专利名称：电源装置和照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源装置和照明器具。
背景技术：
以往提供了如下的电源装置，如图14所示，该电源装置具有作为直流电源的二极管电桥DB，通过对从交流电源AC输入的交流电力进行全波整流而输出直流电力(脉动电流电力)；第一开关元件Q1，由一端与二极管电桥DB的高压侧输出端连接的N沟道型 MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)构成；二极管Dl，在第一开关元件Ql的低压侧与第一开关元件Ql串联并且相对于二极管电桥DB的输出反向连接；输出电路，包括与二极管Dl —起构成回路的电感器Li，并且连接有负载；以及控制电路2，对第一开关元件Ql进行接通断开驱动。在图14的电源装置1中，输出电路是由连接在二极管Dl的两端间的电感器Ll与升压用开关元件Qb的串联电路、和与升压用开关元件Qb并联的升压用二极管Db与电容器 Cl的串联电路形成的所谓升压变换器(boost converter)(升压斩波电路)。S卩，电容器Cl 的两端作为输出端与负载Z连接，向负载Z输出直流电力。而且，在上述情况下，第一开关元件Q1、二极管D1、电感器Li、电容器Cl构成所谓的降压变换器(buckconverter)(降压斩波电路)。并且，控制电路2具有驱动部2a，对第一开关元件Ql进行接通断开驱动；以及反馈部2b，以使电容器Cl的两端电压(即电源装置1的输出电压)保持恒定的方式控制驱动部2a，并且对升压用开关元件Q进行接通断开驱动。在这种电源装置1中，因为在作为直流电源的二极管电桥DB的低压侧的输出端与第一开关元件Ql的低压侧的端子之间介有二极管Dl和输出电路，所以为了使控制电路2 的驱动部2a成为用于驱动第一开关元件Ql的电源，设置有驱动用电容器Cs，该驱动用电容器Cs的一端与第一开关元件Ql的低压侧一端(即第一开关元件Ql与二极管Dl之间)连接。而且，还设置有作为充电用电源的充电用电容器Ce，该充电用电容器Cc与驱动用电容器Cs的另一端连接，并且从二极管电桥DB经由电阻Rc向该充电用电容器Cc供给电力而对驱动用电容器进行充电。即，当在二极管Dl与输出电路的回路中有电流流动期间，第一开关元件Ql的低压侧一端的电位与二极管电桥DB的低压侧的输出端的电位大致一致，因而通过从充电用电容器Cc经由充电用二极管Dc供给的电流来对驱动用电容器Cs进行充电。此时，对驱动用电容器Cs充电的电流在包括电感器Ll的回路中流动。而且，在图14的例子中，控制电路2具有计时部2c，该计时部2c从接入电源后计时规定的充电时间，并且在充电时间的计时中通过经由“或”电路ORl的输出来对升压用开关元件Qb进行接通驱动。即，在通过上述动作使升压用开关元件Qb接通的期间，驱动用电容器Cs通过经由电感器Ll和升压用开关元件Qb流动的电流被充电。专利文献1 日本特开2002-354783号公报但是，在如上述那样以经过电感器Ll的路径对驱动用电容器Cs充电的情况下，从例如电源刚接通后等驱动用电容器Cs完全未被充电的状态，到通过电感器Ll的作用使驱动用电容器Cs充分地充电，需要时间，或者驱动用电容器Cs的两端电压的控制困难。另一方面，在专利文献1中还公开了如下的技术，S卩，设置有接通断开二极管Dl的两端间短路的开关(未图示)，在控制电路2开始第一开关元件Ql的接通断开驱动之前且充电用电容器Cc的两端电压低于规定值的期间，接通所述开关。根据该结构，因为能够进行以经由所述开关的路径且不经由电感器Ll的路径的充电，所以能够使驱动用电容器的两端电压在比较短的时间内稳定。在此，考虑进行了 PWM(脉宽调制)控制的情况。即，控制电路2按照所输入的PWM 信号进行接通期间的动作和断开期间的动作中的某个，所述接通期间的动作是指，通过对第一开关元件Ql反复进行接通断开驱动，来使电容器Cl的两端电压维持恒定，所述断开期间的动作是指，将第一开关元件Ql维持为断开状态。在这种情况下，接通期间占一个周期的动作的比例越大(即接通占空比越高)输出电力就越多。以往，使二极管Dl两端间短路的开关，仅在充电用电容器Cc的两端电压低于规定值期间即刚接通电源后(即，直流电源E刚开始输出直流电力后)接通。因而，在进行上述的PWM控制的情况下，若在断开期间中驱动用电容器Cs的两端电压降低，则在开始下一接通期间时有可能不能对第一开关元件Ql进行接通驱动。另外，在专利文献1中还公开了如下技术，即，设置有接通断开二极管Dl两端间的短路的开关(未图示)，并且在电源接通后控制电路2在开始第一开关元件Ql的接通断开驱动之前，接通所述开关。即，因为能够以经由所述开关的路径且不经由电感器Ll的路径进行充电，所以能够在比较短的时间内使驱动用电容器Cs的两端电压稳定。但是，由于在所述开关刚接通后电流急剧地流动，有可能对构成驱动用电容器Cs 和驱动用电容器Cs的充电路径的充电用二极管Dc等电路部件作用过大的电应力。