照明负载12通过来自电源电路14的输出电压的施加及输出电流的供给而使照明光源16点亮。输出电压及输出电流的值根据照明光源16规定。

电源电路14与交流电源2及调光器3连接。此外，在本申请说明书中“连接”是指电连接，也包含不物理连接的情况或经由其它要素连接的情况。

交流电源2例如为商用电源。调光器3从交流电源2的交流电源电压VIN生成进行导通角控制后的交流电压VCT。电源电路14通过将从调光器3供给的交流电压VCT转换成直流电压向照明负载12输出，使照明光源16点亮。另外，电源电路14与进行了导通角控制的交流电压VCT同步进行照明光源16的调光。此外，调光器3根据需要设置，可以省略。在未设置调光器3的情况下，将交流电源2的电源电压VIN向电源电路14供给。

调光器3的导通角控制例如有，在从交流电压的过零到交流电压的绝对值成为最大值的期间控制导通的相位的相位控制（leading edge：前沿）的方式、和在交流电压的绝对值成为最大值后到交流电压过零的期间控制遮断的相位的逆相位控制（trailing edge：后沿)的方式。

进行相位控制的调光器3的电路结构简单，可以处理较大的电力负载。但是，在使用三端双向可控硅开关元件的情况下，难以进行轻负载动作，在电源电压暂时降低产生所谓的电源暂降时，容易陷入不稳定动作。另外，在连接了电容性负载的情况下，由于产生冲击电流，所以具有与电容性负载的配合差等特征。

另一方面，进行逆相位控制的调光器3即使为轻负载也可以动作，即使连接电容性负载也不会产生冲击电流，另外，即使产生电源暂降也能够使动作稳定。但是，由于电路结构复杂且温度容易上升，所以不适合重负载。另外，在连接电感性负载的情况下，具有产生电涌的等特征。

在本实施方式中，作为调光器3，示例了串联***供给电源电压VIN的一对电源线的一侧端子4、6间的结构，但也可以为其它结构。

电源电路14具有AC-DC转换器20、DC-DC转换器21、控制部22、控制用电源部23、电流调节部24和过电流保护部25。AC-DC转换器20将经由第一电源供给路径26a供给的交流电压VCT转换为第一直流电压VDC1。

DC-DC转换器21经由第二电源供给路径26b与AC-DC转换器20连接。DC-DC转换器21将从第二电源供给路径26b供给的第一直流电压VDC1转换为与照明负载12相对应的规定电压值的第二直流电压VDC2并向照明负载12供给。第二直流电压VDC2的绝对值与第一直流电压VDC1的绝对值不同。第二直流电压VDC2的绝对值例如比第一直流电压VDC1的绝对值低。在该例中，DC-DC转换器21为压降型的转换器。通过供给第二直流电压VDC2，照明负载12的照明光源16点亮。

控制用电源部23具有与第一电源供给路径26a连接的配线部27。配线部27包含与输入端子4连接的配线27a和与输入端子5连接的配线27b。控制用电源部23将经由配线部27输入的交流电压VCT转换为与控制部22相对应的直流驱动电压VDD，并将该驱动电压VDD向控制部22供给。配线部27例如也可以与第二电源供给路径26b连接。

电流调节部24具有与第一电源供给路径26a电连接的分支路径28，可在使流经第一电源供给路径26a的一部分电流向分支路径28流动的导通状态和不向分支路径28流动的非导通状态之间切换。由此，电流调节部24例如调节在第一电源供给路径26a流通的电流。在该例中，电流调节部24的分支路径28经由控制用电源部23与第一电源供给路径26a连接。分支路径28也可以不经由控制用电源部23而直接与第一电源供给路径26a连接。此外，非导通状态也包含对工作没有影响的微小的电流在分支路径28流通的情况。非导通状态例如为在分支路径28流通的电流比导通状态小的状态。分支路径28例如也可以与第二电源供给路径26b连接。

控制部22检测交流电压VCT的导通角。控制部22生成与检测到的导通角相对应的调光信号DMS，且将该调光信号DMS输入到过电流保护部25。另外，控制部22根据检测到的导通角生成控制信号CGS，且将该控制信号CGS输入到电流调节部24，由此控制电流调节部24的导通状态和非导通状态之间的切换。这样，控制部22通过根据检测到的导通角控制电流调节部24和过电流保护部25，与调光器3的导通角控制同步地对照明光源16进行调光。控制部22例如使用微处理机。

