电源电路及照明装置制造方法

电源电路及照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电源电路及照明装置。本发明的电源电路具备电力转换部、控制部、集成电路。电力转换部将经由电源供给路径供给的交流电压转换成不同的电压而向负载供给。控制部控制电力转换部进行的电压的转换。集成电路包括输入端子、电流调整部、控制用电源部、连接端子、保护电路，输入端子与电源供给路径电连接，电流调整部能够切换第一状态与第二状态，该第一状态是使流过电源供给路径的电流的一部分流向输入端子的状态，该第二状态是流向输入端子的电流比第一状态小的状态，控制用电源部将经由电流调整部供给的电压转换而向控制部供给，连接端子用于将在驱动电压的生成中使用的电容器连接，保护电路在电容器的阻抗下降时，使流向输入端子的电流截止或减少。
【专利说明】电源电路及照明装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电源电路及照明装置。

【背景技术】
[0002] 在照明装置中，照明光源从白炽灯泡或荧光灯向节能?长寿命的光源例如发光二 极管（Light-emitting diode :LED)等发光元件的置换不断发展。在向这样的光源供给电 力的电源电路中，希望不导致可靠性的下降而对电路的一部分进行集成化。
[0003] 【专利文献】
[0004]【专利文献1】美国专利申请公开第2011/0012530号说明书


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种不导致可靠性的下降而对电路的一部分进行集成化 的电源电路及照明装置。
[0006] 根据本发明，提供一种具备电力转换部、控制部、集成电路的电源电路。所述电力 转换部将经由电源供给路径供给的交流电压转换而向负载供给。所述控制部控制所述电力 转换部进行的电压的转换。所述集成电路包括输入端子、电流调整部、控制用电源部、连接 端子、保护电路，所述输入端子与所述电源供给路径电连接，所述电流调整部能够切换第一 状态与第二状态，该第一状态是使流过所述电源供给路径的电流的一部分流向所述输入端 子的状态，该第二状态是流向所述输入端子的电流比所述第一状态小的状态，所述控制用 电源部将经由所述电流调整部供给的电压转换成与所述控制部对应的驱动电压而向所述 控制部供给，所述连接端子用于将在所述驱动电压的生成中使用的电容器连接，所述保护 电路在所述电容器的阻抗下降时，使流向所述输入端子的电流截止或减少。
[0007] 此外，本发明还提供一种照明装置，其具备：照明负载；以及向所述照明负载供给 电力的权利要求1所述的电源电路。
[0008] 根据本发明，能够提供一种不导致可靠性的下降而对电路的一部分进行集成化的 电源电路及照明装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1是示意性地表示实施方式的照明装置的框图。
[0010] 图2中，图2 (a)及图2 (b)是表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0011] 图3中，图3 (a)?图3 (c)是示意性地表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0012] 图4中，图4 (a)?图4 (c)是示意性地表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0013] 【符号说明】
[0014] 2...电源，3...调光器，10...照明装置，12...照明负载，14...电源电路， 16···照明光源，21···电力转换部，21a··· AC-DC转换器，21b··· DC-DC转换器，22···控制 部，23...集成电路，24...过电流保护部，26a...第一电源供给路径，26b...第二电源供 给路径，30...整流电路，32...平滑电容器，34...电感器，36...滤波电容器，37、38..·整 流元件，40...输入端子，41...第一基准电位端子，42...电流调整部，43...控制端子， 44.. .控制用电源部，45...输出端子，46...第二基准电位端子，47...连接端子，48...保 护电路，50...备用电容器，51?53、55、56. .·电阻，54、57. .·电容器，60、61..·开关元件， 62、63...电阻，64...齐纳二极管，65...切换开关，66...路径切换部，67. ..npn晶体管， 68.. .电阻，71...整流元件，72...电阻，73...切换开关，74...调节器，80...恒定功率 电路，81...半导体元件，82、83. .·电阻，84...分流调节器，85...切换开关，86、87. .·连 接端子，90...差动放大电路，91...半导体元件，92...运算放大器，93...电容器，94、95、 97.. .电阻，96...电容器

【具体实施方式】
[0015] 以下，参照附图，说明各实施方式。
[0016] 需要说明的是，附图是示意性的或概念性的图，各部分的厚度与宽度的关系、部分 间的大小的比率等未必与现实的情况相同。而且，即使在表示相同部分的情况下，根据附图 的不同，也有相互的尺寸或比率不同而表示的情况。
[0017] 需要说明的是，在本申请说明书和各图中，关于已述的图，对于与前述的要素同样 的要素，标注同一符号而适当省略详细的说明。
[0018] 图1是示意性地表示实施方式的照明装置的框图。
[0019] 如图1所示，照明装置10具备照明负载12 (负载)、电源电路14。照明负载12例 如具有发光二极管（Light-emitting diode :LED)等照明光源16。照明光源16例如可以为 有机发光二极管（Organic light-emitting diode :0LED)等。照明光源16例如使用具有 正向压降的发光元件。照明负载12通过来自电源电路14的输出电压的施加及输出电流的 供给，而使照明光源16点灯。输出电压及输出电流的值根据照明光源16而规定。
