电源装置和使用该电源装置的照明设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电源装置和使用该电源装置的照明设备，并且更具体地涉及被配置为向负载供给电力的电源装置和使用该电源装置的照明设备。
【背景技术】
[0002]迄今为止，已提出了作为电源而包括在各种电子设备中的开关电源电路(例如，参考日本特开2001-339948，以下称为“文献I”)。
[0003]文献I所述的开关电源电路包括:全波整流电路，其包括桥式整流电路和平滑电容器；以及主开关元件。此外，开关电源电路还包括:开关驱动单元，其被配置为驱动主开关元件；以及绝缘换流变压器，其包括一次绕组和二次绕组。
[0004]使用MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)作为主开关元件。在主开关元件的漏极和源极之间连接有并联谐振电容器。此外，在主开关元件的漏极和源极之间还连接有钳位二极管。
[0005]有源钳位电路并联连接至一次绕组。该有源钳位电路包括:辅助开关元件；自激驱动电路，其被配置为驱动该辅助开关元件；钳位电容器；以及钳位二极管。该自激驱动电路包括电容器、两个电阻器以及设置在绝缘换流变压器中的驱动绕组。
[0006]在绝缘换流变压器的二次侧上形成有倍压半波整流电路。该倍压半波整流电路包括二次绕组、串联谐振电路、第一整流二极管、第二整流二极管和平滑电容器。该串联谐振电容器串联连接至二次绕组。第一整流二极管与二次绕组和串联谐振电容器的串联电路并联连接。第二整流二极管和平滑电容器的串联电路与二次绕组和串联谐振电容器的串联电路并联连接。
[0007]如上所述，由于在文献I所述的传统开关电源电路中在绝缘换流变压器的二次侧上形成倍压半波整流电路，因此难以使该开关电源电路进一步小型化。此外，最近期望使作为电源而包括在各种电子设备中的电源装置进一步小型化。
【发明内容】
[0008]本发明是考虑到上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供能够进一步小型化的电源装置和使用该电源装置的照明设备。
[0009]根据本发明的方面的一种电源装置，包括:电源单元，其被配置为根据输入电压来生成第一直流电压；转换单元，其被配置为将从所述电源单元输出的所述第一直流电压转换成与所述第一直流电压不同的第二直流电压；以及控制单元，其被配置为控制所述转换单元，其中，所述转换单元是有源钳位型反激转换器，并且包括:主开关元件；子开关元件；反激型的变压器，其包括一次绕组和二次绕组；以及整流元件，其被配置为对所述二次绕组中产生的第一电压进行半波整流，其中，所述主开关元件和所述子开关元件各自包括第一主端子、第二主端子和控制端子，所述一次绕组与所述主开关元件串联连接，并且所述一次绕组与谐振电容器和所述子开关元件的串联电路并联连接，所述二次绕组与所述整流元件和谐振电感器的串联电路串联连接，所述控制单元被配置为控制所述主开关元件和所述子开关元件，并且包括以下控制模式作为控制模式:所述主开关元件被置于接通状态并且所述子开关元件被置于断开状态的第一控制模式；所述主开关元件被置于断开状态并且所述子开关元件被置于接通状态的第二控制模式；以及所述主开关元件和所述子开关元件这两者都被置于断开状态的第三控制模式，所述控制单元被配置为使所述第一控制模式和所述第二控制模式隔着所述第三控制模式交替进行，以及分别对所述谐振电容器的电容和所述谐振电感器的电感进行设置，以使得在所述主开关元件处于断开状态并且所述子开关元件处于接通状态的时间段中，所述主开关元件的所述第一主端子和所述第二主端子之间所产生的第二电压在所述时间段中随时间经过的波形呈凸曲线形状，其中所述第二电压是由于至少所述谐振电容器、所述一次绕组和所述谐振电感器的谐振现象而产生的。
[0010]根据本发明的另一方面的一种照明设备，包括:上述电源装置；光源单元，其能够利用所述电源装置进行工作；以及设备本体，用于安装所述电源装置和所述光源单元。
【附图说明】
[0011]附图通过仅示例而非限制性的方式示出根据本教导的一个或多个实现方式。在这些附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
[0012]图1是根据实施例1的电源装置的电路图；
[0013]图2是示出根据实施例1的电源装置的操作的时序图；
[0014]图3是根据实施例1的电源装置的模拟模型的电路图；
[0015]图4是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的时序图；
[0016]图5是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的另一时序图；
[0017]图6是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的又一时序图；
[0018]图7是关于使用电源装置的模拟模型所进行的模拟的结果、变压器的绕组比和谐振电容器的电容之间的相关图；
[0019]图8是根据实施例1的照明设备的安装状态下的示意侧视图；
[0020]图9是根据实施例1的照明设备的示意立体图；
[0021]图10是根据实施例2的电源装置的电路图；
[0022]图11是示出根据实施例2的电源装置中的整流电路、功率因数改善电路和电源单兀的电路图；以及
[0023]图12是用作比较例的电源装置的电路图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]以下将参考图1和2来说明根据本实施例的电源装置10。
