JP2015163041A - 電源装置およびそれを用いた照明器具 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態の電源装置10について、図1および図2を参照しながら説明する。
本実施形態の電源装置20の基本構成は、実施形態1の電源装置10と同じであり、図10および図11に示すように、電源部1の入力側に、正弦波状の交流電圧が全波整流された電圧の力率を改善する力率改善回路18が電気的に接続されている点が実施形態1と相違する。なお、本実施形態では、実施形態1と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
2 変換部
3 制御部
4 整流素子
5 第1制御回路
6 第2制御回路
10 電源装置
11 位相制御回路
12 第1制御部
13 第2制御部
14 第3制御部
18 力率改善回路
19 整流回路
20 電源装置
22 固体発光素子
23 光源部
30 照明器具
31 器具本体
C1 共振用コンデンサ
L1 1次巻線
L2 2次巻線
L3 3次巻線
L4 4次巻線
L5 共振用インダクタ
Q1 メインスイッチング素子
Q2 サブスイッチング素子
T1 トランス
Claims (20)
- 入力電圧から直流電圧を生成する電源部と、前記電源部から出力された前記直流電圧を異なる直流電圧に変換する変換部と、前記変換部を制御する制御部とを備え、
前記変換部は、アクティブクランプ型のフライバックコンバータであって、メインスイッチング素子と、サブスイッチング素子と、1次巻線および2次巻線を具備するフライバック型のトランスと、前記2次巻線で発生した電圧を半波整流する整流素子とを備え、
前記メインスイッチング素子および前記サブスイッチング素子それぞれは、トランジスタ構造を備え、
前記1次巻線は、前記メインスイッチング素子と直列に接続され、かつ、共振用コンデンサと前記サブスイッチング素子との直列回路と並列に接続され、
前記2次巻線は、前記整流素子と共振用インダクタとの直列回路と直列に接続され、
前記制御部は、前記メインスイッチング素子および前記サブスイッチング素子を制御するように構成され、制御モードとして、前記メインスイッチング素子をオン状態、かつ、前記サブスイッチング素子をオフ状態にさせる第1制御モードと、前記メインスイッチング素子をオフ状態、かつ、前記サブスイッチング素子をオン状態にさせる第2制御モードと、前記メインスイッチング素子および前記サブスイッチング素子それぞれをオフ状態にさせる第3制御モードとを備え、
前記制御部は、前記第1制御モードと前記第2制御モードとを、前記第3制御モードを介して交互に繰り返すように構成され、
前記共振用コンデンサのキャパシタンスおよび前記共振用インダクタのインダクタンスそれぞれは、前記メインスイッチング素子がオフ状態、かつ、前記サブスイッチング素子がオン状態のとき、少なくとも前記共振用コンデンサと前記1次巻線と前記共振用インダクタとの共振現象により前記メインスイッチング素子の第1主端子および第2主端子の間に発生する電圧の波形が凸曲線となるように、設定されている
ことを特徴とする電源装置。 - 前記整流素子は、第1ダイオードにより構成され、
前記1次巻線の第1端は、前記電源部の高電位側に接続され、かつ、前記共振用コンデンサを介して前記サブスイッチング素子の第1主端子に接続され、
前記サブスイッチング素子の第2主端子は、前記1次巻線の第2端に接続され、かつ、前記メインスイッチング素子の前記第1主端子に接続され、
前記メインスイッチング素子の前記第2主端子は、前記電源部の低電位側に接続され、
前記メインスイッチング素子および前記サブスイッチング素子それぞれの制御端子は、前記制御部に接続され、
前記2次巻線の第1端は、前記第1ダイオードのアノードに接続され、前記第1ダイオードのカソードは、前記共振用インダクタに接続され、前記2次巻線の第2端は、前記電源部の前記低電位側に接続されている
ことを特徴とする請求項1記載の電源装置。 - 前記共振用コンデンサのキャパシタンスおよび前記共振用インダクタのインダクタンスそれぞれは、前記メインスイッチング素子がオフ状態、かつ、前記サブスイッチング素子がオン状態のとき、前記メインスイッチング素子の前記第1主端子および前記第2主端子の間に発生する前記電圧のピーク値が、前記電源部の出力電圧以上、かつ、前記メインスイッチング素子の耐圧未満となるように、設定されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電源装置。 - 前記共振用コンデンサのキャパシタンスおよび前記共振用インダクタのインダクタンスそれぞれは、前記メインスイッチング素子がオフ状態、かつ、前記サブスイッチング素子がオン状態のとき、前記サブスイッチング素子に流れる電流の波形がS字状となるように、設定されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記制御部は、前記変換部の出力電流を定電流化するように前記変換部を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記トランスの結合係数は、0.9以上1以下である
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記制御部は、前記メインスイッチング素子を制御する第1制御回路と、前記サブスイッチング素子を制御する第2制御回路とを備え、
前記トランスの1次側には、前記1次巻線と磁気的に結合する3次巻線および4次巻線が設けられ、
