JP2014068424A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、スイッチング電源装置の部品点数を減らしてコストパフォーマンスを高めると共に、インターリーブ方式の力率改善回路を搭載した場合であっても、信頼性の高い制御を実現することである。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、商用交流電源を整流する入力側整流回路と、入力側整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、入力側整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路との間に接続された力率改善回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に接続して設けられ、力率改善回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを共に、１次側において制御するデジタル制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、力率改善回路（ＰＦＣ回路）を搭載したスイッチング電源装置に関する。

従来から、力率改善回路を搭載したスイッチング電源装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、交流電源電圧を入力するＡＣ入力部と、力率改善回路と、絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えるスイッチング電源装置が記載されている。特許文献１に記載されたスイッチング電源装置において、力率改善回路は、ＡＣ入力部の後段に設けられた昇圧チョッパ回路と、ドライブ回路とを備えている。このドライブ回路は、力率改善回路のスイッチング素子を制御するものである。また、特許文献１の絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータは、力率改善回路の後段に設けられ、トランスの一次側回路にスイッチング素子を有するとともにトランスの二次側回路に出力電圧が可変である回路を有する。この絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータは、力率改善回路を制御する上記ドライブ回路とは別に設けられた絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ用ドライブ回路によって制御されている。

特開２００９−２１３２０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたスイッチング電源装置では、力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータを制御するために、それぞれ別個のドライブ回路を設けている。したがって、部品点数が多くなってコストが増加するという問題がある。また、特許文献１に記載されたスイッチング電源装置のような従来のアナログ電源では、力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータの立ち上がりシーケンス（立ち上がり順序）を外部追加回路によって解決する必要がある。このため、さらに部品点数が増加することになる。加えて、大容量電源ユニット（１００Ｗ以上の電源ユニット）に適したインターリーブ方式の力率改善回路を搭載した場合、電源ユニットの容量や負荷に最適な制御ＩＣを選定することは容易ではない。この制御ＩＣの選定が不適切であった場合には、力率改善回路の制御に対する信頼性が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、スイッチング電源装置の部品点数を減らしてコストパフォーマンスを高めると共に、インターリーブ方式の力率改善回路を搭載した場合であっても、信頼性の高い制御を実現することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、商用交流電源を整流する入力側整流回路と、入力側整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、入力側整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路との間に接続された力率改善回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に接続して設けられ、力率改善回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを共に、１次側において制御するデジタル制御部とを備える。

例えば、力率改善回路は、インターリーブ方式の力率改善回路である。一例として、デジタル制御部は、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の少なくとも一方に流れる電流を検知して、該電流の値が予め設定された閾値を超える場合には、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものである。

他の例として、デジタル制御部は、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の少なくとも一方の電圧を検知して、該電圧の値が予め設定された閾値を超える場合には、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものである。

例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に設けられたデジタル制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側の定電圧制御又は定電流制御を実行するものである。

一例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、その２次側がＬＥＤに接続されるものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側に設けられて、ＬＥＤを調光するための外部からの入力信号を受信する２次側調光用信号受信部をさらに備え、デジタル制御部は、２次側調光用信号受信部が受信した入力信号に応じて、ＬＥＤの光の明るさを変化させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を制御するものである。

入力側整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側が絶縁されていてもよく、入力側整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側が絶縁されていなくてもよい。入力側整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側が絶縁されていてもよい。

本発明に係るスイッチング電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に接続して設けられ、力率改善回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを共に、上記１次側において制御するデジタル制御部を備えている。デジタル制御部は、力率改善回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを共に制御するものであるため、例えば、マイクロコンピュータ又はデジタルシグナルプロセッサ（DSP:Digital Signal Processor）等によって１個のデジタル制御部を設ければ足り、スイッチング電源装置の部品点数を減らすことができる。また、従来の制御ＩＣではなく、デジタル制御部によって力率改善回路を制御するため、インターリーブ方式の力率改善回路についても、信頼性の高い制御を実現することができる。