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供能够缩短到驱动用电容器的两端电压稳定为止所需的时间的电源装置和照明器具。另外，提供即使在按照PWM信号进行动作的情况下也能够确保驱动用电容器的两端电压的电源装置和照明器具。另外，提供能够防止在驱动用电容器开始充电时电流急剧地流动的电源装置和照明器具。技术方案1的发明电源装置的特征在于，具有直流电源，输出直流电力；第一开关元件，其一端与直流电源的输出端连接；二极管，与第一开关元件串联并且相对于直流电源的输出反向连接；输出电路，包括与二极管一起构成回路的电感器，并且连接有负载；驱动用电容器，其一端与第一开关元件和二极管的连接点连接；充电用电源，与驱动用电容器的另一端连接，并且从直流电源向该充电用电源供给电力，来对驱动用电容器充电；第二开关元件，用于接通断开二极管的两端间的短路；以及控制电路，对第二开关元件进行接通断开驱动，并且以驱动用电容器作为电源来对第一开关元件进行接通断开驱动；控制电路在来自直流电源的直流电力的输出开始之后、最初开始通常动作之前，进行充电动作，所述通常动作是指，使第二开关元件维持为断开状态的同时对第一开关元件反复进行接通断开驱动，所述充电动作是指，通过使第一开关元件维持为断开状态的同时使第二开关元件成为接通状态，来对驱动用电容器进行充电。 根据本发明，因为在充电动作中能够通过不包括电感器的充电路径对驱动用电容器进行充电，所以与在驱动用电容器的充电路径中总是包括电感器的情况相比，能够缩短到驱动用电容器的两端电压稳定为止所需的时间。技术方案2的发明的特征在于，与第二开关元件还串联有电阻。根据本发明，与第二开关元件串联的电阻发挥作为电流限制电阻的作用，由此能够防止在充电动作中流动过剩的电流。技术方案3的发明根据技术方案1或2的发明，其特征在于，还具有将PWM信号输入控制电路的PWM信号生成电路，所述PWM信号取用第一电平和第二电平中的某个电平的信号电平，控制电路在从PWM信号生成电路输入的PWM信号的信号电平从第一电平变化成了第二电平时，在整个规定的延迟时间内进行充电动作之后，开始通常动作，PWM信号生成电路在从外部输入的复位信号的信号电平是规定的电平的期间，将PWM信号的信号电平维持为第一电平。技术方案4的发明根据技术方案1或2的发明，其特征在于，控制电路和第二开关元件集成为一个集成电路。根据本发明，与由不同于控制电路的另外的部件构成第二开关元件的情况相比， 能够减小部件数而实现小型化。技术方案5的发明根据技术方案1或2的发明，其特征在于，还具有零交叉检测单元，对在输出电路的电感器中流动的电流的零交叉进行检测；以及电流检测单元，对在输出电路的电感器中流动的电流进行检测；控制电路在通常动作中，在由零交叉检测单元检测到零交叉时，对第一开关元件进行接通控制，在由电流检测单元检测到的电流达到规定的上限值时，对第一开关元件进行断开控制；在即使由零交叉检测单元检测到零交叉之后经过了规定时间，由电流检测单元检测到的电流还未达到规定的上限值的情况下，开始充电动作。技术方案6的发明根据技术方案1或2的发明，其特征在于，输出电路具有作为与电感器的串联电路而连接在所述二极管的两端间的电容器。根据本发明，能够将电容器的两端作为输出端输出直流电力。技术方案7的发明根据技术方案1或2的发明，其特征在于，输出电路具有作为与电感器的串联电路而连接在二极管的两端间的两个电容器，控制电路能够按照所输入的切换信号进行第一动作模式下的动作和第二动作模式下的动作，所述第一动作模式是进行充电动作和通常动作的模式，所述第二动作模式是对第二开关元件和第一开关元件交替地进行接通断开驱动的模式。根据本发明，在控制电路以第一动作模式进行动作的期间，例如能够将输出电路的一个电容器的两端作为输出端输出直流电力，在控制电路以第二动作模式进行动作的期间，能够以输出电路的一个电容器的两端作为输出端输出交流电力。技术方案8的发明的特征在于，具有技术方案1或2所述的电源装置和保持电源装置的器具主体，通过从输出电路输出的电力使作为负载的电光源点亮。技术方案9的发明的特征在于，具有直流电源，输出直流电力；第一开关元件， 其一端与直流电源的输出端连接，二极管，与第一开关元件串联并且相对于直流电源的输出反向连接；输出电路，包括与二极管一起构成回路的电感器，并且连接有负载；驱动用电容器，其一端与第一开关元件和二极管之间连接；充电用电源，与驱动用电容器的另一端连接，并且从直流电源向该充电用电源供给电力，对驱动用电容器充电；第二开关元件，接通断开二极管的两端间的短路；以及控制电路，对第二开关元件进行接通断开驱动，并且以驱动用电容器作为电源对第一开关元件进行接通断开驱动；控制电路用于按照所输入的PWM 信号的信号电平进行接通期间的动作和断开期间的动作中的某个动作，所述接通期间的动作是使第二开关元件维持断开状态的同时对第一开关元件反复进行接通断开驱动的动作， 所述断开期间的动作是使第一开关元件维持为断开状态的动作，在刚要将动作从断开期间向接通期间切换之前，进行充电动作，所述充电动作是指，通过使第一开关元件维持为断开状态的同时使第二开关元件成为接通状态，来对驱动用电容器进行充电。