JP6078916B2 - Power supply device and lighting apparatus using the power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置および該電源装置を用いた照明器具に関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a lighting fixture using the power supply device.
従来から、インダクタと、このインダクタへの外部の直流電源からの電力の入力をオンオフするスイッチング素子と、このスイッチング素子をオンオフ駆動する駆動回路とを有するDC−DCコンバータを備える電源装置が提供されている。上記のDC−DCコンバータは、スイッチング素子のオンオフに伴ってインダクタへのエネルギーの蓄積と蓄積されたエネルギーの解放(回生)とが交互に繰り返されることで、所定の直流電力を出力する。上記のようなDC−DCコンバータとしては、バックコンバータやブーストコンバータなどが知られている。 Conventionally, a power supply device including a DC-DC converter having an inductor, a switching element that turns on and off the input of power from an external DC power supply to the inductor, and a drive circuit that drives the switching element to be turned on and off has been provided. Yes. The DC-DC converter outputs predetermined DC power by alternately repeating the accumulation of energy in the inductor and the release (regeneration) of the accumulated energy as the switching element is turned on / off. As the DC-DC converter as described above, a buck converter, a boost converter, and the like are known.
上記のスイッチング素子は、オンされた後には、スイッチング素子に流れる電流が所定の程度まで増加したタイミングでオフされる。すなわち、上記の駆動回路は、スイッチング素子に直列に接続された抵抗の両端電圧(以下、「検出電圧」と呼ぶ。)を入力され、この検出電圧が所定の基準電圧に達したタイミングでスイッチング素子をオフする。 After the switching element is turned on, the switching element is turned off at a timing when the current flowing through the switching element increases to a predetermined level. That is, the drive circuit receives the voltage across the resistor connected in series with the switching element (hereinafter referred to as “detection voltage”), and at the timing when the detection voltage reaches a predetermined reference voltage. Turn off.
さらに、上記のDC−DCコンバータの出力電圧により発光ダイオードを点灯させる照明器具において、検出電圧が基準電圧よりも高い状態に維持されることでスイッチング素子がオフされたままとなる状態(以下、「バーストオフ状態」と呼ぶ。)を周期的に作り出すことで発光ダイオードを間欠点灯させるものがある(例えば、特許文献1参照)。人の目に点滅として認識されない程度に十分に短い周期で上記の間欠点灯が行われることで、人の目から見た発光ダイオードの明るさは、上記の間欠点灯のオンデューティに応じた明るさとなる。 Furthermore, in the lighting fixture that turns on the light emitting diode by the output voltage of the DC-DC converter, the switching element remains turned off by maintaining the detection voltage higher than the reference voltage (hereinafter, “ Some light-emitting diodes are intermittently lit by periodically creating a “burst-off state” (see, for example, Patent Document 1). Since the above intermittent lighting is performed with a sufficiently short period not to be recognized as blinking to the human eye, the brightness of the light emitting diode viewed from the human eye is the brightness according to the on-duty of the above intermittent lighting. Become.
電源装置としては、外部から入力される信号に応じて動作するものもある。この種の電源装置においては、出力の停止中(照明器具においては消灯中)にも信号の入力を受け付けるために、入力された信号に応じて出力を停止させる際には外部の電源からの給電を停止させない。この場合、スイッチ等により外部の電源からの給電を停止させる場合と違って、出力の停止中にも信号の入力の受付が可能となる代わりに、待機電力が発生する。 Some power supply devices operate in response to externally input signals. In this type of power supply device, since the signal input is accepted even when the output is stopped (when the lighting apparatus is turned off), when the output is stopped according to the input signal, power is supplied from an external power source. Do not stop. In this case, unlike the case where power supply from an external power supply is stopped by a switch or the like, standby power is generated instead of being able to accept a signal input even while the output is stopped.
外部の電源からの給電を停止させずに出力を停止する具体的な動作としては、上記のバーストオフ状態を継続するという動作が考えられる。しかしながら、バーストオフ状態では検出電圧を基準電圧よりも高く維持するために電力が消費される。従って、長時間継続して出力が停止される場合にバーストオフ状態を維持すると、待機電力が比較的に多くなってしまう。 As a specific operation for stopping the output without stopping the power supply from the external power source, an operation of continuing the above-described burst-off state can be considered. However, in the burst-off state, power is consumed to keep the detection voltage higher than the reference voltage. Therefore, if the burst off state is maintained when the output is stopped for a long time, the standby power becomes relatively large.
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、待機電力の低減が可能な電源装置および該電源装置を用いた照明器具を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the lighting fixture using the power supply device which can reduce standby power, and this power supply device.