前記第1制御回路は、前記3次巻線で発生する電圧を動作電源とし、かつ、前記変換部の出力電流の大きさに基づいて前記メインスイッチング素子を制御するように構成され、
前記第2制御回路は、前記4次巻線に発生する電圧の大きさに基づいて前記サブスイッチング素子を制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第2制御回路は、自励式の制御回路であって、前記第1制御回路による前記メインスイッチング素子のオンオフに連動して前記サブスイッチング素子をオフオンさせるように構成されている
ことを特徴とする請求項7記載の電源装置。 - 前記第1制御回路は、前記変換部の出力電流に対応する第1検出信号と、前記メインスイッチング素子に流れる電流に対応する第2検出信号と、前記電源部の前記入力電圧の波形、前記入力電圧の波形における振幅、前記入力電圧の波形における位相の少なくとも1つの電源情報を具備する電源情報信号とが入力されるように構成されている
ことを特徴とする請求項7または請求項8記載の電源装置。 - 前記第1制御回路は、前記変換部の出力電圧に対応する第3検出信号が入力されるように構成され、
前記第1制御回路は、前記第3検出信号の大きさに基づいて、前記メインスイッチング素子を制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記電源部の入力側には、正弦波状の交流電圧を位相制御する位相制御回路が電気的に接続され、
前記電源部は、前記位相制御回路により位相制御された電圧を前記入力電圧として前記直流電圧を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記位相制御回路は、前記変換部の出力側に電気的に接続される固体発光素子を調光させるように構成されている
ことを特徴とする請求項11記載の電源装置。 - 前記電源情報信号は、前記固体発光素子の調光レベルを指示する第1調光信号であって、前記位相制御回路により位相制御された電圧の波形からなる
ことを特徴とする請求項12記載の電源装置。 - 前記電源部の入力側には、正弦波状の交流電圧が全波整流された電圧の力率を改善する力率改善回路が、電気的に接続され、
前記電源部は、前記力率改善回路の出力電圧を前記入力電圧として前記直流電圧を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記力率改善回路の入力側には、正弦波状の交流電圧を全波整流する整流回路が電気的に接続され、
前記力率改善回路は、前記整流回路により全波整流された電圧の波形における谷部を平滑する平滑回路である
ことを特徴とする請求項14記載の電源装置。 - 前記第1制御回路は、前記メインスイッチング素子のオンオフを制御する第1制御部と、前記第1制御部を制御する第2制御部とを備え、
前記第1制御部は、前記第1検出信号が入力されるように構成され、
前記第2制御部は、前記電源情報信号が入力され、かつ、前記電源情報信号の前記電源情報に基づいて前記第1制御部を制御するための第1制御信号を前記第1制御部へ出力するように構成され、
前記第1制御信号は、第1PWM信号であり、
前記第1制御部は、前記第2制御部から出力された前記第1制御信号の第1デューティ比と前記第1検出信号の大きさとに基づいて、前記メインスイッチング素子のオンオフを制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項9ないし請求項15のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第2制御部は、前記第3検出信号が入力されるように構成され、
前記第2制御部は、前記第3検出信号の大きさが予め設定された閾値以上のとき、前記第1制御部による前記メインスイッチング素子のオンオフを停止させる、もしくは、前記変換部の動作を停止させる
ことを特徴とする請求項16記載の電源装置。 - 前記第2制御部は、前記固体発光素子の調光レベルを指示する第2調光信号が入力されるように構成され、
前記第2調光信号は、第2PWM信号であり、
前記第2制御部は、前記第2調光信号の第2デューティ比に基づいて前記第1制御部を制御するための第2制御信号を前記第1制御部へ出力するように構成され、
前記第2制御信号は、第3PWM信号であり、
前記第1制御部は、前記第2制御部から出力された前記第2制御信号の第3デューティ比と前記第1検出信号の大きさとに基づいて、前記メインスイッチング素子のオンオフを制御する機能を更に備えている
ことを特徴とする請求項16または請求項17記載の電源装置。 - 前記第1制御回路は、前記第2制御部に入力された前記電源情報信号の前記電源情報に基づいて前記変換部の出力電流の大きさを調節するための調節信号を出力する第3制御部を備え、
前記第1制御部は、前記第1検出信号と前記調節信号とを備えた第4検出信号が入力されるように構成され、
前記第1制御部は、前記第4検出信号の大きさに基づいて、前記メインスイッチング素子のオンオフを制御する機能を更に備えている
ことを特徴とする請求項16ないし請求項18のいずれか1項に記載の電源装置。 - 請求項1ないし請求項19のいずれか1項に記載の電源装置と、前記電源装置により点灯可能な光源部と、前記電源装置および前記光源部が取り付けられた器具本体とを備えている
ことを特徴とする照明器具。
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