根据本发明，对于各接通期间，因为在要开始各个接通期间之前进行充电动作，所以即使在按照PWM信号进行的动作中的断开期间中驱动用电容器的两端电压降低的情况下，由于能够通过充电动作确保驱动用电容器的两端电压，因而能够在开始接通期间的同时进行第一开关元件的接通断开驱动。技术方案10的发明根据技术方案9的发明，其特征在于，还具有将PWM信号输入控制电路的PWM信号生成电路，PWM信号生成电路向控制电路输入PWM信号，该PWM信号使得在从外部输入的复位信号的信号电平为规定的电平的期间，持续进行断开期间的动作。技术方案11的发明根据技术方案9或10的发明，其特征在于，控制电路和第二开关元件集成为一个集成电路。根据本发明，与由不同于控制电路的另外的部件构成第二开关元件的情况相比， 能够减少部件数而实现小型化。技术方案12的发明根据技术方案9或10的发明，还具有零交叉检测单元，对在输出电路的电感器中流动的电流的零交叉进行检测；以及电流检测单元，对在输出电路的电感器中流动的电流进行检测；控制电路在接通期间的动作过程中，在由零交叉检测单元检测到零交叉时，对第一开关元件进行接通控制，并且在由电流检测单元检测到的电流达到规定的上限值时，对第一开关元件进行断开控制；在即使由零交叉检测单元检测到零交叉之后经过了规定时间，由电流检测单元检测到的电流还未达到规定的上限值的情况下， 开始充电动作。技术方案13的发明根据技术方案9或10的发明，其特征在于，输出电路具有作为与电感器的串联电路而连接在二极管的两端间的电容器。根据本发明，能够将电容器的两端作为输出端输出直流电力。技术方案14的发明根据技术方案9或10的发明，其特征在于，输出电路具有作为与电感器的串联电路而连接在二极管的两端间的两个电容器，控制电路按照所输入的切换信号进行第一动作模式下的动作和第二动作模式下的动作，所述第一动作模式是进行接通期间的动作和断开期间的动作的模式，所述第二动作模式是对第二开关元件和第一开关元件交替地进行接通断开驱动的模式。根据本发明，在控制电路以第一动作模式进行动作的期间，例如能够将输出电路的一个电容器的两端作为输出端输出直流电力，在控制电路以第二动作模式进行动作的期间，能够以输出电路的一个电容器的两端作为输出端输出交流电力。
技术方案15的发明的特征在于，具有技术方案9或10所述的电源装置和保持电源装置的器具主体，通过从输出电路输出的电力使作为负载的电光源点亮。
附图 说明图1是表示本发明的实施方式一的电路框图。图2是表示本发明的实施方式一的电路的主要部分的框图。图3是表示PWM信号的接通占空比为0.5左右时的本发明的实施方式一的电路中的动作的说明图，示出了 PWM信号Vp的信号电平、延迟信号Vpd的信号电平、第一开关元件 Ql的接通断开状态和第二开关元件Q2的接通断开状态随时间变化的情况。图4是表示PWM信号的接通占空比为1时的本发明的实施方式一的电路中的动作的说明图，示出了第一开关元件Ql的接通断开状态、第二开关元件Q2的接通断开状态随时间变化的情况。图5是表示本发明的实施方式一的变更例的动作的一例的说明图，示出了 P丽信号Vp的信号电平、第一开关元件Ql的接通断开状态、第二开关元件Q2的接通断开状态随时间变化的情况。图6是表示本发明的实施方式一的其他变更例的电路框图。图7是表示本发明的实施方式二的电路框图。图8(a)、图8(b)分别是表示本发明的实施方式二的电路的主要部分的电路框图。图9是表示本发明的实施方式二的电路中的动作的一个例子的说明图，示出了延迟信号Vpd的信号电平、检测电压Vd、感应电压Z⑶、第一开关元件Ql的接通断开状态、第二开关元件Q2的接通断开状态随时间变化的情况。图10是表示本发明的实施方式三的电路框图。图ll(a)、ll(b)分别是表示电光源与本发明的实施方式三的电路连接的方式的说明图，(a)示出了连接有放电灯La作为电光源的状态，(b)示出了连接有发光二极管阵列 LED作为电光源的状态。图12是表示使用了本发明的实施方式三的电路的照明器具的一个例子的立体分解图。图13是表示使用了本发明的实施方式三的电路的照明器具的另外的例子的立体分解图。图14是表示现有例子的电路框图。
具体实施例方式下面，参照
用于实施本发明的优选方式。(实施方式一)如图1所示，本实施方式是输出用于使发光二极管阵列LED点亮的直流电力的电