本発明の電源装置は、インダクタと、直流電源から前記インダクタへの電力の供給をオンオフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に流れる電流に比例した電圧を出力する電流検出部と、前記スイッチング素子をオンオフ駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記駆動回路は、所定の条件でトリガーを生成するトリガー生成部と、前記電流検出部の出力電圧が検出電圧として入力され前記検出電圧と基準電圧とを比較する比較部と、前記トリガー生成部が生成したトリガーと前記比較部での比較結果とに応じて前記スイッチング素子をオンオフ駆動する駆動部とを有し、前記駆動部は、前記トリガー生成部がトリガーを生成したときに前記スイッチング素子をオンし、前記比較部での比較において前記検出電圧が前記基準電圧以上となったときに前記スイッチング素子をオフするものであって、前記制御回路は、外部から入力される信号に応じて、前記検出電圧と前記基準電圧との少なくとも一方を変更することで前記スイッチング素子をオフ状態に維持する第1オフ動作と、前記駆動回路の少なくとも一部への電力の供給を停止させることで前記スイッチング素子をオフ状態に維持する第2オフ動作とを行うことを特徴とする。 The power supply device according to the present invention includes an inductor, a switching element that turns on and off the supply of power from a DC power supply to the inductor, a current detection unit that outputs a voltage proportional to a current flowing through the switching element, and an on / off switch for the switching element. A driving circuit for driving and a control circuit for controlling the driving circuit, the driving circuit generating a trigger under a predetermined condition, and an output voltage of the current detection unit being input as a detection voltage; A comparison unit that compares a detected voltage with a reference voltage; and a drive unit that drives the switching element on and off according to a trigger generated by the trigger generation unit and a comparison result of the comparison unit, and the drive unit Turns on the switching element when the trigger generation unit generates a trigger, and the comparison in the comparison unit When the output voltage becomes equal to or higher than the reference voltage, the switching element is turned off, and the control circuit outputs at least one of the detection voltage and the reference voltage according to a signal input from the outside. A first off operation for maintaining the switching element in an off state by changing, and a second off operation for maintaining the switching element in an off state by stopping the supply of power to at least a part of the drive circuit; It is characterized by performing.
上記の電源装置において、前記制御回路は、前記第1オフ動作において、前記検出電圧を前記基準電圧以上に維持することで前記スイッチング素子をオフ状態に維持することが望ましい。 In the power supply device described above, it is preferable that the control circuit maintain the switching element in an off state by maintaining the detection voltage at the reference voltage or higher in the first off operation.
上記の電源装置において、前記制御回路は、前記第2オフ動作において、前記駆動回路の全体への電力の供給を停止させることが望ましい。 In the power supply device described above, it is preferable that the control circuit stops supplying power to the entire drive circuit in the second off operation.
上記の電源装置において、前記制御回路は、前記第2オフ動作を開始する前に前記第1オフ動作を開始し、前記第2オフ動作の開始後に前記第1オフ動作を終了することが望ましい。 In the above power supply device, it is preferable that the control circuit starts the first off operation before starting the second off operation, and ends the first off operation after the second off operation starts.
上記の電源装置において、前記制御回路は、前記第2オフ動作を終了する前に前記第1オフ動作を開始し、前記第2オフ動作の終了後に前記第1オフ動作を終了することが望ましい。 In the above power supply apparatus, it is preferable that the control circuit starts the first off operation before ending the second off operation, and ends the first off operation after the second off operation.
