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JP2017158292A - Power supply device and lighting device - Google Patents

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JP2017158292A
JP2017158292A JP2016039038A JP2016039038A JP2017158292A JP 2017158292 A JP2017158292 A JP 2017158292A JP 2016039038 A JP2016039038 A JP 2016039038A JP 2016039038 A JP2016039038 A JP 2016039038A JP 2017158292 A JP2017158292 A JP 2017158292A
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power supply
unit
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power
output
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JP2016039038A
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Japanese (ja)
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北村 紀之
Noriyuki Kitamura
紀之 北村
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit and illumination device capable of achieving high safety in a simple configuration.SOLUTION: The power supply unit includes: a power conversion part that inputs an AC voltage and outputs a DC voltage in a non-isolated manner; a control part that monitors an input of the power conversion part; and an auxiliary power supply part that produces and outputs a first output for supplying electric power activating the control part and a second output for supplying electric power activating a control circuit controlling an operation of the power conversion part by the same transformer. The auxiliary power supply part includes a signal transmission part that is provided between a drive circuit provided on the primary side of the transformer and controlling a switching element and a detection part isolated from the drive circuit and the primary side and detecting a voltage of the first output provided on the secondary side of the transformer, and that electrically isolates a signal from the detection part for transmission to the primary side.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、電源装置および照明装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power supply device and a lighting device.

照明ユニットを点灯させる電源装置の場合には、照明ユニットに供給するための電力変換のほか、照明ユニットの光量を調光信号を入力することによって設定するための制御回路が搭載される場合がある。   In the case of a power supply device that turns on the lighting unit, in addition to power conversion for supplying the lighting unit, a control circuit for setting the light quantity of the lighting unit by inputting a dimming signal may be mounted. .

電源装置の出力容量が大きい場合には、PFC回路等、複数の電源回路が混載され、各部の動作のための電源供給は複雑化する。そのため、電源装置の安全対策を充実させる必要性も高くなる一方で、回路構成が複雑化する。   When the output capacity of the power supply device is large, a plurality of power supply circuits such as a PFC circuit are mounted together, and the power supply for the operation of each part becomes complicated. For this reason, the necessity for enhancing safety measures for the power supply device is increased, and the circuit configuration is complicated.

特許第5715522号公報Japanese Patent No. 5715522

実施形態は、簡素な構成で安全性の高い電源装置および照明装置を提供する。   The embodiment provides a highly safe power supply device and lighting device with a simple configuration.

実施形態に係る電源装置は、交流電圧を入力して非絶縁で直流電圧を出力する電力変換部と、前記電力変換部の入力を監視する制御部と、前記制御部を動作させる電力を供給する第1出力および前記電力変換部の動作を制御する制御回路を動作させる電力を供給する第2出力を同一のトランスによって生成して出力する補助電源部と、を備える。前記補助電源部は、前記トランスの一次側に設けられ、スイッチング素子を制御する駆動回路と、前記駆動回路と前記一次側から絶縁された、前記トランスの二次側に設けられた前記第1出力の電圧を検出する検出部と、の間に設けられ、前記検出部からの信号を電気的に絶縁して前記一次側に伝送する信号伝送部を含む。   The power supply apparatus according to the embodiment supplies a power conversion unit that inputs an AC voltage and outputs a DC voltage without insulation, a control unit that monitors input of the power conversion unit, and power that operates the control unit And an auxiliary power supply unit that generates and outputs a first output and a second output that supplies power for operating a control circuit that controls the operation of the power conversion unit using the same transformer. The auxiliary power supply unit is provided on the primary side of the transformer, and controls the switching element. The first output provided on the secondary side of the transformer is insulated from the drive circuit and the primary side. And a signal transmission unit that is provided between the detection unit and the first side for electrically insulating a signal from the detection unit.

本実施形態では、電力変換部の入力を監視する制御部のための電源を、電力変換部の動作を制御する制御回路を動作させる電力を供給する電源とは、別々に供給する一方で、これらを同一のトランスによって生成するので、簡素な構成で安全性の高い電源装置を実現することができる。   In the present embodiment, the power source for the control unit that monitors the input of the power conversion unit is supplied separately from the power source that supplies the power for operating the control circuit that controls the operation of the power conversion unit. Are generated by the same transformer, a highly safe power supply device can be realized with a simple configuration.