过电流保护部25与电源电路14的低电位侧的输出端子8连接。即，过电流保护部25与照明负载12的低电位侧的端部连接。过电流保护部25检测流向照明负载12（照明光源16）的电流。过电流保护部25基于从控制部22输入的调光信号DMS和检测到的电流来对DC-DC转换器21进行反馈控制。例如，向照明光源16流有过电流的情况下，以减小电流的方式来反馈控制DC-DC转换器21。由此，过电流保护部25抑制过电流流向照明光源16。

图2是示意性表示实施方式的电源电路的电路图。

如图2所示，AC-DC转换器20具有整流电路30、平滑电容器32、电感器34、滤波电容器36。

整流电路30例如为二极管电桥。整流电路30的输入端子30a、30b与一对输入端子4、5连接。经由调光器3向整流电路30的输入端子30a、30b输入进行了相位控制或逆相位控制后的交流电压VCT。整流电路30例如对交流电压VCT进行全波整流，使高电位端子30c和低电位端子30d之间产生全波整流后的脉动电流电压。

平滑电容器32连接于整流电路30的高电位端子30c和低电位端子30d之间。平滑电容器32将利用整流电路30整流后的脉动电流电压平滑化。由此，在平滑电容器32的两端出现第一直流电压VDC1。

电感器34与输入端子4串联连接。电感器34例如与第一电源供给路径26a串联连接。滤波电容器36连接于输入端子4、5之间。滤波电容器36例如与第一电源供给路径26a并联连接。电感器34及滤波电容器36例如除去包含于交流电压VCT中的噪声。

DC-DC转换器21连接于平滑电容器32的两端。由此，将第一直流电压VDC1输入DC-DC转换器21。DC-DC转换器21将第一直流电压VDC1转换为绝对值不同的第二直流电压VDC2，且将该第二直流电压VDC2输出向电源电路14的输出端子7、8。照明负载12与输出端子7、8连接。照明负载12利用从电源电路14供给的第二直流电压VDC2使照明光源16点亮。

DC-DC转换器21例如具有输出元件40、恒流元件41（开关元件）、整流元件42、电感器43、驱动输出元件40的反馈绕组（驱动元件）44、耦合电容器45、分压电阻器46、47、输出电容器48、偏压电阻器49。

输出元件40及恒流元件41例如是场效应晶体管（FET），例如是高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor：HEMT），是常通型的元件。

恒流元件41的漏极经由输出元件40与第二电源供给路径26b电连接。恒流元件41的源极与照明负载12电连接。恒流元件41的栅极是用于控制恒流元件41的漏-源极间流通的电流的电极。即，在该例中，恒流元件41的漏极为第一电极，恒流元件41的源极为第二电极，恒流元件41的栅极为第三电极。

恒流元件41具有电流在漏极和源极之间流动的第一状态、漏极和源极之间流动的电流比第一状态小的第二状态。第一状态例如是接通状态，第二状态例如是截止状态。第一状态不限于接通状态。第二状态不限于截止状态。第一状态可以为流动的电流与第二状态相比相对较大的任意的状态。第二状态可以为流动的电流与第一状态相比相对较小的任意的状态。

常通型的元件即恒流元件41中，通过使栅极的电位比源极的电位低，从第一状态变化为第二状态。例如，恒流元件41通过使栅极的电位相对于源极的电位相对成为负电位，从接通状态变化为截止状态。

输出元件40的漏极与整流电路30的高电位端子30c连接。输出元件40的源极与恒流元件41的漏极连接。输出元件40的栅极经由耦合电容器45与反馈绕组44的一端连接。

恒流元件41的源极连接于电感器43的一端和反馈绕组44的另一端。向恒流元件41的栅极输入将恒流元件41的源极电位通过分压电阻器46、47进行分压而得到的电压。在输出元件40的栅极和恒流元件41的栅极分别连接保护二极管。

偏压电阻器49连接于输出元件40的漏极和恒流元件41的源极之间，向分压电阻器46、47供给直流电压。其结果，向恒流元件41的栅极供给比源极低的电位。

电感器43和反馈绕组44在从电感器43的一端向另一端流过增加的电流时，以供给正极性的电压的极性与输出元件40的栅极磁耦合。

整流元件42以从低电位端子30d向恒流元件41的方向为正向地连接于恒流元件41的源极和整流电路30的低电位端子30d之间。

在该例中，在整流元件42和恒流元件41的源极之间设有半导体元件50。半导体元件50使用例如FET或GaN-HEMT等。半导体元件50例如为常通型。半导体元件50的栅极与整流电路30的低电位端子30d连接。由此，半导体元件50被以接通状态保持。