源装置。具体地说，本实施方式的电源装置1具有直流电源E，其低压侧的输出端接地；第一开关元件Q1，由N沟道型MOSFET构成，该N沟道型MOSFET的漏极与直流电源E的高压侧的输出端连接；二极管D1，其负极与第一开关元件Ql的源极连接，并且正极接地；电感器Ll，其一端与二极管Dl和第一开关元件Ql的连接点连接；电容器Cl，其一端与电感器Ll的另一端连接，并且另一端接地；以及控制电路2，通过向第一开关元件Ql的栅极输出适当的电压，来对第一开关元件Ql进行接通断开驱动；电容器Cl的两端作为输出端与发光二极管阵列LED连接。即，由第一开关元件Ql、二极管Dl、电感器Ll和电容器Cl构成公知的降压变换器。此外，电感器Ll和电容器Cl构成输出电路。直流电源E包括二极管电桥DB，对从交流电源AC经由公知的低通滤波器LPF输入的交流电力进行全波整流；以及公知的升压变换器，将二极管电桥DB的直流输出变换为规定电压的直流输出。即，在二极管电桥DB的输出端间连接有电感器LO与开关元件QO的串联电路，与开关元件QO并联有二极管DO与电容器CO的串联电路。而且，本实施方式具有对直流电源E的开关元件QO进行接通断开驱动的电源驱动电路El。电源驱动电路El例如以使直流电源E的输出电压保持恒定的方式随时改变开关元件QO的接通占空比。因为这样的电源驱动电路El能够通过公知技术实现，所以省略详细的图示和说明。另外，本实施方式具有对于控制电路2来说成为用于驱动第一开关元件Ql的电源的驱动用电容器Cs。驱动用电容器Cs的一端与第一开关元件Ql的源极连接。而且，本实施方式具有对驱动用电容器Cs进行充电的作为充电用电源的充电用电容器Ce。充电用电容器Cc例如由电解电容器构成，充电用电容器Cc的一端(低压侧)接地，另一方面，充电用电容器Cc的另一端(高压侧)经由充电用二极管Dc与驱动用电容器Cs的不与第一开关元件Ql连接一侧的端子(即高压侧端子)连接。而且，充电用电容器Cc的所述另一端 (高压侧)经由电阻Rc与二极管电桥DB的高压侧的直流输出端连接，通过二极管电桥DB 的输出随时使充电用电容器Cc进行充电。此外，可以形成例如使用变压器(未图示)来生成使充电用电容器Cc进行充电的电流的结构，来代替上述那样使充电用电容器Cc经由电阻Rc与直流电源E连接的结构。而且，在二极管Dl的两端间并联有电阻Rd与由N沟道型MOSFET构成的开关元件 Q2的串联电路。 在此，在电感器Ll中有电流流动的期间，驱动用电容器Cs通过在由充电用电容器 Ce、二极管Dc、驱动用电容器Cs、电感器Ll以及电容器Cl与发光二极管阵列LED的并联电路构成的回路中流动的电流进行充电。此外，在第二开关元件Q2接通的期间，驱动用电容器Cs通过由充电用电容器Ce、 二极管Dc、驱动用电容器Cs以及电阻Rd与第二开关元件Q2的串联电路构成的回路中流动的电流进行充电。下面，说明控制电路2的动作。从PWM信号生成电路3向控制电路2输入PWM信号Vp，控制电路2按照所输入的PWM信号Vp进行动作。首先，对PWM信号Vp进行说明，PWM信号Vp是如下的矩形波，即，接通占空比为 0 1，在接通占空比既不是0也不是1时，使信号电平(例如电压值)在高电平(H level) 与低电平(L level)之间周期性地切换。而且，向PWM信号生成电路3输入取高电平与低电平的某个的信号电平的复位信号Vrs，在复位信号Vrs是高电平的期间，使所述接通占空比为0，将向控制电路2输出的PWM信号Vp的信号电平固定为低电平。在复位信号Vrs是低电平的期间，关于PWM信号生成电路3输出的PWM信号Vp的接通占空比，例如可以按照预先保存在PWM信号生成电路3中的程序决定，也可以根据来自外部的输入决定。
另外，复位信号Vrs的信号电平与动作之间的对应关系不限于上述的关系，也可以与上述的相反，在复位信号Vrs为低电平时将PWM信号Vp固定为低电平。另外，复位信号Vrs可以从外部输入，也可以在电源装置1中设置检测到短路、过电流、电容器Cl的两端间未连接负载的无负载状态等异常而输出复位信号Vrs的异常检测电路(未图示)。上述的异常检测电路能够通过公知技术实现，因而省略详细的图示和说明。
控制电路2的PWM信号Vp的接通占空比(即，高电平的时间在一个周期中所占的比例)越大，输出电力越多。具体地说，如图2和图3所示，控制电路2具有延迟电路21，输出使所输入的PWM 信号Vp延迟规定的延迟时间td的延迟信号Vpd ；振荡电路22，生成作为频率充分高于PWM 信号Vp的频率的矩形波的驱动信号；以及“与”电路AND，取延迟电路21输出的延迟信号 Vpd与振荡电路22的输出的逻辑积。并且，在“与”电路AND的输出是高电平的期间，第一开关元件Ql接通，在“与”电路AND的输出是低电平的期间，第一开关元件Ql断开。也就是说，延迟信号Vpd是高电平的期间成为进行如下动作的期间(下面称为“接通期间”)，所述动作是指第一开关元件Ql被以驱动信号的频率周期地反复进行接通断开驱动(下面称为“通常动作”)。而且，延迟信号Vpd为低电平期间成为第一开关元件Ql维持断开状态的期间(下面称为“断开期间”)。接通期间Ton占上述的接通期间Ton与断开期间Toff的合计的比例与PWM信号Vp的接通占空比一致。