[0020] 电源电路14与交流电源2及调光器3连接。需要说明的是，在本申请说明书中， "连接"是指电连接，也包括未物理性地连接的情况、经由其他的要素连接的情况。
[0021] 交流电源2例如是商用电源。调光器3生成根据交流电源2的交流的电源电压 VIN而进行了导通角控制的交流电压VCT。电源电路14将从调光器3供给的交流电压VCT 转换成直流电压而向照明负载12输出，由此使照明光源16点灯。而且，电源电路14与导 通角控制后的交流电压VCT同步，进行照明光源16的调光。需要说明的是，调光器3根据 需要设置，可以省略。在未设置调光器3时，交流电源2的电源电压VIN向电源电路14供 给。
[0022] 在调光器3的导通角控制中，例如，有在从交流电压的零交叉到交流电压的绝对 值成为最大值的期间对导通的相位进行控制的相位控制（leading edge)的方式、在从交流 电压的绝对值成为最大值到交流电压进行零交叉的期间对截止的相位进行控制的反相位 控制（trailing edge)的方式。
[0023] 进行相位控制的调光器3的电路结构简单，能够处理比较大的电力负载。然而，在 使用三端双向开关时，轻负载动作困难，在电源电压临时下降的所谓电源暂降时，容易陷入 不稳定动作。而且，在将电容性负载连接时，产生冲击电流，因此存在与电容性负载的匹配 性差等特征。
[0024] 另一方面，进行反相位控制的调光器3即使在轻负载下也能够动作，即使连接电 容性负载也不会发生冲击电流，而且即使电源暂降发生，动作也稳定。然而，电路结构复杂， 温度容易上升，因此不适合重负载。而且，在连接有感应性负载时，有发生浪涌等的特征。
[0025] 在本实施方式中，作为调光器3,例示了向供给电源电压VIN的一对电源线的一侧 的端子4、6之间串联插入的结构，但也可以是其他的结构。
[0026] 电源电路14具有电力转换部21、控制部22、集成电路23、过电流保护部24。
[0027] 电力转换部21对经由第一电源供给路径26a供给的导通角控制后的交流电压VCT 进行转换而向照明负载12供给。电力转换部21具有AC-DC转换器21a和DC-DC转换器 21b。AC-DC转换器21a将经由第一电源供给路径26a供给的交流电压VCT转换成第一直流 电压VDC1。
[0028] DC-DC转换器21b经由第二电源供给路径26b而与AC-DC转换器21a连接。DC-DC 转换器21b将从第二电源供给路径26b供给的第一直流电压VDC1转换成与照明负载12相 应的规定的电压值的第二直流电压VDC2而向照明负载12供给。第二直流电压VDC2的绝 对值与第一直流电压VDC1的绝对值不同。第二直流电压VDC2的绝对值例如比第一直流电 压VDC1的绝对值低。在该例子中，DC-DC转换器21b是降压型的转换器。通过第二直流电 压VDC2的供给而使照明负载12的照明光源16点灯。
[0029] 控制部22检测交流电压VCT的导通角，根据检测到的导通角而控制电力转换部21 进行的电压的转换。控制部22例如控制基于DC-DC转换器21b的从第一直流电压VDC1向 第二直流电压VDC2的转换。在该例子中，控制部22经由过电流保护部24而控制DC-DC转 换器21b的动作。控制部22例如生成与检测到的导通角对应的调光信号DMS，并将该调光 信号DMS向过电流保护部24输入。如此，控制部22根据检测到的导通角而控制过电流保 护部24。由此，控制部22与调光器3的导通角控制同步地，对照明光源16进行调光。控制 部22可使用例如微型处理器。
[0030] 过电流保护部24与电源电路14的低电位侧的输出端子8连接。S卩，过电流保护 部24与照明负载12的低电位侧的端部连接。过电流保护部24检测流过照明负载12 (照 明光源16)的电流。过电流保护部24基于从控制部22输入的调光信号DMS和检测到的电 流，对DC-DC转换器21b进行反馈控制。例如，在过电流流过照明光源16时，以减小电流的 方式对DC-DC转换器21b进行反馈控制。由此，过电流保护部24抑制过电流流向照明光源 16的情况。
[0031] 集成电路23是单芯片化的1个部件。在集成电路23例如设有输入端子40、第一 基准电位端子41、电流调整部42、控制端子43、控制用电源部44、输出端子45、第二基准电 位端子46、连接端子47、保护电路48。
[0032] 输入端子40与第一电源供给路径26a电连接，并输入与交流电压VCT对应的电 压。第一基准电位端子41与第一电源供给路径26a电连接。第一基准电位端子41使流向 输入端子40的电流返回第一电源供给路径26a。第一基准电位端子41例如与AC-DC转换 器21a的接地连接。第一基准电位端子41例如设定为与AC-DC转换器21a的接地基本上 相同的电位。
[0033] 电流调整部42与输入端子40连接，调整流向输入端子40的电流。电流调整部42 对第一状态与第二状态进行切换，该第一状态是使流过第一电源供给路径26a的电流的一 部分流向输入端子40的状态，该第二状态是流向输入端子40的电流比第一状态小的状态。 由此，电流调整部42例如调整流向第一电源供给路径26a的电流。在第一状态下流向输入 端子40的电流的最大值例如为调光器3使用的三端双向开关（TRIAC)的保持电流以上。第 二状态例如是电流基本上未流向输入端子40的状态。例如，第一状态为导通状态，第二状 态为非导通状态。第二状态也包括对动作没有影响的微小的电流流向输入端子40的情况。
[0034] 控制端子43与电流调整部42连接。而且，控制端子43与控制部22连接。控制 部22根据检测到的导通角而生成控制信号CGS，并将该控制信号CGS经由控制端子43向 电流调整部42输入。由此，控制部22控制电流调整部42的第一状态与第二状态之间的切 换。
[0035] 控制用电源部44与电流调整部42连接。控制用电源部44将经由电流调整部42 输入的电压转换成与控制部22对应的直流的驱动电压VDD。输出端子45与控制用电源部 44及控制部22连接，并将驱动电压VDD向控制部22输出。第二基准电位端子46例如与控 制部22的接地连接。第二基准电位端子46例如设定为与控制部22的接地基本上相同的 电位。