电感器43的另一端与输出端子7连接。整流电路30的低电位端子30d与输出端子8连接。输出电容器48连接于输出端子7和输出端子8之间。照明负载12与输出电容器48并联地连接于输出端子7和输出端子8之间。

控制用电源部23具有整流元件61～63、电阻器64、电容器65、66、调整器67、齐纳二极管68和半导体元件70。

整流元件61、62例如为二极管。整流元件61的阳极经由配线27a与整流电路30的高电位端子30c连接。整流元件42的阳极经由配线27b与整流电路30的低电位端子30d连接。

半导体元件70使用例如FET或GaN-HEMT等。下面，将半导体元件70作为FET进行说明。在该例中，半导体元件70为增强型的n沟道FET。半导体元件70具有源极、漏极和栅极。漏极的电位被设定为比源极的电位高。栅极用于切换电流在源极和漏极之间流动的第一状态、在源极和漏极之间流动的电流比第一状态小的第二状态。在第二状态下，源极和漏极之间基本上未流动电流。半导体元件70可以是p沟道型，也可以是低压型。例如，在将半导体元件70设为p沟道型的情况下，将源极的电位设定为比漏极的电位高。

半导体元件70的漏极与整流元件61的阴极及整流元件62的阴极连接。即，半导体元件70的漏极经由整流元件61、62与第一电源供给路径26a连接。半导体元件70的源极与整流元件63的阳极连接。半导体元件70的栅极与齐纳二极管68的阴极连接。另外，半导体元件70的栅极经由电阻器64与整流电路30的高电位端子30c连接。

整流元件63的阴极与电容器65的一端及调整器67的输入端子连接。调整器67的输出端子与控制部22及电容器66的一端连接。

伴随交流电压VCT的施加的各极性的电流经由整流元件61流向半导体元件70的漏极。由此，对半导体元件70的漏极施加对交流电压VCT进行了全波整流后的脉动电流的电压。

经由电阻器64及整流元件61对齐纳二极管68的阴极施加脉动电流的电压。由此，对半导体元件70的栅极施加与齐纳二极管68的击穿电压相对应的基本上恒定的电压。随之，在半导体元件70的漏极-源极间流通基本上恒定的电流。这样，半导体元件70作为恒流元件起作用。半导体元件70调节流向配线部27的电流。

电容器65将从半导体元件70的源极经由整流元件63供给的脉动电流的电压平滑化，将脉动电流的电压转换为直流电压。调整器67由所输入的直流电压生成基本上恒定的直流的驱动电压VDD，且将其输出到控制部22。电容器66例如用于驱动电压VDD的噪声的除去等。由此，将驱动电压VDD向控制部22供给。

另外，在控制用电源部23还设有电阻器71、72。电阻器71的一端与整流元件61、62的阴极连接。电阻器71的另一端与电阻器72的一端连接。电阻器72的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。电阻器71、72的连接点与控制部22连接。由此，与电阻器71、72的分压比相对应的电压作为用于检测交流电压VCT的绝对值的检测电压被输入控制部22。

控制部22例如基于检测电压进行交流电压VCT的导通角控制的有无、导通角控制的种类（是相位控制还是逆相位控制）的检测。而且，控制部22在进行导通角控制的情况下，进行该导通角的检测。控制部22基于该检测结果生成调光信号DMS，并将该调光信号DMS输入过电流保护部25。控制部22例如将与检测到的导通角相对应的PWM信号作为调光信号DMS输入过电流保护部25。

电流调节部24具有电阻器75、76和开关元件78。开关元件78例如使用FET或GaN-HEMT等。下面，将开关元件78设为FET进行说明。

电阻器75的一端与半导体元件70的源极连接。电阻器75的另一端与开关元件78的漏极连接。开关元件78的栅极经由电阻器76与控制部22连接。控制部22向开关元件78的栅极输入控制信号CGS。开关元件78例如使用常断型（normally off）。例如将从控制部22输入的控制信号CGS从Lo切换为Hi，由此，开关元件78从截止状态变化为接通状态。