而且，控制电路2具有减法电路23，该减法电路23通过从所输入的PWM信号Vp 减去延迟信号Vpd，并且使负的部分与低电平一致，来生成第二开关元件Q2的驱动用输出。 艮口，在减法电路23的输出是高电平的期间，第二开关元件Q2接通，在减法电路23的输出是低电平的期间，第二开关元件Q2断开。因而，如图3所示，在接通期间Ton刚要开始之前的整个延迟时间td中，进行通过在第一开关元件Ql维持断开状态的状况下、第二开关元件Q2形成接通状态而使驱动用电容器Cs充电这样的充电动作，该充电动作每有一个接通期间Ton进行一次。此外，在从接通电源而使来自直流电源E的直流电力的输出开始的时刻起PWM信号Vp的接通占空比持续为1的情况下，如图4所示，仅在电源刚接通后的延迟时间td，处于第二开关元件Q2接通并且第一开关元件Ql断开的状态，之后，在第二开关元件Q2维持断开状态的状况下，使对第一开关Ql反复进行接通断开驱动的通常动作持续。根据上述结构，通过电阻Rd的作为所谓电流限制电阻的作用，来抑制在第二开关元件Q2接通而开始使驱动用电容器Cs充电时的充电电流的峰值。此外，例如在基于第二开关元件Q2中流动的电流进行异常的检测或控制的情况下，能够将电阻Rd的两端电压用于第二开关元件Q2中流动的电流的检测。而且，因为每有一个接通期间Ton都进行充电动作，所以即使在断开期间Toff中驱动用电容器Cs的电压降低，也能够在接通期间Ton开始的同时可靠地将第一开关元件Ql 接通。此外，因为二极管Dl与第二开关元件Q2分开另外设置，并且相对于第二开关元件 Q2与电阻Rd的串联电路并联，所以在第二开关元件Q2断开的期间，不会发生因电阻Rd引起的损失。另外，如图5所示，控制电路2可以形成为，将PWM信号Vp为高电平的期间原样地作为接通期间Ton，将PWM信号Vp为低电平的期间原样地作为断开期间Toff，并且，在断开期间Toff中始终使第二开关元件Q2接通(即进行充电动作)，而不使用延迟电路21。在这种情况下，为了在接通电源而来自直流电源E的直流电力的输出刚开始之后即使PWM信号Vp是高电平也进行充电动作，在接通电源而来自直流电源E的直流电力的输出刚开始之后，需要另外的控制。上述那样的第二开关元件Q2的驱动用的输出能够使用取PWM信号Vp 的“非”的“非”电路(未图示)来生成，因而省略详细的图示和说明。此外，直流电源E不限于上述那样的升压变换器，可以如图6所示使用电池，也可以使用其他的公知的直流电源。而且，可以是每有一个接通期间，分别间歇性地进行多次充电动作。如果采用该结构，则能够进一步抑制电应力。(实施方式二)本实施方式的基本结构与实施方式一中通过图1 图4所说明的结构相同，所以省略对相同部分的说明。本实施方式中，基于在构成输出电路的电感器Ll中流动的电流(下面称为“电路电流”)IL决定接通期间Ton中的对第一开关元件Ql进行接通断开切换的定时，来代替实施方式一那样基于振荡电路22的输出进行决定。具体地说，如图7所示，定时电路4代替振荡电路22来生成驱动信号并将该驱动信号输入至控制电路2'。而且，在电感器Ll中设置有次级绕组，该次级绕组中，当电路电流IL增大时，该次级绕组的成为高压侧的一端与定时电路4连接，另一端接地。此外，在电容器Cl与二极管Dl之间连接有用于检测电路电流IL的作为电流检测单元的电流检测电阻Ri。即，电流检测电阻Ri与电容器Cl的连接点处的电压(下面称为“检测电压”)Vd与电路电流IL成正比，该检测电压Vd被输入定时电路4。如图8(a)、(b)所示，定时电路4具有第一比较器CPl，其反转输入端子被输入规定的第一参照电压Vrl，并且非反转输入端子被输入检测电压Vd ；第二比较器CP2，其反转输入端子被输入规定的第二参照电压Vr2，并且非反转输入端子被输入电感器Ll的次级绕组所感应的电压(下面称为“感应电压”)ZCD ；以及RS型触发电路FF，其复位端子R与第一比较器CPl的输出端子连接，并且复位端子S与第二比较器CP2的输出端子连接；该触发电路FF的输出端子Q成为输出驱动信号的输出端。即，当第一开关元件Ql接通时，如图9所示，通过电路电流IL逐渐增加，使检测电压Vd逐渐升高，当最终检测电压Vd达到第一参照电压Vrl时，第一开关元件Ql断开。 于是，电路电流IL开始下降，当最终电路电流IL达到零时，感应电压Z⑶上升(立6上力5 ”)，超过第二参照电压Vr2，由此检测到电路电流IL的零交叉(zero cross)，从第二比较器CP2向触发电路FF的置位端子S的输入电压变为高电平。于是，第一开关元件Ql再次接通，下面反复同样的动作。也就是说，第二比较器CP2是零交叉检测单元，将第一参照电压Vrl除以电流检测电阻Ri的电阻值得到的值是电流值的规定上限值。另外，仅在接通期间Ton的最初，对第一开关元件Ql的接通控制不按照上述那样的对零交叉的检测而是根据延迟信号Vpd的上升，在充电动作之后进行。此外，定时电路4具有计时电路(timer circuit)TM，该计时电路TM在最后检测到零交叉之后(即，第二比较器CP2的输出变为高电平之后)的经过时间进行计时。