本発明の照明器具は、上記いずれかの電源装置と、前記電源装置の出力により点灯する発光ダイオードとを備えることを特徴とする。 The lighting fixture of the present invention includes any one of the power supply devices described above and a light emitting diode that is turned on by an output of the power supply device.
本発明によれば、出力が長時間停止される場合には、第2オフ動作において駆動回路の少なくとも一部への電力の供給が停止されることで、第1オフ動作が継続される場合に比べて待機電力の低減が可能となる。 According to the present invention, when the output is stopped for a long time, the supply of power to at least a part of the drive circuit is stopped in the second off operation, so that the first off operation is continued. In comparison, standby power can be reduced.
本発明の電源装置は、インダクタL2と、直流電源(ブーストコンバータ1)からインダクタL2への電力の供給をオンオフするスイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q2に流れる電流に比例した電圧を出力する電流検出部(抵抗R2)とを備える。また、本発明の電源装置は、スイッチング素子Q2をオンオフ駆動する駆動回路(第2駆動回路20)と、駆動回路(第2駆動回路20)を制御する制御回路31とを備える。駆動回路(第2駆動回路20)は、所定の条件でトリガーを生成するトリガー生成部(第2比較部CP2)と、電流検出部(抵抗R2)の出力電圧が検出電圧Vdとして入力され検出電圧Vdと基準電圧(第1基準電圧Vr1)とを比較する比較部(第1比較部CP1)とを備える。また、駆動回路(第2駆動回路20)は、トリガー生成部(第2比較部CP2)が生成したトリガーと比較部(第1比較部CP1)での比較結果とに応じてスイッチング素子Q2をオンオフ駆動する駆動部(ドライバDR)を有する。駆動部(ドライバDR)は、トリガー生成部(第2比較部CP2)がトリガーを生成したときにスイッチング素子Q2をオンする。また、駆動部(ドライバDR)は、比較部(第1比較部CP1)での比較において検出電圧Vdが基準電圧(第1基準電圧Vr1)以上となったときにスイッチング素子Q2をオフする。制御回路31は、外部から入力される信号に応じて、検出電圧Vdと基準電圧(第1基準電圧Vr1)との少なくとも一方を変更することでスイッチング素子Q2をオフ状態に維持する第1オフ動作を行う。また、制御回路31は、外部から入力される信号に応じて、駆動回路(第2駆動回路20)の少なくとも一部への電力の供給を停止させることでスイッチング素子Q2をオフ状態に維持する第2オフ動作を行う。
The power supply device of the present invention includes an inductor L2, a switching element Q2 that turns on and off the supply of power from the DC power supply (boost converter 1) to the inductor L2, and a current detection unit that outputs a voltage proportional to the current flowing through the switching element Q2. (Resistor R2). In addition, the power supply device of the present invention includes a drive circuit (second drive circuit 20) that drives the switching element Q2 on and off, and a
制御回路31は、第1オフ動作において、検出電圧Vdを基準電圧(第1基準電圧Vr1)以上に維持することで前記スイッチング素子をオフ状態に維持することが好ましい。
In the first off operation, the
制御回路31は、第2オフ動作において、駆動回路(第2駆動回路20)の全体への電力の供給を停止させることが好ましい。
In the second off operation, the
制御回路31は、第2オフ動作を開始する前に第1オフ動作を開始し、第2オフ動作の開始後に第1オフ動作を終了することが好ましい。
The
制御回路31は、第2オフ動作を終了する前に第1オフ動作を開始し、第2オフ動作の終了後に第1オフ動作を終了することが好ましい。
It is preferable that the
本発明の照明器具は、上記の電源装置と、電源装置の出力により点灯する発光ダイオード(発光ダイオードアレイ5)とを備える。 The lighting fixture of this invention is equipped with said power supply device and the light emitting diode (light emitting diode array 5) lighted by the output of a power supply device.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の電源回路は、図2に示すように、外部の交流電源ACから入力された交流電力を直流電力に変換して発光ダイオードアレイ5に出力することで発光ダイオードアレイ5を点灯させるものであり、発光ダイオードアレイ5とともに照明器具を構成する。発光ダイオードアレイ5は、複数個(図2では4個)の発光ダイオードからなる直列回路である。
As shown in FIG. 2, the power supply circuit of the present embodiment turns on the light
詳しく説明すると、本実施形態は、ヒューズFUとアクロスザラインコンデンサCxとコモンモードチョークCcとを介して交流電源ACから入力された交流電流を全波整流するダイオードブリッジDBを備える。ダイオードブリッジDBの直流出力端間にはコンデンサ(以下、「入力コンデンサ」と呼ぶ。)C0が接続されており、この入力コンデンサC0によりダイオードブリッジDBの直流出力(脈流出力)が平滑化される。ダイオードブリッジDBの低電圧側の直流出力端は、グランドに接続されている。 More specifically, this embodiment includes a diode bridge DB that full-wave rectifies an alternating current input from an alternating current power supply AC via a fuse FU, an across the line capacitor Cx, and a common mode choke Cc. A capacitor (hereinafter referred to as “input capacitor”) C0 is connected between the DC output terminals of the diode bridge DB, and the DC output (pulse output) of the diode bridge DB is smoothed by the input capacitor C0. . The DC output terminal on the low voltage side of the diode bridge DB is connected to the ground.