在将开关元件78设为接通状态时，例如，在第一电源供给路径26a流通的电流的一部分经由整流元件61、62及半导体元件70流向分支路径28。即，通过将开关元件78设为接通状态，电流调节部24成为导通状态，通过将开关元件78设为截止状态，电流调节部24成为非导通状态。

控制部22例如按照交流电压VCT的导通角控制的有无及其种类的检测结果生成控制信号CGS。例如，在进行相位控制方式的导通角控制的情况下，在规定值以下的交流电压VCT中，使三端双向开关元件接通所需的保持电流流向电流调节部24（分支路径28）。由此，例如可以使调光器3的动作稳定。另一方面，在进行逆相位控制方式的导通角控制的情况下，在从导通状态切换为遮断状态的时刻，将蓄积于滤波电容器36等中的电荷引出到电流调节部24。由此，例如可以进一步提高导通角的检测精度。

过电流保护部25具有差动放大器电路80和半导体元件100。在该例中，半导体元件100是npn晶体管。半导体元件100是常断型的元件。半导体元件100也可以是pnp晶体管或FET等。半导体元件100也可以是常通型。

差动放大器电路80例如具有运算放大器81、电阻器82和电容器83。电阻器82连接于运算放大器81的输出端子和运算放大器81的反转输入端子之间。电容器83与电阻器82并联连接。即，差动放大器电路80具有负反馈。

运算放大器81的非反转输入端子与电阻器84的一端连接。电阻器84的另一端与电阻器85的一端、电阻器86的一端及电容器87的一端连接。电容器87的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。电阻器85的另一端与输出端子7连接。电阻器86的另一端与输出端子8及电阻器88的一端连接。电阻器88的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。

由此，向运算放大器81的非反转输入端子输入以电阻器85、86将施加于输出端子7、8之间的第二直流电压VDC2分压后的直流的电压作为检测电压。即，运算放大器81的非反转输入端子与照明负载12的低电位侧的端部连接。由此，可以检测流向照明光源16的电流。在照明光源16使用LED等发光元件的情况下，照明光源16的电压根据正向压降，基本上恒定。因此，在照明光源16使用LED等发光元件的情况下，与照明负载12的低电位侧的端部连接，由此，可以适宜检测流向照明光源16的电流。

运算放大器81的反转输入端子与电阻器90的一端连接。电阻器90的另一端与电阻器91的一端及电容器92的一端连接。电容器92的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。电阻器91的另一端与控制部22连接。这样，运算放大器81的反转输入端子经由电阻器90、91与控制部22连接。向运算放大器81的反转输入端子输入来自控制部22的调光信号DMS。

例如，通过电容器92将PWM信号平滑化后的直流的电压作为调光信号DMS输入到运算放大器81的反转输入端子。向运算放大器81的反转输入端子输入例如与调光器3的调光度相对应的直流的电压作为调光信号DMS。与输入到非反转输入端子的检测电压的电压电平相对应地对调光信号DMS设定电压电平。更详细而言，例如与所希望的调光度相对应的调光信号DMS的电压电平被设定为与照明光源16以与其调光度相对应的辉度发光的情况下的检测电压的电压电平基本上相同。

这样，向运算放大器81的非反转输入端子输入与流向照明光源16的电流相对应的检测电压，向运算放大器81的反转输入端子输入调光信号DMS。由此，从运算放大器81的输出端子输出与检测电压和调光信号DMS的差值相对应的信号。随着检测电压比调光信号DMS增大，运算放大器81的输出也增大，即，在过电流流向照明光源16的情况下，运算放大器81的输出增大。这样，在该例中，将调光信号DMS作为基准值使用。此外，在未进行调光的情况下，也可以将成为基准值的基本上恒定的直流电压输入运算放大器81的反转输入端子。

半导体元件100的集电极与分压电阻器47的一端连接。半导体元件100的集电极经由分压电阻器47与恒流元件41的栅极电连接。半导体元件100的发射极与电阻器101的一端连接。电阻器101的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。由此，半导体元件100的发射极被设定为比恒流元件41的源极的电位低的电位。半导体元件100的基极与运算放大器81的输出端子连接。由此，在半导体元件100的发射极-集电极间流动的电流通过来自运算放大器81的输出而被控制。即，在该例中，半导体元件100的集电极为第四电极，半导体元件100的发射极为第五电极，半导体元件100的基极为第六电极。