[0036] 连接端子47是用于将在驱动电压VDD的生成中使用的备用电容器50 (电容器)连 接的端子。保护电路48检测备用电容器50的阻抗的下降。即，保护电路48检测备用电容 器50的短路。保护电路48在备用电容器50的阻抗成为规定值以下时，将流向输入端子40 的电流减少或截止。
[0037] AC-DC转换器21a具有整流电路30、平滑电容器32、电感器34、滤波电容器36、整 流元件37、38。
[0038] 整流电路30例如是二极管电桥。整流电路30的输入端子30a、30b与一对输入端 子4、5连接。经由调光器3进行了相位控制或反相位控制的交流电压VCT向整流电路30 的输入端子30a、30b输入。整流电路30例如对交流电压VCT进行全波整流，使高电位端子 30c与低电位端子30d之间产生全波整流后的脉动电流电压。
[0039] 平滑电容器32连接在整流电路30的高电位端子30c与低电位端子30d之间。平 滑电容器32对由整流电路30整流后的脉动电流电压进行平滑化。由此，在平滑电容器32 的两端呈现第一直流电压VDC1。
[0040] 电感器34与输入端子4串联连接。电感器34例如与第一电源供给路径26a串联 连接。滤波电容器36连接在输入端子4、5之间。滤波电容器36例如与第一电源供给路径 26a并联连接。电感器34及滤波电容器36例如将交流电压VCT中包含的噪声除去。
[0041] 整流元件37、38例如为二极管。整流元件37的正极与整流电路30的输入端子 30a连接。整流元件38的正极与整流电路30的输入端子30b连接。
[0042] DC-DC转换器21b与平滑电容器32的两端连接。由此，第一直流电压VDC1向DC-DC 转换器21b输入。DC-DC转换器21b将第一直流电压VDC1转换成绝对值不同的第二直流电 压VDC2,并将该第二直流电压VDC2向电源电路14的输出端子7、8输出。照明负载12与输 出端子7、8连接。照明负载12通过从电源电路14供给的第二直流电压VDC2而使照明光 源16点灯。
[0043] 电流调整部42例如具有开关元件60、61、电阻62、63、齐纳二极管64、切换开关 65〇
[0044] 开关元件60例如使用FET、GaN-HEMT等。以下，以开关元件60为FET进行说明。 而且，在该例子中，开关元件60为常断式（normally off)。开关元件60可以为常通式 (normally on)〇
[0045] 开关元件60的漏极与输入端子40连接。输入端子40与整流元件37的负极及整 流元件38的负极连接。开关元件60的漏极经由输入端子40而与整流元件37的负极及整 流元件38的负极连接。即，开关元件60的漏极经由输入端子40及各整流元件37、38而与 第一电源供给路径26a连接。
[0046] 与交流电压VCT的施加相伴的一个极性的电流经由整流元件37而流向开关元件 60的漏极。与交流电压VCT的施加相伴的另一个极性的电流经由整流元件38而流向开关 元件60的漏极。由此，对交流电压VCT进行了全波整流的脉动电流的电压向开关元件60 的漏极施加。
[0047] 开关元件60的栅极与电阻62的一端及齐纳二极管64的负极连接。电阻62的另 一端与整流元件37的负极及整流元件38的负极连接。齐纳二极管64的正极与第二基准 电位端子46连接。
[0048] 经由电阻62及各整流元件37、38向齐纳二极管64的负极施加脉动电流的电压。 由此，与齐纳二极管64的击穿电压对应的基本上恒定的电压向开关元件60的栅极施加。伴 随于此，在开关元件60的漏极-源极之间，流过基本上恒定的电流。如此，开关元件60作 为恒流元件发挥功能。开关元件60例如调整流向输入端子40的电流。
[0049] 在该例中，开关元件61为npn晶体管。开关元件61为常断式。开关元件61可以 为例如FET或GaN-HEMT等。开关元件61为常通式。
[0050] 开关元件61的集电极与切换开关65的一端连接。切换开关65的另一端与开关 元件60的栅极连接。即，开关元件61的集电极经由切换开关65而与开关元件60的栅极 连接。
[0051] 切换开关65是常断式的开关。切换开关65使用例如双极晶体管或FET等。
[0052] 开关元件61的发射极与第二基准电位端子46连接。开关元件61的基极与电阻 63的一端连接。电阻63的另一端与控制端子43连接。即，开关元件61的基极经由电阻 63及控制端子43而与控制部22连接。
[0053] 控制部22向开关元件61的基极输入控制信号CGS。例如，通过将从控制部22输 入的控制信号CGS从Lo切换成Hi，而使开关元件61从切断状态向接通状态变化。
[0054] 在将切换开关65设为接通状态之后，当将开关元件61设为接通状态时，开关元件 60的栅极设定为控制部22的接地的电位。由此，开关元件60成为切断状态。即，通过将开 关元件61设为接通状态，而电流调整部42成为第二状态，通过将开关元件61设为切断状 态，而电流调整部42成为第一状态。
[0055] 另外，在电流调整部42设有路径切换部66。在路径切换部66设有第一电阻R1、 第二电阻R2、第三电阻R3、切换开关SW1、SW2、npn晶体管67、电阻68。
[0056] 第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、及第三电阻R3的一端分别与开关元件 60的源极连接。第二电阻R2的另一端与切换开关SW1的一端连接。切换开关SW1的另一 端与第一电阻R1的另一端连接。第三电阻R3的另一端与切换开关SW2的一端连接。切换 开关SW2的另一端与第一电阻R1的另一端连接。即，第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻 R3分别并联连接。切换开关SW1为常断式。切换开关SW2为常通式。切换开关SW1、SW2例 如使用双极晶体管或FET等。
[0057] npn晶体管67的集电极与开关元件60的栅极连接。npn晶体管67的发射极与电 阻68的一端连接。npn晶体管67的基极与开关元件60的源极连接。电阻68的另一端与 第一电阻R1的另一端连接。