このように、本発明に係るスイッチング電源装置によれば、スイッチング電源装置の部品点数を減らしてコストパフォーマンスを高めると共に、インターリーブ方式の力率改善回路を搭載した場合であっても、信頼性の高い制御を実現することができる。

デジタル制御部が、予め設定された閾値を超える電流値を検知した場合に、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものである場合には、過電流から力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路を保護することができる。また、スイッチング電源装置に接続された負荷に、負荷の耐性以上の電流が流れることを防ぐことができる。したがって、さらに安全で信頼性の高いスイッチング電源装置を実現することができる。

同様に、デジタル制御部が、予め設定された閾値を超える電圧値を検知した場合に、力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものである場合には、過電圧から力率改善回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路を保護することができる。また、スイッチング電源装置に接続された負荷に、負荷の耐性以上の電圧が印加されることを防ぐことができる。したがってスイッチング電源装置の安全性及び信頼性を高めることができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に設けられたデジタル制御部が、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側の定電圧制御又は定電流制御を実行するものである場合には、定電圧制御又は定電流制御用のマイコン等をＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側に設けるという従来の方式と比較して、スイッチング電源装置を構成する部品点数を減少させることができる。

デジタル制御部が、２次側調光用信号受信部が受信した入力信号に応じて、ＬＥＤの光の明るさを変化させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を制御するものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に設けられたデジタル制御部によって、ＬＥＤの調光制御を実行することができるため、ＬＥＤの調光制御のために、別途制御回路を設ける必要がない。したがって、ＬＥＤの調光を実行する場合であっても、スイッチング電源装置を構成する部品点数を減少させることができる。

第１の実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。 第２の実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図１に第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１の回路図を示す。第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１は、１石式力率改善回路（ＰＦＣ回路）を搭載している。

スイッチング電源装置１は、商用交流電源に接続される電源入力部２と、ＬＥＤ等の外部負荷に接続される出力端子部３とを有し、電源入力部２に接続して設けられた入力フィルター回路部１２と、入力フィルター回路部１２の出力側に接続する全波整流平滑回路部１６と、全波整流平滑回路部１６の出力側に接続する力率改善回路部２０と、力率改善回路部２０の出力側に接続するＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の１次側に設けられて、力率改善回路部２０とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０を共に制御するデジタル制御部３８とを備えている。

入力フィルター回路部１２は、Ｘキャパシタンス１３とラインフィルター１４と、Ｘキャパシタンス１５とを備える。入力フィルター回路部１２は、商用交流電源からの入力ライン上に生じるノイズを低減させるために設けられている。
全波整流平滑回路部１６は、入力フィルター回路部１２の出力側に接続したブリッジダイオード１７と、突入電流防止抵抗１８と、平滑コンデンサ１９を備えている。

ブリッジダイオード１７の一対の入力端子は、入力フィルター回路部１２を介して、電源入力部２と接続している。ブリッジダイオード１７の一方の出力端子は突入電流防止抵抗１８を介して力率改善回路部２０に接続している。平滑コンデンサ１９はブリッジダイオード１７の一方の出力端子に突入電流防止抵抗１８を介して接続すると共に、ブリッジダイオード１７の他方の出力端子に接続している。ブリッジダイオード１７によって全波整流された電圧は、平滑コンデンサ１９によって平滑化される。また、突入電流防止抵抗１８を設けることによって、突入電流が力率改善回路部２０に流れ込むことを防止している。全波整流平滑回路部１６は、入力側整流回路としての機能を備えている。

力率改善回路部２０は、全波整流平滑回路部１６の出力側に接続するＰＦＣチョークコイル２２と、ＰＦＣチョークコイル２２の出力側に接続するＰＦＣダイオード２３と、ＰＦＣダイオード２３の出力側に接続する第１の分圧抵抗２４及び第２の分圧抵抗２５と、平滑コンデンサ２８と、ＰＦＣチョークコイル２２の出力側に接続するＰＦＣ回路スイッチング素子２６と、ＰＦＣ回路スイッチング素子２６と接地間に設けられたＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７とを備えている。