また、本実施形態は、ダイオードブリッジDBの出力端間に接続された直流電源としてのブーストコンバータ1と、ブーストコンバータ1が出力した直流電圧を降圧して発光ダイオードアレイ5に出力するバックコンバータ2とを備える。すなわち、発光ダイオードアレイ5は、バックコンバータ2の出力により点灯される。
The present embodiment also includes a
ブーストコンバータ1は、ダイオードブリッジDBの高電圧側の出力端に一端を接続されたインダクタL1と、このインダクタL1の他端にアノードを接続されたダイオードD1と、このダイオードD1のカソードとグランドとの間に接続されたコンデンサ(以下、「第1出力コンデンサ」と呼ぶ。)C1とを備える。第1出力コンデンサC1の両端が、ブーストコンバータ1の出力端となる。
The
また、ブーストコンバータ1は、インダクタL1とダイオードD1との接続点とグランドとの間に接続されたスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1をオンオフ駆動する第1駆動回路10とを備える。スイッチング素子Q1は、電界効果トランジスタからなり、ドレインがインダクタL1とダイオードD1との接続点に接続され、ゲートが抵抗を介して第1駆動回路10に接続されている。また、スイッチング素子Q1のソースは、電流検出用の抵抗R1を介してグランドに接続されている。
The
第1駆動回路10は、第1出力コンデンサC1の両端電圧(すなわちブーストコンバータ1の出力電圧)が抵抗R15,R16で分圧された電圧が入力されるFB端子を有する。そして、第1駆動回路10は、FB端子に入力された上記の電圧を所定の目標電圧とするようにフィードバック動作する。このフィードバック動作により、ブーストコンバータ1の出力電圧(すなわち第1出力コンデンサC1の両端電圧)は一定に維持される。
The
バックコンバータ2は、カソードがブーストコンバータ1の高電圧側の出力端に接続されたダイオードD2と、ダイオードD2のカソードに一端が接続されたコンデンサ(以下、「第2出力コンデンサ」と呼ぶ。)C2とを備える。第2出力コンデンサC2の他端とダイオードD2のアノードとの間にはインダクタL2が接続されており、ダイオードD2と第2出力コンデンサC2とインダクタL2とでループが構成されている。また、第2出力コンデンサC2の両端が、バックコンバータ2の出力端として発光ダイオードアレイ5の両端に接続されている。
The
さらに、バックコンバータ2は、ダイオードD2のアノードとグランドとの間に接続されたスイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q2をオンオフ駆動する第2駆動回路20とを備える。スイッチング素子Q2は電界効果トランジスタからなり、ドレインがダイオードD2のアノードに接続され、ゲートが抵抗R21を介して第2駆動回路20に接続されている。また、スイッチング素子Q2のソースは、電流検出部としての抵抗R2を介してグランドに接続されている。
Further, the
また、本実施形態は、制御を指示する信号が外部から入力される信号入力回路30と、信号入力回路に入力された信号に応じて各駆動回路10,20を制御する制御回路31とを備える。
In addition, the present embodiment includes a
信号入力回路30に入力される信号は、無線信号であってもよいし、電気信号であってもよい。無線信号の媒体としては電波や光などが考えられる。また、信号入力回路30に入力される電気信号としては、指示の内容を電圧値によって示す電圧信号や、指示の内容をオンデューティによって示す矩形波(いわゆるPWM信号)や、IEC60929に規定されたDALI(Digital Addressable Lighting Interface)規格に従った電気信号などが考えられる。いずれの場合にも信号入力回路30は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
The signal input to the
また、本実施形態は、各駆動回路10,20の電源電圧VCC1や制御回路31の電源電圧VCC2を生成する制御電源回路4を備える。制御電源回路4は、入力コンデンサC0から電力を供給されて所定の直流電力を生成する集積回路からなるレギュレータ40を備える。また、制御電源回路4は、レギュレータ40の出力端と制御電源回路4の出力端との間に接続されたインダクタL4と、制御電源回路4の出力端に並列に接続されたコンデンサC4とを備える。さらに、制御電源回路4は、アノードをグランドに接続されてカソードをインダクタL4とレギュレータ40との接続点に接続されたダイオードD4を備える。上記のような制御電源回路4は周知であるので、詳細な説明は省略する。
In addition, the present embodiment includes a control
ここで、第1駆動回路10と第2駆動回路20とには、互いに共通の回路構成を有する集積回路が用いられている。各駆動回路10,20は、それぞれ、制御電源回路4から電源電圧VCC1を入力されるVCC端子と、抵抗R11,R21を介してスイッチング素子Q1,Q2に接続されるOUT端子と、インダクタL1,L2に設けられた二次巻線の両端電圧が抵抗R19,R29を介して接続されるZCD端子とを有する。VCC端子からのノイズの流入を抑えるため、VCC端子は、コンデンサ(いわゆるバイパスコンデンサ)C10,C20を介してグランドに接続されている。また、各駆動回路10,20は、それぞれ、電流検出用の抵抗R1,R2の両端電圧が別の抵抗R12,R22を介して入力されるIS端子を有する。
Here, an integrated circuit having a common circuit configuration is used for the
第2駆動回路20の概略について図1を用いて説明する。第2駆動回路20は、電流検出用の抵抗R2の両端電圧がIS端子を通じて検出電圧Vdとして非反転入力端子に入力されたコンパレータからなる第1比較部CP1を備える。第1比較部CP1の反転入力端子には、所定の第1基準電圧Vr1が入力されている。また、第2駆動回路20は、インダクタL2に設けられた二次巻線の両端電圧が抵抗R29とZCD端子とを通じてゼロクロス電圧Vzとして反転入力端子に入力されたコンパレータからなる第2比較部CP2を備える。第2比較部CP2の非反転入力端子には、所定の第2基準電圧Vr2が入力されている。すなわち、インダクタL2に流れる電流(以下、「インダクタ電流」と呼ぶ。)IL2の減少が停止したときには、第2比較部CP2の出力がLレベルからHレベルとなる。つまり、第2比較部CP2は、インダクタ電流IL2のゼロクロスが検出されたという条件でトリガーを生成するトリガー生成部である。また、第2駆動回路20は、RS型のフリップフロップFFと、フリップフロップFFの出力電圧をスイッチング素子Q2の駆動に適した電圧Voに変換して抵抗R21を介してスイッチング素子Q2のゲートに入力する駆動部としてのドライバDRとを備える。第2比較部CP2の出力端子はフリップフロップFFのセット端子Sに接続され、第1比較部CP1の出力端子は遅延回路DLを介してフリップフロップFFのリセット端子Rに接続されている。