半导体元件100具有电流在集电极和发射极之间流动的第三状态和在集电极和发射极之间流动的电流比第三状态小的第四状态。第三状态例如是接通状态，第四状态例如是截止状态。第三状态不限于接通状态。第四状态不限于截止状态。第三状态可以为流动的电流与第四状态相比相对较大的任意的状态。第四状态可以是流动的电流与第三状态相比相对较小的任意的状态。

在该例中，半导体元件100为常断型，通过使基极的电位比发射极的电位高，从第四状态变化为第三状态。例如，通过使基极的电位比发射极的电位高，半导体元件100从截止状态变化为接通状态。

如上述，在检测电压比调光信号DMS大的情况下，运算放大器81的输出增大。因此，半导体元件100例如在检测电压比调光信号DMS大的情况下成为接通状态，在检测电压为调光信号DMS以下的情况下成为截止状态。例如，随着检测电压比调光信号DMS增大，半导体元件100的发射极-集电极间的电流增大。

另外，半导体元件100的集电极与电阻器102的一端、及电容器103的一端进一步连接。电阻器102的另一端与半导体元件100的基极连接。电容器103的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。半导体元件100的基极与电阻器104的一端进一步连接。电阻器104的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。这样，过电流保护部25的基准电位被设定为整流电路30的低电位端子30d的电位。即，过电流保护部25的基准电位与DC-DC转换器21的基准电位共通。过电流保护部25的基准电位与DC-DC转换器21的基准电位基本上相同。

其次，对电源电路14的动作进行说明。

首先，对将调光器3的调光度设定为大致100％，将输入的电源电压VIN大致原状态传递的情况，即向DC-DC转换器21输入最高的第一直流电压VDC1的情况进行说明。

在将电源电压VIN向电源电路14供给时，输出元件40及恒流元件41由于为常通型的元件，所以都接通。而且，在输出元件40、恒流元件41、电感器43、输出电容器48的路径中流通电流，对输出电容器48进行充电。输出电容器48的两端的电压、即输出端子7、8间的电压作为第二直流电压VDC2被向照明负载12的照明光源16供给。此外，由于输出元件40及恒流元件41接通，所以对整流元件42施加逆电压。整流元件42中不流通电流。

在第二直流电压VDC2达到规定电压时，电流向照明光源16流动，照明光源16点亮。此时，电流在输出元件40、恒流元件41、电感器43、输出电容器48及照明光源16的路径中流通。例如，在照明光源16为LED的情况下，该规定电压为LED的正向压降，根据照明光源16确定。另外，在照明光源16熄灭的情况下，不流通电流，因此，输出电容器48保持输出电压的值。

向DC-DC转换器21输入的第一直流电压VDC1相比第二直流电压VDC2非常高。即，输入输出间的电位差ΔV非常大。因此，在电感器43中流通的电流增加。由于反馈绕组44与电感器43磁耦合，所以在反馈绕组44中感应出将耦合电容器45侧设为高电位的极性的电动势。因此，经由耦合电容器45向输出元件40的栅极供给相对于源极为正的电位，输出元件40维持接通的状态。

在恒流元件41中流通的电流超过上限值时，恒流元件41的漏极-源极间电压急剧上升。因此，输出元件40的栅极-源极间电压比阈值电压低，输出元件40截止。上限值为恒流元件41的饱和电流值，通过向恒流元件41的栅极输入的电位而被规定。恒流元件41的栅极电位通过经由偏压电阻器49向分压电阻器46、47供给的直流电压、照明光源16的电压、分压电阻器46、47的分压比及半导体元件100的发射极-集电极间的电流来设定。此外，如上述，恒流元件41的栅极电位相对于源极未负电位，因此，可以将饱和电流值限制在适当值。

电感器43在整流元件42、输出电容器48及照明负载12的路径持续流通电流。此时，由于电感器43放出能量，所以电感器43的电流减少。因此，在反馈绕组44中感应有使耦合电容器45侧成为低电位的极性的电动势。经由耦合电容器45向输出元件40的栅极输入相对于源极为负的电位，输出元件40维持截止的状态。

当蓄积于电感器43的能量成为零时，在电感器43中流通的电流成为零。反馈绕组44中感应的电动势的方向再次反转，感应有使耦合电容器45侧成为高电位的电动势。由此，向输出元件40的栅极供给比源极高的电位，输出元件40再次接通。由此，返回达到上述的规定电压的状态。

