DE102016107609A1

DE102016107609A1 - Bestromungseinrichtung und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016107609A1
Application number: DE102016107609.0A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Seki; Takeshi Kamoi; Daisuke Yamahara; Shun KUSUDA
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2016-11-03
Also published as: US9706615B2; US20160323947A1

Abstract

Eine Bestromungseinrichtung (1), die einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement (LED 2) ausgibt, enthält: einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler) (10); und eine Ausgangsdetektor (13), der eine Ausgabe von dem DC-DC-Wandler (10) detektiert, wobei der DC-DC-Wandler (10) Folgendes enthält: ein Schaltelement (16); eine Steuereinrichtung (11), die das Schaltelement (16) ein- und ausschaltet, um die Ausgabe zu generieren; und einen Stromdetektor (12), der einen Strom detektiert, der durch das Schaltelement (16) fließt, und falls ein Stromwert des durch den Stromdetektor (12) detektierten Stroms unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung (11) das Schaltelement (16) gemäß einem auf der Basis eines Ausgangswerts der durch den Ausgangsdetektor (13) detektierten Ausgabe bestimmten Tastverhältnisses, und falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung (11) das Schaltelement (16) gemäß einem Tastverhältnis unter dem auf der Basis des Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnisses.

Description

[Erfindungsgebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestromungseinrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere eine Bestromungseinrichtung, die einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement abgibt, und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Bestromungseinrichtung enthält.
[Allgemeiner Stand der Technik]
Es wurden verschiedene Bestromungseinrichtungen als Bestromungseinrichtungen vorgeschlagen, die einen Strom an Festkörper-Leuchtelemente wie etwa Leuchtdioden (LEDs) liefern (siehe beispielsweise Patentliteratur (PTL) 1).
Aus der PTL 1 ist eine Bestromungseinrichtung bekannt, die einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler) enthält, der ein SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) ist. Ein SEPIC-DC-DC-Wandler führt eine Buck-Boost-Operation (Hochstell- und Tiefstelloperation). Zudem ist gemäß einem SEPIC-DC-DC-Wandler ein Induktor an eine kommerzielle Wechselstromquelle (AC-Stromquelle) angeschlossen, und ein Strom fließt durch Schalten eines Speicherelements während des ganzen Zyklus der kommerziellen AC-Stromversorgung, wodurch ein Leistungsfaktor eines Eingangsstroms verbessert wird.
[Entgegenhaltungsliste]
[Patentliteratur]

[PTL 1] Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-189004

[Kurze Darstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Die Schaltsteuerung eines in einem DC-DC-Wandler enthaltenen Schaltelements ergibt einen Vorteil des Vereinfachens einer Steuerschaltung durch Einschalten des Schaltelements für jede feste Periode.
Eine in der oben erwähnten PTL 1 offenbarte Bestromungseinrichtung hat jedoch ein Problem dahingehend, dass eine plötzliche Änderung bei einer Stromversorgungsspannung einer kommerziellen AC-Stromversorgung zu einem instabilen Betrieb führt, falls ein Schaltelement für jede feste Periode eingeschaltet wird. Falls sich mit anderen Worten eine Stromversorgungsspannung einer kommerziellen AC-Stromversorgung plötzlich ändert, tritt aufgrund eines Induktors und eine Kondensators, die in einem DC-DC-Wandler enthalten sind, eine LC-Resonanz auf und es kommt zu Stromoszillationen. Dies erhöht langsam einen durch das Schaltelement fließenden Strom und beschädigt das Schaltelement.
Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um ein derartiges Problem zu lösen, und stellt eine Bestromungseinrichtung bereit, die einen DC-DC-Wandler enthält und verhindert, dass selbst dann ein übermäßiger Strom durch ein in dem DC-DC-Wandler enthaltenes Schaltelement fließt, wenn sich eine in den DC-DC-Wandler eingegebene Spannung plötzlich ändert, und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Bestromungseinrichtung enthält.
Zudem stellt die vorliegende Erfindung eine Bestromungseinrichtung bereit, die einen DC-DC-Wandler enthält, der wiederum ein Schaltelement für jede feste Periode einschaltet und selbst dann stabil arbeitet, falls sich eine eingegebene Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung plötzlich ändert, und eine Beleuchtungsvorrichtung.
[Lösung des Problems]
Zur Lösung des obigen Problems ist eine Bestromungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bestromungseinrichtung, die einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement ausgibt, wobei die Bestromungseinrichtung Folgendes enthält: einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler); und eine Ausgangsdetektor, der eine Ausgabe von dem DC-DC-Wandler detektiert. Der DC-DC-Wandler enthält: ein Schaltelement; eine Steuereinrichtung, die das Schaltelement ein- und ausschaltet, um die Ausgabe zu generieren; und einen Stromdetektor, der einen Strom detektiert, der durch das Schaltelement fließt. Falls ein Stromwert des durch den Stromdetektor detektierten Stroms unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung das Schaltelement gemäß einem auf der Basis eines Ausgangswerts der durch den Ausgangsdetektor detektierten Ausgabe bestimmten Tastverhältnisses. Falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung das Schaltelement gemäß einem Tastverhältnis unter dem auf der Basis des Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnisses.
Zudem ist eine Bestromungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bestromungseinrichtung, die mit einer Wechselstrom-Stromversorgung (AC-Stromversorgung) verbunden ist und einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement liefert, wobei die Bestromungseinrichtung Folgendes enthält: eine Gleichrichterschaltung, die AC-Leistung von der AC-Stromversorgung gleichrichtet; einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler), der ein Schaltelement und ein Gleichrichterelement enthält, einen Gleichstrom von der Gleichrichterschaltung durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schaltelements zerhackt und mit dem Gleichrichterelement einen durch Zerhacken des Gleichstroms erhaltenen Strom gleichrichtet; eine Periodische-Signal-Generatorschaltung, die ein periodisches Signal generiert, das die Ankunft einer festen Periode anzeigt; eine Nulldurchgangsdetektorschaltung, die detektiert, dass ein Strom, der durch das Gleichrichterelement fließt, in einer Aus-Periode des Schaltelements Null erreicht hat; eine Ein-Signal-Generatorschaltung, die ein Ein-Signal generiert, das eine Zeit zum Einschalten des Schaltelements anzeigt, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert hat, dass der Strom zu einem Zeitpunkt Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt; und eine Ansteuerschaltung, die das Schaltelement gemäß der durch das durch die Ein-Signal-Generatorschaltung generierte Ein-Signal angezeigten Zeit einschaltet, wobei, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung nicht detektiert hat, dass der Strom zu dem Zeitpunkt Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung wartet, zumindest bis die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat, und das Ein-Signal generiert.
Weiterhin enthält eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bestromungseinrichtung und ein Festkörper-Leuchtelement, das eine Zufuhr eines Stroms von der Bestromungseinrichtung empfängt.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung stellt eine Bestromungseinrichtung bereit, die einen DC-DC-Wandler enthält und selbst dann verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch ein in dem DC-DC-Wandler enthaltenes Schaltelement fließt, wenn sich eine in dem DC-DC-Wandler eingegebene Spannung plötzlich ändert, und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Bestromungseinrichtung enthält.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Bestromungseinrichtung bereit, die einen DC-DC-Wandler enthält, der ein Schaltelement für jede feste Periode einschaltet und selbst dann stabil arbeitet, wenn sich eine eingegebene Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung plötzlich ändert, und eine Beleuchtungsvorrichtung.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
2 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Rückkopplungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
3 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
4 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht;
5 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht;
6 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Überstromverhinderungsschaltung gemäß Variante 1 von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
7 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Überstromverhinderungsschaltung gemäß Variante 2 von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
8 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Variante 3 von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
9 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Konstantstromschaltung gemäß Variante 3 von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
10 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Variante 4 von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
11 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht;
12 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Rückkopplungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht;
13 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht;
14 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Rückkopplungsschaltung gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht;
15 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht;
16 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 veranschaulicht;
17 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Überstromverhinderungsschaltung gemäß Ausführungsform 4 veranschaulicht;
18 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 veranschaulicht;
19 ist ein Schaltplan, der eine Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht;
20 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den stabilen Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht;
21 veranschaulicht ein Beispiel einer Wellenform eines in die Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 eingegebenen Stroms;
22 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb einer herkömmlichen Bestromungseinrichtung veranschaulicht,
23 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht;
24 veranschaulicht Wellenformen von Strömen und Spannungen an verschiedenen Abschnitten einer Schaltung der Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5;
25 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 1 von Ausführungsform 5 veranschaulicht;
26 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Variante 1 von Ausführungsform 5 veranschaulicht;
27 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb einer Bestromungseinrichtung gemäß Variante 2 von Ausführungsform 5 veranschaulicht;
28 veranschaulicht eine Wellenform eines Stroms, der durch eine Diode in Variante 2 von Ausführungsform 5 fließt;
29 ist eine Außenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6;
30 ist eine Außenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6; und
31 ist eine Außenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6.
[Beschreibung der Ausführungsformen]
Folgendes beschreibt Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Jede der unten beschriebenen Ausführungsformen zeigt ein bestimmtes Beispiel. Die Zahlenwerte, Gestalten, Materialien, Elemente, die Anordnung und Verbindung der Elemente und andere, was in den folgenden Ausführungsformen angezeigt sind, sind lediglich Beispiele und sollen deshalb die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Deshalb werden unter den Elementen in den folgenden Ausführungsformen Elemente, die in keinem der unabhängigen Ansprüche aufgeführt sind, die den generischsten Teil der vorliegenden Erfindung definieren, als willkürliche Elemente beschrieben.
Man beachte, dass die Zeichnungen Schemadiagramme sind und nicht notwendigerweise eine streng genaue Darstellung bereitstellen. Außerdem sind im Wesentlichen den gleichen Konfigurationen in den Zeichnungen die gleichen Zahlen gegeben worden, und eine überlappende Beschreibung entfällt oder ist vereinfacht.
[Ausführungsform 1]
[1-1. Konfiguration]
Zuerst wird eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Man beachte, dass 1 eine AC-Stromversorgung 3, eine Filterschaltung 4, eine Diodenbrücke 31 und eine Leuchtdiode (LED) 2 zusammen mit der Bestromungseinrichtung 1 veranschaulicht.
Die AC-Stromversorgung 3 gibt eine Wechselspannung aus. Die AC-Stromversorgung 3 ist nicht besonders beschränkt, solange die Stromversorgung eine Wechselspannung ausgibt. Die AC-Stromversorgung 3 ist eine Systemstromversorgung wie etwa beispielsweise eine kommerzielle Stromversorgung.
Die Filterschaltung 4 ist ein Filter, um zu blockieren, dass von der Bestromungseinrichtung 1 durch eine Schaltoperation generiertes Hochfrequenzrauschen zur AC-Stromversorgung 3 austritt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Filterschaltung 4 einen Kondensator 430, der zwischen Ausgangsanschlüsse der AC-Stromversorgung 3 geschaltet ist, und Induktoren 410 und 420, die mit den Ausgangsanschlüsse der AC-Stromversorgung 3 verbunden sind.
Die Diodenbrücke 31 ist eine Schaltung, die eine eingegebene Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt und die Gleichspannung ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform wandelt die Diodenbrücke 31 eine von der AC-Stromversorgung 3 eingegebene Wechselspannung über die Filterschaltung 4 in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung an die Bestromungseinrichtung 1 aus. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Diodenbrücke 31 zwar eine Diodenbrücke, doch ist die Diodenbrücke 31 nicht besonders beschränkt, solange die Diodenbrücke eine Schaltung ist, die eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt.
Die Bestromungseinrichtung 1 gibt einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird die LED 2 als ein Festkörper-Leuchtelement verwendet. Wie in 1 dargestellt, enthält die Bestromungseinrichtung 1 einen DC-DC-Wandler 10 und einen Ausgangsdetektor 13. Folgendes beschreibt Elemente der Bestromungseinrichtung 1.
Der Ausgangsdetektor 13 detektiert eine Ausgabe von dem DC-DC-Wandler 10. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Ausgangsdetektor 13 einen Widerstand 131 und detektiert einen Ausgangsstrom von dem DC-DC-Wandler 10. Der Ausgangsdetektor 13 gibt in die Steuerschaltung 11 des DC-DC-Wandlers 10 eine an den Widerstand 131 angelegte Spannung ein. Ein Ausgangsstrom von dem DC-DC-Wandler 10 fließt durch den Widerstand 131, und somit kann eine an den Widerstand 131 angelegte Spannung als ein Signal verwendet werden, das einem Ausgangswert vom DC-DC-Wandler 10 (d. h. einen von ihm ausgegebenen Stromwert) entspricht. Dementsprechend wird der Widerstand 131 als ein Erfassungswiderstand zum Detektieren eines Ausgangsstroms von dem DC-DC-Wandler 10 verwendet.
Der DC-DC-Wandler 10 ist eine Schaltung, der eine von der Diodenbrücke 31 eingegebene Gleichspannung umwandelt und die resultierende Spannung ausgibt. Der DC-DC-Wandler 10 enthält ein Schaltelement 16, eine Steuereinrichtung 11 und einen Stromdetektor 12. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der DC-DC-Wandler 10 weiterhin Kondensatoren 14 und 17, Induktoren 15 und 18, eine Diode 19 und einen Elektrolytkondensator 20. Der DC-DC-Wandler 10 ist ein SEPIC-Wandler, bei dem es sich um eine Art von Buck-Boost-Wandler handelt, der eine Eingangsspannung auf der Basis der Kennlinie der LED 2, die eine Last der Bestromungseinrichtung 1 ist, erhöht oder senkt. Der Kondensator 14 ist zwischen zwei Ausgangsanschlüsse der Diodenbrücke 31 geschaltet. Der Induktor 15 besitzt einen mit einem Hochpotenzialausgangsanschluss der Diodenbrücke 31 verbundenen Anschluss und einen anderen, mit der Drainelektrode des Schaltelements 16 verbundenen Anschluss. Der Kondensator 17 besitzt einen mit der Drainelektrode des Schaltelements 16 verbundenen Anschluss und einen anderen, mit einem Anschluss des Induktors 18 verbundenen Anschluss. Der Induktor 18 besitzt den einen Anschluss, der mit dem anderen Anschluss des Kondensators 17 verbunden ist, und einen anderen geerdeten Anschluss. Die Diode 19 besitzt eine Anodenelektrode, die mit dem einen Anschluss des Induktors 18 verbunden ist, und eine Kathodenelektrode, die mit einem Hochpotenzialausgangsanschluss der Bestromungseinrichtung 1 verbunden ist. Der Elektrolytkondensator 20 besitzt eine positive Elektrode, die mit dem Hochpotenzialausgangsanschluss der Bestromungseinrichtung 1 verbunden ist, und eine geerdete negative Elektrode.
Das Schaltelement 16 schaltet auf der Basis von von der Steuereinrichtung 11 ausgegebenen Signalen (d. h. wiederholt ein und aus). In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Schaltelement 16 einen n-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET).
Die Steuereinrichtung 11 schaltet das Schaltelement 16 ein und aus. Die Steuereinrichtung 11 steuert das Schaltelement 16 gemäß einem auf der Basis eines durch den Ausgangsdetektor 13 detektieren Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnis (OnDuty), falls ein durch den Stromdetektor 12 detektierter Stromwert unter einem vorbestimmten Schwellwert Ith liegt. Falls der Stromwert über dem Schwellwert Ith liegt, steuert die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 gemäß einem Tastverhältnis, das unter dem auf dem Ausgangswert basierenden Tastverhältnis liegt. Der Schwellwert Ith kann kleiner oder gleich einem absoluten größten Nennstrom des Schaltelements 16 sein. Dies verhindert, dass ein Strom, der über dem absoluten höchsten Nennwert liegt, durch das Schaltelement 16 fließt. Weiterhin kann der Schwellwert Ith größer oder gleich einem Spitzenwert eines Stroms sein, der durch das Schaltelement 16 fließt, falls eine Nennspannung der Bestromungseinrichtung 1 stabil in die Bestromungseinrichtung 1 eingegeben wird. Auf diese Weise steuert die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 mit einer festen Frequenz und für eine feste Ein-Zeit während eines stabilen Betriebs, wodurch ein höherer Effekt des Verbesserns eines Leistungsfaktors der Bestromungseinrichtung 1 erreicht wird. Die Steuereinrichtung 11 schaltet das Schaltelement 16 durch Ausgeben von Steuersignalen an die Gateelektrode des Schaltelements 16 ein und aus. In der folgenden Ausführungsform enthält die Steuereinrichtung 11 eine Rückkopplungsschaltung 110, eine Überstromverhinderungsschaltung 111 und eine Ansteuerschaltung 112.