An outline of the
次に、第2駆動回路20の動作の一例を、図3を用いて説明する。なお、ノイズの影響を抑えるため、各比較部CP1,CP2はそれぞれヒステリシス特性を有し、第1比較部CP1とフリップフロップFFとの間には遅延回路DLが設けられているが、以下の説明ではヒステリシス特性や遅延回路DLの影響は無視している。図3におけるタイミングt4〜t5のように駆動回路20からスイッチング素子Q2への入力電圧(以下、「駆動電圧」と呼ぶ。)VoがHレベルである期間には、スイッチング素子Q2がオンされる。スイッチング素子Q2がオンされている期間には、インダクタL2にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子Q2に流れる電流の増加に伴って検出電圧Vdが徐々に上昇する。やがて図3におけるタイミングt5のように検出電圧Vdが第1基準電圧Vr1に達すると、第1比較部CP1からフリップフロップFFのリセット端子RにHレベルの電圧が入力されることで、駆動電圧VoがLレベルとなってスイッチング素子Q2がオフされる。すると、インダクタL2に蓄積されたエネルギーの解放が開始され、インダクタ電流IL2が低下に転じることで、ゼロクロス電圧Vzが第2基準電圧Vr2よりも高くなる。やがて図3におけるタイミングt6のようにインダクタL2からのエネルギーの解放が完了してインダクタ電流IL2が0になると、インダクタ電流IL2の減少が停止することで、ゼロクロス電圧Vzが第2基準電圧Vr2を下回る。すると、第2比較部CP2からフリップフロップFFのセット端子SにHレベルの電圧が入力されることで、駆動電圧VoがHレベルとなってスイッチング素子Q2がオンされる。通常は、上記の一連の動作が繰り返されることで、バックコンバータ2の出力電流が一定に維持される。
Next, an example of the operation of the
また、信号入力回路30に入力された信号が、定常点灯より低い光出力での発光ダイオードアレイ5の点灯(いわゆる調光点灯)を指示するものである場合、制御回路31は、スイッチング素子Q2をオフ状態に維持する第1オフ動作を間欠的に行う。これにより、発光ダイオードアレイ5は間欠点灯する。発光ダイオードアレイ5の間欠点灯の周波数(つまり第1オフ動作の繰り返しの周波数)は、上記の間欠点灯が人の目に点滅として認識されない程度に十分に高い周波数とされる。
In addition, when the signal input to the
第1オフ動作は、具体的には、Hレベルでの電圧が第1基準電圧Vr1よりも高い矩形波状の電圧信号(以下、「バースト信号」と呼ぶ。)BRにより、検出電圧Vdを第1基準電圧Vr1よりも高い電圧に維持するものである。バースト信号BRは、抵抗R36,R25を介して、第2駆動回路20のIS端子に入力される。また、ノイズの影響を抑えるため、バースト信号BRの経路はコンデンサC23を介してグランドに接続されている。図2ではバースト信号BRの経路において上記のコンデンサC23が接続された箇所の両側に抵抗R36,R25を設けているが、これらの抵抗R36,R25の一方は省略してもよい。また、フリップフロップFFはリセット端子Rへの入力をセット端子Sへの入力よりも優先する。すなわち、図3におけるタイミングt2のように、検出電圧Vdが第1基準電圧Vr1を上回っている状態でゼロクロス電圧Vzが第2基準電圧Vr2を下回っても、スイッチング素子Q2はオンされない。信号入力回路30に入力された信号によって指示された光出力が低いほど、バースト信号BRのオンデューティが高くされることで、発光ダイオードアレイ5の間欠点灯のオンデューティは低くされる。
Specifically, in the first off operation, the detection voltage Vd is set to the first level by a rectangular wave voltage signal (hereinafter referred to as “burst signal”) BR whose voltage at the H level is higher than the first reference voltage Vr1. The voltage is maintained higher than the reference voltage Vr1. The burst signal BR is input to the IS terminal of the
さらに、制御回路31は、始動時や、図3に示すタイミングt3のような第1オフ動作の終了時(すなわちバースト信号BRがLレベルとされるとき)には、第2基準電圧Vr2よりも高い電圧値のパルス信号(以下、「リスタート信号」と呼ぶ。)RSを、ダイオードD22と抵抗R28とを介して第2駆動回路20のZCD端子に出力する。インダクタ電流IL2が0の状態では、図3に示すタイミングt4のようなリスタート信号RSの立ち下がりにより、第2比較部CP2の出力がHレベルとなってスイッチング素子Q2がオン駆動される。
Further, the
第2駆動回路20の動作の別の例を図4に示す。図4の例では、バースト信号BRのLレベルの継続時間が非常に短いことにより、インダクタ電流IL2が0に達するタイミングt6では常にバースト信号BRにより検出電圧Vdが基準電圧Vr1以上となっている。この結果、スイッチング素子Q2のオン制御がリスタート信号RSによってのみ行われている。また、バースト信号BRが立ち下がったタイミングt3の後、検出電圧Vdが低下しきる前に、再びバースト信号BRが立ち上がるタイミングt0となる。これにより、バースト信号BRが立ち上がってから検出電圧Vdが第1基準電圧Vr1に達するまでの時間t0〜t5が図3の例よりも短くなり、従ってリスタート信号RSによるオン状態の継続時間t4〜t5も短くなっている。図4の例のように、検出電圧Vdが第1基準電圧Vr1に達する前にゼロクロス電圧Vzが立ち下がるのであれば、バースト信号BRのLレベルの継続時間t3〜t0がリスタート信号RSのパルス幅t3〜t4よりも短くても、出力が完全に停止されることはない。
Another example of the operation of the
また、図1における図示は省略されているが、各駆動回路10,20は、それぞれ、グランドに接続されるGND端子と、抵抗R13,R23を介してグランドに接続されるRT端子と、コンデンサC11,C21を介してグランドに接続されるCOMP端子とを有する。RT端子はオン状態の継続時間(以下、「オン幅」と呼ぶ。)の上限(以下、「最大オン幅」と呼ぶ。)を設定するための端子である。すなわち、各駆動回路10,20は、スイッチング素子Q1,Q2のオン幅が、RT端子とグランドとの間の抵抗R13,R23に応じた最大オン幅に達したときにも、スイッチング素子Q1,Q2をオフする。また、COMP端子に接続されたコンデンサC11,C21は、電源電圧VCC1が所定値(例えば9V)を下回ったときに放電され、電源電圧VCC1が所定値(例えば13V)を上回ったときに充電を開始される。また、各駆動回路10,20は、COMP端子の電圧が低いほど、スイッチング素子Q1,Q2の最大オン幅を小さくする。以上により、電源がオンされた直後には、スイッチング素子Q1,Q2の最大オン幅が徐々に大きくされるというソフトスタートが達成される。また、各駆動回路10,20は、COMP端子への入力電圧が所定電圧よりも低いときには、他の端子への入力電圧に関わらずスイッチング素子Q1,Q2をオフ状態に維持する。