计时电路TM具有起动端子S，与第二比较器CP2的输出端子连接；复位端子R，与第一比较器 CPl的输出端子连接；以及输出端子F，与控制电路2'连接。并且，计时电路TM通常在向控制电路2'的输出为低电平并且感应电压ZCD上升而第二比较器CP2的输出成为高电平时，开始计时规定的待机时间tc。此外，计时电路TM在待机时间tc的计时中在第一比较器CPl的输出变为高电平时使计时复位，接着在第二比较器CP2的输出变为高电平时再次开始从O的计时。并且，计时电路TM在第一比较器CPl的输出未变为高电平就完成了待机时间tc的计时的情况下，使向控制电路2'的输出形成为高电平。控制电路2'在计时电路TM的输出是高电平的期间，进行在使第一开关元件Ql维持断开状态的状况下使第二开关元件Q2接通的充电动作。由此，例如在发光二极管阵列LED等负载脱落而没有电路电流 IL流动的情况下，无论PWM信号Vp如何，都进行充电动作。在图9的例子中，在延迟信号 Vpd变为低电平时也是，通过电路电流IL降低为O使感应电压ZCD上升，但是此时由于延迟信号Vpd为低电平，因而不进行对第一开关元件Ql的接通控制。第二开关元件Q2的输出向低电平的复原，例如在延迟信号Vpd变为高电平时进行。另外，作为电流检测单元可以使用与第二开关元件Q2串联的电阻Rd来代替设置上述那样的电流检测电阻Ri。但是，在作为续流二极管(free-wheel diode)不使用第二开关元件Q2的寄生二极管而像实施方式一和本实施方式那样另外设置二极管Dl的情况下， 从精度的角度考虑，希望设置与上述电阻Rd不同的另外的电流检测电阻Ri。(实施方式三) 本实施方式的基本结构与实施方式一相同，因而省略对相同部分的说明。在本实施方式中，如图10所示，省略了二极管D1，在该情况下，第二开关元件Q2的寄生二极管发挥实施方式一等中的二极管Dl (续流二极管)的功能。由此，代替在第二开关元件Q2断开期间也在电阻Rd产生损失，而能够减少部件数而降低制造成本。在实施方式一和实施方式二中也能够如上述那样省略二极管D1，相反，也可以在本实施方式中如实施方式一和实施方式二那样，单独设置另外的二极管D1。另外，本实施方式中，控制电路2按照所输入的切换信号对动作模式进行切换，通过控制电路2进行动作模式切换，除了输出用于使发光二极管阵列LED点亮的直流电力以夕卜，还能够输出用于使如图Ila所示的放电灯La点亮的交流电力。所述切换信号可以是从电源装置1的外部输入的信号，也可以设置按照使用者的操作输入或按照对后述的端子 lla、12a、12b、13a、13b间的阻抗的检测向控制电路2输入切换信号的切换电路(未图示)。 上述的切换电路能够通过公知技术实现，因而省略详细的图示和说明。而且，在本实施方式中能够择一性地连接热负极型的放电灯La和发光二极管阵列LED中的一种，其中热负极型的放电灯La具有一对灯丝并且通过输入灯丝间的交流电力进行点亮，发光二极管阵列LED通过直流电力进行点亮。 具体地说，在本实施方式中，在电感器Ll与电容器(下面称为“第一电容器” )Cl 之间设置有与发光二极管阵列LED的正极侧连接的端子(下面称为“直流用端子”)11a。而且，在第一电容器Cl与地之间增设有第二电容器C2，在第二电容器C2的两端分别设置有端子(下面称为“共用端子”)12a、12b，该共用端子12a、12b与放电灯La的每个灯丝的一端或发光二极管阵列LED的负极连接。即，在连接了发光二极管阵列LED的状态下共用端子12a、12b彼此短路。这样的短路也能够如上述那样由发光二极管阵列LED等负载本身实现，也可以在共用端子12a、12b间设置在后述的第一动作模式中被进行接通控制并且在后述的第二动作模式中被进行断开控制的开关元件(未图示)。而且，本实施方式为了对放电灯La的各灯丝进行预热，具备具有一次绕组的变压器Tl，该一次绕组的一端与开关元件Ql、Q2的连接点连接，并且另一端经由第三电容器C3 接地。该变压器Tl具有两个次级绕组，各次级绕组的一端分别与共用端子12a、12b中的一个连接。而且，设置有两个交流用端子13a、13b，两个交流用端子13a、1 分别与各个次级绕组的另一端连接，并且与放电灯La的每个灯丝的另一端(该另一端即为每个灯丝的未与共用端子12a、1 一侧的一端)连接。下面，说明本实施方式的控制电路2的动作。在通过切换信号指示输出直流电力的期间执行的第一动作模式的动作可以是在实施方式一和实施方式二中所说明的动作中的某个，因而省略说明。在该期间从第一电容器Cl两端的端子ll、lh、12b输出直流电力。在通过切换信号指示输出交流电力的期间所执行的第二动作模式中，控制电路2 进行交替地接通断开第一开关元件Ql和第二开关元件Q2的动作。即，第一和第二开关元件Q1、Q2、电感器Li、第一和第二电容器Cl、C2作为公知的半桥式逆变器进行动作，向与放电灯La的一个灯丝连接的端子12a、13a和与另一个灯丝连接的端子12b、1 之间输出交流电力。