Die Ansteuerschaltung 112 steuert das Schaltelement 16 an. Die Ansteuerschaltung 112 besitzt einen Eingangsanschluss, der mit Anschlüssen der Widerstände 113 und 114 und der Kollektorelektrode des Transistors 115 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit er Gateelektrode des Schaltelements 16 verbunden ist. Die Ansteuerschaltung 112 verstärkt ein Eingangssignal und gibt das resultierende Signal als ein Steuersignal an die Gateelektrode des Schaltelements 16 aus. Auf diese Weise steuert die Ansteuerschaltung 112 das Schaltelement 16 an.
Die Rückkopplungsschaltung 110 führt eine Regelung eines Ausgangsstroms vom DC-DC-Wandler 10 (d. h. eines von der Bestromungseinrichtung 1 ausgegebenen Stroms) auf eine vorbestimmte Größe durch. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Rückkopplungsschaltung 110 einen Anschluss FB, in den ein Signal vom Ausgangsdetektor 13 eingegeben wird, und einen Anschluss OUT, durch den Signale zum Ein- und Ausschalten des Schaltelements 16 ausgegeben werden. Die Rückkopplungsschaltung 110 gibt Signale zum Ein- und Ausschalten des Schaltelements 16 vom Anschluss OUT an die Ansteuerschaltung 112 aus, wodurch das Schaltelement 16 gemäß einem auf der Basis eines durch den Ausgangsdetektor 13 detektierten Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet werden. Folgendes beschreibt eine Konfiguration der Rückkopplungsschaltung 110 unter Bezugnahme auf 2.
2 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Rückkopplungsschaltung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Rückkopplungsschaltung 110 eine Dreieckswellengeneratorschaltung 211, einen Fehlerverstärker 212, einen Kondensator 213 und einen Vergleicher 214.
Die Dreieckswellengeneratorschaltung 211 ist eine Schaltung, die Dreieckswellenformsignale ausgibt (d. h. eine Schaltung, die wiederholt ein Rampensignal in einem vorbestimmten Zyklus ausgibt). Ein Zyklus von derartigen Dreieckswellenformsignalen entspricht einer Schaltperiode des Schaltelements 16. Ein Ausgangssignal von der Dreieckswellengeneratorschaltung 211 wird in den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 eingegeben.
Der Fehlerverstärker 212 ist eine Schaltung, die einen Fehler zwischen einer Referenzspannung Vref und einer Spannung eines in den Anschluss FB eingegebenen Signals vom Ausgangsdetektor 13 verstärkt und den verstärkten Fehler ausgibt. Ein Signal von dem Ausgangsdetektor 13, das in den Anschluss FB eingegeben wird, wird in den invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 212 eingegeben, und die Referenzspannung Vref wird in den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 212 eingegeben. Die Referenzspannung Vref entspricht einem Zielwert eines Ausgangsstroms vom DC-DC-Wandler 10 (d. h. einem Ausgangsstrom von der Bestromungseinrichtung 1). Der Fehlerverstärker 212 verstärkt einen Fehler zwischen der Referenzspannung Vref und einer Spannung eines Signals vom Ausgangsdetektor 13 entsprechend einem Ausgangsstrom vom DC-DC-Wandler 10 und gibt den verstärkten Fehler an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 aus. Der Fehlerverstärker 212 vergrößert eine Ausgangsspannung, falls die Spannung eines vom Anschluss FB eingegebenen Signals unter der Referenzspannung Vref liegt, wohingegen, falls die Spannung eines vom Anschluss FB eingegebenen Signals über der Referenzspannung Vref liegt, der Fehlerverstärker 212 eine Ausgangsspannung verringert.
Der Kondensator 213 ist ein Element zum Glätten einer Ausgangsspannung vom Fehlerverstärker 212. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Kondensator 213 einen Anschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des Fehlerverstärkers 212 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 verbunden ist, und einen weiteren geerdeten Anschluss. Der Kondensator 213 reduziert beispielsweise in einem Ausgangssignal vom Fehlerverstärker 212 enthaltene Rauschkomponenten und kompensiert auch eine Phase eines Regelkreises der Rückkopplungsschaltung 110. Man beachte, dass eine Impedanzschaltung, die eine Kombination aus einem Kondensator und einem Widerstand ist, als Beispiel, anstelle des Kondensators 213 verwendet werden kann.
Der Vergleicher 214 ist eine Schaltung, die ein Ausgangssignal von der Dreieckswellengeneratorschaltung 211 mit einem Ausgangssignal vom Fehlerverstärker 212 vergleicht und ein Impulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) ausgibt. Ein Ausgangssignal von der Dreieckswellengeneratorschaltung 211 wird in den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 eingegeben, und ein Ausgangssignal vom Fehlerverstärker 212 wird in den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 eingegeben. Ein Ausgangssignal vom Vergleicher 214 wird zum Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegeben.
Man beachte, dass die Rückkopplungsschaltung 110, die die Konfiguration wie oben beschrieben besitzt, eine integrierte Schaltung (IC) beinhalten kann.
Die Überstromverhinderungsschaltung 111 ist eine Schaltung, die verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt. Wie in 1 dargestellt, enthält die Überstromverhinderungsschaltung 111 Widerstände 113, 114, 117 und 118, einen Transistor 115 und einen Kondensator 116.
Die Widerstände 117 und 118 und der Kondensator 116 sind in einer RC-Filterschaltung enthaltene Elemente. Ein Signal von dem Stromdetektor 12 wird über die RC-Filterschaltung in die Basiselektrode des Transistors 115 eingegeben.
Der Widerstand 113 ist ein Element, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 fließt. Der Widerstand 113 besitzt einen Anschluss, der mit dem Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 verbunden ist, und einen anderen Anschluss, der mit dem Eingangsanschluss der Ansteuerschaltung 112 und einem Anschluss des Widerstands 114 verbunden ist. Falls der Transistor 115 eingeschaltet wird, wird auf diese Weise der Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 über den Widerstand 113 geerdet, anstatt direkt geerdet zu werden. Dies verhindert, dass ein übermäßiger Strom aufgrund dessen, dass der Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 direkt geerdet ist, vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 fließt.
Der Widerstand 114 ist ein Element, das zusammen mit dem Widerstand 113 eine Spannung eines Ausgangsignals vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 aufteilt. Der Widerstand 114 besitzt einen Anschluss, der mit dem anderen Anschluss des Widerstands 113 und dem Eingangsanschluss der Ansteuerschaltung 112 verbunden ist, und einen anderen geerdeten Anschluss. Die Widerstände 113 und 114 teilen eine Spannung eines Ausgangssignals vom Anschluss OUT und können somit eine gewünschte Spannung in die Ansteuerschaltung 112 eingeben.
Der Transistor 115 ist ein mit der Ansteuerschaltung 112 verbundenes Element und wird auf der Basis eines Signals vom Stromdetektor 12 gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Transistor 115 ein npn-Bipolartransistor (negativ-positiv-negativ). Ein Signal vom Stromdetektor 12 wird in die Basiselektrode des Transistors 115 eingegeben, die Kollektorelektrode des Transistors 115 wird mit dem Eingangsanschluss der Ansteuerschaltung 112 verbunden und die Emitterelektrode des Transistors 115 wird geerdet. Der Transistor 115 wird eingeschaltet, falls ein Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, über einen vorbestimmten Schwellwert Ith liegt oder falls mit anderen Worten eine Spannung eine Signals vom Stromdetektor 12 über einer dem Schwellwert Ith entsprechenden Spannung liegt. Da in diesem Fall der Eingangsanschluss der Ansteuerschaltung 112 geerdet ist, wird eine Spannung eines Eingangssignals von der Ansteuerschaltung 112 auf null verringert, und auf ein Ausgangssignal von der Ansteuerschaltung 112 wird ebenfalls auf null verringert. Dementsprechend wird eine in die Gateelektrode des Schaltelements 16 eingegebene Spannung auf null verringert, und somit wird das Schaltelement 16 ausgeschaltet. Infolgedessen geht auch ein Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, auf null.
[1-2. Betrieb]
Folgendes beschreibt den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
3 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Die Kurze (a) in 3 veranschaulicht eine Wellenform einer an einen Kondensator 14 der Bestromungseinrichtung 1 angelegten Spannung VC1. Die Kurve (b) in 3 veranschaulicht eine Wellenform des Ausgangssignals (OUT) vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110. Die Kurve (c) in 3 veranschaulicht eine Wellenform eines Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt. Die Kurve (d) in 3 veranschaulicht eine Wellenform, die den Zustand des Transistors 115 zeigt. Die Kurve (e) in 3 veranschaulicht eine Wellenform, die den Zustand des Schaltelements 16 zeigt.
Wie in Kurve (a) in 3 dargestellt, kann ein anormaler Betrieb in der Bestromungseinrichtung 1 anstelle eines stabilen Betriebs entstehend. Während des stabilen Betriebs arbeitet die AC-Stromversorgung 3 normal und die Spannung VC1 ist im Wesentlichen konstant (siehe die Wellenform bis zur Zeit t14 in 3). Im Gegensatz dazu zeigt die Spannung VC1 eine anormale Zunahme (siehe die Wellenform nach der Zeit t15 in 3) während des anormalen Betriebs beispielsweise aufgrund einer Anomalität der AC-Stromversorgung 3.
Ein anormaler Betrieb entsteht, wenn eine Eingangsspannung in die Bestromungseinrichtung 1 beispielsweise aufgrund einer plötzlichen Änderung bei der Ausgangsspannung der AC-Stromversorgung 3, einer Ein/Aus-Schaltoperation eines Leistungsschalters der Bestromungseinrichtung 1 oder eine schlechten Kontakts des Leistungsschalters instabil ist. Falls eine Eingangsspannung zur Bestromungseinrichtung 1 instabil ist, generiert eine Resonanz in einer LC-Schaltung in der Bestromungseinrichtung 1 eine über der Eingangsspannung in dem DC-DC-Wandler 10 liegenden Spannung. Wenn die Diode 19 leitet, tritt die Resonanz in einer LC-Schaltung auf, die den Induktor 15 und Kondensatoren 14, 17 und 20 enthält, und wenn die Diode 19 nicht leitet, tritt die Resonanz in einer LC-Schaltung auf, die die Induktoren 15 und 18 und die Kondensatoren 14 und 17 enthält. Falls insbesondere eine über der Eingangsspannung liegende Spannung im Kondensator 14 generiert wird, besitzt die Wellenform des Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, einen steilen Anstieg, und somit fließt ein Strom, der größer ist als ein Strom, der während des stabilen Betriebs fließt, durch das Schaltelement 16. Ein Strom, der größer ist als ein Strom, der während des stabilen Betriebs fließt, fließt durch die Induktoren 15 und 18, was möglicherweise die Kerne von Induktoren 15 und 18 sättigt, und somit fließt möglicherweise sogar ein größerer Strom. Das Schaltelement 16 empfängt Stress durch einen oben erwähnten, durch das Schaltelement 16 fließenden übermäßigen Strom. Zudem kann das Schaltelement 16 beschädigt werden, falls der Wert eines derartigen übermäßigen Stroms den absoluten größten Nennwert des Schaltelements 16 übersteigt.
Im Zustand des stabilen Betriebs wird vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ein Signal mit einem durch die Dreieckswellengeneratorschaltung 211 der Rückkopplungsschaltung 110 bestimmten Zyklus und einem durch die Rückkopplungsschaltung 110 auf der Basis eines durch den Ausgangsdetektor 13 detektierten Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnis ausgegeben (siehe Kurve (b) in 3).
Ein vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegebenes Signal wird durch die Ansteuerschaltung 112 verstärkt, und das verstärkte Signal wird in die Gateelektrode des Schaltelements 16 eingegeben. Das Schaltelement 16 wird während einer Periode im Ein-Zustand gehalten, während der ein Ausgangsignal vom Anschluss OUT auf einem hohen Pegel ist (siehe Kurve (e) in 3). In dem in 3 dargestellten Beispiel ist die Schaltperiode T des Schaltelements 16 eine Periode ab der Zeit t11 bis zur Zeit t13, als Beispiel. Weiterhin ist eine Periode Ton des Schaltelements 16 eine Periode von der Zeit t11 bis zur Zeit t12, als Beispiel. Dementsprechend wird das Tastverhältnis des Schaltelements 16 während des stabilen Betriebs durch Ton/T ausgedrückt.
Ein Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, wenn das Schaltelement während der Zeit t im Ein-Zustand gehalten wird, wird durch den folgenden Ausdruck 1 ausgedrückt, wobei L1 eine Induktanz des Induktors 15 bezeichnet. ISW = VC1 × t/L1 (Ausdruck 1)
Gemäß dem oben gezeigten Ausdruck 1 wird ein Spitzenwert ISW_p eines durch das Schaltelement 16 fließenden Stroms durch VC1 × Ton/L1 ausgedrückt, wobei Ton die Ein-Periode des Schaltelements 16 bezeichnet. Während des stabilen Betriebs ist die an den Kondensator 14 angelegt Spannung VC1 oder mit anderen Worten eine in die Bestromungseinrichtung 1 eingegebene Spannung kleiner oder gleich der Nennspannung der Bestromungseinrichtung 1, und somit übersteigt ISW_p, der der Höchstwert ist, nicht den Schwellwert Ith. Dementsprechend wird der Transistor 115 der Überstromverhinderungsschaltung 111 im Aus-Zustand gehalten (siehe Kurve (d) in 3).
Im Zustand des anormalen Betriebs steigt die Spannung VC1 anormal, wie in Kurve (a) in 3 dargestellt, Dementsprechend besitzt, wie in Kurve (c) in 3 dargestellt, der Strom ISW, der während der Ein-Periode des Schaltelements 16 durch das Schaltelement 16 fließt (Zeit t15 bis t16 und Zeit t17 bis t18 in 3) einen steileren Anstieg als der Anstieg während des stabilen Betriebs. Dementsprechend ist ein Spitzenwert ISW_p des Stroms ISW ebenfalls größer als der Spitzenwert ISW_p während des stabilen Betriebs. Falls weiterhin die Spannung VC1 über der Nennspannung der Bestromungseinrichtung 1 liegt, übersteigt der Strom ISW möglicherweise den Schwellwert Ith. In dem in Kurve (c) in 3 dargestellten Beispiel übersteigt der Strom ISW den Schwellwert Ith zur Zeit t18. Dies schaltet den Transistor 115 der Überstromverhinderungsschaltung 111 ein (siehe Kurve (d) in 3), und somit wird der Eingangsanschluss der Ansteuerschaltung 112 geerdet und eine Spannung eines Ausgangssignals von der Ansteuerschaltung 112 erreicht null. Dementsprechend wird das Schaltelement 16 ausgeschaltet (siehe Kurve (e) in 3). Infolgedessen erreicht ein Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, null. Mit anderen Worten wird die Ein-Periode des Schaltelements 16 von der Ein-Periode Ton während des stabilen Betriebs zur Ein-Periode Ton' zwischen der Zeit t17 und der der Zeit t18 verkürzt. Dementsprechend wird das Tastverhältnis des Schaltelements 16 durch Ton'/T ausgedrückt, was unter dem Tastverhältnis während des stabilen Betriebs liegt. Die Bestromungseinrichtung 1 kann durch die obige Operation verhindern, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt.
[1-3. Vergleichsbeispiel]
Folgendes beschreibt die Konfiguration und den Betrieb einer Bestromungseinrichtung, die den Stromdetektor 12 und die Überstromverhinderungsschaltung 111 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht enthält, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, um das Verständnis von vorteilhaften Effekten zu erleichtern, die durch die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden.