[0026]电源装置10被配置为向负载21供给电力。例如，可以使用包括两个以上的固态发光元件22的光源单元23作为负载21。例如，可以使用发光二极管等作为固态发光元件22。注意，电源装置10没有包括负载21作为构成元件。
[0027]光源单元23包括两个以上的固态发光元件22。尽管固态发光元件22的电气连接是串联连接，但该电气连接不限于串联连接。固态发光元件22的电气连接可以是并联连接，或者可以是组合串联连接和并联连接的连接。假定固态发光元件22的发光颜色为白色，但该发光颜色不限于白色。
[0028]尽管在光源单元23中固态发光元件22的数量为两个以上，但该数量也可以为一个。在光源单元23中使用发光二极管作为固态发光元件22，但该发光元件不限于发光二极管。例如，在光源单元23中，可以使用半导体激光元件或有机电致发光元件等作为固态发光元件22。注意，尽管在电源装置10中使用光源单元23作为负载21，但负载不限于发光单元23。例如，在电源装置10中，可以使用二次电池等作为负载21。
[0029]电源装置10包括:电源单元I，其被配置为根据输入电压来生成DC (直流)电压(第一 DC电压);转换单元2，其被配置为将从电源单元I输出的第一 DC电压转换成与该第一 DC电压不同的DC电压(第二 DC电压)；以及控制单元3，其被配置为控制转换单元2。
[0030]用于对正弦波状的AC (交流)电压进行相位控制的相位控制电路11以电气方式连接至电源单元I的输入侧。例如，商用电源25等以电气方式连接至相位控制电路11的输入侧。相位控制电路11被配置为对以电气方式连接至转换单元2的输出侧的光源单元23中的各个固态发光元件22进行调光。例如，可以使用调光器等作为相位控制电路11。
[0031]电源单元I被配置为获取相位控制电路11进行了相位控制的电压作为输入电压，并且根据该输入电压生成第一 DC电压。例如，可以使用包括二极管桥和电容器的整流平滑电路等作为电源单元I。
[0032]转换单元2是有源钳位型反激转换器。转换单元2包括主开关元件Ql、子开关元件Q2、反激变压器Tl和整流元件4。主开关元件Ql和子开关元件Q2各自具有晶体管结构。例如，可以使用常闭型η沟道MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)等作为主开关元件Ql和子开关元件Q2。反激变压器Tl包括一次绕组LI和二次绕组L2。整流元件4被配置为对绕组L2中所产生的电压进行半波整流。例如，可以使用二极管(第一二极管)等作为整流元件4。在变压器Tl的一次侧设置有三次绕组L3和四次绕组L4。三次绕组L3和四次绕组L4磁耦合至一次绕组LI。具体地，四次绕组L4磁耦合至一次绕组LI，以使得可以获得极性与一次绕组LI中所产生的电压的极性相反的电压。
[0033]一次绕组LI的第一端连接至电源单元I的高电位侧，并且经由谐振电容器Cl连接至子开关元件Q2的第一主端子(在本实施例中为漏极端子)。子开关元件Q2的第二主端子(在本实施例中为源极端子)连接至一次绕组LI的第二端，并且连接至主开关元件Ql的第一主端子(在本实施例中为漏极端子)。简言之，一次绕组LI与主开关元件Ql串联连接，并且与谐振电容器Cl和子开关元件Q2的串联电路并联连接。
[0034]主开关元件Ql的第二主端子(在本实施例中为源极端子)经由电阻器Rl连接至电源单元I的低电位侧。电源单元I的低电位侧接地。
[0035]主开关元件Ql和子开关元件Q2的控制端子(在本实施例中为栅极端子)连接至控制单元3。图1中的二极管7表示用作主开关元件Ql的η沟道MOSFET的寄生二极管。此外，图1中的电容器8表示用作主开关元件Ql的η沟道MOSFET的寄生电容器。图1中的二极管9表示用作子开关元件Q2的η沟道MOSFET的寄生二极管。
[0036]二次绕组L2的第一端连接至整流元件4的第一端(在本实施例中为二极管的阳极)。整流元件4的第二端(在本实施例中为二极管的阴极)连接至谐振电感器L5的第一端。谐振电感器L5的第二端连接至平滑用的电容器C2的高电位侧。电容器C2的低电位侧连接至二次绕组L2的第二端。二次绕组L2的第二端连接至电源单元I的低电位侧。简言之，二次绕组L2与整流元件4和谐振电感器L5的串联电路串联连接。
[0037]控制单元3被配置为控制主开关元件Ql和子开关元件Q2。此外，作为控制模式，控制单元3包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式。第一控制模式是主开关元件Ql被置于接通状态并且子开关元件Q2被置于断开状态的控制模式。第二控制模式是主开关元件Ql被置于断开状态并且子开关元件Q2被置于接通状态的控制模式。第三控制模式是主开关元件Ql和子开关元件Q2这两者都被置于断开状态的控制模式。控制单元3被配置为如图2所示，使第一控制模式和第二控制模式隔着第三控制模式交替进行。注意，图2中的SI表示控制单元3的控制模式是第一控制模式的时间段。此外，图2中的S2表示控制单元3的控制模式是第二控制模式的时间段。此外，图2中的S3表示控制单元3的控制模式是第三控制模式的时间段。
[0038]控制单元3包括第一控制电路5和第二控制电路6。第一控制电路5被配置为控制主开关元件Q1。第二控制电路6被配置为控制子开关元件Q2。
[0039]第一控制电路5被配置为基于转换单元2的输出电流Il的大小来控制主开关元件Q1。第一控制电路5的操作电源是变压器Tl的三次绕组L3中所产生的电压。三次绕组L3的第一端连接至二极管Dl的阳极。