実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the power supply device concerning an embodiment. 実施形態の電源装置の一部である補助電源部を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the auxiliary power supply which is a part of power supply device of an embodiment. 実施形態の電源装置の各部のレイアウトを例示する実体的なブロック図である。It is a substantial block diagram which illustrates the layout of each part of the power unit of an embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and drawings, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図1は、本実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。
図2は、本実施形態の電源装置の一部である補助電源部を例示するブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の電源装置10は、AC−DC変換部20と、DC−DC変換部30と、制御部40と、補助電源部60と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a power supply device according to this embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an auxiliary power supply unit that is a part of the power supply device of this embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the power supply device 10 according to the present embodiment includes an AC-DC conversion unit 20, a DC-DC conversion unit 30, a control unit 40, and an auxiliary power supply unit 60.

電源装置10は、交流入力端子11a,11bと、直流出力端子11c,11dと、調光信号入力端子11eと、含む。電源装置10は、交流入力端子11a,11bを介して交流電源1に接続される。交流電源1は、たとえば商用電源である。交流電源1は、実効値が100Vまたは200Vの交流電圧を50Hzまたは60Hzで電源装置10に供給する。   The power supply device 10 includes AC input terminals 11a and 11b, DC output terminals 11c and 11d, and a dimming signal input terminal 11e. The power supply device 10 is connected to the AC power source 1 through AC input terminals 11a and 11b. AC power supply 1 is a commercial power supply, for example. The AC power supply 1 supplies an AC voltage having an effective value of 100 V or 200 V to the power supply device 10 at 50 Hz or 60 Hz.

電源装置10は、直流出力端子11c,11dを介して照明ユニット80に接続される。照明ユニット80は、たとえば発光素子82を含む。発光素子82は、たとえば半導体発光素子(Light Emitting Diode)や、有機発光素子(Organic Light Emitting Diode)等である。   The power supply device 10 is connected to the illumination unit 80 via the DC output terminals 11c and 11d. The lighting unit 80 includes, for example, a light emitting element 82. The light-emitting element 82 is, for example, a semiconductor light-emitting element (Light Emitting Diode), an organic light-emitting element (Organic Light Emitting Diode), or the like.

電源装置10は、調光信号入力端子11eを介して、調光装置2に接続される。電源装置10は、調光信号入力端子11eを介して、調光装置2から出力される調光信号Sdを受信する。   The power supply device 10 is connected to the light control device 2 through the light control signal input terminal 11e. The power supply device 10 receives the dimming signal Sd output from the dimming device 2 via the dimming signal input terminal 11e.

調光信号Sdは、調光度Dを設定する信号である。調光度Dは、電源装置10によって点灯される照明ユニット80の光量を示す。たとえば、調光信号Sdが最小の調光度Dminを示す場合には、照明ユニット80の光量は最小となる。調光信号Sdが最大の調光度Dmaxを示す場合には、照明ユニット80の光量は最大となる。   The dimming signal Sd is a signal for setting the dimming degree D. The dimming degree D indicates the amount of light of the illumination unit 80 that is turned on by the power supply device 10. For example, when the dimming signal Sd indicates the minimum dimming degree Dmin, the light amount of the illumination unit 80 is minimum. When the dimming signal Sd indicates the maximum dimming degree Dmax, the light amount of the illumination unit 80 is maximum.

調光装置2は、入力された調光度Dの設定値等にしたがって、調光信号Sdを生成し、出力する。生成される調光信号Sdは、アナログ値であってもよく、ディジタル値であってもよい。調光信号Sdは、たとえば照明ユニット80の光量に応じて増大する電圧値を有するアナログ信号であり、あるいはDALI(Digital Addressable Lighting Interface)等にもとづくデータを含む信号等である。   The dimming device 2 generates and outputs a dimming signal Sd according to the input set value of the dimming degree D or the like. The generated dimming signal Sd may be an analog value or a digital value. The dimming signal Sd is, for example, an analog signal having a voltage value that increases in accordance with the light amount of the lighting unit 80, or a signal including data based on DALI (Digital Addressable Lighting Interface) or the like.