4 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration einer Bestromungseinrichtung 500 gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
Wie in 4 dargestellt, enthält die Bestromungseinrichtung 500 gemäß dem Vergleichsbeispiel einen DC-DC-Wandler 90 und den Ausgangsdetektor 13. Der DC-DC-Wandler 90 enthält eine Steuereinrichtung 91. Die Bestromungseinrichtung 500 unterscheidet sich von der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass der DC-DC-Wandler 90 nicht den Stromdetektor 12 und die Überstromverhinderungsschaltung 111 enthält, und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Bestromungseinrichtung 1. Somit wird in der Bestromungseinrichtung 500 das Schaltelement 16 gemäß einer Schaltperiode und einem Tastverhältnis, die durch die Rückkopplungsschaltung 110 bestimmt werden, während der ganzen Zeit gesteuert.
Folgendes beschreibt den Betrieb der Bestromungseinrichtung 500 unter Bezugnahme auf 5.
5 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das schematisch den Betrieb der Bestromungseinrichtung 500 gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. Die Kurve (a) in 5 veranschaulicht eine Wellenform der an den Kondensator 14 der Bestromungseinrichtung 500 angelegten Spannung VC1. Die Kurve (b) in 5 veranschaulicht eine Wellenform eines Ausgangssignals (OUT) vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110. Die Kurve (c) in 5 veranschaulicht eine Wellenform des Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt. Die Kurve (d) in 5 veranschaulicht eine Wellenform des Stroms ID, der durch die Diode 19 fließt.
Wie in den Kurven (a) und (b) in 5 dargestellt, sind die Wellenformen der Spannung VC1 und eines Signals vom Anschluss OUT gemäß dem Vergleichsbeispiel die gleichen wie jene der vorliegenden Ausführungsform. Die Wellenform des Stroms ISW unterscheidet sich jedoch von der Wellenform des Stroms ISW der vorliegenden Ausführungsform. Die Bestromungseinrichtung 500 enthält nicht die Überstromverhinderungsschaltung 111, und somit steigt während des anormalen Betriebs der Strom ISW mit der Spannung VC1 und ist nicht begrenzt, wie in den Kurven (a) und (c) in 5 dargestellt. Zudem steigt in dem in 5 dargestellten Beispiel der Strom ID ebenfalls mit dem Strom ISW und erreicht nicht null in der Aus-Periode des Schaltelements 16 nach der Zeit t24. Insbesondere arbeitet nach der Zeit t24 die Bestromungseinrichtung 500 in einem nichtlückenden Betrieb (CCM: Continuous Current Mode). Dementsprechend ist der Strom ISW nicht null, wenn die Ein-Periode des Schaltelements 16 startet (beispielsweise zu den Zeiten t25, t27 und t29 in 5), und somit steigt der Spitzenwert des Stroms ISW weiter. Wie oben beschrieben enthält die Bestromungseinrichtung 500 gemäß dem Vergleichsbeispiel nicht den Stromdetektor 12 und die Überstromverhinderungsschaltung 111, und somit kann ein übermäßiger Strom während des anormalen Betriebs durch das Schaltelement 16 fließen. Im Gegensatz dazu enthält die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Stromdetektor 12 und die Überstromverhinderungsschaltung 111 und verhindert somit, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt, wie in 3 dargestellt.
[1-4. Vorteilhafte Effekte und Anderes]
Die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält den DC-DC-Wandler 10 und den Ausgangsdetektor 13, der eine Ausgabe von dem DC-DC-Wandler 10 detektiert, wie oben beschrieben. Der DC-DC-Wandler 10 enthält das Schaltelement 16, die Steuereinrichtung 11, die das Schaltelement 16 ein- und ausschaltet, um die Ausgabe zu generieren, und den Stromdetektor 12, der einen Strom detektiert, der durch das Schaltelement 16 fließt. Falls der Stromwert eines durch den Stromdetektor 12 detektierten Stroms unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 gemäß einem auf der Basis eines Ausgangswerts der durch den Ausgangsdetektor 13 detektierten Ausgabe bestimmten Tastverhältnis. Falls ein Stromwert über dem Schwellwert liegt, steuert die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 gemäß einem Tastverhältnis, das unter dem auf der Basis des Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnis liegt.
Sogar falls sich eine in den DC-DC-Wandler 10 der Bestromungseinrichtung 1 eingegebene Spannung plötzlich ändert, kann dementsprechend die Bestromungseinrichtung 1 verhindern, dass ein übermäßiger Strom durch das im DC-DC-Wandler 10 enthaltene Schaltelement 16 fließt.
Zudem erhöht oder senkt in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der DC-DC-Wandler 10 eine Eingangsspannung auf der Basis der Kennlinie der LED 2 und gibt die erhöhte oder verringerte Eingangsspannung aus.
Dementsprechend kann die Bestromungseinrichtung 1 eine Spannung erhöhen und senken, wodurch der Dynamikbereich einer Ausgangsspannung erweitert wird. Der Bestromungseinrichtung 1 wird somit gestattet, LEDs 2 mit einem großen Bereich an Durchlassspannungen zu haben. Zudem kann ein Leistungsfaktor der Bestromungseinrichtung 1 verbessert werden.
In der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der DC-DC-Wandler 10 ein SEPIC-Wandler sein.
In der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schwellwert kleiner oder gleich dem absoluten größten Nennstrom des Schaltelements 16 und ist größer oder gleich einem Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, wenn eine Nennspannung der Bestromungseinrichtung 1 stabil in die Bestromungseinrichtung 1 eingegeben wird.
Dies verhindert, dass ein den absoluten höchsten Nennstrom übersteigender Strom durch das Schaltelement 16 fließt. Dementsprechend wird verhindert, dass das Schaltelement aufgrund eines übermäßigen Stroms beschädigt wird. Zudem wird das Schaltelement 16 mit einer festen Frequenz und für eine feste Ein-Zeit während des stabilen Betriebs gesteuert, wodurch verbesserte Effekte eines Leistungsfaktors der Bestromungseinrichtung 1 erzielt werden.
Falls in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Stromwert über dem Schwellwert liegt, kann die Steuereinrichtung 11 die Ein-Periode des Schaltelements 16 kürzer machen als die Ein-Periode dafür, wenn ein Stromwert unter dem Schwellwert liegt.
Zudem kann in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 ausschalten, wenn ein Stromwert größer ist als der Schwellwert.
Zudem kann in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinrichtung 11 die Ansteuerschaltung 112 enthalten, die das Schaltelement 16 ansteuert, und den mit der Ansteuerschaltung 112 verbundenen Transistor 115, und falls der Stromwert größer ist als der vorbestimmte Schwellwert, kann die Steuereinrichtung 11 das Schaltelement 16 durch Einschalten des Transistors 115 ausschalten.
[Variante 1 von Ausführungsform 1]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1. In der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 kann das Schaltelement 16 sofort ausgeschaltet werden, falls ein Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, um eine Beschädigung am Schaltelement 16 aufgrund eines Flusses eines übermäßigen Stroms zu verhindern. Dementsprechend kann in der Überstromverhinderungsschaltung 111 der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ein RC-Filter, der den Kondensator 116 und die Widerstände 117 und 118 enthält, eine kleine Zeitkonstante besitzen. Falls die Zeitkonstante des RC-Filters vergleichsweise klein ist, übersteigt der Strom ISW den Schwellwert Ith und das Schaltelement 16 wird abgeschaltet, und danach fällt eine an die Basiselektrode des Transistors 115 angelegte Spannung für eine vergleichsweise kurze Zeit. Der Transistor 115 wird aufgrund eines Abfalls einer an die Basiselektrode des Transistors 115 angelegten Spannung wieder ausgeschaltet. Wenn der Transistor 115 wieder ausgeschaltet wird, wird, falls ein Signal mit einem hohen Pegel von dem Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegeben wird, das Schaltelement 16 wieder eingeschaltet. Auf diese Weise kann das Schaltelement 16 wiederholt ein- und ausgeschaltet werden, während ein Signal mit hohem Pegel während der Periode Ton von dem Anschluss OUT ausgegeben wird. Angesichts dessen beschreibt diese Variante eine Bestromungseinrichtung, die eine Überstromverhinderungsschaltung enthält, die das Auftreten des obigen Phänomens verhindert, indem das Schaltelement 16 für eine feste Zeitperiode im Aus-Zustand gehalten wird. Man beachte, dass sich die Bestromungseinrichtung gemäß dieser Variante von der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 durch die Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung unterscheidet und in anderer Hinsicht die gleiche ist wie die Bestromungseinrichtung 1. Somit erfolgt hier eine Beschreibung, die sich auf die Überstromverhinderungsschaltung der Bestromungseinrichtung gemäß dieser Variante konzentriert.
6 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung 111a gemäß dieser Variante veranschaulicht. 6 veranschaulicht zusätzlich zu der Überstromverhinderungsschaltung 111a auch Peripherieelemente wie etwa das Schaltelement 16.
Wie in 6 dargestellt, unterscheidet sich die Überstromverhinderungsschaltung 111a von der Überstromverhinderungsschaltung 111 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 durch die Konfiguration des RC-Filters und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Überstromverhinderungsschaltung 111. Insbesondere enthält der RC-Filter in der Überstromverhinderungsschaltung 111a gemäß dieser Variante den Kondensator 116, die Widerstände 117, 118a und 118b und die Diode 119.
Der RC-Filter der Überstromverhinderungsschaltung 111a besitzt die obige Konfiguration und somit besitzt, falls der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, die Anodenelektrode der Diode 119 ein Potenzial, das über dem der Kathodenelektrode liegt, was die Diode 119 in einen leitenden Zustand bringt. In diesem Fall wird eine elektrische Ladung über den Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement 16 und dem Widerstand 121 durch Widerstände 118a und 118b, die parallel geschaltet sind, im Kondensator 116 angesammelt. Dann wird der Transistor 115 eingeschaltet, falls ein Potenzial eines Hochpotenzialanschlusses des Kondensators 116 oder mit anderen Worten ein Potenzial der Basiselektrode des Transistors 115 ein vorbestimmtes Potenzial übersteigt.
Falls das Schaltelement 16 durch Einschalten des Transistors 115 ausgeschaltet wird, erreicht ein Strom, der durch den Widerstand 121 fließt, null, und ein Potenzial am Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement 16 und dem Widerstand 121 oder mit anderen Worten ein Potenzial der Anodenelektrode der Diode 119 erreicht null. In diesem Fall wird das Potenzial der Kathodenelektrode der Diode 119 über eine durch den Kondensator 116 bestimmte Zeitkonstante verringert, als Beispiel. Das Potenzial der Anodenelektrode der Diode 119 wird niedriger als das Potenzial der Kathodenelektrode, wodurch die Diode 119 in den nichtleitenden Zustand gebracht wird. Hier besitzt der Widerstand 121 einen kleinen Widerstandswert, der im Vergleich zum Widerstandswert des Widerstands 118a ignoriert werden kann. Deshalb kann die im Kondensator 116 angesammelte elektrische Ladung als über den Widerstand 118a und den Widerstand 117, die parallel geschaltet sind, in eine Masse fließend angesehen werden. Hier wird der Widerstandswert des Widerstands 117 über den Widerstandswert des Widerstands 118b erhöht, wodurch ein kombinierter Widerstandswert der parallel geschalteten Widerstände 118a und 117 über einen kombinierten Widerstandswert der Widerstände 118a und 118b angehoben wird. Dementsprechend kann eine Zeitkonstante des RC-Filters dafür, wenn eine elektrische Ladung aus dem Kondensator 116 entladen wird, über eine Zeitkonstante des RC-Filters angehoben werden dafür, wenn eine elektrische Ladung im Kondensator 116 angesammelt wird. Dadurch wird eine Überstromverhinderungsschaltung 111a erzielt, mit der eine Zeit ab dann, wenn der Strom ISW kleiner ist als der Schwellwert Ith, bis dann, wenn der Transistor 115 ausgeschaltet wird, länger ist als eine Zeit ab dann, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, bis dann, wenn der Transistor 115 eingeschaltet wird. Wie oben beschrieben kann in der Überstromverhinderungsschaltung 111a gemäß dieser Variante das Schaltelement 16 für eine feste Zeitperiode, nachdem der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, im Aus-Zustand gehalten werden.
[Variante 2 von Ausführungsform 1]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 2 von Ausführungsform 1. Gemäß der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist der Schwellwert Ith des Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, ein Wert, der der Basisspannung entspricht, bei der der Transistor 115 eingeschaltet wird, und doch ist der Schwellwert Ith möglicherweise kein Wert, der der Basisspannung entspricht. Diese Variante beschreibt eine Bestromungseinrichtung, gemäß der der Schwellwert Ith ein gegebener Wert unabhängig von der Kennlinie des Transistors 115 ist. Man beachte, dass sich die Bestromungseinrichtung gemäß dieser Variante von der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 durch die Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung unterscheidet und in anderer Hinsicht die gleiche ist wie die Bestromungseinrichtung 1. Somit erfolgt hier eine Beschreibung, die sich auf eine Überstromverhinderungsschaltung der Bestromungseinrichtung gemäß dieser Variante konzentriert.
7 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung 111b gemäß dieser Variante veranschaulicht. 7 veranschaulicht zusätzlich zu der Überstromverhinderungsschaltung 111b auch Peripherieelemente wie etwa das Schaltelement 16.
Wie in 7 dargestellt, unterscheidet sich die Überstromverhinderungsschaltung 111b von der Überstromverhinderungsschaltung 111 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 dadurch, dass ein Vergleicher 120 enthalten ist, und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Überstromverhinderungsschaltung 111. In der Überstromverhinderungsschaltung 111b ist ein Hochpotenzialanschluss des Kondensators 116 mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 120 verbunden. Der Vergleicher 120 vergleicht eine Spannung am Hochpotenzialanschluss des Kondensators 116 mit der in den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 120 eingegebenen Referenzspannung Vref1, und die Ausgabe vom Vergleicher 120 wird in die Basiselektrode des Transistors 115 eingegeben.
Gemäß der obigen Konfiguration schaltet die Überstromverhinderungsschaltung 111b das Schaltelement 16 aus durch Einschalten des Transistors 115, wenn eine Spannung, die einem durch das Schaltelement 16 fließenden Strom entspricht, über der Referenzspannung Vref1 liegt. Mit anderen Worten kann der Schwellwert Ith in der Überstromverhinderungsschaltung 111b auf einen Wert eingestellt werden, der der Referenzspannung Vref1 entspricht, die von der Kennlinie des Transistors 115 unabhängig ist. Zudem reduziert die obige Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung 111b Variationen beim Schwellwert Ith aufgrund von Temperaturabhängigkeit und einem individuellen Unterschied der Kennlinie des Transistors 115.
Man beachte, dass, obwohl diese Variante eine Konfiguration, bei der ein Vergleicher verwendet wird, als ein Beispiel einer Konfiguration beschrieben hat, bei der ein anderer Wert als die Basisspannung, bei der der Transistor 115 eingeschaltet wird, als ein Schwellwert verwendet wird, die Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann eine Schwellwertspannung eines MOSFET anstelle des Transistors 115 als ein Schwellwert verwendet werden.
[Variante 3 von Ausführungsformen 1]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 3 von Ausführungsform 1. Diese Variante beschreibt eine Bestromungseinrichtung, die einen Ausgangsstrom von dem DC-DC-Wandler 10 weiter stabilisiert durch Aufnehmen einer Konstantstromschaltung hinter dem DC-DC-Wandler 10 der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1.
8 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1a gemäß dieser Variante veranschaulicht.
9 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Konstantstromschaltung 6 gemäß dieser Variante veranschaulicht.