Although not shown in FIG. 1, each of the
また、第2駆動回路20のFB端子には電源電圧VCC1が分圧抵抗R26,R27によって分圧された電圧が入力されている。さらに、第2駆動回路20のFB端子は、スイッチング素子(以下、「待機用スイッチング素子」と呼ぶ。)Q21を介してグランドに接続されている。待機用スイッチング素子Q21は例えばNPNトランジスタからなり、ベースが抵抗R24を介して制御回路31に接続されている。制御回路31は、抵抗R24を介して待機用スイッチング素子Q21に接続された端子から出力する電圧信号(以下、「待機信号」と呼ぶ。)ENにより、待機用スイッチング素子Q21をオンオフ制御する。
A voltage obtained by dividing the power supply voltage VCC1 by the voltage dividing resistors R26 and R27 is input to the FB terminal of the
さらに、第2駆動回路20は、FB端子への入力電圧が反転入力端子に入力され所定の第3基準電圧Vr3が非反転入力端子に入力されたコンパレータからなる第3比較部CP3を備える。また、第2駆動回路20は、第3比較部CP3の出力がHレベルとなったときに第1比較部CP1や第2比較部CP2への電力の供給を停止させるデバイスコントローラSCを備える。すなわち、第1駆動回路10のように、出力電圧を分圧抵抗R15,R16で分圧した電圧がFB端子に入力されてフィードバック動作が行われる場合において、低電圧側の分圧抵抗R15の短絡や、高電圧側の分圧抵抗R16の開放が発生した場合であっても、デバイスコントローラSCの上記動作により、上記のフィードバック動作で出力電圧が過剰に高くなることが防止される。待機用スイッチング素子Q21がオフされた状態での第2駆動回路20のFB端子への入力電圧(つまり、電源電圧VCC1が分圧抵抗R26,R27によって分圧された電圧)は、第3基準電圧Vr3よりも高くされている。すなわち、待機用スイッチング素子Q21がオフされている期間には第3比較部CP3の出力はLレベルとなり、待機用スイッチング素子Q21がオンされると第3比較部CP3の出力はHレベルとなる。
Further, the
以下、本発明の特徴である、第2オフ動作について説明する。 Hereinafter, the second off operation, which is a feature of the present invention, will be described.
制御回路31には、入力コンデンサC0の両端電圧が分圧抵抗R51,R52によって分圧された電圧が入力されており、この電圧に基いて制御回路31は停電を検出する。制御回路31は、消灯を指示する信号が信号入力回路30に入力されたとき、及び、停電が検出されたときに、第1比較部CP1や第2比較部CP2への電力の供給が停止される第2オフ動作への移行を開始する。第2オフ動作への移行の際には、制御回路31は、まず、図5におけるタイミングt7のようにバースト信号BRをHレベルとして第1オフ動作を開始する。次に、制御回路31は、図5におけるタイミングt8のように待機信号ENをHレベルとして待機用スイッチング素子Q21をオンすることでFB端子の電圧を低下させ、第3比較部CP3の出力をHレベルとする。これにより、第1比較部CP1や第2比較部CP2への電力の供給が停止される第2オフ動作が開始される。また、制御回路31は、図5におけるタイミングt9のように、第2オフ動作の開始後に、バースト信号BRをLレベルとして第1オフ動作を終了することで、バースト信号BRによる電力消費を停止させる。制御回路31は、バースト信号BRをLレベルとして第1オフ動作を終了する際、上記のタイミングt9のように第2オフ動作中であれば(つまり待機信号ENがHレベルであれば)リスタート信号RSを出力しない。
A voltage obtained by dividing the voltage across the input capacitor C0 by the voltage dividing resistors R51 and R52 is input to the
第2オフ動作中であって停電が検出されていない状態で、点灯を指示する信号が信号入力回路30に入力された場合、制御回路31は第2オフ動作からの復帰を開始する。第2オフ動作から復帰する際には、制御回路31は、まず、図6におけるタイミングt10のようにバースト信号BRをHレベルとして第1オフ動作を開始する。その後、制御回路31は、図6におけるタイミングt11のように、待機信号ENをLレベルとして待機用スイッチング素子Q21をオフし第2オフ動作を終了する。その後、制御回路31は、図6におけるタイミングt12のようにバースト信号BRをLレベルとして第1オフ動作を終了するとともに、リスタート信号RSを出力する。
When a signal instructing lighting is input to the
また、ブーストコンバータ1において、第1駆動回路10のCOMP端子はスイッチング素子Q11を介してグランドに接続されている。上記のスイッチング素子Q11はNPNトランジスタからなり、上記のスイッチング素子Q11のベースには、待機信号ENが抵抗R14を介して入力される。すなわち、第2オフ動作中には、上記のスイッチング素子Q11がオンされることで、第1駆動回路10のCOMP端子の電圧が低下することにより、ブーストコンバータ1のスイッチング素子Q1はオフ状態に維持される。
In the
上記構成によれば、出力が長時間停止される場合には、検出電圧Vdの変更による第1オフ動作ではなく、第2オフ動作が行われる。第2オフ動作中には、第1比較部CP1や第2比較部CP2への電力の供給が停止される。また、本実施形態においては、待機信号ENによる消費電力は、バースト信号BRによる消費電力よりも少ない。従って、第1オフ動作が継続される場合に比べ、待機電力が低減される。 According to the above configuration, when the output is stopped for a long time, the second off operation is performed instead of the first off operation by changing the detection voltage Vd. During the second off operation, the supply of power to the first comparison unit CP1 and the second comparison unit CP2 is stopped. In the present embodiment, the power consumption by the standby signal EN is less than the power consumption by the burst signal BR. Therefore, the standby power is reduced as compared with the case where the first off operation is continued.