電源装置10は、交流電源1から交流電力の供給を受けて、交流電力を直流電力に変換して出力する。出力される直流電力は、照明ユニット80に供給される。照明ユニット80の光量は、調光装置2からの調光信号Sdにもとづいて設定される。   The power supply device 10 receives supply of AC power from the AC power supply 1, converts the AC power into DC power, and outputs the DC power. The output DC power is supplied to the lighting unit 80. The light quantity of the illumination unit 80 is set based on the dimming signal Sd from the dimming device 2.

他の実施形態では、照明装置100は、電源装置10と、照明ユニット80と、を備え、電源装置10および照明ユニット80は、一体に接続され、または電源装置10および照明ユニット80は、別体で設けられ、電気的に接続されている。   In another embodiment, the lighting device 100 includes the power supply device 10 and the lighting unit 80, and the power supply device 10 and the lighting unit 80 are connected together, or the power supply device 10 and the lighting unit 80 are separate. And are electrically connected.

電源装置10の各部の構成について説明する。
AC−DC変換部20は、交流入力端子11a,11bを介して交流電源1に接続される。AC−DC変換部20は、整流回路21と、力率改善回路(Power Factor Correction circuit、以下、PFC回路ともいう。)22と、を含む。整流回路21およびPFC回路22は、この順で縦続に接続されている。
The configuration of each part of the power supply device 10 will be described.
The AC-DC converter 20 is connected to the AC power source 1 via AC input terminals 11a and 11b. The AC-DC converter 20 includes a rectifier circuit 21 and a power factor correction circuit (hereinafter also referred to as a PFC circuit) 22. The rectifier circuit 21 and the PFC circuit 22 are connected in cascade in this order.

整流回路21は、交流電圧を整流して脈流を出力する。PFC回路22は、脈流を入力して、昇圧された直流電圧に変換して出力する。PFC回路22は、スイッチング素子23と、ダイオード24と、コイル25と、平滑コンデンサ26と、制御回路27と、を含む。スイッチング素子23は、制御端子(たとえばMOSFETのゲート端子)を介して制御回路27によって駆動される。スイッチング素子23は、制御回路27によって設定されるオン時間またはオフ時間でスイッチングする。   The rectifier circuit 21 rectifies the AC voltage and outputs a pulsating flow. The PFC circuit 22 inputs a pulsating flow, converts it into a boosted DC voltage, and outputs it. PFC circuit 22 includes a switching element 23, a diode 24, a coil 25, a smoothing capacitor 26, and a control circuit 27. The switching element 23 is driven by a control circuit 27 via a control terminal (for example, a gate terminal of a MOSFET). The switching element 23 switches at an on time or an off time set by the control circuit 27.

PFC回路22は、入力される脈流の電圧が低いときには、スイッチング素子23がオンする期間が長く、脈流の電圧が高いときにはスイッチング素子23がオンする期間が短くなるように動作する。そのため、平滑コンデンサ26に入力される電流波形の歪が低減され、高調波が抑制される。   The PFC circuit 22 operates so that the period during which the switching element 23 is turned on is long when the input pulsating voltage is low, and the period during which the switching element 23 is turned on is short when the pulsating voltage is high. Therefore, distortion of the current waveform input to the smoothing capacitor 26 is reduced, and harmonics are suppressed.

制御回路27は、スイッチング素子23を駆動するための駆動回路を含んでいる。駆動回路のために、制御回路27は、たとえば5Vより高い電源電圧を供給されて動作する。制御回路27の電源電圧Vcc2は、たとえば平滑コンデンサ26の低電位側またはスイッチング素子23の接地端子(たとえばMOSFETのソース端子)を基準電位として15Vである。   The control circuit 27 includes a drive circuit for driving the switching element 23. For the driving circuit, the control circuit 27 operates by being supplied with a power supply voltage higher than 5 V, for example. The power supply voltage Vcc2 of the control circuit 27 is, for example, 15V with the low potential side of the smoothing capacitor 26 or the ground terminal of the switching element 23 (for example, the source terminal of the MOSFET) as a reference potential.