[0058] 路径切换部66通过各切换开关SW1、SW2的接通?切断，形成流向输入端子40的 电流不同的多个路径。路径切换部66例如将各切换开关SW1、SW2分别设为接通状态，形成 将并联连接的各电阻R1?R3分别与开关元件60的源极连接的第一路径。路径切换部66 例如将各切换开关SW1、SW2分别设为切断状态，形成仅将第一电阻R1与开关元件60的源 极连接的第二路径。路径切换部66例如将切换开关SW1设为切断状态并将切换开关SW2 设为接通状态，形成将并联连接的第一电阻R1及第三电阻R3与开关元件60的源极连接的 第二路径。
[0059] 各电阻R1?R3的合成电阻的电阻值可以比第一电阻R1的电阻值小。因此，在第 一路径中流向输入端子40的电流的最大值大于在第二路径中流向输入端子40的电流的最 大值。
[0060] 第一电阻R1与第三电阻R3的合成电阻的电阻值小于第一电阻R1的电阻值。而 且，第一电阻R1与第三电阻R3的合成电阻的电阻值大于各电阻R1?R3的合成电阻的电 阻值。因此，在第三路径中流向输入端子40的电流的最大值大于在第二路径中流向输入端 子40的电流的最大值，且小于在第一路径中流向输入端子40的电流的最大值。
[0061] 在第一路径中流向输入端子40的电流的最大值例如为300mA左右。在第二路径 中流向输入端子40的电流的最大值例如为0. 5mA左右。在第三路径中流向输入端子40的 电流的最大值例如为2mA左右。在第一路径中流向输入端子40的电流的最大值例如为在 调光器3中使用的三端双向开关的保持电流以上。在第三路径中流向输入端子40的电流 的最大值例如小于在调光器3中使用的三端双向开关的保持电流。
[0062] 控制用电源部44例如具有整流元件71、电阻72、切换开关73、调节器74。
[0063] 整流元件71的正极与第一电阻R1的另一端连接。即，整流元件71的正极经由路 径切换部66而与开关元件60的源极连接。整流元件71的负极与电阻72的一端连接。电 阻72的另一端与切换开关73的一端连接。切换开关73的另一端与调节器74的输入端子 连接。切换开关73为常通式。切换开关73例如使用双极晶体管或FET等。
[0064] 另外，电阻72的另一端经由连接端子47也与备用电容器50的一端连接。备用电 容器50的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。调节器74的输出端子经由集成 电路23的输出端子45而与控制部22连接。
[0065] 在电流调整部42处于第一状态时，来自第一电源供给路径26a的脉动电流的电压 经由开关元件60、路径切换部66、整流元件72、电阻72及切换开关73而向备用电容器50 输入，对备用电容器50充电。需要说明的是，备用电容器50也可以由平滑电容器32充电。 同时，利用备用电容器50对来自第一电源供给路径26a的脉动电流的电压进行了平滑化的 基本上直流的电压向调节器74输入。调节器74根据输入的直流电压而生成基本上恒定的 直流的驱动电压VDD，向控制部22输出。由此，向控制部22供给驱动电压VDD。
[0066] 如此，备用电容器50在驱动电压VDD的生成中使用。备用电容器50例如与向控 制部22输出驱动电压VDD的输出路径并联连接，对驱动电压VDD进行平滑化。
[0067] 另外，在电流调整部42从第一状态向第二状态变化时，将蓄积于备用电容器50的 电荷向调节器74供给。由此，即使在电流调整部42处于第二状态时，通过蓄积于备用电容 器50的电荷，也能够暂时性地驱动控制部22。备用电容器50的电容例如为10 μ F?20 μ F 左右。
[0068] 另外，在控制用电源部44设有恒定功率电路80。恒定功率电路80例如具有半导 体元件81、电阻82、83、分流调节器84、切换开关85。在该例子中，半导体元件81为ηρη晶 体管。半导体元件81为常断式。半导体元件81可以为例如FET或GaN-HEMT等。半导体 元件81可以为常通式。
[0069] 半导体元件81的集电极与第一电阻R1的另一端连接。半导体元件81的基极与 电阻82的一端、电阻83的一端、及分流调节器84的负极连接。半导体元件81的发射极与 切换开关85的一端连接。切换开关85的另一端与第一基准电位端子41连接。切换开关 85为常断式。切换开关85例如使用双极晶体管或FET等。
[0070] 第一基准电位端子41与在集成电路23的外部设置的电阻51的一端连接。电阻 51的另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。由此，第一基准电位端子41经由电阻 51而与第一电源供给路径26a连接。
[0071] 电阻82的另一端与半导体元件81的集电极连接。电阻82的另一端与分流调节 器84的基准端子连接。
[0072] 分流调节器84的基准端子与连接端子86连接。连接端子86与电阻52的一端及 电阻53的一端连接。电阻52的另一端与整流元件37、38的各自的负极连接。电阻53的 另一端与整流电路30的低电位端子30d连接。而且，在电阻53并联连接有电容器54。
[0073] 由此，将来自第一电源供给路径26a的脉动电流电压由电阻52、53分压后的电压 作为基准电压向分流调节器84的基准端子输入。
[0074] 分流调节器84的正极与连接端子87连接。连接端子87与整流电路30的低电位 端子30d连接。
[0075] 在控制用电源部44中，半导体元件81的基极电位根据向分流调节器84的基准端 子输入的脉动电流电压而变化。即，根据交流电压VCT的有效值，而半导体元件81的基极 电位发生变化。例如，在交流电压VCT的绝对值为最大时，半导体元件81的基极电位成为 最大。
[0076] 当升高半导体元件81的基极电位时，半导体元件81的集电极电流增大，开关元件 60的源极电位上升。即，控制用电源部44根据交流电压VCT的绝对值，而使开关元件60的 源极电位变化。开关元件60的栅极电位基本上恒定，因此通过使源极电位变化，而能够使 开关元件60的漏极电流变化。具体而言，通过使源极电位上升，而漏极电流下降，使源极电 位减少，由此，漏极电流增大。
[0077] 因此，在交流电压VCT的绝对值高的状态下，开关元件60的漏极电流下降，在交流 电压VCT的绝对值低的状态下，开关元件60的漏极电流增大。