全波整流平滑回路部１６によって全波整流及び平滑化された電圧は、ＰＦＣチョークコイル２２とＰＦＣ回路スイッチング素子２６とＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７からなる直列回路に入力される。ＰＦＣ回路スイッチング素子２６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。ＰＦＣ回路スイッチング素子２６のオン・オフを後に詳述するデジタル制御部３８によって制御することにより、電源入力部２に接続される商用交流電源の力率を改善することができる。

また、全波整流平滑回路部１６によって全波整流及び平滑化された電圧は、ＰＦＣダイオード２３と平滑コンデンサ２８を介して直流電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０に出力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の１次側に、ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２と、ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２と接地間に設けられたＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２は、ＭＯＳＦＥＴである。ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の２次側には、２次側出力半波整流ダイオード３４と、２次側出力平滑コンデンサ３５と、２次側出力半波整流ダイオード３４の出力側に接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の２次側に設けられた定電圧制御回路部３６とを備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０は、全波整流平滑回路部１６から力率改善回路部２０を介して出力された直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１に供給することによって、全波整流平滑回路部１６から力率改善回路部２０を介して出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換された直流電圧を外部負荷に供給するものである。

ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２のオン・オフは、後に詳述するデジタル制御部３８によって制御される。デジタル制御部３８から出力された制御信号によってＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２がオンしている期間においては、直流電流が全波整流平滑回路部１６のブリッジダイオード１７から力率改善回路部２０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の一次巻線及びＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２に流れる。ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２がオフしている期間においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の二次巻線の両端に巻線電圧が生じる。

ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２はデジタル制御部３８によってオン・オフされるため、二次巻線の両端には交流電圧が生じることになる。この交流電圧は、２次側出力半波整流ダイオード３４と２次側出力平滑コンデンサ３５により、半波整流されると共に平滑化されて、所定の直流電圧に変換される。所定の直流電圧は、スイッチング電源装置１に接続される外部負荷に印加される。

定電圧制御回路部３６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０から出力される直流電圧の変動を監視して、デジタル制御部３８にフィードバックするものである。このフィードバックは、フォトカプラなどを使用して絶縁が施された帰還３７である。

デジタル制御部３８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の１次側に接続して設けられ、力率改善回路部２０とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０とを共に制御し、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側に設けられた定電圧制御回路部３６からのフィードバック信号に応じて２次側の定電圧制御を実行するものである。また、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７とＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３に流れる電流を検知して、検知した電流の値が予め設定された閾値を超える場合には、力率改善回路部２０とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作を停止させて、スイッチング電源装置１を構成する回路素子及びスイッチング電源装置１に接続される外部負荷を保護するものである。

デジタル制御部３８は、マイクロコンピュータ又はデジタルシグナルプロセッサを使用した制御用マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）によって実現することができる。デジタル制御部３８は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、演算手段、メモリ等を備えている。

デジタル制御部３８は、一例として、ＰＩ補償器として機能する。この場合、デジタル制御部３８は、一定周期（例えば１０μｓｅｃ毎）に電圧又は電流を検知して、操作量ｕを計算し、それに対応した大きさのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力する。

デジタル制御部３８には、定電圧制御回路部３６を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側から１次側にフィードバックされるＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の出力電圧Ｖ_ＤＣＤＣが入力される。入力されたアナログ値は、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル値に変換される。デジタル制御部３８のメモリには、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の出力電圧目標値ｒが格納されている。出力電圧目標値ｒは、例えば、２６Ｖである。デジタル制御部３８は、この出力電圧目標値ｒと上記出力電圧Ｖ_ＤＣＤＣのデジタル値との差分に応じて、操作量ｕを算出し、操作量ｕに対応したＰＷＭ信号をＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２に出力して、スイッチング素子３２のオン・オフをＰＷＭ制御する。