PFC回路22は、昇圧電源回路に限らず、昇降圧電源回路や降圧電源回路であってもよい。また、PFC回路22は、AC−DC変換部20の出力電力容量が大きい場合、たとえば25Wを超える場合に用いられる。AC−DC変換部20の出力電力容量が、たとえば25W以下の場合には、PFC回路22を用いずに、整流回路21の出力をそのまま平滑コンデンサ26に接続するようにしてもよい。   The PFC circuit 22 is not limited to a step-up power supply circuit, and may be a step-up / step-down power supply circuit or a step-down power supply circuit. The PFC circuit 22 is used when the output power capacity of the AC-DC converter 20 is large, for example, when it exceeds 25 W. When the output power capacity of the AC-DC converter 20 is, for example, 25 W or less, the output of the rectifier circuit 21 may be directly connected to the smoothing capacitor 26 without using the PFC circuit 22.

DC−DC変換部30は、AC−DC変換部20の出力に接続されている。AC−DC変換部20およびDC−DC変換部30は、縦続に接続されている。AC−DC変換部20およびDC−DC変換部30は、いずれも交流電源1に対する絶縁を行っておらず、電源装置10は、非絶縁の電源回路である。   The DC-DC converter 30 is connected to the output of the AC-DC converter 20. The AC-DC converter 20 and the DC-DC converter 30 are connected in cascade. Neither the AC-DC conversion unit 20 nor the DC-DC conversion unit 30 performs insulation with respect to the AC power supply 1, and the power supply device 10 is a non-insulated power supply circuit.

この例では、DC−DC変換部30は、降圧電源回路である。DC−DC変換部30は、スイッチング素子31と、ダイオード32と、コイル33と、出力コンデンサ34と、制御回路35と、を含む。直列に接続されたスイッチング素子31およびダイオード32がAC−DC変換部20の出力に並列に接続されている。スイッチング素子31およびダイオード32の接続ノードは、コイル33の一方の端子に接続されている。コイル33の他方の端子は、出力コンデンサ34の高電位側の端子を介して、高電位側の直流出力端子11cに接続されている。出力コンデンサ34の低電位側の端子は、低電位側の直流出力端子11dに接続されている。   In this example, the DC-DC converter 30 is a step-down power supply circuit. The DC-DC conversion unit 30 includes a switching element 31, a diode 32, a coil 33, an output capacitor 34, and a control circuit 35. A switching element 31 and a diode 32 connected in series are connected in parallel to the output of the AC-DC converter 20. A connection node between the switching element 31 and the diode 32 is connected to one terminal of the coil 33. The other terminal of the coil 33 is connected to the DC output terminal 11 c on the high potential side via the terminal on the high potential side of the output capacitor 34. The low potential side terminal of the output capacitor 34 is connected to the low potential side DC output terminal 11d.

スイッチング素子31は、nチャネルMOSFETである。制御回路35は、nチャネルMOSFETのゲートソース間に駆動のための電圧を印加できるように接続される。そのため、制御回路35が動作するための電源は、スイッチング素子31およびダイオード32の接続ノード、つまりnチャネルMOSFETのソース端子の電位を基準に供給される。この電源は、上述のPFC回路22の制御回路27の動作のために供給される電源から絶縁されたフローティング電源Vcc3である。   The switching element 31 is an n-channel MOSFET. The control circuit 35 is connected so that a voltage for driving can be applied between the gate and source of the n-channel MOSFET. Therefore, power for operating the control circuit 35 is supplied with reference to the connection node of the switching element 31 and the diode 32, that is, the potential of the source terminal of the n-channel MOSFET. This power source is a floating power source Vcc3 that is insulated from the power source supplied for the operation of the control circuit 27 of the PFC circuit 22 described above.

制御回路35は、スイッチング素子31およびダイオード32の接続ノードを基準電位にして動作するので、nチャネルMOSFET(スイッチング素子31)のゲートソース間にVcc3までの駆動電圧を印加することができる。   Since the control circuit 35 operates with the connection node of the switching element 31 and the diode 32 as a reference potential, a drive voltage up to Vcc3 can be applied between the gate and source of the n-channel MOSFET (switching element 31).