[0078] 如此，恒定功率电路80伴随着交流电压VCT的绝对值的增加而减小流向输入端子 40的电流，伴随着交流电压VCT的绝对值的减少而增大流向输入端子40的电流。由此，例 如，能够使由控制用电源部44消耗的功率基本上恒定。需要说明的是，功率基本上恒定例 如是由控制用电源部44消耗的功率处于规定的误差范围内的状态。
[0079] 保护电路48的1个输入端子连接在电阻72与切换开关73之间。由此，来自第一 电源供给路径26a的脉动电流的电压向保护电路48输入。而且，保护电路48的另一输入 端子与调节器74的输出端子连接。由此，驱动电压VDD向保护电路48输入。
[0080] 保护电路48在电源接通时（电源电压VIN的供给开始时)，进行备用电容器50的 阻抗是否为规定值以下的检测。即，保护电路48在电源接通时检测备用电容器50是否短 路。
[0081] 在保护电路48设有例如带隙型的基准电压电路和比较器。保护电路48基于来自 第一电源供给路径26a的脉动电流电压，利用基准电压电路生成带隙参考。然后，利用比较 器将该带隙参考与驱动电压VDD进行比较，由此检测驱动电压VDD是否为规定值以下。
[0082] 在备用电容器50的阻抗下降时，脉动电流电压的平滑化的程度下降，因此驱动电 压VDD下降。因此，保护电路48在驱动电压VDD为规定值以下时，检测为备用电容器50的 阻抗下降。保护电路48例如在驱动电压VDD为0. 5V以下时，检测为备用电容器50的阻抗 下降。需要说明的是，检测的阈值例如如上升时为IV而下降时为0.5V等带有迟滞。
[0083] 另外，保护电路48经由省略了图示的配线而与各切换开关65、73、85、SW1&SW2 分别连接。各切换开关65、73、85、511及512的各自的接通，切断的切换由保护电路48控 制。
[0084] 如前述那样，切换开关65、85及SW1为常断。因此，在电源接通时，切换开关65、85 及SW1成为切断状态。另一方面，切换开关73及SW2为常通。因此，在电源接通时，切换开 关73及SW2处于接通状态。即，在电源接通时，路径切换部66设定为第三路径。
[0085] 保护电路48在检测到备用电容器50的阻抗未下降的情况时，将切换开关65、85 及SW1设为接通状态。由此，将开关元件60的栅极与开关元件61的集电极连接，将半导体 元件81的发射极与第一基准电位端子41连接，并将路径切换部66设定为第一路径。由此， 集成电路23成为能够实施常规的动作的状态。
[0086] 另一方面，保护电路48在检测到备用电容器50的阻抗下降的情况时，将切换开关 73及SW2设为切断状态。由此，将向调节器74的电压的输入截止，并将路径切换部66设定 为第二路径。由此，保护电路48减少流向输入端子40的电流。而且，保护电路48使从输 出端子45的驱动电压VDD的输出停止。
[0087] 在控制部22上还连接有电阻55、56和电容器57。电阻55的一端与整流元件37、 38的各自的负极连接。电阻55的另一端与电阻56的一端连接。电阻56的另一端与整流 电路30的低电位端子30d连接。电容器57与电阻56并联连接。并且，电阻55、56的连接 点与控制部22连接。由此，与电阻55、56的分压比对应的电压作为用于检测交流电压VCT 的绝对值的检测电压而向控制部22输入。
[0088] 控制部22例如基于检测电压，进行交流电压VCT的导通角控制的有无、导通角控 制的种类(是相位控制还是反相位控制）的检测。并且，控制部22在进行导通角控制时，进 行该导通角的检测。控制部22基于其检测结果，生成调光信号DMS，并将该调光信号DMS向 过电流保护部24输入。控制部22例如将检测到的导通角所对应的PWM信号作为调光信号 DMS而向过电流保护部24输入。
[0089] 过电流保护部24具有差动放大电路90和半导体元件91。在该例子中，半导体元 件91为npn晶体管。半导体元件91为常断式的元件。半导体元件91可以是pnp晶体管 或FET等。半导体元件91可以为常通式。
[0090] 差动放大电路90例如具有运算放大器92和电容器93。电容器93连接在运算放 大器92的输出端子与运算放大器92的反转输入端子之间。
[0091] 运算放大器92的非反转输入端子与输出端子8连接。即，运算放大器92的非反 转输入端子与照明负载12的低电位侧的端部连接。由此，能够检测流向照明光源16的电 流。在照明光源16使用LED等发光元件时，照明光源16的电压根据正向压降而基本上恒 定。因此，在照明光源16使用LED等发光元件时，通过与照明负载12的低电位侧的端部连 接，而能够适当地检测流向照明光源16的电流。
[0092] 运算放大器92的反转输入端子与电阻94的一端连接。电阻94的另一端与电阻 95的一端、电容器96的一端、及电阻97的一端连接。电阻95的另一端及电容器96的另一 端与整流电路30的低电位端子30d连接。电阻97的另一端与控制部22连接。如此，运算 放大器92的反转输入端子经由电阻94、97而与控制部22连接。来自控制部22的调光信 号DMS向运算放大器92的反转输入端子输入。
[0093] 例如，利用电容器96对PWM信号进行了平滑化后的直流的电压作为调光信号DMS 而向运算放大器92的反转输入端子输入。例如，与调光器3的调光度对应的直流的电压作 为调光信号DMS而向运算放大器92的反转输入端子输入。在调光信号DMS中，电压电平与 向非反转输入端子输入的检测电压的电压电平对应地设定。更详细而言，例如，与所希望的 调光度对应的调光信号DMS的电压电平设定为与以对应于该调光度的亮度使照明光源16 发光时的检测电压的电压电平基本上相同。
[0094] 如此，与流向照明光源16的电流对应的检测电压向运算放大器92的非反转输入 端子输入，调光信号DMS向运算放大器92的反转输入端子输入。由此，从运算放大器92的 输出端子输出与检测电压和调光信号DMS的差量对应的信号。随着检测电压比调光信号 DMS增大，运算放大器92的输出也增大。即，在过电流流向照明光源16时，运算放大器92 的输出增大。如此，在该例子中，使用调光信号DMS作为基准值。需要说明的是，未进行调 光时，可以将成为基准值的基本上恒定的直流电压向运算放大器92的反转输入端子输入。
[0095] 半导体元件91的集电极与DC-DC转换器21b连接。半导体元件91的发射极与整 流电路30的低电位端子30d连接。半导体元件91的基极与运算放大器92的输出端子连 接。由此，半导体元件91的集电极电流由来自运算放大器92的输出进行控制。