此外，在起动时，通过变压器Tl的各次级绕组所感应的电流，分别使放电灯La的各灯丝预热。在上述的第二动作模式中，输出至放电灯La的电力对应于由电感器Li、第一和第二电容器Cl、C2和放电灯La构成的共振电路的共振频率与控制电路2使第一和第二开关元件Q1、Q2交替地接通断开的频率(下面称为“动作频率”)之间的关系而发生变化。 因此，控制电路2还可以进行如基于电阻Rd的两端电压检测输出至放电灯La的输出电力并且以使输出至放电灯La的输出电力成为规定的目标值的方式随时改变动作频率这样的反馈控制。在此，在上述的各实施方式中，可以将第二开关元件Q2与控制电路2 —起构成一个芯片的集成电路，还可以再集成其他的元件。与控制电路2—起集成的元件除了第二开关元件Q2以外，还可以想到与第二开关元件Q2串联的电阻Rd、位于充电用电容器Cc与驱动用电容器Cs之间的二极管Dc等，只要技术方面能够实现，则还可以集成驱动用电容器Cs。通过如上述那样适当地进行集成，能够减少部件数而实现小型化。而且，在集成了第二开关元件Q2的情况下，与仅将控制电路2构成为集成电路的情况相比，能够减少在构成控制电路2的集成电路中与第二开关元件Q2的栅极连接的端子。在这种情况下，能够使用称之为高耐压工艺规程的公知技术将第二开关元件Q2形成为DMOS (Double-Diffused MOSFET 双扩散金属氧化物半导体)结构。此外，在作为第一开关元件Ql使用P沟道型MOSFET来代替上述的N沟道型MOSFET 的情况下，在形成第一开关元件Ql与低于二极管Dl的电压的低压侧连接的电路结构的情况下，需要上述那样的驱动用电容器Cs。在这种情况下，因为还是第一开关元件Ql的寄生二极管相对于直流电源E的输出反向，所以第一开关元件Ql的漏极与直流电源E连接，源极与二极管Dl连接。在上述各实施方式中说明的各种电源装置1相对于例如图12或图13所示的器具主体51，能够如箭头Al所示那样容纳在该器具主体51中而构成照明器具5。器具主体51对与电源装置1连接的发光二极管阵列LED或放电灯La等电光源，利用该电光源的形态所对应的适当的机构来进行保持。上述的器具主体51能够通过公知技术实现，因而省略详细的图示和说明。此外，例如 可以连接如有机EL那样通过直流电力点亮的其他公知的电光源而代替发光二极管阵列LED。
权利要求
1.一种电源装置，其特征在于， 具有直流电源，输出直流电力；第一开关元件，其一端与所述直流电源的输出端连接； 二极管，与所述第一开关元件串联并且相对于所述直流电源的输出反向连接； 输出电路，包括与所述二极管一起构成回路的电感器，并且连接有负载； 驱动用电容器，其一端与第一开关元件和二极管的连接点连接； 充电用电源，与所述驱动用电容器的另一端连接，并且从直流电源向该充电用电源供给电力，来对驱动用电容器充电；第二开关元件，用于接通断开所述二极管的两端间的短路；以及控制电路，对所述第二开关元件进行接通断开驱动，并且以所述驱动用电容器作为电源来对所述第一开关元件进行接通断开驱动；所述控制电路在来自所述直流电源的直流电力的输出开始之后、最初开始通常动作之前，进行充电动作，所述通常动作是指，使所述第二开关元件维持为断开状态的同时对所述第一开关元件反复进行接通断开驱动，所述充电动作是指，通过使所述第一开关元件维持为断开状态的同时使所述第二开关元件成为接通状态，来对所述驱动用电容器进行充电。
2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于， 所述第二开关元件串联地连接有电阻。
3.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，还具有将PWM信号输入控制电路的PWM信号生成电路，所述PWM信号取用所述第一电平和所述第二电平中的某个电平的信号电平，所述控制电路在从所述PWM信号生成电路输入的PWM信号的信号电平从所述第一电平变化成了所述第二电平时，在整个规定的延迟时间内进行充电动作之后，开始通常动作，所述PWM信号生成电路在从外部输入的复位信号的信号电平是规定的电平的期间，将 PWM信号的信号电平维持为所述第一电平。
4.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，所述控制电路和所述第二开关元件集成为一个集成电路。
5.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于， 还具有零交叉检测单元，对在所述输出电路的所述电感器中流动的电流的零交叉进行检测；以及电流检测单元，对在所述输出电路的所述电感器中流动的电流进行检测； 所述控制电路在通常动作中，在由所述零交叉检测单元检测到零交叉时，对所述第一开关元件进行接通控制，在由所述电流检测单元检测到的电流达到规定的上限值时，对所述第一开关元件进行断开控制；在即使由所述零交叉检测单元检测到零交叉之后经过了规定时间，由所述电流检测单元检测到的电流还未达到所述规定的上限值的情况下，开始充电动作。