Wie in 8 dargestellt, enthält die Bestromungseinrichtung 1a gemäß dieser Variante einen Ausgangsdetektor 13a, der eine Konstantstromschaltung 6 enthält, anstatt des Ausgangsdetektors 13, der den Widerstand 131 der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 enthält. Dementsprechend wird eine Potenzialdifferenz zwischen den Anschlüssen der Konstantstromschaltung 6 in den Anschluss FB der Rückkopplungsschaltung 110 eingegeben. Wie in 9 dargestellt, enthält die Konstantstromschaltung 6 dem Vergleicher 61, Widerstände 62 und 64, das Schaltelement 63 und den Kondensator 65. Eine Referenzspannung Vref2 wird in den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 61 eingegeben, wohingegen eine an den Widerstand 64 angelegte Spannung in den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 61 eingegeben wird. Hier ist der Widerstand 64 ein Erfassungswiderstand zum Detektieren eines Ausgangsstroms von dem DC-DC-Wandler 10. Der Ausgangsanschluss des Vergleichers 61 ist mit der Gateelektrode des Schaltelements 63 verbunden, das einen MOSFET beinhaltet. Zudem sind der Ausgangsanschluss und der invertierende Eingangsanschluss des Vergleichers 61 über den Widerstand 62 verbunden. Der Kondensator 65 ist zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschluss der Konstantstromschaltung 6 geschaltet, wodurch eine an die Konstantstromschaltung 6 angelegte Spannung oder mit anderen Worten ein Strom, der durch den Widerstand 64 fließt, geglättet wird. Die obige Konfiguration der Konstantstromschaltung 6 gestattet, dass Schaltelement 63 derart zu steuern, dass eine an den Widerstand 64 angelegte Spannung gleich der Referenzspannung Vref2 ist. Dementsprechend stabilisiert die Konstantstromschaltung 6 weiterhin einen Ausgangsstrom von dem DC-DC-Wandler 10 oder mit anderen Worten einen Ausgangsstrom von der Bestromungseinrichtung 1. Insbesondere reduziert die Konstantstromschaltung 6 die Welligkeit, die in einer in die Bestromungseinrichtung 1 eingegebenen Gleichspannung enthalten ist und eine Frequenz besitzt, die das Doppelte der Frequenz der AC-Stromversorgung 3 beträgt.
[Variante 4 von Ausführungsform 1]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 4 von Ausführungsform 1. Diese Variante beschreibt eine Bestromungseinrichtung, die einen Ausgangsstrom von dem DC-DC-Wandler 10 weiter stabilisiert, indem sie weiter einen anderen DC-DC-Wandler hinter dem DC-DC-Wandler 10 der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 enthält.
10 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1b gemäß dieser Variante veranschaulicht.
Wie in 10 dargestellt, ist ein weiterer DC-DC-Wandler 7 weiter hinter den DC-DC-Wandler 10 in der Bestromungseinrichtung 1b gemäß dieser Variante geschaltet. Zudem detektiert in der Bestromungseinrichtung 1b ein Ausgangsdetektor 13b eine Eingangsspannung in den DC-DC-Wandler 7 oder mit anderen Worten eine Ausgangsspannung vom DC-DC-Wandler 10, um eine Eingangsspannung in den DC-DC-Wandler 7 zu stabilisieren.
Der Ausgangsdetektor 13b enthält Widerstände 132 und 133, und die Widerstände 132 und 133 unterteilen eine Ausgangsspannung von dem DC-DC-Wandler 10. Der Ausgangsdetektor 13b gibt die unterteilte Spannung als einen detektierten Wert an den Anschluss FB der Rückkopplungsschaltung 110 aus.
Der DC-DC-Wandler 7 ist eine Schaltung, in die eine Ausgangsspannung des DC-DC-Wandler 10 eingegeben wird und die einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement ausgibt. Ein beliebiger einer Vielzahl von Typen von DC-DC-Wandlern kann wie angemessen als DC-DC-Wandler 7 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Rückwandler verwendet werden.
Wie oben beschrieben, ist in der Bestromungseinrichtung 1b gemäß dieser Variante ein anderer DC-DC-Wandler 7 weiterhin hinter den DC-DC-Wandler 10 geschaltet. Dementsprechend verhindert der nachgeschaltete DC-DC-Wandler 7 ein Abfallen eines Ausgangsstroms zu einem Festkörper-Leuchtelement selbst dann, wenn eine Ausgangsspannung von dem DC-DC-Wandler 10 aufgrund beispielsweise eines kurzzeitigen Stromausfalls vorübergehend abnimmt. Dementsprechend kann die Bestromungseinrichtung 1b einen Ausgangsstrom zu einem Festkörper-Leuchtelement weiter stabilisieren.
Zudem kann in der Bestromungseinrichtung 1b ein beliebiger einer Vielfalt von Typen von DC-DC-Wandlern als DC-DC-Wandler 7 verwendet werden, und die DC-DC-Wandler 7 und 10 können individuell gesteuert werden. Dies erhöht die Flexibilität der Steuerung der Bestromungseinrichtung 1b.
[Ausführungsformen 2]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsformen 2. Die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 besitzt eine Konfiguration bei der, falls ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt, die Überstromverhinderungsschaltung 111 verhindert, dass ein von dem Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegebenes Signal in die Ansteuerschaltung 112 eingegeben wird. In der vorliegenden Form wird anstelle einer derartigen Konfiguration eine Konfiguration verwendet, bei der ein vom Ausgang OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegebenes Signal fallengelassen wird, falls durch das Schaltelement 16 ein übermäßiger Strom fließt. Insbesondere soll die verwendete Konfiguration die durch die Rückkopplungsschaltung 110 bestimmte Ein-Periode des Schaltelements 16 verkürzen, falls durch das Schaltelement 16 ein übermäßiger Strom fließt. Die Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Bestromungseinrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 durch die Konfigurationen der Überstromverhinderungsschaltung und der Rückkopplungsschaltung und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1. Somit beschreibt Folgendes hauptsächlich die Überstromverhinderungsschaltung und die Rückkopplungsschaltung der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
[2-1. Konfiguration]
Zuerst wird eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
11 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Bestromungseinrichtung 1c gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Rückkopplungsschaltung 110c gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 11 dargestellt, enthält der DC-DC-Wandler 10c gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Rückkopplungsschaltung 110c in der Steuereinrichtung 11c. Wie in 12 dargestellt, enthält die Rückkopplungsschaltung 110c in der vorliegenden Ausführungsform eine Überstromverhinderungsschaltung 111c.
Die Rückkopplungsschaltung 110c besitzt zusätzlich zu den Anschlüssen FB und OUT einen Anschluss CS. Eine Spannung, die dem Strom ISW entspricht, der durch das Schaltelement 16 fließt und durch den Stromdetektor 12 detektiert wird, wird in den Anschluss CS eingegeben. Die in den Anschluss CS eingegebene Spannung wird in die Überstromverhinderungsschaltung 111c eingegeben.
Wie in 12 dargestellt, enthält die Überstromverhinderungsschaltung 111c Widerstände 117, 118 und 215, den Kondensator 116 und den Transistor 115.
Der Widerstand 215 ist ein Element, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom von dem Ausgangsanschluss des Fehlerverstärkers 212 fließt, wenn der Transistor 115 eingeschaltet ist.
[2-2. Betrieb]
Die obige Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1c gestattet, dass eine im Kondensator 213 angesammelte elektrische Ladung über einen Weg zu Masse fließt, der durch den Widerstand 215 und den Transistor 115 verläuft, wenn der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt. Dementsprechend fällt eine Ausgangsspannung vom Fehlerverstärker 212 oder mit anderen Worten eine Eingangsspannung zum nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 214 vorübergehend. Dies verkürzt eine Periode, in der ein von dem Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegebenes Signal eine hohe Spannung besitzt, wodurch eine Periode Ton des Schaltelements 16 verkürzt wird. Auf diese Weise wird, falls der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, die Ein-Periode Ton des Schaltelements 16 verkürzt. Somit steigt der Spitzenwert ISW_p des Stroms ISW nicht übermäßig und ein Schaden am Schaltelement 16 wird vermieden.
[2-3. Vorteilhafte Effekte und Anderes]
Wenn, wie oben beschrieben, in der Bestromungseinrichtung 1c gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Stromwert über dem Schwellwert liegt, macht die Steuereinrichtung 11c die Ein-Periode des Schaltelements 16 kürzer als die Ein-Periode dafür, wenn ein Stromwert kleiner ist als der Schwellwert.
Auf diese Weise wird, selbst falls sich eine in den DC-DC-Wandler 10c der Bestromungseinrichtung 1c eingegebene Spannung plötzlich ändert, verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das im DC-DC-Wandler 10c enthaltene Schaltelement 16 fließt.
[Ausführungsform 3]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung gemäß Ausführungsformen 3. In den obigen Ausführungsformen wird die Ein-Periode Ton des Schaltelements 16 verkürzt, wenn der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, wohingegen in der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltperiode verlängert wird (d. h., die Schaltfrequenz wird heruntergesetzt), ohne die Ein-Periode Ton zu verändern. Eine Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Bestromungseinrichtung 1c gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 2 durch die Konfiguration der Rückkopplungsschaltung und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Bestromungseinrichtung 1c, und somit beschreibt Folgendes hauptsächlich die Konfiguration und den Betrieb der Rückkopplungsschaltung der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
[3-1. Konfiguration]
Es wird zuerst die Konfiguration der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
13 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1d gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Rückkopplungsschaltung 110d gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 13 dargestellt, enthält der DC-DC-Wandler 10d gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Rückkopplungsschaltung 110d in der Steuereinrichtung 11d.
Die Rückkopplungsschaltung 110d enthält keine Überstromverhinderungsschaltung, wie in 14 dargestellt. Die Rückkopplungsschaltung 110d enthält eine Dreieckswellengeneratorschaltung 211d, und ein von dem Anschluss CS eingegebenes Signal wird in die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d eingegeben.
Die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d detektiert, dass der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, gemäß einem von dem Anschluss CS eingegebenen Signal. In diesem Fall verlängert die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d die Schaltperiode des Schaltelements 16 durch Verlängern eines Zyklus eines Ausgangssignals. Außerdem verstellt die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d den Anstieg eines Ausgangsignals, so dass eine Periode Ton des Schaltelements 16 dafür, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith nicht übersteigt, im Wesentlichen die gleiche ist wie die Ein-Periode Ton dafür, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt. Die obige Konfiguration der Dreieckswellengeneratorschaltung 211d gestattet, wenn der Strom ISW über dem Schwellwert Ith liegt, dass die Rückkopplungsschaltung 110c das Tastverhältnis des Schaltelements 16 unter das Tastverhältnis dafür senkt, wenn der Strom ISW unter dem Schwellwert Ith liegt. Dies verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt.
[3-2. Betrieb]
Folgendes beschreibt den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1d gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
15 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1d gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die Kurve (a) in 15 veranschaulicht eine Wellenform der an den Kondensator 14 der Bestromungseinrichtung 1d angelegten Spannung VC1. Die Kurve (b) in 15 veranschaulicht eine Wellenform eines Ausgangssignals (OUT) vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110d. Die Kurve (c) in 15 veranschaulicht eine Wellenform des Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt. Die Kurve (d) in 15 veranschaulicht eine Wellenform eines Stroms ID, der durch die Diode 19 fließt. Die Kurve (e) in 15 veranschaulicht eine Wellenform, die den Zustand des Schaltelements 16 anzeigt.
Wie in der Kurve (a) in 15 dargestellt, erhöht das Auftreten eines anormalen Betriebs in der Bestromungseinrichtung 1d anormal die Spannung VC1 und folglich kann der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigen (siehe Zeit t36 in 15), wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1. In diesem Fall wird eine dem Strom ISW entsprechende Spannung in den Anschluss CS der Rückkopplungsschaltung 110d eingegeben. Die in den Anschluss CS eingegebene Spannung wird in die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d eingegeben. Falls die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d auf der Basis der eingegebenen Spannung detektiert, dass der Strom ISW zu der in 15 dargestellten Zeit t36 den Schwellwert Ith überstiegen hat, ist die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d konfiguriert, einen Zyklus eines Ausgangssignals über eine vorbestimmte Periode zu verlängern, was eine Schaltperiode des Schaltelements 16 verlängert. Zudem ist die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d konfiguriert, den Anstieg eines Ausgangssignals derart zu verstellen, dass die Ein-Periode Ton des Schaltelements 16 dafür, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith nicht übersteigt, im Wesentlichen die gleiche ist wie die Ein-Periode Ton dafür, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt. Wie in Kurve (e) in 15 dargestellt, ändert dies nicht die Ein-Periode Ton des Schaltelements 16, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, sondern verlängert vielmehr eine Schaltperiode (d. h. verringert eine Schaltfrequenz). Wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, wird dementsprechend ein Tastverhältnis unter das Tastverhältnis dafür heruntergesetzt, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith nicht übersteigt, wodurch eine Bestromungseinrichtung 1d erzielt wird, die verhindern kann, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt (siehe Kurve (c) in 15). Man beachte, dass eine Periode, in der die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d weiterhin ein Signal in einem erweiterten Zyklus ausgibt, gemäß der Kennlinie der Bestromungseinrichtung 1d, des Zyklus und anderer als angemessen bestimmt werden kann. Beispielsweise kann die Periode im Wesentlichen äquivalent zu mehreren Zyklen sein, in denen die Dreieckswellengeneratorschaltung 211d Signale ausgibt.
[3-3. Vorteilhafte Effekte und Anderes)
Falls, wie oben beschrieben, ein Stromwert größer ist als der Schwellwert, verringert die Steuereinrichtung 11d in der Bestromungseinrichtung 1d gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltfrequenz des Schaltelements 16 unter eine Schaltfrequenz dafür, wenn ein Stromwert und dem Schwellwert liegt.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn sich eine in den DC-DC-Wandler 10d der Bestromungseinrichtung 1d eingegebene Spannung plötzlich ändert, verhindert werden, dass ein übermäßiger Strom durch das im DC-DC-Wandler 10d enthaltende Schaltelement 16 fließt.
[Ausführungsform 4]
Folgendes beschreibt eine Bestromungseinrichtung 1e gemäß Ausführungsform 4. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, wird das Tastverhältnis des Schaltelements 16 niedriger gemacht als das Tastverhältnis dafür, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith nicht übersteigt, wie bei den obigen Ausführungsformen. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, bei der das Schaltelement 16 in der nachfolgenden Ein-Periode des Schaltelements 16 nicht eingeschaltet wird, falls der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt. Die Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 durch die Konfiguration der Überstromverhinderungsschaltung und ist in anderer Hinsicht die gleiche wie die Bestromungseinrichtung 1. Somit beschreibt Folgendes hauptsächlich die Konfiguration und den Betrieb der Überstromverhinderungsschaltung der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
[4-1. Konfiguration]
Zuerst wird die Konfiguration der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
16 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1e gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Überstromverhinderungsschaltung 111e gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 16 dargestellt, enthält der DC-DC-Wandler 10e gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Überstromverhinderungsschaltung 111e in der Steuereinrichtung 11e.
Wie in 17 dargestellt, enthält die Überstromverhinderungsschaltung 111e die Anschlüsse PIN, POUT, CS und GND, die Widerstände 311, 313, 315, 316, 318, 319, 322 und 323, die Kondensatoren 312 und 320 und die Transistoren 314, 317 und 321.
Der Anschluss PIN ist ein Anschluss, in den ein Signal zum Ein- und Ausschalten des Schaltelements 16 vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 eingegeben wird.
Der Anschluss POUT ist ein Anschluss, der ein durch die Überstromverhinderungsschaltung 111e generiertes Signal an die Ansteuerschaltung 112 ausgibt. Das durch die Überstromverhinderungsschaltung 111 generierte Signal ist ein Signal zum Steuern des Schaltelements 16, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt.
Der Anschluss CS ist ein Anschluss, in den ein Signal mit einer Spannung, die dem Strom ISW entspricht, der durch das Schaltelement 16 fließt, eingegeben wird.
Der Anschluss GND ist ein geerdeter Anschluss.
Die Widerstände 311 und 313 und der Kondensator 312 sind in einem RC-Filter enthaltene Elemente. Ein Signal von dem Stromdetektor 12 wird über den RC-Filter in die Basiselektrode des Transistors 314 eingegeben.
Der Transistor 314 ist ein auf der Basis eines Ausgangssignals vom Stromdetektor 12 gesteuertes Element. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Transistor 314 ein Bipolartransistor vom npn-Typ. Der Transistor 314 besitzt eine über den RC-Filter mit dem Anschluss CS verbundene Basiselektrode, eine mit der Basiselektrode des Transistors 317 verbundene Kollektorelektrode und eine geerdete Emitterelektrode. Der Transistor 314 wird eingeschaltet, wenn ein Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt.