また、デジタル制御部３８には、分圧抵抗２４及び分圧抵抗２５を介して検出される力率改善回路部２０の出力電圧Ｖ_ＰＦＣが入力される。出力電圧Ｖ_ＰＦＣはＰＦＣダイオード２３の出力側の電圧である。デジタル制御部３８のメモリには、力率改善回路部２０の出力電圧目標値ｒ_ｖが格納されている。出力電圧目標値ｒ_ｖは、例えば、３８０Ｖである。デジタル制御部３８はデジタル値に変換された出力電圧Ｖ_ＰＦＣと出力電圧目標値ｒ_ｖとの差分に応じて電圧操作量ｕ_ｖを算出する。次いで、デジタル制御部３８は、デジタル制御部３８に入力された入力側商用電圧の全波整流波形ｖ_ａｃを電圧操作量ｕ_ｖに乗じることにより、電流目標値ｒ_ｉを算出する。デジタル制御部３８には、さらに、力率改善回路部２０の１次側に流れるインダクタ電流Ｉ_Ｌが入力される。デジタル制御部３８は、デジタル値に変換されたインダクタ電流Ｉ_Ｌと電流目標値ｒ_ｉの差分に応じて電流操作量ｕ_ｉを算出し、操作量ｕ_ｉに対応したＰＷＭ信号をＰＦＣ回路スイッチング素子２６に出力して、スイッチング素子２６のオン・オフをＰＷＭ制御する。

加えて、デジタル制御部３８は、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７の両端間電圧からＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７に流れる電流値Ｉ_ＰＦＣを取得する。デジタル制御部３８のメモリには、過電流保護用電流閾値Ｔ_ＰＦＣが格納されている。デジタル制御部３８は、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７に流れる電流値Ｉ_ＰＦＣと、過電流保護用電流閾値Ｔ_ＰＦＣとを比較して、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７に流れる電流値Ｉ_ＰＦＣが力率改善回路部２０の過電流保護用電流閾値Ｔ_ＰＦＣを超える場合には、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０へのＰＷＭ信号の出力を停止する。これによって、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作が停止する。

さらに、デジタル制御部３８は、ＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３の両端間電圧からＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０に流れる電流値Ｉ_ＤＣＤＣを取得する。デジタル制御部３８のメモリには、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の過電流保護用電流閾値Ｔ_ＤＣＤＣが格納されている。デジタル制御部３８は、ＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３に流れる電流値Ｉ_ＤＣＤＣと、過電流保護用電流閾値Ｔ_ＤＣＤＣとを比較して、ＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３に流れる電流値Ｉ_ＤＣＤＣが過電流保護用電流閾値Ｔ_ＤＣＤＣを超える場合には、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０へのＰＷＭ信号の出力を停止する。これによって、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作が停止する。

次に、第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１の作用について説明する。商用交流電源から電源入力部２に印加された交流電圧は、入力フィルター回路部１２を介して全波整流平滑回路部１６に入力され、全波整流平滑回路部１６によって直流電圧に変換される。全波整流平滑回路部１６から出力された直流電圧は、力率改善回路部２０に入力され、力率改善回路部２０は上記商用交流電源の力率を改善する。ＰＦＣ回路スイッチング素子２６のオン・オフはデジタル制御部３８によってＰＷＭ制御されている。

力率改善回路部２０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０に入力された直流電圧は、オン・オフ制御されるＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータスイッチング素子３２のオン・オフは、２次側に設けられた定電圧制御回路部３６から１次側へのフィードバック信号に応じて、デジタル制御部３８によってＰＷＭ制御されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ用スイッチングトランス３１の二次巻線に生じた巻線電圧は、２次側出力半波整流ダイオード３４と２次側出力平滑コンデンサ３５によって直流電圧に変換されて、出力端子部３に接続される外部負荷に供給される。

第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の１次側に接続して設けられたデジタル制御部３８を備え、デジタル制御部３８は、力率改善回路部２０とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０とを共に、上記１次側において制御している。デジタル制御部３８は１個のマイクロコンピュータ又はデジタルシグナルプロセッサ等によって実現することができる。したがって、スイッチング電源装置１の部品点数を減らすことができる。