また、制御回路31は、第2オフ動作を開始する際には、まず第1オフ動作を開始してから、第1オフ動作中に第2オフ動作を開始する。第2オフ動作のみでスイッチング素子Q2をオフする際にかかる時間のばらつきが、第1オフ動作のみでスイッチング素子Q2をオフする際にかかる時間のばらつきよりも大きい場合、上記動作により、スイッチング素子Q2がオフされるタイミングのばらつき(つまり発光ダイオードアレイ5の消灯のタイミングのばらつき)が抑えられる。また、第2オフ動作の開始直後の消費電力の低下速度よりも第1オフ動作の開始直後の消費電力の低下速度のほうが速い場合、上記動作により、第1オフ動作を開始せずに第2オフ動作を開始する場合に比べ、より高速に消費電力を低下させることができる。特に、制御回路31が不揮発性メモリを有し、停電が検出されたことで第2オフ動作を開始する際に不揮発性メモリ内のデータを書き換える場合、データの書き換えに必要な電力を確保するためには、上記のように高速に消費電力が低下されることが望ましい。
Further, when starting the second off operation, the
さらに、制御回路31は、第2オフ動作を終了する際には、まず第1オフ動作を開始してから、第1オフ動作中に第2オフ動作を終了する。第2オフ動作を終了してからスイッチング素子Q2をオンするまでに必要な時間のばらつきが、第1オフ動作を終了してからスイッチング素子Q2をオンするまでに必要な時間のばらつきよりも大きい場合、上記動作により、第2オフ動作の終了後にスイッチング素子Q2がオンされるタイミングのばらつき(つまり発光ダイオードアレイ5の点灯のタイミングのばらつき)が抑えられる。
Furthermore, when ending the second off operation, the
なお、第1オフ動作としては、上記のように検出電圧Vdを変更するものに代えて、第1基準電圧Vr1を変更するものも考えられる。具体的には、制御回路31は、第1オフ動作の際には第1基準電圧Vr1を0とし、少なくとも第1オフ動作中には所定のオフセット電圧を検出電圧Vdに重畳する。上記のオフセット電圧は、第1比較部CP1の出力を確実にHレベルとするためのものであり、例えば数百mVである。ただし、上記のように第1基準電圧Vr1を可変とするために第2駆動回路20に端子を追加すると、第2駆動回路20へのノイズの進入の経路が増加することにより第2駆動回路20がノイズの影響を受けやすくなってしまう。従って、第1オフ動作は、検出電圧Vdを第1基準電圧Vr1よりも高くするものであることが望ましい。
Note that, as the first off operation, it is also possible to change the first reference voltage Vr1 instead of changing the detection voltage Vd as described above. Specifically, the
また、第2オフ動作は、上記のようにFB端子をグランドに短絡するものに限られない。例えば、第2駆動回路20が、COMP端子への入力電圧が所定値よりも低い場合に第1比較部CP1や第2比較部CP2への電力供給が停止されるような回路構成を有する場合、第2オフ動作はCOMP端子をグランドに短絡するものであってもよい。具体的には、図7に示すように、待機用スイッチング素子Q21をFB端子ではなくCOMP端子に接続する。つまり、待機用スイッチング素子Q21は、第2オフ動作において制御回路31からの待機信号ENによりオン制御され、COMP端子をグランドに短絡する。この場合、COMP端子に接続されたコンデンサC21は第2オフ動作中に放電されるから、第2オフ動作の終了直後には、電源がオンされた直後と同様のソフトスタートが行われる。
Further, the second off operation is not limited to short-circuiting the FB terminal to the ground as described above. For example, when the
さらに、第2オフ動作としては、上記のように駆動回路10,20の一部(第1比較部CP1等)への電力供給を停止させるもの以外に、駆動回路10,20の全体への電力供給を停止させるものが考えられる。具体的には例えば、図8に示すように、制御電源回路4において、主に各駆動回路10,20の電源となるコンデンサ(以下、「第1電源コンデンサ」と呼ぶ。)C41を、主に制御回路31の電源となるコンデンサ(以下、「第2電源コンデンサ」と呼ぶ。)C42とは別途に設ける。さらに、制御回路31からの待機信号ENに従ってレギュレータ40から第1電源コンデンサC41への充電をオンオフするスイッチング素子Q4を設ける。上記のスイッチング素子Q4は、例えばベースが制御回路31とエミッタとにそれぞれ抵抗R40,R41を介して接続されたPNPトランジスタからなる。すなわち、上記のスイッチング素子Q4は、待機信号ENがLレベルである期間中にはオン状態となり、待機信号ENがHレベルである期間中にはオフ状態となる。この場合、図9に示すように、第2オフ動作の開始後に第1オフ動作を終了する(すなわちバースト信号BRをLレベルとする)タイミングt9は、第1電源コンデンサC41の両端電圧VCC1が0まで低下したタイミングt13よりも後とされる。また、図10に示すように、第2オフ動作の終了後に第1オフ動作を終了する(バースト信号BRをLレベルとする)タイミングt12は、第1電源コンデンサC41の両端電圧VCC1が安定したタイミングt14よりも後とされる。上記構成を採用すれば、第2オフ動作では各駆動回路10,20の全体への電力供給が停止されるから、図1の例や図7の例のように各駆動回路10,20の一部(第3比較部CP3やデバイスコントローラSCなど)への電力供給が継続される場合と比べ、第2オフ動作における消費電力が低減される。これにより、さらに待機電力を低減することができる。
Further, as the second off operation, the power to the
また、図11に示すように、1個のブーストコンバータ1の出力端に、複数個(図11では3個)のバックコンバータ2を互いに並列に接続してもよい。図11の例では、リスタート信号RSは全てのバックコンバータ2で共通とされる一方で、バースト信号BR1,BR2,BR3はバックコンバータ2毎に個別に入力されている。これにより、図12に示すように、第1オフ動作の終了のタイミングt3を全てのバックコンバータ2で共通としつつ、第1オフ動作の開始のタイミングt15,t16,t17をバックコンバータ2毎に異ならせることが可能となっている。そして、第1オフ動作の開始のタイミングt15,t16,t17が早いバックコンバータ2ほど、バースト信号BR1,BR2,BR3がHレベルとされる期間が長くなり、駆動電圧Vo1,Vo2,Vo3が出力される期間が短くなる。また、図13に示すように、第2オフ動作への移行が開始されたタイミングt7では、その時点で第1オフ動作を行っていない全て(図13の例では2個)のバックコンバータ2に対して同時にバースト信号BR1,BR2の出力が開始される。
As shown in FIG. 11, a plurality (three in FIG. 11) of