[0096] 如前述那样，在检测电压比调光信号DMS大时，运算放大器92的输出增大。因此， 半导体元件91例如在检测电压比调光信号DMS大时，成为接通状态，在检测电压为调光信 号DMS以下时，成为切断状态。例如，随着检测电压比调光信号DMS增大，半导体元件91的 集电极电流增大。
[0097] DC-DC转换器21b在半导体元件91成为了接通状态时，使向照明负载12的电力的 供给停止。由此，能够抑制过电流流向照明光源16的情况。
[0098] 图2 (a)及图2 (b)是表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0099] 以下是保护电路48检测备用电容器50的阻抗未下降的情况，集成电路23能够实 施常规的动作的状态时的动作例。
[0100] 控制部22例如在根据来自控制用电源部44的驱动电压VDD的供给而起动之后， 基于检测电压，进行调光器3的控制方式的判定。
[0101] 图2 (a)及图2 (b)的横轴为时间t，纵轴为检测电压Vdet。
[0102] 图2 (a)表示从相位控制方式的调光器3供给交流电压VCT时的检测电压Vdet 的波形的一例。
[0103] 图2 (b)表示从反相位控制方式的调光器3供给交流电压VCT时的检测电压Vdet 的波形的一例。
[0104] 如图2 (a)及图2 (b)所示，控制部22对于检测电压Vdet，设定第一阈值电压 Vthl和第二阈值电压Vth2。第二阈值电压Vth2的绝对值大于第一阈值电压Vthl的绝对 值。第一阈值电压Vthl例如为IV左右。第二阈值电压Vth2例如为3V左右。
[0105] 控制部22对从检测电压Vdet达到第一阈值电压Vthl的时刻至检测电压Vdet达 到第二阈值电压Vth2为止的时间dt进行计时。并且，控制部22根据第一阈值电压Vthl 与第二阈值电压Vth2之差dV、及时间dt，求出斜率dV/dt。控制部22判定该斜率dV/dt是 否为规定值以上，在为规定值以上时，判定为相位控制方式，在小于规定值时，判定为反相 位控制方式。需要说明的是，时间dt的计时例如可以使用内部时钟进行，也可以在外部设 置计时器等进行。
[0106] 控制部22例如在电源电压VIN或交流电压VCT的输入停止之前，定期地实施判 定。需要说明的是，判定例如可以每次按照电源电压VIN或交流电压VCT的每半波来进行， 也可以按照每规定数的半波来进行。
[0107] 图3 (a)?图3 (c)是示意性地表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0108] 图3 (a)?图3 (c)表示判定为相位控制方式时的控制部22的动作的一例。
[0109] 图3 (a)?图3 (c)的横轴为时间t。
[0110] 图3 (a)的纵轴为检测电压Vdet。
[0111] 图3 (b)的纵轴为控制信号CGS的电压值。
[0112] 图3 (c)的纵轴为向控制用电源部44输入的电压。
[0113] 如图3 (a)?图3 (c)所示，控制部22在判定为相位控制方式时，基于该判定结 果，进行交流电压VCT的导通角的检测。控制部22例如将检测电压Vdet为第一阈值电压 Vthl以上的区间判断为调光器3的导通角控制的导通区间Ton。并且，控制部22将检测电 压Vdet小于第一阈值电压Vthl的区间判断为调光器3的导通角控制的截止区间Toff。由 此，控制部22根据导通区间Ton与截止区间Toff的比率，而检测交流电压VCT的导通角。 导通角的检测也可以基于第二阈值电压Vth2进行。导通角的检测也可以基于与第一阈值 电压Vthl及第二阈值电压Vth2不同的阈值进行。
[0114] 控制部22在检测出交流电压VCT的导通角之后，生成与该导通角对应的占空比的 调光信号DMS，并将生成的调光信号DMS向过电流保护部24输入。由此，根据以相位控制方 式控制了导通角的交流电压VCT，对照明光源16调光。
[0115] 另外，控制部22在检测电压Vdet的电压值小于第一阈值电压Vthl时，将控制信 号CGS设定为Lo。即，将开关元件61设为切断状态，将电流调整部42设为第一状态。并 且，控制部22在检测用电压Vdet的电压值为第一阈值电压Vthl以上时，将控制信号CGS设 定成Hi。即，将开关元件61设为接通状态，并将电流调整部42设为第二状态。换言之，控 制部22在交流电压VCT小于规定值时将电流调整部42设为第一状态，在交流电压VCT成 为规定值以上时将电流调整部42设为第二状态。
[0116] 另外，控制部22在判定为相位控制方式时，将电流调整部42从第一状态向第二状 态切换的时机比检测电压Vdet的电压值从小于第一阈值电压Vthl的状态切换到第一阈值 电压Vthl以上的状态的时机，延迟第一微小时间MT1。
[0117] 例如，以相位控制方式进行导通角控制的调光器3使用三端双向开关，照明光源 16使用LED。LED的消耗电流比白炽灯泡等的消耗电流低。因此，在未进行上述那样的动作 时，在交流电压VCT为规定值以下的状态下，无法流过为了将三端双向开关接通所需的保 持电流，调光器3的动作有时会变得不稳定。
[0118] 相对于此，在本实施方式的电源电路14中，通过如上述那样控制电流调整部42的 动作，而在规定值以下的交流电压VCT下，能够使为了将三端双向开关接通所需的保持电 流流向电流调整部42 (集成电路23的输入端子40)。由此，能够使调光器3的动作稳定。 而且，通过使电流调整部42的切换的时机延迟第一微小时间MT1，而能够使调光器3的动作 更稳定。
[0119] 在将电流调整部42设为第二状态时，不向控制用电源部44供给电力。因此，在判 定为相位控制方式时，在将导通区间Ton缩短了第一微小时间MT1的区间中，不向控制用电 源部44供给电力。如此，控制部22在判定为相位控制方式时，在导通区间Ton的至少一部 分，将电流调整部42设为第二状态，减少向控制用电源部44的电力供给。例如，将向控制 用电源部44的电力供给截止。