Die Widerstände 315 und 316 sind Elemente zum Unterteilen der Spannung V0. Man beachte, dass die Spannung V0 eine konstante Spannung zum Anlegen einer Spannung beispielsweise an die Gateelektrode des Transistors 321 ist. Der Widerstand 315 besitzt einen Anschluss, an den die Spannung V0 angelegt wird, und einen anderen, mit einem Anschluss des Widerstands 316 und der Kollektorelektrode des Transistors 314 verbundenen Anschluss. Der andere Anschluss des Widerstands 316 ist geerdet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 315 und 316 ist mit der Basiselektrode des Transistors 317 verbunden. Wenn der Transistor 314 sich im Aus-Zustand befindet, wird auf diese Weise eine Spannung, die dadurch erhalten wird, dass die Widerstände 315 und 316 die Spannung V0 unterteilen, an die Basiselektrode des Transistors 317 angelegt.
Der Transistor 317 ist ein Element, das gemäß dem Zustand des Transistors 314 ein- und ausgeschaltet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Transistor 317 ein Bipolartransistor vom npn-Typ. Der Transistor 317 besitzt eine Basiselektrode, die mit der Kollektorelektrode des Transistors 314 und dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 315 und 316 verbunden ist, eine mit der Basiselektrode des Transistors 321 verbundene Kollektorelektrode und eine geerdete Emitterelektrode. Der Transistor 317 wird eingeschaltet, wenn sich der Transistor 314 im Aus-Zustand befindet oder wenn mit anderen Worten der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith nicht übersteigt, und wird ausgeschaltet, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt.
Die Widerstände 318 und 319 sind Elemente zum Unterteilen der Spannung V0. Der Widerstand 318 besitzt einen Anschluss, an den die Spannung V0 angelegt wird, und einen mit einem Anschluss des Widerstands 319 und der Kollektorelektrode des Transistors 317 verbundenen anderen Anschluss. Der andere Anschluss des Widerstands 319 ist geerdet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 318 und 319 ist mit einem Anschluss des Kondensators 320 und der Basiselektrode des Transistors 321 verbunden. Dementsprechend wird eine Spannung, die erhalten wird, indem die Widerstände 315 und 316 die Spannung V0 unterteilen, an die Basiselektrode des Transistors 317 angelegt, wenn sich der Transistor 314 im Aus-Zustand befindet.
Der Kondensator 320 ist ein mit den Widerständen 318 und 319 in einem RC-Filter enthaltenes Element. Der Kondensator 320 besitzt einen Anschluss, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 318 und 319 verbunden ist, und einen weiteren geerdeten Anschluss.
Der Transistor 321 ist ein Element, das gemäß dem Zustand des Transistors 317 ein- und ausgeschaltet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Transistor 321 ein Bipolartransistor vom npn-Typ. Der Transistor 321 besitzt eine mit der Kollektorelektrode des Transistors 317, dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 318 und 319 und einem Anschluss des Kondensators 320 verbundene Basiselektrode, eine mit dem Anschluss POUT verbundene Kollektorelektrode und eine geerdete Emitterelektrode. Der Transistor 321 wird eingeschaltet, wenn sich der Transistor 317 im Aus-Zustand befindet oder wenn mit anderen Worten der Strom ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt, den Schwellwert Ith übersteigt, und wird ausgeschaltet, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith nicht übersteigt.
Die Widerstände 322 und 323 sind Elemente zum Unterteilen einer vom Anschluss PIN eingegebenen Spannung und Ausgeben der unterteilten Spannung an den Anschluss POUT. Der Widerstand 322 besitzt einen mit dem Anschluss PIN verbundenen Anschluss und einen anderen, mit einem Anschluss des Widerstands 323 verbundenen Anschluss. Der andere Anschluss des Widerstands 323 ist geerdet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 322 und 323 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 321 und dem Anschluss POUT verbunden. Der Widerstand 322 funktioniert auch als ein Element, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom von dem Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 fließt, wenn der Transistor 321 eingeschaltet wird.
[4-2. Betrieb]
Folgendes beschreibt den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1e gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
18 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1e gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die Kurve (a) in 18 veranschaulicht eine Wellenform der an den Kondensator 14 der Bestromungseinrichtung 1e angelegten Spannung VC1. Die Kurve (b) in 18 veranschaulicht eine Wellenform eines Ausgangssignals (OUT) vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110. Die Kurve (c) in 18 veranschaulicht eine Wellenform des Stroms ISW, der durch das Schaltelement 16 fließt. Die Kurve (d) in 18 veranschaulicht eine Wellenform eines Stroms ID, der durch die Diode 19 fließt. Die Kurve (e) in 18 veranschaulicht eine Wellenform, die den Zustand des Transistors 321 anzeigt. Die Kurve (f) in 18 veranschaulicht eine Wellenform, die den Zustand des Schaltelements 16 anzeigt.
Wie in der Kurve (a) in 18 dargestellt, gibt es Fälle, wo sich die Bestromungseinrichtung 1e in einem stabilen Betriebszustand befindet und wo sich die Bestromungseinrichtung 1e in einem anormalen Betriebszustand befindet und die Spannung VC1 anormal steigt (siehe Zeit t43 in 18 und danach), wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1.
In jedem Fall wird eine dem Strom ISW entsprechende Spannung in den Anschluss CS der Überstromverhinderungsschaltung 111e eingegeben. Die in den Anschluss CS eingegebene Spannung wird über den RC-Filter, der die Widerstände 311 und 313 und den Kondensator 312 enthält, in den Transistor 314 eingegeben.
Im stabilen Betriebszustand übersteigt der Strom ISW nicht den Schwellwert Ith, die Transistoren 314 und 321 werden im Aus-Zustand gehalten und der Transistor 317 wird im Ein-Zustand gehalten. Dementsprechend wird eine Spannung eines vom Anschluss PIN ausgegebenen Signals durch die Widerstände 322 und 323 aufgeteilt und zu POUT ausgegeben. Somit wird das Schaltelement 16 auf der Basis eines vom Anschluss OUT der Rückkopplungsschaltung 110 ausgegebenen Signals gesteuert.
Wenn ein anormaler Betrieb eintritt und der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, wird der Transistor 314 nach einer Zeit entsprechend einer Zeitkonstante des RC-Filters eingeschaltet. Dementsprechend wird die Basiselektrode des Transistors 317 geerdet und somit wird der Transistor 317 ausgeschaltet. Auf diese Weise wird eine durch die die Spannung V0 unterteilenden Widerstände 318 und 319 erhaltene Spannung an die Basiselektrode des Transistors 321 angelegt. Die resultierende unterteilte Spannung wird auf eine Spannung größer oder gleich einer Schwellwertspannung eingestellt, um den Transistor 321 in den Ein-Zustand zu versetzen. Dementsprechend wird der Transistor 321 nach einer Zeit entsprechend einer Zeitkonstante des RC-Filters, der beispielsweise den Kondensator 320 enthält, eingeschaltet. Dementsprechend wird der Anschluss POUT geerdet und somit erreicht eine Eingangsspannung in die Ansteuerschaltung 112 null. Auf diese Weise wird das Schaltelement 16 ausgeschaltet.
Das Schaltelement 16 wird ausgeschaltet und folglich fällt die Spannung eines in den Anschluss CS eingegebenen Signals auf null. Im Gegensatz zu dem Fall, wo der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, wird der Transistor 314 ausgeschaltet und der Transistor 317 wird eingeschaltet nach einer Periode gemäß der Zeitkonstante des RC-Filters, der in diesem Fall beispielsweise den Kondensator 312 enthält. Der Transistor 321 wird nach einer Zeitperiode gemäß der Zeitkonstante des RC-Filters, der beispielsweise den Kondensator 320 enthält, ausgeschaltet, da der Transistor 317 eingeschaltet wird. Dementsprechend wird das Schaltelement 16 während einer vorbestimmten Zeitperiode gemäß den Zeitkonstanten der RC-Filter, die in der Überstromverhinderungsschaltung 111e enthalten sind, ab dann aufrechterhalten, wenn das Schaltelement 16 aufgrund dessen ausgeschaltet wird, dass der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt. In der vorliegenden Ausführungsform werden RC-Filter verwendet, bei denen die vorbestimmte Zeitperiode größer oder gleich einer Schaltperiode ist. Somit wird in der Bestromungseinrichtung 1e gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Schaltelement 16 zumindest während einer Schaltperiode des Schaltelements 16 nicht eingeschaltet, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt. Falls der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt, wird entsprechend das Schaltelement 16 in der nachfolgenden Ein-Periode nicht eingeschaltet. Dementsprechend wird das Tastverhältnis des Schaltelements 16 herabgesetzt und somit wird verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das Schaltelement 16 fließt.
[4-3. Vorteilhafte Effekte und Anderes]
Wie oben beschrieben schaltet die Steuereinrichtung 11e in der Bestromungseinrichtung 1e gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Schaltelement 16 während der Schaltperiode des Schaltelements 16 nicht ein, falls ein Stromwert den Schwellwert übersteigt.
Selbst falls sich eine in den DC-DC-Wandler 10e der Bestromungseinrichtung 1e eingegebene Spannung plötzlich ändert, wird entsprechend verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das in dem DC-DC-Wandler 10e enthaltene Schaltelement 16 fließt.
[Ausführungsform 5]
19 ist ein Schaltplan, der die Bestromungseinrichtung 1f gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht. Die Bestromungseinrichtung 1f ist eine Konstantstromschaltung, die mit der AC-Stromversorgung 3 verbunden ist und einen Strom an das Festkörper-Leuchtelement 2 liefert. Die Bestromungseinrichtung 1f enthält eine Gleichrichterschaltung 30, einen DC-DC-Wandler 40, die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51, die Ansteuerschaltung 52, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53, die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 und die Stromdetektorschaltung 55.
Die AC-Stromversorgung 3 ist eine Stromversorgung, die AC-Leistung an die Bestromungseinrichtung 1f liefert, und ist eine kommerzielle AC-Stromversorgung, als Beispiel.
Das Festkörper-Leuchtelement 2 ist ein Element, das als Reaktion auf einen von der Bestromungseinrichtung 1f gelieferten Strom Licht emittiert und eine Leuchtdiode (LED) oder ein organisches Elektrolumineszenzelement (EL-Element) ist, als Beispiel.
Die Gleichrichterschaltung 30 gleichrichtet AC-Leistung von der AC-Stromversorgung 3 und enthält in der vorliegenden Ausführungsform eine Diodenbrücke 31 zum Gleichrichten und einen Kondensator 32 zum Glätten.
Der DC-DC-Wandler 40 ist eine Schaltung, die eine Gleichspannung von der Gleichrichterschaltung 30 erhöht oder reduziert und die resultierende Spannung in eine an das Festkörper-Leuchtelement 2 angelegte Gleichspannung umwandelt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der DC-DC-Wandler 40 ein SEPIC-DC-DC-Wandler und enthält Induktoren 41 und 44, das Schaltelement 42, Kondensatoren 43 und 46 und die Diode 45. Die Induktoren 41 und 44 bilden eine Primärwicklung bzw. eine Sekundärwicklung eines Transformators. Der Kondensator 43 ist ein Koppelkondensator, der die beiden Induktoren 41 und 44 in Reihe schaltet. Das Schaltelement 42 zerhackt einen Gleichstrom von der Gleichrichterschaltung 30 durch wiederholtes Ein- und Ausschalten und ist in der vorliegenden Ausführungsform ein N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (N-MOSFET). Die Diode 45 ist ein Gleichrichterelement, die AC infolge des Zerhackens durch das Schaltelement 42 in einem Gleichstrom gleichrichtet. Der Kondensator 46 ist ein Glättungskondensator, der einen pulsierenden Strom (und eine wellige Spannung) infolge der Gleichrichtung durch die Diode 45 in einen Gleichstrom (und eine Gleichspannung) zum Anlegen an das Festkörper-Leuchtelement 2 glättet. Ein Grundbetrieb des DC-DC-Wandler 40 mit einer derartigen Konfiguration besteht in dem Zerhacken eines Gleichstroms von der Gleichrichterschaltung 30 durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schaltelements 42 und danach Gleichrichten des resultierenden Stroms in der Diode 45.
Die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 generiert ein periodisches Signal, das die Ankunft einer festen Periode anzeigt, und gibt das periodische Signal an eine Ein-Signal-Generatorschaltung 53 aus. Beispielsweise enthält die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 einen Taktgenerator und einen Frequenzteiler und gibt ein Impuls aus, der in jeder festen Periode als ein periodisches Signal ansteigt. Hier ist eine feste Periode eine vorbestimmte Periode (Schaltperiode), um zu bewirken, dass ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, innerhalb einer zyklischen Periode zuverlässig null erreicht, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist (eine Änderung bei der von der AC-Stromversorgung 3 gelieferten Wechselspannung liegt innerhalb eines gewissen Bereichs). Mit anderen Worten wird eine feste Periode derart bestimmt, dass der DC-DC-Wandler 40 in einem lückenden Betrieb (DCM – Discontinuous Current Mode) oder einem Grenzstrommodus (BCM – Boundary Current Mode) arbeitet, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist.
Die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert, dass ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, in der Aus-Periode des Schaltelements 42 null erreicht hat (Nulldurchgang), und gibt ein Signal (Nulldurchgangssignal), das eine Zeit anzeigt, bei der ein Wert null gekreuzt hat, an die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 aus. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 beispielsweise einen Vergleicher, der eine Spannung am Induktor 44 detektiert (detektiert, dass sich eine Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Induktor 44 und der Diode 45 von einer positiven Spannung zu null verändert hat, als Beispiel).
Die Stromdetektorschaltung 55 detektiert einen Ausgangsstrom von der Bestromungseinrichtung 1f oder mit anderen Worten einen Strom, der durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, und gibt den detektierten Strom als ein Rückkopplungssignal (FB) an die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 aus. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Stromdetektorschaltung 55 einen Widerstand, der in Reihe mit dem Festkörper-Leuchtelement 2 geschaltet ist.
Die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 generiert ein Ein-Signal, das eine Ein-Periode des Schaltelements 42 anzeigt, und gibt das generierte Ein-Signal an die Ansteuerschaltung 52 aus. Die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 enthält beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher, in dem ein Programm gespeichert ist, einen Prozessor, der das Programm ausführt, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen, einen flüchtigen Speicher und einen A/D-Wandler, als Beispiel. Die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 generiert ein Ein-Signal, das im Grunde bewirkt, dass eine Ein-Periode in der durch ein von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ausgegebenes periodisches Signal angezeigten festen Periode startet und für eine Periode anhält, in der ein Mittelwert eines durch die Stromdetektorschaltung 55 detektierten Stroms einen Zielstromwert erreicht. Hier ist ein Mittelwert eines Stroms beispielsweise ein Mittelwert eines Stroms in einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen, durch ein von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ausgegebenes periodisches Signal angezeigt. Ein Zielstromwert ist ein vorbestimmter Stromwert als ein Ausgangsstrom von der Bestromungseinrichtung 1f oder ein durch eine von außen gegebene Dimmanzeige bestimmter Stromwert.
Die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 führt die folgende Steuerung als eine unverwechselbare Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten wartet, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 zu einem Zeitpunkt keinen Nulldurchgang detektiert hat, wenn das periodische Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 mindestens, bis ein Nulldurchgang detektiert wird, und generiert danach ein Ein-Signal. Dies soll verhindern, dass das Schaltelement 42 eingeschaltet wird, bevor der Nulldurchgang detektiert wird, wenn sich eine Stromversorgungsspannung von der AC-Stromversorgung 3 plötzlich ändert. Mit anderen Worten soll dies verhindern, dass der DC-DC-Wandler 40 in einem nichtlückenden Betrieb (CCM – Continuous Current Mode) arbeitet, wenn sich eine Stromversorgungsspannung von der AC-Stromversorgung 3 plötzlich ändert.
Genauer gesagt führt in der vorliegenden Ausführungsform die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 die folgende Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten generiert, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 zu einem Zeitpunkt keinen Nulldurchgang detektiert hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ein Ein-Signal mindestens, nachdem ein Nulldurchgang detektiert worden ist, und zu einem Zeitpunkt, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt. Kurz gesagt überspringt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 das Generieren eines Ein-Signals, bis der Nulldurchgang detektiert wird.
Die Ansteuerschaltung 52 generiert ein Steuersignal zum Einschalten des Schaltelements 42 (d. h. ein Ansteuersignal) gemäß der durch das von der Ein-Signal-Generatorschaltung 53 generierte Ein-Signal angezeigten Zeit und gibt das Steuersignal an das Schaltelement 42 aus. Die Ansteuerschaltung 52 ist beispielsweise ein Pufferverstärker.