以后重复上述的动作。由此，自动地重复切换输出元件40的接通及截止，向照明光源16供给降低了电源电压VIN的第二直流电压VDC2。即，在电源电路14中，输出元件40的开关频率通过分压电阻器46、47及过电流保护部25而被设定。另外，向照明光源16供给的电流因恒流元件41而成为被限制了上限值的恒流。因此，可以稳定地点亮照明光源16。

过电流保护部25的差动放大器电路80根据流向照明光源16的电流所对应的检测电压和调光信号DMS之差使半导体元件100的基极电位变化。差动放大器电路80例如在照明光源16中流通过电流且检测电压的电压电平相对于调光信号DMS的电压电平高规定值以上的情况下，对半导体元件100的基极设定高的电位，使半导体元件100基本上成为接通状态。

如果半导体元件100成为接通状态，则恒流元件41的栅极电位例如设定为整流电路30的低电位端子30d。即，对恒流元件41的栅极电位设定负电位，恒流元件41成为截止状态。由此，流向照明光源16的电流减小，抑制过电流流向照明光源16。这样，在该例中，过电流保护部25基于检测电压和调光信号DMS来对DC-DC转换器21进行反馈控制。

在将调光器3的调光度设定为比100％小的值，且对输入的交流电压VCT进行导通角控制并传递的情况下，即在向DC-DC转换器21输入高压的第一直流电压VDC1的情况下，在输出元件40可以继续振荡时与上述相同。根据调光器3的调光度，向DC-DC转换器21输入的第一直流电压VDC1的值发生变化，可以控制输出电流的平均值。因此，可以根据调光度对照明负载12的照明光源16进行调光。

另外，在将调光器3的调光度设定为更小的值的情况下，即向DC-DC转换器21输入的第一直流电压VDC1更低的情况下，即使输出元件40接通，由于电感器43的两端的电位差小，所以也不能增加在电感器43流通的电流。因此，输出元件40不为截止状态，而输出恒定的直流电流。即，电源电路14在调光器3的调光度小的情况下，即输入输出间的电位差ΔV小的情况下，进行如串联调整器那样的动作。

这样，电源电路14在电位差ΔV比规定值大时进行开关动作，在电位差ΔV小时进行如串联调整器那样的动作。在电位差ΔV大的情况下，电位差ΔV和电流的积大，若进行串联调整器的动作则损失增大。因此，在电位差ΔV大的情况下，进行开关动作适于低耗电力化。另外，在电位差ΔV小的情况下，损失小，因此，作为串联调整器进行动作没有问题。

另外，在电源电路14中，在电位差ΔV比规定值小时，输出元件40不为截止状态而在继续保持接通的状态下，电流振动，通过电流的平均值使照明负载12的照明光源16点亮。另外，在电位差ΔV更小时，输出元件40在继续接通的状态下，将直流电流向照明负载12输出，使照明光源16点亮。其结果，在电源电路14中，可以使输出电流连续变化至零。例如，在照明装置10中，可以使照明负载12的照明光源16顺畅地熄灭。

在电源电路14中，根据电位差ΔV，可以使输出电流从输出元件40的开关动作时的最大值至继续保持输出元件40的接通的状态下输出直流电流时的最小值为止连续变化。例如，在照明装置10中，可以连续地在0～100％的范围内对照明光源16进行调光。

在电源电路14中，将过电流保护部25与照明负载12的低电位侧的端部连接，检测流向照明光源16的电流，且根据该检测结果对DC-DC转换器21的动作进行反馈控制。即使电源电压VIN或交流电压VCT等输入电压不稳定，照明光源16的电压也某种程度上稳定。因此，如上述，通过将过电流保护部25与照明负载12的低电位侧的端部连接来检测流向照明光源16的电流，例如可以提高电流的检测精度。例如，在产生了过电流的情况下，可以马上停止流向照明光源16的电流。另外，对于常通型的恒流元件41的栅极也可以容易地设定负电位。由此，在电源电路14中，可以进行更可靠的电流控制及过电流保护。

另外，在电源电路14中，过电流保护部25的基准电位与DC-DC转换器21的基准电位共通。由此，例如可以抑制作为输出电压的第二直流电压VDC2的变动。

图3是示意性表示实施方式的其它电源电路的电路图。

如图3所示，在该例的电源电路114中，在过电流保护部25设有电压输入路径105。电压输入路径105的一端与第二电源供给路径26b连接。电压输入路径105的一端例如与平滑电容器32的高电位侧的端部连接。电压输入路径105的另一端与半导体元件100的基极连接。这样，电压输入路径105被电连接于第二电源供给路径26b和半导体元件100的基极之间。