[0120] 在判定为相位控制方式时，在截止区间Toff及第一微小时间MT1的区间中，向调 节器74及备用电容器50输入电压，通过输入的电压来使调节器74动作。另一方面，在剩 余的区间（从导通区间Ton减去第一微小时间MT1而得到的区间）中，通过蓄积于备用电容 器50的电荷来使调节器74动作。
[0121] 图4 (a)?图4 (c)是示意性地表示实施方式的控制部的动作的坐标图。
[0122] 图4 (a)?图4 (c)表示判定为反相位控制方式时的控制部22的动作的一例。
[0123] 图4 (a)?图4 (c)的各自的横轴及纵轴与图3 (a)?图3 (c)的各自的横轴及 纵轴相同。
[0124] 如图4 (a)?图4 (c)所示，控制部22即使在判定为反相位控制方式的情况下，也 首先进行交流电压VCT的导通角的检测。控制部22例如将检测电压Vdet为第一阈值电压 Vthl以上的区间判断为调光器3的导通角控制的导通区间Ton。并且，控制部22将检测电 压Vdet小于第一阈值电压Vthl的区间判断为调光器3的导通角控制的截止区间Toff。由 此，控制部22根据导通区间Ton与截止区间Toff的比率，来检测交流电压VCT的导通角。
[0125] 控制部22在检测到交流电压VCT的导通角之后，生成与该导通角对应的占空比的 调光信号DMS，并将生成的调光信号DMS向过电流保护部24输入。由此，即使在反相位控制 方式中，也能够根据被控制了导通角的交流电压VCT，来对照明光源16进行调光。
[0126] 控制部22在检测电压Vdet的电压值小于第一阈值电压Vthl时，将控制信号CGS 设定成Lo,将电流调整部42设为第一状态。控制部22在检测电压Vdet的电压值为第一阈 值电压Vthl以上时，将控制信号CGS设定成Hi，将电流调整部42设为第二状态。
[0127] 而且，控制部22在判定为反相位控制方式时，使电流调整部42从第二状态向第一 状态切换的时机比检测电压Vdet的电压值从第一阈值电压Vthl以上的状态切换到小于第 一阈值电压vthl的状态的时机，提前第二微小时间MT2。
[0128] 控制部22例如存储前一个检测到的半波的导通区间Ton的时间，在比该时间提前 第二微小时间MT2的时机，将电流调整部42从第二状态向第一状态切换。
[0129] 在反相位控制方式中，由于蓄积于滤波电容器36等的电荷的影响，导通区间Ton 有时会比调光器3的实际的导通区间长。当导通区间Ton比实际的导通区间长时，例如，调 光信号DMS的占空比发生变化，照明光源16的调光的程度发生变化。
[0130] 将电流调整部42设为第一状态，而使流过第一电源供给路径26a的电流的一部分 流向集成电路23的输入端子40,由此，能够将蓄积于滤波电容器36等的电荷向电流调整部 42牵引。由此，在电源电路14中，能够更可靠地检测到被反相位控制后的交流电压VCT的 导通角。能够更高精度地进行照明光源16的调光。而且，如上述那样，通过使切换电流调 整部42的时机提前第二微小时间MT2,而能够将蓄积于滤波电容器36等的电荷更适当地牵 弓丨。能够进一步提高导通角的检测精度。
[0131] 在判定为反相位控制方式时，在将导通区间Ton缩短了第二微小时间MT2的区间 内，不向控制用电源部44供给电力。如此，控制部22即使在判定为反相位控制方式的情况 下，在导通区间Ton的至少一部分中，也能将电流调整部42设为第二状态，减少向控制用电 源部44的电力供给。例如，将向控制用电源部44的电力供给截止。
[0132] 在判定为反相位控制方式时，在截止区间Toff及第二微小时间MT2的区间中，向 调节器74及备用电容器50输入电压，通过输入的电压来使调节器74动作。另一方面，在 其余的区间（从导通区间Ton减去第二微小时间MT2而得到的区间）中，通过蓄积于备用电 容器50的电荷来使调节器74动作。
[0133] 在本实施方式的电源电路14中，将电流调整部42及控制用电源部44集成化为集 成电路23。由此，例如，能够实现电路的小型化。例如，能够使向灯泡型的框体等的安装容 易。
[0134] 另外，在本实施方式的电源电路14中，在备用电容器50的阻抗下降时，流向集成 电路23的输入端子40的电流减少。由此，例如，即使在备用电容器50发生了短路时，也能 够抑制大电流流向集成电路23的情况。例如，能够抑制大电流引起的集成电路23的发热。 因此，即使在将电路的一部分进行了集成化的情况下，也能够抑制可靠性的下降。
[0135] 另外，在电源电路14中，在电源接通时，以第三路径使集成电路23的路径切换部 66起动。并且，在备用电容器50的阻抗下降时，将路径切换部66切换成第二路径。在第三 路径中流动的电流的最大值大于在第二路径中流动的电流的最大值。由此，能够促进备用 电容器50的充电，并使备用电容器50的阻抗的检测提前。
[0136] 需要说明的是，也可以不设置第三路径，而以第二路径使路径切换部66起动。但 是，这种情况下，备用电容器50的充电花费时间，到检测之前比较花费时间。在未设置第三 路径时，即，在未设置第三电阻R3时，例如，只要将第一电阻R1与第二电阻R2并联连接的 状态设为第一路径，并将仅连接第一电阻R1的状态设为第二路径即可。而且，在设置第三 路径时，如上述那样，在第三路径中流动的电流的最大值小于在第一路径中流动的电流的 最大值。由此，例如，在保护电路48发生了故障时等，能够抑制大电流流向集成电路23的 情况。
[0137] 在上述实施方式中，在备用电容器50的阻抗下降时，将路径切换部66向第二路径 切换，减少流向集成电路23的输入端子40的电流，但并不局限于此，例如，可以通过打开与 输入端子40连接的路径，而将流向输入端子40的电流实质性地截止。
[0138] 例如，在交流电压的全部相位上存在向控制用电源部供给电力的电源电路。在这 样的电源电路中，例如，在不需要调光的相位角区间中，电流也流过控制用电源部，从而电 源电路的电力损失增大。
[0139] 相对于此，在本实施方式的电源电路14中，检测交流电压VCT的导通角，并在检测 到的导通角的导通区间Ton的至少一部分，减少向控制用电源部44的电力供给。并且，至 少在交流电压VCT从导通区间Ton向截止区间Toff切换的时机，向控制用电源部44进行 电力供给。由此，在电源电路14中，能够抑制电力损失。而且，通过抑制电力损失，也能够 抑制电源电路14的发热。而且，通过抑制发热，也能容易地实现电流调整部42及控制用电 源部44的集成化。