Folgendes beschreibt den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der Konfiguration wie oben beschrieben. Hier werden, wenn eine Stromversorgung stabil ist (ein Zustand, wo eine Änderung bei der durch die AC-Stromversorgung 3 gelieferten Wechselspannung innerhalb eines festen Bereichs liegt) und wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert (wenn eine Änderung bei der durch die AC-Stromversorgung 3 gelieferten Wechselspannung jenseits des festen Bereichs liegt), separat beschrieben.
(1) Wenn die Stromversorgungsspannung stabil ist
Wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist, führt die Bestromungseinrichtung 1f einen stabilen Betrieb durch. Mit anderen Worten führt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 eine Regelung auf der Basis eines FB-Signals von der Stromdetektorschaltung 55 durch, so dass die Ein-Zeit des Schaltelements 42 unabhängig von der Phase einer Wechselspannung von der AC-Stromversorgung 3 im Wesentlichen die gleiche ist. Infolge dessen ist das Tastverhältnis des Schaltelements 42 im Wesentlichen das gleiche.
20 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den stabilen Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f veranschaulicht. In 20 veranschaulicht (a) eine Wellenform des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, und eine Wellenform des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, und (b) veranschaulicht eine Wellenform eines Stroms i_L1, der durch den Induktor 41 fließt, und eine Wellenform des Stroms i_L2, der durch den Induktor 44 fließt. Folgendes beschreibt den stabilen Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist, und zwar für jede der drei in 20 dargestellten Perioden (d. h. TQ1_on, TD1_on, Toff).
(1-1) Ein-Periode des Schaltelements 42 (TQ1_on)
Wenn das Schaltelement 42 eingeschaltet ist, fließt ein Strom durch den Induktor 41 und ein von dem Induktor 44 durch den Kondensator 43 fließender Strom fließt in das Schaltelement 42. Zu dieser Zeit ist die Diode 45 in Sperrrichtung vorgespannt und ausgeschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der DC-DC-Wandler 40 ein SEPIC-DC-DC-Wandler. Gemäß dem SEPIC-DC-DC-Wandler sind eine Spannung am Kondensator 32 während des stabilen Betriebs und eine Spannung am Kondensator 43 jeweils im Wesentlichen die gleichen wie eine Eingangsspannung (d. h. eine Ausgangsspannung von der Gleichrichterschaltung 30), als ein Merkmal des Schaltungsbetriebs. Mit anderen Worten befinden sich der Kondensator 32, der Kondensator 43, der Induktor 41 und der Induktor 44 in einem äquivalenten Zustand zu dem Zustand, wenn der Kondensator 32, der Kondensator 43, der Induktor 41 und der Induktor 44 alle parallel geschaltet sind.
Ein durch das Schaltelement 42 fließender Strom ist eine Gesamtsumme aus einem durch den Induktor 41 fließenden Strom und einem durch den Induktor 44 fließenden Strom. Dementsprechend ist eine Änderungsrate ΔiQ1on eines durch das Schaltelement 42 fließenden Stroms eine Gesamtsumme aus der Änderungsrate ΔiL1_Q1on eines durch den Induktor 41 fließenden Stroms und der Änderungsrate ΔiL2_Q1 eines durch den Induktor 44 fließenden Stroms, wie durch den Ausdruck 2 unten gezeigt. ΔiL1_Q1on = Vac/L1, ΔiL2_Q1on = Vac/L2 ΔiQ1on = Vac/L, L = (L1 × L2)/(L1 + L2) (Ausdruck 2)
Hier bezeichnet Vac eine Wechselspannung von der AC-Stromversorgung 3, L1 bezeichnet eine Induktanz des Induktors 41, L2 bezeichnet eine Induktanz des Induktors 44 und L ist eine synthetische Induktanz der Induktoren 41 und 44.
Dementsprechend ist der Spitzenstrom ipeak_Q1 des Schaltelements 42 nach Verstreichen der Ein-Periode TQ1_on ein durch Ausdruck 3 unten gezeigter Wert. ipeak_Q1 = Vac/LxTQ1_on (Ausdruck 3)
(1-2) Ein-Periode der Diode 45 (TD1_on)
Falls das Schaltelement 42 ausgeschaltet ist, ist die Diode 45 in Durchlassrichtung vorgespannt und eingeschaltet und ein durch den Induktor 41 fließender und ein durch den Induktor 44 fließender Strom treten durch die Diode 45 hindurch und fließen in den Kondensator 46 und das Festkörper-Leuchtelement 2. Da eine Spannung am Kondensator 32 während des stabilen Betriebs und eine Spannung am Kondensator 43 im Wesentlichen die gleiche sind wie eine Eingangsspannung, wird eine Spannung, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die Ausgangsspannung Vout, in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, wenn das Schaltelement 42 eingeschaltet ist, an die Induktoren 41 und 44 angelegt.
Die Änderungsrate ΔiD1on eines Stroms, der durch die Diode 45 fließt, ist eine Gesamtsumme aus der Änderungsrate ΔiL1_D1 an eines Stroms, der durch den Induktor 41 fließt, und einer Änderungsrate ΔiL2_D1on eines Stroms, der durch den Induktor 44 fließt, wie durch Ausdruck 4 unten gezeigt. ΔiL1_D1on = Vout/L1, ΔiL2_D1on = Vout/L2 ΔiD1on = Vout/L (Ausdruck 4)
Hier wird der Spitzenwert ipeak_D1 eines Stroms, der durch die Diode 45 fließt, durch Ausdruck 5 unten gezeigt und ist gleich dem Spitzenwert ipeak_Q1 eines Stroms, der durch das Schaltelement 42 fließt. ipeak_D1 = Vout/L × TD1_on = ipeak_Q1 (Ausdruck 5)
Dementsprechend besitzt ein Ein-Periode (TD1_on) der Diode 45 einen durch Ausdruck 6 angezeigten Wert auf der Basis der oben gezeigten Ausdrücke 3 und 5. TD1_on = TQ1_on × Vac/Vout (Ausdruck 6)
(1-3) Aus-Periode der Diode 45 (Toff)
Die im Induktor 41 gespeicherte Energie und die im Induktor 44 gespeicherte Energie zeigen in der Periode Toff keine Änderung, bis das Schaltelement 42 das nächste Mal eingeschaltet wird, nachdem ein Strom, der durch die Diode 45 fließt (d. h. eine Gesamtsumme eines durch den Induktor 41 fließenden Stroms und eines durch den Induktor 44 fließenden Stroms) null erreicht hat. Somit lassen die Induktoren 41 und 44 weiterhin einen Strom durch, der zu einem Zeitpunkt fließt, wenn die Diode 45 ausgeschaltet ist (der Strom, der durch die Diode 45 fließt, hat null erreicht).
Der Eingangsstrom I_in zur Bestromungseinrichtung 1f ist ein Strom, der dadurch erhalten wird, dass der Kondensator 32 den Strom i_L1 glättet, der durch den Induktor 41 fließt, und ist gleich einem Mittelwert des Stroms i_L1 in jeder Schaltperiode, wie durch Ausdruck 7 gezeigt. I_in = TQ1_on/2L × OnDuty × Vac Vac = √2 × Vac_rms × Sin(2πfT) OnDuty = Vout/(Vout + √2Vac_rms) (Ausdruck 7)
Hier bezeichnet Vac_rms einen Effektivwert der Wechselspannung Vac der AC-Stromversorgung 3, und f bezeichnet eine Frequenz des Wechselstroms Vac.
Man beachte, dass ein Ausgangsstrom von der Bestromungseinrichtung 1f ein Strom ist, der dadurch erhalten wird, dass der Kondensator 46 den Strom i_D1, der während der Periode TD1_on durch die Diode 45 fließt, wenn die Diode 45 eingeschaltet ist, und gleich einem Mittelwert des Stroms i_D1 ist, glättet.
Ein Ausgangsstrom wird unter Verwendung von Energie, die während der Ein-Periode TD1_on der Diode 45 von den Induktoren 41 und 44 freigesetzt wird, an das Festkörper-Leuchtelement 2 geliefert. Analog ist in den Induktoren 41 und 44 während der Ein-Periode TQ1_on des Schaltelements 42 angesammelte Energie von der AC-Stromversorgung 3 bezogene Energie. Insbesondere kann der Eingangsstrom I_in als eine Änderung beim Strom in den Induktoren 41 und 44 während der Ein-Periode TQ1_on des Schaltelements 42 oder mit anderen Worten ein Mittelwert eines Stroms, der durch das Schaltelement 42 fließt, angesehen werden.
Wie oben durch Ausdruck 7 gezeigt, zeigt der Eingangsstrom I_in zu der Bestromungseinrichtung 1f die gleiche Sinuswellenform wie die eingegebene Wechselspannung, wie bei einem typischen Hochsetzsteller. 21 veranschaulicht ein Beispiel einer Wellenform des Eingangsstroms I_in in die Bestromungseinrichtung 1f. Wie oben beschrieben enthält die Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform den SEPIC-DC-DC-Wandler 40 und erzielt einen hohen Leistungsfaktor und eine Reduktion bei der Hochfrequenzverzerrung unabhängig von einer Differenz zwischen einer Eingangsspannung und einer Ausgangsspannung.
Man beachte, dass bezüglich eines Zyklus des Einschaltens des Schaltelements 42 (Schaltperiode) die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 so ausgelegt ist, dass der DC-DC-Wandler 40 während des stabilen Betriebs im BCM oder DCM arbeitet. Typischerweise zählen zu Arbeitsmodi für einen Strom im DC-DC-Wandler der nichtlückende Betrieb (CCM), der lückende Betrieb (DCM) und der Grenzstrommodus (BCM). Der nichtlückende Betrieb (CCM) ist ein Arbeitsmodus zum Einschalten des Schaltelements 42, bevor ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, null erreicht. Der lückende Betrieb (DCM) ist ein Arbeitsmodus zum Einschalten des Schaltelements 42, nachdem ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, null erreicht. Der Grenzstrommodus (BCM) ist ein Arbeitsmodus zum Einschalten des Schaltelements 42 zu einer Zeit, wenn ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, im Wesentlichen null erreicht hat.
Falls der DC-DC-Wandler im lückenden Betrieb (DCM) arbeitet, steigt der Eingangsstrom I_in und es wird keine Sinuswellenform erzielt. Dementsprechend ist eine Schaltung des DC-DC-Wandlers 40 so ausgelegt, dass der DC-DC-Wandler 40 im lückenden Betrieb (DCM) oder im nichtlückenden Betrieb (CCM) beim Spitzenpunkt einer Eingangsspannung von der AC-Stromversorgung 3 arbeitet. Insbesondere wird die durch ein durch die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 generiertes periodisches Signal angezeigte feste Periode Tper so bestimmt, dass die durch Ausdruck 8 unten angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Tper ≥ 4 × (Pout × L/η)/(OnDuty × √2 × Vac_rms)^2 (Ausdruck 8)
Hier bezeichnet Pout die Ausgangsleistung von der Bestromungseinrichtung 1f, und η bezeichnet die Schaltungseffizienz der Bestromungseinrichtung 1f.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Schaltelement 42 in jeder festen Periode Tper eingeschaltet, wodurch ein hoher Leistungsfaktor und eine Reduktion bei der hohen Frequenzverzerrung unabhängig von einer Differenz zwischen einer Eingangsspannung und einer Ausgangsspannung erzielt wird.
Wie oben beschrieben wird das Schaltelement 42 während des stabilen Betriebs in jeder festen Periode gemäß einem festen Tastverhältnis eingeschaltet. Eine Zeitsteuerung, mit der das Schaltelement 42 eingeschaltet wird, ist, nachdem ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, null erreicht oder mit anderen Worten wenn ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, im Wesentlichen null ist. Somit steigt, nachdem das Schaltelement 42 eingeschaltet ist, ein Strom, der durch das Schaltelement 42 fließt, von null an.
(2) Wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert
Wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, kann eine LC-Resonanz in Induktoren und Kondensatoren auftreten, die in der Bestromungseinrichtung 1f enthalten sind, und eine starke Stromschwingung kann in der Diode 45 auftreten. Wenn beispielsweise ein Eingangsfilter zum Eliminieren von Rauschen an einer Eingangsstufe der Bestromungseinrichtung vorgesehen ist und falls ein Induktor in dem Eingangsfilter verwendet wird, kann eine Ausgangsspannung von der Gleichrichterschaltung auf eine Spannung ansteigen, die etwa das Doppelte der Wechselspannung von der AC-Stromversorgung beträgt.
Zu dieser Zeit fließt in der herkömmlichen Bestromungseinrichtung, nachdem ein Schaltelement eingeschaltet ist, ein Strom, der größer ist als ein Strom, der während des stabilen Betriebs fließt, hinein und größere Energie wird in Induktoren gespeichert (entsprechend den Induktoren 41 und 44 in der vorliegenden Ausführungsform). Selbst falls eine gewisse Zeitperiode verstreicht, nachdem das Schaltelement ausgeschaltet wird, hört entsprechend ein Strom, der durch eine Diode fließt (entsprechend Diode 45 in der vorliegenden Ausführungsform) nicht mit dem Fließen auf. Infolgedessen fließt ein Strom, der durch die Diode fließt, das nächste Mal in das Schaltelement, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird. Zu dieser Zeit sind die Induktoren gesättigt, was bewirkt, dass ein noch stärkerer Strom innerhalb der Bestromungseinrichtung fließt.
22 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das einen Betrieb einer herkömmlichen Bestromungseinrichtung veranschaulicht. Hier veranschaulicht 22 Wellenformen einer Sperrvorspannung (v_D1), die an eine in der herkömmlichen Bestromungseinrichtung enthaltene Diode angelegt wird, und einen Strom (i_L2), der durch einen in der herkömmlichen Bestromungseinrichtung enthaltenen Induktor fließt. In 22 zeigt (a) eine Wellenform, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist (d. h. während des stabilen Betriebs), und (b) zeigt eine Wellenform, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert.
Wie aus (b) in 22 hervorgeht, wird in der herkömmlichen Bestromungseinrichtung, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, ein Schaltelement in jeder festen Periode eingeschaltet, bevor ein Strom, der durch eine Diode fließt, auf null abfällt, und der DC-DC-Wandler arbeitet im nichtlückenden Betrieb (CCM). Infolgedessen fließt ein durch die Diode fließender Strom sequenziell in das Schaltelement und ein in das Schaltelement fließender Strom nimmt zu. Folglich wird ein großer Stress an das Schaltelement angelegt und das Schaltelement kann beschädigt werden.
Angesichts dessen führt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 in der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgende Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten wartet, falls eine Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 den Nulldurchgang nicht zu einem Zeitpunkt detektiert hat, wenn ein periodisches Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 mindestens, bis ein Nulldurchgang detektiert wird, und generiert ein Ein-Signal. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Schaltelement 42 eingeschaltet wird, bevor der Nulldurchgang detektiert wird, selbst wenn sich eine Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 plötzlich ändert. Mit anderen Worten wird, wenn sich eine Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 plötzlich ändert, verhindert, dass der DC-DC-Wandler 40 im nichtlückenden Betrieb (CCM) arbeitet.
23 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Hier zeigt 23 Wellenformen des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, ein von der Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ausgegebenes Ein-Signal, eine Spannung am Induktor 44 und ein von der Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 ausgegebenes Nulldurchgangssignal. Man beachte, dass streng genommen eine Spannung am Induktor 44 ein Potenzial am Verbindungspunkt zwischen Induktor 44 und Diode 45 relativ zu einem Referenzpotenzial einer durch die Gleichrichterschaltung 30 ausgegebenen Gleichspannung ist.
Die durchgezogenen Linien in 23 zeigen den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und die gestrichelten Linien zeigen den Betrieb der oben angeführten herkömmlichen Bestromungseinrichtung (Bestromungseinrichtung, die keine unverwechselbare Ein-Signal-Generatorschaltung 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält), wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert.
Wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist (eine Periode, bis das zweite Nulldurchgangssignal (Impuls) ab dem Beginn in 23 generiert wird), generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 in jeder festen Periode Tper gemäß einem periodischen Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ein Ein-Signal. Das Ein-Signal wird in die Ansteuerschaltung 52 eingegeben und an den Steueranschluss des Schaltelements 42 als ein Ansteuersignal geliefert, und das Schaltelement 42 wird eingeschaltet. Weiterhin wird die Ein-Periode Ton eines Ein-Signals durch eine Ein-Signal-Generatorschaltung 53 derart gesteuert, dass ein Mittelwert eines durch die Stromdetektorschaltung 55 detektierten Stroms einen Zielstromwert erreicht. Dennoch ist, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist, die Wechselspannung Vac im Wesentlichen konstant und somit ist die Ein-Periode Ton im Wesentlichen die gleiche. Dementsprechend ist ein Spitzenwert des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, im Wesentlichen der gleiche und die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert einen Nulldurchgang (siehe „Nulldurchgangssignal”), bevor ein Ein-Signal als Nächstes in jeder Schaltperiode generiert wird.
Infolgedessen hat der Strom i_D1, der durch die Diode 45 fließt, zu einer Zeit zum Einschalten des Schaltelements 42 (beispielsweise zur Zeit T0) bereits im Wesentlichen null erreicht. Wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist, arbeitet der DC-DC-Wandler 40 im Grenzstrommodus (BCM) oder im lückenden Betrieb (DCM).
Wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert (eine Periode, nach dem das zweite Nulldurchgangssignal (Impuls) in 23 generiert wird), steigen eine Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 30. Zusammen mit diesem Anstieg steigt der Spitzenwert des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, und der Spitzenwert des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, wie in 23 dargestellt.
In einem derartigen Zustand generiert eine herkömmliche Bestromungseinrichtung ein Ein-Signal in jeder festen Zeitperiode Tper (Zeit T1), wie durch die gestrichelten Linien in 23 gezeigt, und somit arbeitet der DC-DC-Wandler im nichtlückenden Betrieb (CCM). Mit anderen Worten beginnt der Strom i_Q1 in das Schaltelement zu fließen, bevor der Strom i_D1 der durch eine Diode fließt, null erreicht. Infolgedessen steigen immer dann, wenn ein Ein-Signal generiert wird, die Spitzenwerte des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, und des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, ständig an, was das Schaltelement beschädigen kann.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform, falls zu einem Zeitpunkt durch die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt, kein Ein-Signal generiert (Zeit T1). In der vorliegenden Ausführungsform überspringt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 die Erzeugung eines Ein-Signals für eine Periode. Mit anderen Worten generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ein Ein-Signal, nachdem ein Nulldurchgang detektiert wird (nachdem das dritte Nulldurchgangssignal generiert wird) und zu einem Zeitpunkt, wenn ein periodisches Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt (Zeit T2).
Dementsprechend wird, wie aus den Wellenformen (durchgezogene Linien) des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, und des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 in 23 fließt, klar ist, verhindert, dass das Schaltelement 42 eingeschaltet wird, bevor der Nulldurchgang detektiert wird, sogar falls sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert. Mit anderen Worten wird, sogar falls sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, verhindert, dass der DC-DC-Wandler 40 im nichtlückenden Betrieb (CCM) arbeitet, und somit wird verhindert, dass das Schaltelement 42 beschädigt wird.
Wie oben beschrieben ist die Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Einrichtung, die mit der AC-Stromversorgung 3 verbunden ist und einen Strom an das Festkörper-Leuchtelement 2 liefert. Die Bestromungseinrichtung 1f enthält die Gleichrichterschaltung 30, den DC-DC-Wandler 40, die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51, die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 und die Ansteuerschaltung 52. Die Gleichrichterschaltung 30 gleichrichtet AC-Leistung von der AC-Stromversorgung 3. Der DC-DC-Wandler 40 enthält das Schaltelement 42 und die Diode 45 und zerhackt einen Gleichstrom von der Gleichrichterschaltung 30 durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schaltelements 42, und danach gleichrichtet die Diode 45 eine durch Zerhacken des Gleichstroms erhaltenen Strom. Die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 generiert ein periodisches Signal, das die Ankunft einer festen Periode anzeigt. Die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert, dass ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, in der Aus-Periode des Schaltelements 42 null erreicht hat. Falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert hat, dass ein Strom zu einem Zeitpunkt null erreicht hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode in der Aus-Periode des Schaltelements 42 anzeigt, generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ein Ein-Signal, das eine Zeit zum Einschalten des Schaltelements 42 anzeigt. Die Ansteuerschaltung 52 schaltet das Schaltelement 42 gemäß der durch ein durch die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 generiertes Ein-Signal angezeigten Zeit ein. Zu dieser Zeit führt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 die folgende Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 nicht detektiert hat, dass ein Strom zu einem Zeitpunkt null erreicht hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, wartet die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 mindestens, bis der Nulldurchgang detektiert wird, und generiert ein Ein-Signal.
Falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 zu einem Zeitpunkt, wenn eine feste Periode in der Aus-Periode des Schaltelements 42 ankommt, keinen Nulldurchgang detektiert hat, generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 dementsprechend ein Ein-Signal, nachdem mindestens ein Nulldurchgang detektiert ist. Somit wird verhindert, dass das Schaltelement 42 eingeschaltet wird, bevor der Nulldurchgang detektiert wird, oder mit anderen Worten wird verhindert, dass der DC-DC-Wandler 40 im nichtlückenden Betrieb (CCM) arbeitet. Selbst falls sich eine von der AC-Stromversorgung 3 einzugebende Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, wird infolgedessen verhindert, dass das Schaltelement 42 durch eine allmähliche Zunahme bei dem Strom beschädigt wird, der durch das Schaltelement 42 fließt, und der stabile Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f wird sichergestellt.
Zudem führt in der vorliegenden Ausführungsform die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 die folgende Steuerung durch, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 nicht detektiert hat, dass ein Strom in der Aus-Periode des Schaltelement 42 zu einem Zeitpunkt null erreicht hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt. Mit anderen Worten generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ein Ein-Signal, zumindest nachdem die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert, dass ein Strom null erreicht hat, und zu einem Zeitpunkt, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt.
Falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 zu einem Zeitpunkt keinen Nulldurchgang detektiert hat, wenn eine feste Periode in der Aus-Periode des Schaltelements 42 ankommt, wird entsprechend ein periodisches Signal übersprungen und die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 generiert ein Ein-Signal, zumindest nachdem die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 einen Nulldurchgang detektiert. Somit wird der DC-DC-Wandler 40 zuverlässig daran gehindert, im nichtlückenden Betrieb zu arbeiten, und der stabile Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f wird sichergestellt.
Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 detektiert, dass ein Strom, der durch die Diode 45 fließt, in der Aus-Periode des Schaltelement 42 null erreicht hat (Nulldurchgang), durch Detektieren einer Spannung am Induktor 44, die vorliegende Ausführungsform aber dennoch nicht darauf beschränkt ist. In der Bestromungseinrichtung 1f kann eine Spannung oder ein Strom an einem anderen Abschnitt detektiert werden, wo ein Nulldurchgang detektiert werden kann. 24 veranschaulicht Wellenformen von Spannungen und Strömen an verschiedenen Abschnitten einer Schaltung der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Hier veranschaulicht 24 den Strom i_D1-anode, der durch die Diode 45 fließt ((a) in 24), den Strom i_Q1-D, der durch das Schaltelement 42 fließt ((b) in 24), die Spannung v_C2 am Kondensator 43 ((c) in 24), die Spannung v_C1 am Kondensator 32 ((d) in 24), die Spannung v_L2 am Induktor 44 ((e) in 24), die Spannung v_Q1-D an der Source und dem Drain des Schaltelements 42 ((f) in 24), die Spannung v_L1 am Induktor 41 ((g) in 24) und die Spannung v_D1 (Sperrvorspannung) an der Diode 45 ((h) in 24).
Wie aus 24 hervorgeht, besitzen ein Strom und Spannungen, die in (a) und (e) bis (h) in 24 dargestellt sind, Wellenformen, die Nulldurchgangszeitsteuerungen zeigen, und können somit zum Detektieren eines Nulldurchgangs verwendet werden. Man beachte, dass ein Stromsensor in einem Zielabschnitt in Reihe eingesetzt werden muss, um einen Strom zu detektieren, aber zu einer Steigerung beim Stromverbrauch führen kann. Dementsprechend kann der Nulldurchgang unter dem Gesichtspunkt des Stromverbrauchs durch Detektieren einer Spannung detektiert werden. Um eine Spannung am Induktor 41 oder 44 zu detektieren, kann zudem eine Sekundärwicklung zum Induktor hinzugefügt werden und eine Spannung, die in der Sekundärwicklung generiert wird, kann detektiert werden.
[Variante 1 von Ausführungsform 5]
In der oben beschriebenen Ausführungsform 5 überspringt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 ein periodisches Signal, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, und generiert ein Ein-Signal, nachdem ein Nulldurchgang detektiert wird. Dennoch ist ein Verfahren zum Verzögern der Erzeugung eines Ein-Signals nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Ein-Signal-Generatorschaltung 53 die Erzeugung eines Ein-Signals verzögern, bis die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 einen Nulldurchgang detektiert, und ein Ein-Signal zu einem Zeitpunkt ausgeben, wenn ein Nulldurchgang detektiert wird, und es kann bewirkt werden, dass die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ein periodisches Signal generiert, dessen Startpunkt der Zeitpunkt ist.
25 ist ein Schaltplan einer Bestromungseinrichtung 1g gemäß Variante 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 5, die ein Ein-Signal zu einem Zeitpunkt ausgibt, wenn ein Nulldurchgang detektiert wird, und bewirkt, dass die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ein periodisches Signal generiert, dessen Startpunkt der Zeitpunkt ist, wie oben beschrieben. In 25 sind die gleichen Elemente mit den gleichen Referenzzeichen versehen wie die Referenzzeichen in der oben beschriebenen Ausführungsform 5, und es entfallt eine Beschreibung davon. Die Bestromungseinrichtung 1g gemäß Variante 1 unterscheidet sich von der Bestromungseinrichtung 1f gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 5 durch die Funktion einer Ein-Signal-Generatorschaltung 53a und dadurch, dass die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Rücksetzsignal an die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 ausgibt.
Die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a führt die folgende Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten gibt, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 nicht detektiert hat, dass der Strom zu einem Zeitpunkt null erreicht hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Ein-Signal aus und sendet ein Rücksetzsignal zu einem Zeitpunkt an die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51, wenn ein Nulldurchgang detektiert wird.
Die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51, die das Rücksetzsignal empfangen hat, generiert ein periodisches Signal, dessen Startpunkt die Zeit ist, wenn das Rücksetzsignal empfangen wird, und zwar in jeder festen Periode Tper.
26 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung 1g gemäß Variante 1 veranschaulicht. Hier zeigt 26 Wellenformen des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, ein Ein-Signal, eine Spannung am Induktor 44 und ein Nulldurchgangssignal, wie bei 23 in der oben beschriebenen Ausführungsform 5. Wie aus einem Vergleich zwischen 26 und 23 hervorgeht, wird ein Ein-Signal nicht generiert (Zeit T1), falls zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist und wenn sich plötzlich eine Stromversorgungsspannung ändert, was das gleiche ist wie bei den obigen Ausführungsformen.
Wenn jedoch in Variante 1 ein Nulldurchgang detektiert wird (Zeit T2), wird ein Ein-Signal ausgegeben und danach wird ein Ein-Signal in jeder festen Periode Tper generiert. Dem ist so, weil die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a die folgende Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durchführt. Mit anderen Worten, falls zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, wird die Erzeugung eines Ein-Signals verzögert, bis ein Nulldurchgang detektiert wird, und ein Ein-Signal wird ausgeben und die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 wird zu einem Zeitpunkt zurückgesetzt, wenn ein Nulldurchgang detektiert wird.
Man beachte, dass das in 26 dargestellte Beispiel zeigt, dass eine plötzliche Änderung bei der Stromversorgungsspannung innerhalb einer Periode Tper aufhört. Zudem sendet möglicherweise die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a zuerst ein Rücksetzsignal an die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 zur Zeit T2 vor dem Generieren eines Ein-Signals und generiert ein Ein-Signal gemäß einem von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 gesendeten periodischen Signal.
Dementsprechend führt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a in der Bestromungseinrichtung 1g von Variante 1 die folgende unverwechselbare Steuerung während der Aus-Periode des Schaltelements 42 durch. Mit anderen Worten, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 nicht detektiert hat, dass ein Strom zu einem Zeitpunkt null erreicht hat, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, gibt die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Ein-Signal aus und setzt die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 zu einem Zeitpunkt zurück, wenn ein Nulldurchgang detektiert wird.
Falls ein Nulldurchgang nicht zu einem Zeitpunkt detektiert wird, wenn eine feste Periode in der Aus-Periode des Schaltelements 42 detektiert wird, wird dementsprechend ein Ein-Signal zumindest nach dem Detektieren eines Nulldurchgangs generiert durch Verzögen der Erzeugung eines Ein-Signals, bis ein Nulldurchgang detektiert wird. Somit wird zuverlässig verhindert, dass der DC-DC-Wandler 40 im nichtlückenden Betrieb arbeitet, und ein stabiler Betrieb der Bestromungseinrichtung 1g wird sichergestellt.
[Variante 2 von Ausführungsform 5]
Ein Verfahren zum Verzögen eines Ein-Signals dafür, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, ist nicht auf die Verfahren gemäß Ausführungsform 5 und Variante 1, oben beschrieben, beschränkt. Die Erzeugung eines Ein-Signals kann derart verzögert werden, dass ein Mittelwert eines Stroms, der in jeder der Ein-Aus-Perioden (Schaltperioden) des Schaltelements 42 durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, nicht von einem Wert in der Vergangenheit abweicht.
Eine Bestromungseinrichtung gemäß Variante 2 der oben beschriebenen Ausführungsform 5, die eine derartige Funktion erfüllt, besitzt die gleiche Konfiguration wie die Konfiguration der Bestromungseinrichtung 1g gemäß der oben beschriebenen und in 25 dargestellten Variante 1. Man beachte, dass in Variante 2 die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a die folgende Steuerung durchführt, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung 54 nicht detektiert hat, dass der Strom zu einem Zeitpunkt null erreicht, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode während der Aus-Periode des Schaltelements 42 anzeigt. Mit anderen Worten verlängert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a die Aus-Periode des Schaltelements 42 derart, dass ein Mittelwert eines Stroms, der während einer Schaltperiode durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, die den Zeitpunkt beinhaltet, im Wesentlichen der gleiche ist wie in Wert in mindestens einer Periode in der Vergangenheit, und generiert danach ein Ein-Signal. Zu dieser Zeit sendet die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Rücksetzsignal gleichzeitig mit der Ausgabe eines Ein-Signals an die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51.
Die Periodische-Signal-Generatorschaltung 51, die das Rücksetzsignal empfangen hat, generiert ein periodisches Signal, dessen Startpunkt ein Zeitpunkt ist, wenn das Rücksetzsignal für jede feste Periode Tper empfangen wird, wie bei der oben beschriebenen Variante 1.
27 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das den Betrieb der Bestromungseinrichtung gemäß Variante 2 veranschaulicht. Hier zeigt 27 Wellenformen des Stroms i_Q1, der durch das Schaltelement 42 fließt, des Stroms i_D1, der durch die Diode 45 fließt, eines Ein-Signals, einer Spannung am Induktor 44 und eines Nulldurchgangssignals, wie bei 23 in der oben beschriebenen Ausführungsform 5. Falls, wie aus einem Vergleich zwischen 27 und 23 und 26 hervorgeht, zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal die Ankunft einer festen Periode anzeigt, generiert, wenn sich plötzlich eine Stromversorgungsspannung ändert, die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a kein Ein-Signal (Zeit T1), wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform 5 und Variante 1.
In Variante 2 jedoch generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Ein-Signal zu einer Zeit (Zeit T2), wenn ein Mittelwert eines Stroms, der in jeder Schaltperiode durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist, der gleiche ist wie ein Mittelwert eines Stroms, der in jeder Schaltperiode durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert. Insbesondere berechnet die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a eine Verzögerungszeit Tper2 gemäß Ausdruck 9 unten, falls zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal von einer Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt (Tper1). Tper2 = (T_Don2)^2/(T_Don1)^2 × Tper1 (Ausdruck 9)
Hier ist T_Don2 eine Zeitperiode, wenn ein Strom durch die Diode 45 fließt, falls zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn ein periodisches Signal von der Periodische-Signal-Generatorschaltung 51 die Ankunft einer festen Periode anzeigt (Tper1). Mit anderen Worten ist T_Don2 eine Zeitperiode ab dann, wenn die Ausgabe eines vorausgegangenen Ein-Signals endet (d. h., das vorausgegangene Ein-Signal niedrig wird), bis wenn ein Nulldurchgang detektiert wird, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert. T_Don1 ist eine Zeitperiode, wenn ein Strom durch die Diode 45 in einer Periode (wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist) unmittelbar davor fließt, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert.