6.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，所述输出电路具有与所述电感器串联地连接在所述二极管的两端间的电容器。
7.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，所述输出电路具有与所述电感器串联地连接在二极管的两端间的两个电容器， 所述控制电路能够按照所输入的切换信号进行第一动作模式下的动作和第二动作模式下的动作，所述第一动作模式是进行充电动作和通常动作的模式，所述第二动作模式是对所述第二开关元件和所述第一开关元件交替地进行接通断开驱动的模式。
8.一种照明器具，其特征在于，具有权利要求1或2所述的电源装置和保持所述电源装置的器具主体，通过从所述输出电路输出的电力使作为负载的电光源点亮。
9.一种电源装置，其特征在于， 具有直流电源，输出直流电力；第一开关元件，其一端与所述直流电源的输出端连接，二极管，与所述第一开关元件串联地连接并且相对于所述直流电源的输出反向连接； 输出电路，包括与所述二极管一起构成回路的电感器，并且连接有负载； 驱动用电容器，其一端与所述第一开关元件和所述二极管的连接点连接； 充电用电源，与所述驱动用电容器的另一端连接，并且从所述直流电源向该充电用电源供给电力，来对所述驱动用电容器充电；第二开关元件，接通断开所述二极管的两端间的短路；以及控制电路，对所述第二开关元件进行接通断开驱动，并且以所述驱动用电容器作为电源对所述第一开关元件进行接通断开驱动；所述控制电路用于按照所输入的PWM信号的信号电平进行接通期间的动作和断开期间的动作中的某个动作，所述接通期间的动作是使所述第二开关元件维持断开状态的同时对所述第一开关元件反复进行接通断开驱动的动作，所述断开期间的动作是使所述第一开关元件维持为断开状态的动作，在刚要将动作从断开期间向接通期间切换之前，进行充电动作，所述充电动作是指，通过使所述第一开关元件维持为断开状态且使所述第二开关元件成为接通状态，来对驱动用电容器进行充电。
10.如权利要求9所述的电源装置，其特征在于，还具有将PWM信号输入所述控制电路的PWM信号生成电路，所述PWM信号生成电路向控制电路输入PWM信号，该PWM信号使得在从外部输入的复位信号的信号电平为规定的电平的期间，持续进行断开期间的动作。
11.如权利要求9或10所述的电源装置，其特征在于， 所述控制电路和所述第二开关元件集成为一个集成电路。
12.如权利要求10所述的电源装置，其特征在于， 还具有零交叉检测单元，对在所述输出电路的所述电感器中流动的电流的零交叉进行检测；以及电流检测单元，对在所述输出电路的所述电感器中流动的电流进行检测； 所述控制电路在接通期间的动作过程中，在由所述零交叉检测单元检测到零交叉时，对所述第一开关元件进行接通控制，并且在由所述电流检测单元检测到的电流达到规定的上限值时，对所述第一开关元件进行断开控制；在即使由所述零交叉检测单元检测到零交叉之后经过了规定时间，由所述电流检测单元检测到的电流还未达到所述规定的上限值的情况下，开始充电动作。
13.如权利要求9或10所述的电源装置，其特征在于，所述输出电路具有与所述电感器串联地连接在二极管的两端间的电容器。
14.如权利要求9或10所述的电源装置，其特征在于，所述输出电路具有与所述电感器串联地连接在二极管的两端间的两个电容器， 所述控制电路按照所输入的切换信号进行第一动作模式下的动作和第二动作模式下的动作，所述第一动作模式是进行接通期间的动作和断开期间的动作的模式，所述第二动作模式是对所述第二开关元件和所述第一开关元件交替地进行接通断开驱动的模式。
15.一种照明器具，其特征在于，具有权利要求9或10所述的电源装置和保持所述电源装置的器具主体，通过从所述输出电路输出的电力使作为负载的电光源点亮。
全文摘要
电源装置具有输出直流电的直流电源、一端与直流电源输出端连接的第一开关元件、与第一开关元件串联且与直流电源的输出反向连接的二极管、具有与二极管构成回路的电感器且连有负载的输出电路、一端与第一开关元件和二极管间连接的驱动用电容器、与驱动用电容器另一端连接且被从直流电源供电对驱动用电容器充电的充电用电源、接通断开二极管两端间短路的第二开关元件、接通断开驱动第二开关元件且以驱动用电容器为电源接通断开驱动第一开关元件的控制电路。控制电路在直流电力输出开始后最初开始第二开关元件维持断开且对第一开关元件反复进行接通断开驱动的通常动作前进行第一开关元件维持断开且接通第二开关元件来对驱动用电容器充电的充电动作。
文档编号H02M3/155GK102158079SQ20111003233
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者三岛正德, 滨本胜信 申请人:松下电工株式会社