[0140] 另外，在电源电路14中，在相位控制方式的情况下，利用使保持电流向调光器3的 三端双向开关流动用的电流，对备用电容器50充电，在反相位控制方式的情况下，利用从 滤波电容器36等牵引电荷用的电流，对备用电容器50充电。由此，能够更适当地抑制电力 损失。
[0141] 另外，在电源电路14中，将恒定功率电路80设于控制用电源部44,由控制用电源 部44消耗的电力基本上恒定。由此，例如，能够抑制输入电压高时(交流电压VCT的绝对值 大时）的电力损失的增大。能够更适当地抑制电源电路14的电力损失。需要说明的是，恒 定功率电路80并不局限于上述的电路，可以是能够使由控制用电源部44消耗的电力基本 上恒定的任意的电路。
[0142] 以上，参照具体例，说明了实施方式，但并未限定于此，能够进行各种变形。
[0143] 需要说明的是，照明光源16并不局限于LED，例如，可以是有机EL (Electro-Luminescence)或 OLED (Organic light-emitting diode)等。在照明负载 12 上也可以串联或并联地连接多个照明光源16。
[0144] 在上述实施方式中，作为负载，示出了照明负载12,但并不局限于此，例如，可以是 加热器等其他的负载。在上述实施方式中，作为电源电路，示出了在照明装置10中使用的 电源电路14,但并不局限于此，可以是与负载对应的任意的电源电路。而且，向负载供给的 电压并不局限于直流，也可以是交流或脉动电流等。
[0145] 说明了本发明的几个实施方式及实施例，但这些实施方式或实施例是作为例子而 提示的方式，并没有限定发明的范围。这些新的实施方式或实施例可以通过其他的各种方 式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或实 施例、其变形包含于发明的范围或主旨，并包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围 内。
【权利要求】
1. 一种电源电路，其中，具备： 电力转换部，其将经由电源供给路径供给的交流电压转换成不同的电压，并将转换后 的所述电压向负载供给； 控制部，其控制所述电力转换部进行的电压的转换；以及 集成电路，其包括输入端子、电流调整部、控制用电源部、连接端子、保护电路， 所述输入端子与所述电源供给路径电连接， 所述电流调整部能够切换第一状态与第二状态，该第一状态是使流过所述电源供给路 径的电流的一部分流向所述输入端子的状态，该第二状态是流向所述输入端子的电流比所 述第一状态小的状态， 所述控制用电源部将经由所述电流调整部供给的电压转换成与所述控制部相应的驱 动电压而向所述控制部供给， 所述连接端子用于连接在所述驱动电压的生成中使用的辅助电源， 所述保护电路在所述辅助电源的辅助电源电压下降时，使流向所述输入端子的电流截 止或减少。
2. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述集成电路还包括路径切换部， 所述路径切换部能够切换如下第一路径、第二路径及第三路径，且在所述交流电压的 供给开始时，设定为所述第三路径， 所述第一路径是使电流流向所述输入端子的路径， 所述第二路径是使流向所述输入端子的电流比所述第一路径减少的路径， 所述第三路径是使流向所述输入端子的电流的最大值比所述第二路径大且比所述第 一路径小的路径， 所述保护电路在所述辅助电源的辅助电源电压下降时，将所述路径切换部从所述第三 路径切换成所述第二路径，在所述辅助电源的辅助电源电压未下降时，将所述路径切换部 从所述第三路径切换成所述第一路径。
3. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述控制用电源部具有恒定功率电路，该恒定功率电路伴随着所述交流电压的绝对值 的增加而减小流向所述输入端子的电流，伴随着所述交流电压的绝对值的减少而增大流向 所述输入端子的电流。
4. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述电力转换部包括： AC-DC转换器，其将所述交流电压转换成第一直流电压；以及 DC-DC转换器，其将所述第一直流电压转换成第二直流电压，并将所述第二直流电压向 所述负载供给。
5. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述电力转换部包括与所述电源供给路径并联连接的滤波电容器。
6. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 还具备抑制流向所述负载的电流的过电流保护部， 所述控制部生成与检测到的导通角对应的调光信号，并将所述调光信号向所述过电流 保护部输入， 所述过电流保护部检测流向所述负载的电流，并基于所述调光信号和检测到的所述电 流，对所述电力转换部进行反馈控制。
7. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述控制用电源部包括调节器， 所述调节器根据由所述电容器平滑化后的直流电压来生成所述驱动电压，并将所述驱 动电压输出到所述控制部。
8. 根据权利要求1所述的电源电路，其中， 用于检测所述交流电压的绝对值的检测电压向所述控制部输入，所述控制部将所述检 测电压为阈值电压以上的区间判断为导通区间，将所述检测电压小于所述阈值电压的区间 判断为截止区间，根据所述导通区间与所述截止区间的比率来检测所述导通角。
9. 一种照明装置，其具备： 照明负载；以及 向所述照明负载供给电力的权利要求1所述的电源电路。
10. 根据权利要求9所述的照明装置，其中， 所述电流调整部在从包括三端双向开关的调光器供给所述交流电压时，在所述第一状 态下使所述三端双向开关的保持电流以上的电流流向所述输入端子。
【文档编号】H05B37/02GK104066229SQ201310426352
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】赤星博, 北村纪之, 高桥雄治, 大武宽和, 加藤刚, 中村洋人 申请人:东芝照明技术株式会社