また、デジタル制御部３８は、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０を流れる電流値を監視して、該電流値が閾値を超える場合には、力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作を停止させるように構成されている。したがって、過電流から力率改善回路部２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０を保護することができる。また、スイッチング電源装置１に接続された負荷に、負荷の耐性以上の電流が流れることを防ぐことができる。よって、安全で信頼性の高いスイッチング電源装置１を実現することができる。

第１の実施形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に設けられたデジタル制御部３８が、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側の定電圧制御を実行している。したがって、定電圧制御用のマイコン等をＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側に設けるという従来の方式と比較して、スイッチング電源装置１を構成する部品点数を減少させることができる。

［第２の実施形態］
図２に第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１００の回路図を示す。第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１００は、インターリーブ方式の力率改善回路部１２０を搭載している。力率改善回路部１２０及びデジタル制御部１３８以外の回路構成は第１の実施形態におけるものと同様であるため、説明を省略する。

力率改善回路部１２０は、全波整流平滑回路部１６の出力側に接続する第１のＰＦＣチョークコイル１２２ａ及び第２のＰＦＣチョークコイル１２２ｂと、第１のＰＦＣチョークコイル１２２ａの出力側に接続する第１のＰＦＣダイオード１２３ａと、第２のＰＦＣチョークコイル１２２ｂの出力側に接続する第２のＰＦＣダイオード１２３ｂと、第１のＰＦＣダイオード１２３ａの出力側に接続する第１の分圧抵抗１２４及び第２の分圧抵抗１２５と、平滑コンデンサと、第１のＰＦＣチョークコイル１２２ａの出力側に接続する第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａと、第２のＰＦＣチョークコイル１２２ｂの出力側に接続する第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂと、第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂと接地間に設けられたＰＦＣ回路過電流検出抵抗１２７とを備えている。

全波整流平滑回路部１６によって全波整流及び平滑化された電圧は、第１のＰＦＣチョークコイル１２２ａと第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａからなる直列回路と、第２のＰＦＣチョークコイル１２２ｂと第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂとＰＦＣ回路過電流検出抵抗１２７からなる直列回路に入力される。第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａ及び第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂは、ＭＯＳＦＥＴである。第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａ及び第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂのオン・オフをデジタル制御部１３８によって制御することにより、電源入力部２に接続される商用交流電源の力率を改善することができる。

デジタル制御部１３８は、力率改善回路部１２０の第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａ及び第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂをＰＷＭ制御するために、第１の実施形態に係るデジタル制御部３８と同様の演算を実行することによって電流操作量ｕ_ｉを算出する。異なる点は、電流操作量ｕ_ｉに応じた第１のＰＷＭ信号に加えて、この第１のＰＷＭ信号の位相を１８０度ずらした第２のＰＷＭ信号を出力するところである。デジタル制御部１３８は、第１のＰＷＭ信号によって、第１のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ａのオン・オフを制御し、第２のＰＷＭ信号によって、第２のＰＦＣ回路スイッチング素子１２６ｂのオン・オフを制御するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の制御及び過電流保護制御に関しては、デジタル制御部１３８によって、第１の実施形態に係るデジタル制御部３８と同様の制御が実行される。

本発明によれば、従来の制御ＩＣではなく、デジタル制御部によって力率改善回路部を制御するため、第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１００のように、インターリーブ方式の力率改善回路部１２０についても、信頼性の高い制御を実現することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１，１００では、２次側に定電圧制御回路部３６を設けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の定電圧制御を実行しているが、これに限定されない。例えば、定電圧制御回路部３６に代えて、２次側に定電流制御回路部を設け、デジタル制御部３８，１３８によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の定電流制御を実行してもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１，１００では、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７，１２７及びＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３を共に設けて、力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の電流値を共に監視しているが、これに限定されない。ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７，１２７又はＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３のいずれか一方を設け、デジタル制御部３８，１３８が力率改善回路部２０，１２０又はＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０のいずれか一方に流れる電流を検知して、検知した電流の値が所定の閾値を超える場合には、力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作を停止させるように構成してもよい。