なお、図示しないが、DC−DC変換部30の出力電流や出力電圧の検出回路は、平滑コンデンサ26の低電位側の端子または低電位側の直流出力端子11dを基準電位として動作する。そのため、制御回路35に供給される制御信号Vd等の伝達については、フォトカプラやトランス等の信号伝達デバイスを用いて行われる。   Although not shown, the output current and output voltage detection circuit of the DC-DC converter 30 operates using the low potential side terminal of the smoothing capacitor 26 or the low potential side DC output terminal 11d as a reference potential. Therefore, transmission of the control signal Vd and the like supplied to the control circuit 35 is performed using a signal transmission device such as a photocoupler or a transformer.

制御部40は、たとえば外部から供給される調光信号Sdを受信して、調光信号Sdに含まれる調光度Dに応じた電圧値Vdに変換する。変換された電圧値Vdは、DC−DC変換部30に供給されて、DC−DC変換部30は、調光度Dに応じた出力電流を設定する。   For example, the control unit 40 receives a dimming signal Sd supplied from the outside and converts it to a voltage value Vd corresponding to the dimming degree D included in the dimming signal Sd. The converted voltage value Vd is supplied to the DC-DC conversion unit 30, and the DC-DC conversion unit 30 sets an output current according to the dimming degree D.

制御部40は、入力電圧Vinの値を検出できるように接続されている。入力電圧Vinは、この例では、整流回路21の脈流電圧である。また、制御部40は、突入電流防止回路50に接続されている。制御部40は、入力電圧Vinを監視している。制御部40は、入力電圧Vinが所定の電圧以下の場合には、突入電流防止回路50を動作させて、平滑コンデンサ26への充電電流を制限する。制御部40は、入力電圧Vinが所定の電圧値に到達したときに、突入電流防止回路50の動作を停止する。   The controller 40 is connected so that the value of the input voltage Vin can be detected. The input voltage Vin is a pulsating voltage of the rectifier circuit 21 in this example. The control unit 40 is connected to an inrush current prevention circuit 50. The control unit 40 monitors the input voltage Vin. When the input voltage Vin is equal to or lower than the predetermined voltage, the control unit 40 operates the inrush current prevention circuit 50 to limit the charging current to the smoothing capacitor 26. The controller 40 stops the operation of the inrush current prevention circuit 50 when the input voltage Vin reaches a predetermined voltage value.

制御部40は、入力電圧Vinを監視して、入力電圧Vinに異常があるときには、電源装置10の動作を停止する。具体的には、PFC回路22の制御回路27の電源は、保護スイッチ41を介して供給され、保護スイッチ41は、入力電圧Vinに異常があるときには、電源Vcc2を遮断する。PFC回路22の制御回路27には、電源Vcc2が供給されないので、動作を停止し、電源装置10は動作を停止する。   The control unit 40 monitors the input voltage Vin, and stops the operation of the power supply device 10 when the input voltage Vin is abnormal. Specifically, the power of the control circuit 27 of the PFC circuit 22 is supplied via the protection switch 41, and the protection switch 41 cuts off the power supply Vcc2 when the input voltage Vin is abnormal. Since the power supply Vcc2 is not supplied to the control circuit 27 of the PFC circuit 22, the operation is stopped and the power supply device 10 is stopped.

制御部40は、他の保護機能等を含むようにしてもよい。たとえば、電源装置10の出力電圧の異常を監視し、異常時には、AC−DC変換部20やDC−DC変換部30の動作を停止させるようにしてもよい。   The control unit 40 may include other protection functions. For example, an abnormality in the output voltage of the power supply device 10 may be monitored, and the operation of the AC-DC conversion unit 20 or the DC-DC conversion unit 30 may be stopped when the abnormality occurs.

制御部40は、上述したPFC用電源Vcc2やフローティング電源Vcc3よりも低い電圧の制御用電源Vcc1で動作する。制御用電源Vcc1は、たとえば5Vや、3.3Vである。   The control unit 40 operates with a control power supply Vcc1 having a lower voltage than the PFC power supply Vcc2 and the floating power supply Vcc3 described above. The control power supply Vcc1 is, for example, 5V or 3.3V.