Dann generiert die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a ein Ein-Signal zu einer Zeit (Zeit T2), nachdem die aktuell berechnete Verzögerungszeit Tper2 verstrichen ist, seit ein Ein-Signal generiert wird, unmittelbar bevor sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert.
Hier ist der oben gezeigte Ausdruck 9 von dem Ausdruck 10 unten abgeleitet. (T_Don1)^2/Tper1 = (T_Don2)^2/Tper2 (Ausdruck 10)
Hier ist eine Spannung an dem Festkörper-Leuchtelement 2 im Wesentlichen die gleiche während T_Don1 und T_Don2, und somit sind T_Don1 und T_Don2 proportional zu Spitzenwerten eines Stroms, der durch die Diode 45 fließt. Somit zeigt der oben gegebene Ausdruck 10, dass ein Mittelwert eines Stroms (mittlerer Strom), der während einer Periode Tper1 durch die Diode 45 fließt, und ein Mittelwert eines Stroms (mittlerer Strom), der während einer Periode Tper2 durch die Diode 45 fließt, die gleichen sind, wie in 28 dargestellt. Dies zeigt, dass die obige Steuerung durch die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a im Wesentlichen die gleichen Mittelwerte eines Stroms, der durch die Diode 45 fließt (d. h. eines Stroms, der durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt) dafür erzielt, wenn eine Stromversorgungsspannung stabil ist (periodisches Tper1) und wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert (periodisches Tper2).
Wie oben beschrieben wird gemäß Variante 2, falls zu einem Zeitpunkt kein Nulldurchgang detektiert wird, wenn eine feste Periode in der Aus-Periode des Schaltelements 42 ankommt, die Erzeugung eines Ein-Signals so verzögert, dass ein Mittelwert eines Stroms, der durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, fest ist. Dementsprechend wird ein Konstantstrommodus aufrechterhalten und weiterhin wird zuverlässig verhindert, dass der DC-DC-Wandler 40 im nichtlückenden Betrieb arbeitet. Somit wird ein stabiler Betrieb der Bestromungseinrichtung 1f sichergestellt. Weiterhin ist gemäß Variante 2 ein Mittelwert eines Stroms, der durch das Festkörper-Leuchtelement 2 fließt, in jeder Periode fest und somit wird eine Änderung bei der optischen Ausgabe von dem Festkörper-Leuchtelement 2, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, blockiert.
Man beachte, dass in dem obigen Beispiel einer Steuerung die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a eine Zeit T_Don1 verwendet, während der ein Strom in einer vorausgegangenen Periode (Tper1) durch die Diode 45 geflossen ist, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert, jedoch die Ein-Signal-Generatorschaltung 53a eine derartige Zeit in zwei oder mehr Perioden verwenden kann. Beispielsweise kann die oben beschriebene Verzögerungszeit Tper2 unter Verwendung der Zeiten T_Don0 und T_Don1 berechnet werden, während denen ein Strom in den Perioden Tper0 und Tper1 in 27 durch die Diode 45 geflossen ist.
[Ausführungsform 6]
Als Nächstes beschreibt Ausführungsform 6 Beleuchtungsvorrichtungen, die die Bestromungseinrichtungen gemäß den obigen Ausführungsformen enthalten, unter Bezugnahme auf die 29 bis 31.
Die 29 bis 31 veranschaulichen Außenansichten von Beleuchtungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Hier beinhalten Beispiele einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung ein Downlight 100a (29) und Spots 100b (30) und 100c (31). Das Downlight 100a und die Spots 100b und 100c enthalten Schaltungskästen 101a, 101b bzw. 101c. Die Schaltungskästen 101a, 101b und 101c sind Gehäuse, in denen jeweils mindestens eine Schaltung der Bestromungseinrichtungen gemäß den obigen Ausführungsformen enthalten ist. Das Downlight 100a und die Spots 100b und 100c enthalten Lampen 102a, 102b bzw. 102c. Die Lampen 102a, 102b und 102c enthalten jeweils eine LED 2. Das Downlight 100a und das Spot 100b enthalten Leitungen 103a bzw. 103b, die die Schaltungskästen 101a und 101b elektrisch mit der LED 2 jedes der Lampen 102a und 102b verbinden.
Die vorliegende Ausführungsform erzielt auch äquivalente Effekte wie jene der obigen Ausführungsformen.
[Varianten und anderes]
Obiges hat die Bestromungseinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis der obigen Ausführungsformen beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise veranschaulichen die Schaltpläne zwar eine LED 2, doch ist die Anzahl der LEDs 2 nicht auf eine beschränkt. Beispielsweise können eine Konfiguration, in der mehrere LED-Chips in Reihe parallel geschaltet sind, eine Konfiguration, in der mehrere LED-Elemente modularisiert sind, oder eine Konfiguration, in der mehrere Module kombiniert sind, verwendet werden.
Weiterhin wird zwar in den obigen Ausführungsformen eine LED als ein Festkörper-Leuchtelement verwendet, doch ist das Festkörper-Leuchtelement, das eine Last der Bestromungseinrichtung ist, nicht auf eine LED beschränkt. Beispielsweise kann ein anderes Festkörper-Leuchtelement wie etwa ein organisches EL-Element als eine Last der Bestromungseinrichtung verwendet werden.
Eine Rückkopplungsschaltung kann eine integrierte Schaltung (IC) enthalten. Weiterhin kann eine Rückkopplungsschaltung eine Konfiguration von digitaler Steuerung unter Verwendung eines Mikrocomputers besitzen, als Beispiel.
Zudem detektiert in den obigen Ausführungsformen der Stromdetektor direkt einen Strom, der durch das Schaltelement 16 fließt, kann jedoch indirekt einen Strom detektieren, der durch das Schaltelement 16 fließt, durch Detektieren eines Stroms, der durch ein anderes Element fließt.
Zudem ist in der oben beschriebenen Ausführungsform 1 die Überstromverhinderungsschaltung 111 auf der Eingangsseite der Ansteuerschaltung 112 enthalten, doch kann sie auf der Ausgangsseite enthalten sein.
In den obigen Ausführungsformen detektieren der Stromdetektor 12 und der Ausgangsdetektor 13 einen Strom oder eine Spannung unter Verwendung eines Widerstands, können aber beispielsweise ein anderes Element als einen Widerstand verwendet, um einen Strom oder eine Spannung zu detektieren.
Zudem kann der in den obigen Ausführungsformen verwendete Induktor 18 eine Transformatorstruktur besitzen, die eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung enthält. Falls der Induktor 18 eine Transformatorstruktur besitzt, sind die Wicklungen des Induktors 18 wie folgt mit anderen Elementen verbunden. Insbesondere ist bei den Bestromungseinrichtungen gemäß den obigen Ausführungsformen ein Anschluss der Primärwicklung mit einem Ausgangsanschluss des Kondensators 17 verbunden, und der andere Anschluss der Primärwicklung ist geerdet. Zudem ist ein Anschluss der Sekundärwicklung mit der Anodenelektrode der Diode 19 verbunden, und der andere Anschluss der Sekundärwicklung ist geerdet. Zudem sind der Kondensator 17 und die Diode 19 durch den Induktor 18, der eine Transformatorstruktur besitzt, getrennt. In diesem Fall kann der Ausgangsdetektor der Bestromungseinrichtungen Ausgangsströme von den Bestromungseinrichtungen als Ausgaben definieren, oder ein Erfassungswiderstand kann auf der Primärwicklungsseite angeschlossen sein und der Ausgangsdetektor kann einen Strom, der durch die Primärwicklung fließt, als eine Ausgabe detektieren.
Beispielsweise sind, obwohl Ein-Signal-Generatorschaltungen 53 und 53a in Ausführungsform 5 und den Varianten oben jeweils beispielsweise einen Prozessor und ein Programm enthalten, die Konfigurationen der Ein-Signal-Generatorschaltungen 53 und 53a nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und können Logikschaltungen wie etwa eine AND-Schaltung und eine Analogschaltung wie etwa beispielsweise einen A/D-Wandler besitzen, als Beispiel.
In Ausführungsform 5 und den Varianten oben enthalten die Bestromungseinrichtungen 1f und 1g zwar jeweils einen SEPIC-DC-DC-Wandler, doch ist die Art des DC-DC-Wandlers nicht darauf beschränkt. Die Bestromungseinrichtungen 1f und 1g können jeweils einen DC-DC-Wandler enthalten, der ein Schaltelement in jeder festen Periode einschaltet. Solange eine Bestromungseinrichtung die unverwechselbare Ein-Signal-Generatorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wird sogar verhindert, dass der DC-DC-Wandler im nichtlückenden Betrieb (CCM) arbeitet, wenn sich eine Stromversorgungsspannung plötzlich ändert.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung kann auch Ausführungsformen infolge des Hinzufügens verschiedener Modifikationen zu den Ausführungsformen beinhalten, die vom Fachmann ausgedacht werden können, und Ausführungsformen, die erhalten werden, indem Elemente und Funktionen in den Ausführungsformen auf beliebige Weise kombiniert werden, solange die Kombinationen nicht vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abweichen.
Beispielsweise wird durch eine Kombination aus den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 ein verbesserter vorteilhafter Effekt erzielt, einen übermäßigen Strom zu verhindern, da das Schaltelement 16 sofort abgeschaltet werden kann, und die nachfolgende Ein-Zeit kann auch verkürzt werden, wenn der Strom ISW den Schwellwert Ith übersteigt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt worden ist, ist klar zu verstehen, dass selbiges nur beispielhaft ist und nicht als Beschränkung anzusehen ist, wobei der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Ausdrücke der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g: Bestromungseinrichtung
2: LED (Festkörper-Leuchtelement)
3: AC-Stromversorgung
7, 10, 10c, 10d, 10e, 40: DC-DC-Wandler
11, 11c, 11d, 11e: Steuereinrichtung
12: Stromdetektor
13, 13a, 13b: Ausgangsdetektor
16, 42: Schaltelement
30: Gleichrichterschaltung
41, 44: Induktor
51: Periodische-Signal-Generatorschaltung
52: Ansteuerschaltung
53, 53a: Ein-Signal-Generatorschaltung
54: Nulldurchgangsdetektorschaltung
112: Ansteuerschaltung
115, 314, 317, 321: Transistor

Claims

Bestromungseinrichtung, die einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement ausgibt, wobei die Bestromungseinrichtung Folgendes umfasst: einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler); und eine Ausgangsdetektor, der eine Ausgabe von dem DC-DC-Wandler detektiert, wobei der DC-DC-Wandler Folgendes enthält: ein Schaltelement; eine Steuereinrichtung, die das Schaltelement ein- und ausschaltet, um die Ausgabe zu generieren; und einen Stromdetektor, der einen Strom detektiert, der durch das Schaltelement fließt, und wobei, falls ein Stromwert des durch den Stromdetektor detektierten Stroms unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuereinrichtung das Schaltelement gemäß einem auf der Basis eines Ausgangswerts der durch den Ausgangsdetektor detektierten Ausgabe bestimmten Tastverhältnisses steuert, und, falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuereinrichtung das Schaltelement gemäß einem Tastverhältnis unter dem auf der Basis des Ausgangswerts bestimmten Tastverhältnisses steuert.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der DC-DC-Wandler eine Eingangsspannung auf der Basis von Kennlinien des Festkörper-Leuchtelements erhöht oder senkt und die erhöhte oder gesenkte Eingangsspannung ausgibt.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der DC-DC-Wandler ein SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) ist.
Bestromungseinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorbestimmte Schwellwert kleiner oder gleich einem absoluten größten Nennstrom des Schaltelements ist.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vorbestimmte Schwellwert größer oder gleich einem Stromwert eines Stroms ist, der durch das Schaltelement fließt, wenn eine Nennspannung der Bestromungseinrichtung stabil in die Bestromungseinrichtung eingegeben wird.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuereinrichtung eine Ein-Periode des Schaltelements kürzer macht als eine Ein-Periode des Schaltelements dafür, wenn der Stromwert unter dem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung das Schaltelement ausschaltet, falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung Folgendes enthält: eine Ansteuerschaltung, die das Schaltelement ansteuert; und einen mit der Ansteuerschaltung verbundenen Transistor, und falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, schaltet die Steuereinrichtung das Schaltelement aus durch Einschalten des Transistors.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuereinrichtung eine Schaltfrequenz des Schaltelements unter eine Schaltfrequenz des Schaltelements senkt dafür, wenn der Stromwert unter dem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei falls der Stromwert über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuereinrichtung das Schaltelement während einer Schaltperiode des Schaltelements ausgeschaltet hält.
Bestromungseinrichtung, die mit einer Wechselstrom-Stromversorgung (AC-Stromversorgung) verbunden ist und einen Strom an ein Festkörper-Leuchtelement liefert, wobei die Bestromungseinrichtung Folgendes umfasst: eine Gleichrichterschaltung, die AC-Leistung von der AC-Stromversorgung gleichrichtet; einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler), der ein Schaltelement und ein Gleichrichterelement enthält, einen Gleichstrom von der Gleichrichterschaltung durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schaltelements zerhackt und mit dem Gleichrichterelement einen durch Zerhacken des Gleichstroms erhaltenen Strom gleichrichtet; eine Periodische-Signal-Generatorschaltung, die ein periodisches Signal generiert, das die Ankunft einer festen Periode anzeigt; eine Nulldurchgangsdetektorschaltung, die detektiert, dass ein Strom, der durch das Gleichrichterelement fließt, in einer Aus-Periode des Schaltelements Null erreicht hat; eine Ein-Signal-Generatorschaltung, die ein Ein-Signal generiert, das eine Zeit zum Einschalten des Schaltelements anzeigt, falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert wird, dass der Strom zu einem Augenblick Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt; und eine Ansteuerschaltung, die das Schaltelement gemäß der durch das durch die Ein-Signal-Generatorschaltung generierte Ein-Signal angezeigten Zeit einschaltet, wobei falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung nicht detektiert hat, dass der Strom zu dem Augenblick Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung wartet, zumindest bis die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat, und das Ein-Signal generiert.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung nicht detektiert hat, dass der Strom zu dem Augenblick Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung das Ein-Signal zumindest dann anzeigt, nachdem die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat, und zu dem Augenblick, wenn das periodische Signal die Ankunft anzeigt.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung nicht detektiert hat, dass der Strom zu dem Augenblick Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung das Ein-Signal zu einem Augenblick ausgibt, wenn die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat, und bewirkt, dass die Periodische-Signal-Generatorschaltung ein periodisches Signal generiert, dessen Startpunkt der Augenblick ist, wenn die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei falls die Nulldurchgangsdetektorschaltung nicht detektiert hat, dass der Strom zu dem Augenblick Null erreicht hat, wenn das periodische Signal die Ankunft in der Aus-Periode des Schaltelements anzeigt, die Ein-Signal-Generatorschaltung die Aus-Periode des Schaltelements erweitert, um einen Mittelwert eines Stroms, der durch das Festkörper-Leuchtelement während einer Ein-Aus-Periode des Schaltelements fließt, die den Augenblick enthält, wenn das periodische Signal die Ankunft anzeigt, im Wesentlichen gleich einem Mittelwert eines Stroms zu machen, der durch das Festkörper-Leuchtelement während mindestens einer vorausgegangenen Ein-Aus-Periode des Schaltelements fließt, und das Ein-Signal generiert.
Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der DC-DC-Wandler ein SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) ist.
Bestromungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei der DC-DC-Wandler mindestens zwei Induktoren enthält, und die Nulldurchgangsdetektorschaltung detektiert, dass der Strom Null erreicht hat, durch Detektieren einer Spannung an einem der beiden Induktoren.
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: die Bestromungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16; und ein Festkörper-Leuchtelement, das eine Zufuhr eines Stroms von der Bestromungseinrichtung empfängt.