さらに、トリガー生成部がトリガーを生成する条件としては、上記のようにインダクタ電流IL2のゼロクロスが検出されたという条件に代えて、以前にトリガーが生成されてから一定時間が経過したという条件を採用することも考えられる。この場合、トリガー生成部は、上記の一定時間おきに周期的にトリガーを生成する回路となる。このようなトリガー生成部は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。 Furthermore, as a condition for the trigger generating unit to generate a trigger, a condition that a certain time has elapsed since the trigger was previously generated is adopted instead of the condition that the zero crossing of the inductor current IL2 is detected as described above. It is also possible to do. In this case, the trigger generation unit is a circuit that periodically generates a trigger at regular intervals. Since such a trigger generation unit can be realized by a well-known technique, detailed illustration and description thereof will be omitted.
1 ブーストコンバータ(直流電源)
5 発光ダイオードアレイ
20 第2駆動回路
31 制御回路
CP1 第1比較部
CP2 第2比較部(トリガー生成部)
DR ドライバ(駆動部)
L2 インダクタ
Q2 スイッチング素子
R2 抵抗(電流検出部)
Vd 検出電圧
Vr1 第1基準電圧
1 Boost converter (DC power supply)
5 Light-Emitting
DR driver (drive unit)
L2 Inductor Q2 Switching element R2 Resistance (current detector)
Vd detection voltage Vr1 first reference voltage
Claims (6)
直流電源から前記インダクタへの電力の供給をオンオフするスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に流れる電流に比例した電圧を出力する電流検出部と、
前記スイッチング素子をオンオフ駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記駆動回路は、所定の条件でトリガーを生成するトリガー生成部と、前記電流検出部の出力電圧が検出電圧として入力され前記検出電圧と基準電圧とを比較する比較部と、前記トリガー生成部が生成したトリガーと前記比較部での比較結果とに応じて前記スイッチング素子をオンオフ駆動する駆動部とを有し、
前記駆動部は、前記トリガー生成部がトリガーを生成したときに前記スイッチング素子をオンし、前記比較部での比較において前記検出電圧が前記基準電圧以上となったときに前記スイッチング素子をオフするものであって、
前記制御回路は、外部から入力される信号に応じて、
前記検出電圧と前記基準電圧との少なくとも一方を変更することで前記スイッチング素子をオフ状態に維持する第1オフ動作と、
前記駆動回路の少なくとも一部への電力の供給を停止させることで前記スイッチング素子をオフ状態に維持する第2オフ動作とを行うことを特徴とする電源装置。 An inductor;
A switching element for turning on and off the supply of power from a DC power source to the inductor;
A current detector that outputs a voltage proportional to the current flowing through the switching element;
A drive circuit for driving the switching element on and off;
A control circuit for controlling the drive circuit,
The drive circuit includes: a trigger generation unit that generates a trigger under a predetermined condition; a comparison unit that receives an output voltage of the current detection unit as a detection voltage and compares the detection voltage with a reference voltage; and the trigger generation unit According to the generated trigger and the comparison result in the comparison unit, the drive unit for driving the switching element on and off,
The drive unit turns on the switching element when the trigger generation unit generates a trigger, and turns off the switching element when the detected voltage becomes equal to or higher than the reference voltage in the comparison by the comparison unit. Because
The control circuit, in accordance with a signal input from the outside,
A first off operation for maintaining the switching element in an off state by changing at least one of the detection voltage and the reference voltage;
And a second off operation for maintaining the switching element in an off state by stopping the supply of power to at least a part of the drive circuit.
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