制御部40は、たとえばマイクロコンピュータと、メモリと、を含む(図示せず)。制御部40は、メモリに格納されたプログラムにしたがって、電源装置10の入力電圧を監視し、保護動作を実行する。制御部40は、プログラムにしたがって、調光信号を調光度を表す電圧を有する制御信号Vdに変換する。   Control unit 40 includes, for example, a microcomputer and a memory (not shown). The control unit 40 monitors the input voltage of the power supply device 10 according to a program stored in the memory and executes a protection operation. The control unit 40 converts the dimming signal into a control signal Vd having a voltage representing the dimming degree according to the program.

突入電流防止回路50は、交流入力端子11aと整流回路21との間に直列に接続されている。突入電流防止回路50は、交流入力端子11bと整流回路21との間に直列に接続されていてもよい。突入電流防止回路50は、PTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ51と、リレー52と、を含む。PTCサーミスタ51およびリレー52は、並列に接続されている。   The inrush current prevention circuit 50 is connected in series between the AC input terminal 11 a and the rectifier circuit 21. The inrush current prevention circuit 50 may be connected in series between the AC input terminal 11 b and the rectifier circuit 21. Inrush current prevention circuit 50 includes a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor 51 and a relay 52. The PTC thermistor 51 and the relay 52 are connected in parallel.

リレー52は、保護スイッチ41によって動作をし、動作を停止する。たとえば、保護スイッチ41は、制御部40から出力される駆動信号D0によってオンまたはオフする。駆動信号D0がアクティブな場合に、保護スイッチ41はオンし、リレー52に電源Vcc2を供給する。そのためリレー52は、接点を閉じるように動作する。駆動信号D0が非アクティブな場合には、保護スイッチ41はオフし、リレー52の接点は開放される。   The relay 52 is operated by the protection switch 41 and stops operating. For example, the protection switch 41 is turned on or off by the drive signal D0 output from the control unit 40. When the drive signal D0 is active, the protection switch 41 is turned on and supplies the power source Vcc2 to the relay 52. Therefore, the relay 52 operates so as to close the contact. When the drive signal D0 is inactive, the protection switch 41 is turned off and the contact of the relay 52 is opened.

補助電源部60は、AC−DC変換部20の出力を入力する。補助電源部60は、AC−DC変換部20から出力される直流電圧から電源Vcc1,Vcc2,Vcc3を生成して、各部に供給する。   The auxiliary power supply unit 60 inputs the output of the AC-DC conversion unit 20. The auxiliary power supply unit 60 generates power supplies Vcc1, Vcc2, and Vcc3 from the direct-current voltage output from the AC-DC conversion unit 20, and supplies them to each unit.

図2に示すように、補助電源部60は、たとえばフライバック形式の電源回路と、電圧レギュレータ67と、を含む。補助電源部60は、スイッチング素子61と、制御回路62と、トランス63と、を含む。補助電源部60は、スイッチング素子61によってトランス63の一次巻線を駆動し、2つの二次巻線から複数の電源を生成する。制御用電源Vcc1およびPFC用電源Vcc2は、1つの二次巻線から生成される。PFC用電源Vcc2は、トランス63の二次巻線に接続されたダイオード64、出力コンデンサ65によって生成される。   As shown in FIG. 2, auxiliary power supply unit 60 includes, for example, a flyback power supply circuit and a voltage regulator 67. Auxiliary power supply unit 60 includes a switching element 61, a control circuit 62, and a transformer 63. The auxiliary power supply unit 60 drives the primary winding of the transformer 63 by the switching element 61 and generates a plurality of power supplies from the two secondary windings. The control power supply Vcc1 and the PFC power supply Vcc2 are generated from one secondary winding. The PFC power supply Vcc2 is generated by a diode 64 connected to the secondary winding of the transformer 63 and an output capacitor 65.

制御用電源Vcc1は、PFC用電源Vcc2を入力とする電圧レギュレータ67によって生成される。   The control power supply Vcc1 is generated by a voltage regulator 67 that receives the PFC power supply Vcc2.