また、ＰＦＣ回路過電流検出抵抗２７，１２７又はＤＣ／ＤＣ回路過電流検出抵抗３３に代えてＰＦＣ回路過電圧検出抵抗又はＤＣ／ＤＣ回路過電圧検出抵抗を設け、デジタル制御部３８，１３８が、力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の少なくとも一方の電圧を検知して、該電圧の値が予め設定された閾値を超える場合には、力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の動作を停止させるように構成してもよい。

上記第１及び第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１，１００において、デジタル制御部３８，１３８は、ＰＩ補償を実行することによって力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０を制御しているが、これに限定されない。デジタル制御部３８，１３８のプログラムを変更することによって、他の制御法で力率改善回路部２０，１２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０を制御してもよい。

上記第１及び第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１，１００をＬＥＤ照明用電源として用いてもよい。この場合、スイッチング電源装置１，１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側に設けられた２次側調光用信号受信部をさらに備えてもよい。この２次側調光用信号受信部は、一例として、ＬＥＤを調光するための外部からの入力信号を受信する入力端子である。この外部からの入力信号は、一例として、ＬＥＤの明るさを指示するＰＷＭ信号である。２次側調光用信号受信部は、受信した上記外部からの入力信号をフォトカプラ等を介して、１次側に設けられたデジタル制御部３８，１３８に出力する。例えば、デジタル制御部３８，１３８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０からの出力を定電流制御して、上記外部からの入力信号に応じてＬＥＤの光の明るさを変化させるために、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０からの出力電流を可変する。

他の調光制御例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側電流値をフォトカプラ等を用いて１次側のデジタル制御部３８，１３８へフィードバックさせ、デジタル制御部３８，１３８が実行するＰＩ補償によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側電流を制御してもよい。

上記第１の実施形態に係る力率改善回路部２０は、臨界動作型であってもよく、電流連続型であってもよい。上記第１及び第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１，１００は、該スイッチング電源装置１，１００の１次側とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側が絶縁されているが、これに限定されない。スイッチング電源装置１，１００の１次側とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の２次側が絶縁されていない非絶縁型のスイッチング電源装置であってもよい。また、入力側整流回路としての機能を備える全波整流平滑回路部１６とＤＣ／ＤＣコンバータ回路部３０の１次側を絶縁するように構成した絶縁型のスイッチング電源装置であってもよい。

１，１００ スイッチング電源装置
２０，１２０ 力率改善回路部
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部
３６ 定電圧制御回路部
３８，１３８ デジタル制御部

Claims (9)

1. 商用交流電源を整流する入力側整流回路と、
   前記入力側整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
   前記入力側整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路との間に接続された力率改善回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に接続して設けられ、前記力率改善回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを共に、前記１次側において制御するデジタル制御部とを備えるスイッチング電源装置。
2. 前記力率改善回路は、インターリーブ方式の力率改善回路であることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
3. 前記デジタル制御部は、前記力率改善回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の少なくとも一方に流れる電流を検知して、該電流の値が予め設定された閾値を超える場合には、前記力率改善回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。
4. 前記デジタル制御部は、前記力率改善回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の少なくとも一方の電圧を検知して、該電圧の値が予め設定された閾値を超える場合には、前記力率改善回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を停止させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
5. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側に設けられた前記デジタル制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側の定電圧制御又は定電流制御を実行するものであることを特徴とする１〜４のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、その２次側がＬＥＤに接続されるものであり、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側に設けられて、前記ＬＥＤを調光するための外部からの入力信号を受信する２次側調光用信号受信部をさらに備え、
   前記デジタル制御部は、前記２次側調光用信号受信部が受信した前記入力信号に応じて、前記ＬＥＤの光の明るさを変化させるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を制御するものであることを特徴とする１〜５のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
7. 前記入力側整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側が絶縁されていることを特徴とする１〜６のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
8. 前記入力側整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の２次側が絶縁されていないことを特徴とする１〜６のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
9. 前記入力側整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の１次側が絶縁されていることを特徴とする１〜６のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。

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