在该例中，电压输入路径105具有电阻器106。例如，电阻器106的一端与第二电源供给路径26b连接，电阻器106的另一端与半导体元件100的基极连接。由此，电压输入路径105将与第一直流电压VDC1相对应的直流电压输入到半导体元件100的基极。与第一直流电压VDC1相对应的直流电压例如可以是第一直流电压VDC1自身，也可以是对第一直流电压VDC1分压后的直流电压。

在电源电路114中，例如在开始电源电压VIN的供给时（接通电源时），在差动放大器电路80动作之前且照明光源16点亮之前，对半导体元件100的基极施加电压。即，在电源电路114中，在差动放大器电路80动作之前且照明光源16点亮之前，可以将半导体元件100设为接通状态。因此，在电源电路114中，在开始电源电压VIN的供给时，在照明光源16点亮之前，可以使恒流元件41成为截止状态。照明光源16点亮之前例如是指对照明光源16施加正向压降之前。例如是在输出电容器48蓄积规定的电压之前。

即，在电源电路114中，在开始向DC-DC转换器21供给第一直流电压VDC1时，在向照明负载12供给的电压达到比第二直流电压VDC2低的规定值（例如正向压降）之前，将半导体元件100设定为第三状态。

电阻器105的电阻值例如比正向压降以下的状态下的照明光源16的内部电阻器的电阻值低。由此，在照明光源16点亮之前可以将半导体元件100设为接通状态。

例如，在上述的电源电路14中，由于输出元件40及恒流元件41为常通型，所以在开始电源电压VIN的供给时，有时在过电流保护部25启动之前会对照明光源16施加电压。该情况下，高的电压会施加给照明光源16，照明光源16会暂时以不经意的高的辉度点亮。

与之相对，在电源电路114中，在照明光源16点亮之前，将半导体元件100设为接通状态，将恒流元件41设为截止状态。由此，在过电流保护部25起动之前，能够抑制对照明光源16施加电压。例如，能够抑制在开始电源电压VIN的供给时（开始第一直流电压VDC1的供给时），暂时不经意地使照明光源16以高的辉度点亮。

此外，在该例中，表示了使用电阻器106的电压输入路径105，但电压输入路径105不限于此。电压输入路径105可以是在开始电源电压VIN的供给时将半导体元件100设为接通状态的任意的电路。

例如，也可以将半导体元件100设为pnp晶体管等常通型的元件。该情况下，可以不设置电阻器105等，而在开始电源电压VIN的供给时使半导体元件100成为接通状态。

以上，参照具体例对实施方式进行了说明，但不限定于此，可以进行各种变形。

例如，输出元件40及恒流元件41不限定于GaN系HEMT。例如也可以是使用碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石这种具有宽禁带的半导体（宽禁带半导体）形成于半导体基板上的半导体元件。在此，宽禁带半导体是指带隙比带隙为约1.4eV的砷化镓（GaAs）宽的半导体。例如包含带隙为1.5eV以上的半导体、磷化镓（GaP、带隙约2.3eV）、氮化镓（GaN、带隙约3.4eV）、金刚石（C、带隙约5.27eV）、氮化铝（AlN、带隙约5.9eV）、碳化硅（SiC）等。这种宽禁带半导体元件在使耐压相等的情况下，可以比硅半导体元件小，因此，寄生电容小，可以进行高速动作，因此，可以缩短开关周期，可以实现绕组部件或电容器等的小型化。

在上述实施方式中，将输出元件40和恒流元件41栅阴（cascode）连接，通过输出元件40进行开关，通过恒流元件41进行电流的控制。不限于此，例如也可以仅仅通过恒流元件41进行开关和电流的控制。

此外，照明光源16不限于LED，例如也可以是有机EL（Electro-Luminescence）或OLED（Organic light－emitting diode）等。也可以在照明负载12上串联或并联连接多个照明光源16。

在上述实施方式中，作为直流负载表示了照明负载12，但不限于此，例如也可以是加热器等其它直流负载。在上述实施方式中，作为电源电路表示了用于照明装置10的电源电路14，但不限于此，可以是与直流负载相对应的任意的电源电路。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式作为例子进行了提示，未有意限定发明范围。这些新的实施方式或实施例可以以其它各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内可以进行各种省略、置换、更换。这些实施方式或实施例及其变形包含于发明的范围及宗旨，并且包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围。

Claims (10)

1.一种电源电路，其中，具备：

DC-DC转换器，其将从电源供给路径供给的第一直流电压转换为绝对值不同的第二直流电压并向直流负载供给；

过电流保护部，其与所述直流负载的低电位侧的端部电连接，基于流向所述直流负载的电流来对所述DC-DC转换器进行反馈控制，

所述DC-DC转换器具有常通型的开关元件，

所述开关元件包含：

与所述电源供给路径电连接的第一电极、

与所述直流负载电连接的第二电极、

用于控制在所述第一电极和所述第二电极之间流动的电流的第三电极，并且

所述开关元件具有：

电流在所述第一电极和所述第二电极之间流动的第一状态、

在所述第一电极和所述第二电极之间流动的电流比所述第一状态小的第二状态，

通过使所述第三电极的电位比所述第二电极的电位低，从所述第一状态变化为所述第二状态，

所述过电流保护部与所述第三电极电连接，在流向所述直流负载的电流大于基准值时，使所述第三电极的电位降低，由此使所述开关元件从所述第一状态变化为所述第二状态。

2.如权利要求1所述的电源电路，其中，

所述过电流保护部包含半导体元件，

所述半导体元件具有：

与所述第三电极电连接的第四电极、

设定为比所述第二电极的电位低的电位的第五电极、

用于控制在所述第四电极和所述第五电极之间流动的电流的第六电极，且

所述半导体元件具有：

电流在所述第四电极和所述第五电极之间流动的第三状态、

在所述第四电极和所述第五电极之间流动的电流比所述第三状态小的第四状态，

所述过电流保护部通过将所述半导体元件设为所述第四状态，使所述开关元件成为所述第一状态，通过将所述半导体元件设为所述第三状态，使所述开关元件成为所述第二状态，

在开始向所述DC-DC转换器供给所述第一直流电压时，在向所述直流负载供给的电压达到比所述第二直流电压低的规定值之前，所述半导体元件设定为所述第三状态。

3.如权利要求2所述的电源电路，其中，

所述半导体元件为通过使所述第六电极的电位高于所述第五电极的电位而从所述第四状态变化为所述第三状态的常断型，

所述过电流保护部具有电压输入路径，该电压输入路径电连接于所述电源供给路径和所述第六电极之间，向所述第六电极输入与所述第一直流电压相对应的直流电压。

4.如权利要求3所述的电源电路，其中，

所述电压输入路径具有电阻器元件，

所述电阻器元件的一端与所述电源供给路径连接，所述电阻器元件的另一端与所述第六电极连接。

5.如权利要求1所述的电源电路，其中，还具备：

AC-DC转换器，其将交流电压转换为所述第一直流电压，并将所述第一直流电压向所述DC-DC转换器供给；

控制部，其检测所述交流电压的导通角，生成与检测到的所述导通角相对应的信号，并将所述信号输入所述过电流保护部，

所述过电流保护部基于所述信号和流向所述直流负载的所述电流来对所述DC-DC转换器进行反馈控制。

6.如权利要求5所述的电源电路，其中，

所述信号是与所述导通角相对应的直流的电压，

在与流向所述直流负载的所述电流相对应的检测电压的电压值高于所述信号的电压值时，所述过电流保护部将所述半导体元件设为所述第三状态，在所述检测电压的电压值为所述信号的电压值以下时，将所述半导体元件设为所述第四状态。

7.如权利要求5所述的电源电路，其中，

还具备控制用电源部，该控制用电源部将所述交流电压转换成与所述控制部相对应的直流的驱动电压，并将所述驱动电压向所述控制部供给。

8.如权利要求5所述的电源电路，其中，

还具备电流调节部，且该电流调节部具有与所述电源供给路径连接的分支路径，并能够在第一路径状态和第二路径状态之间切换，其中所述第一路径状态使在所述电源供给路径中流动的电流的一部分流向所述分支路径，所述第二路径状态是流向所述分支路径的电流比所述第一路径状态小的状态，

所述控制部根据检测到的所述导通角来控制所述电流调节部的切换。

9.如权利要求1所述的电源电路，其中，

所述直流负载是包含具有正向压降的发光元件的照明负载。

10.一种照明装置，其具备：

照明负载、

向所述照明负载供给电力的权利要求1～9中任一项所述的电源电路。