制御回路用電源Vcc1およびPFC用電源Vcc2は、一次側と二次側とが電気的に絶縁されたフィードバック回路70によって安定化される。フィードバック回路70は、フォトカプラ71と、抵抗器72と、定電圧ダイオード73と、を含む。フォトカプラ71の受光トランジスタ71aは、制御回路62の制御用端子に接続されている。フォトカプラ71の発光ダイオード71bのアノード端子は、抵抗器72を介してPFC用電源Vcc2の正側に接続されている。フォトカプラ71の発光ダイオード71bのカソード端子は、定電圧ダイオード73を介してPFC用電源Vcc2の負側(GND)に接続されている。PFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1は、フォトカプラ71によって電気的に絶縁されて、一次側の制御回路62に制御信号をフィードバックする。   The control circuit power supply Vcc1 and the PFC power supply Vcc2 are stabilized by a feedback circuit 70 in which the primary side and the secondary side are electrically insulated. The feedback circuit 70 includes a photocoupler 71, a resistor 72, and a constant voltage diode 73. The light receiving transistor 71 a of the photocoupler 71 is connected to the control terminal of the control circuit 62. The anode terminal of the light emitting diode 71b of the photocoupler 71 is connected to the positive side of the PFC power supply Vcc2 via the resistor 72. The cathode terminal of the light emitting diode 71b of the photocoupler 71 is connected to the negative side (GND) of the PFC power supply Vcc2 via the constant voltage diode 73. The PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1 are electrically insulated by the photocoupler 71 and feed back a control signal to the control circuit 62 on the primary side.

後に詳述するが、たとえば補助電源部60の一次側の基準電位は、入力コンデンサ66の低電位側の端子に設定される。入力コンデンサ66の低電位側の端子は、平滑コンデンサ26の低電位側の端子に接続されている。たとえば補助電源部の二次側の基準電位は、出力コンデンサ65の低電位側の端子に設定される。つまり、補助電源部60のトランス63およびフィードバック回路70において、それぞれ基準電位が設定されている。   As will be described in detail later, for example, the reference potential on the primary side of the auxiliary power supply unit 60 is set to the terminal on the low potential side of the input capacitor 66. The low potential side terminal of the input capacitor 66 is connected to the low potential side terminal of the smoothing capacitor 26. For example, the secondary-side reference potential of the auxiliary power supply unit is set to the low-potential side terminal of the output capacitor 65. That is, the reference potential is set in each of the transformer 63 and the feedback circuit 70 of the auxiliary power supply unit 60.

トランス63の一次側では、高電圧、大電流のスイッチング動作が行われている。本実施形態の電源装置10では、このような一次側の基準電位から、電圧安定化のための信号検出を行うPFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1の側の基準電位を実質的に分離している。一次側および二次側の基準電位を実質的に分離することによって、PFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1を安定して生成し、それぞれの対象に供給するすることができる。そのため、これらの電源によって動作する各種保護機能は、確実な動作が保証される。   On the primary side of the transformer 63, switching operation of high voltage and large current is performed. In the power supply device 10 of the present embodiment, the reference potential on the side of the PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1 that performs signal detection for voltage stabilization is substantially separated from the reference potential on the primary side. Yes. By substantially separating the primary side and secondary side reference potentials, the PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1 can be stably generated and supplied to the respective objects. Therefore, the various protection functions operated by these power supplies are guaranteed to operate reliably.

フローティング電源Vcc3は、トランス63の他方の二次巻線によって生成される。他方の二次巻線には、ダイオード68および出力コンデンサ69が接続されている。フローティング電源Vcc3は、フィードバックによる安定化は行われないが、フライバック形式の電源のクロスレギュレーションにより、ある程度の安定化が図られる。   The floating power supply Vcc3 is generated by the other secondary winding of the transformer 63. A diode 68 and an output capacitor 69 are connected to the other secondary winding. The floating power supply Vcc3 is not stabilized by feedback, but is stabilized to some extent by cross regulation of the flyback power supply.

これらの電源は、1つの補助電源部60のトランスに巻回された複数の二次巻線によって生成されるので、ほぼ同一の立上り速度で起動する。上述したとおり、PFC用電源Vcc2およびフローティング電源Vcc3は、制御用電源Vcc1よりも高い電圧値を有する。そのため、制御用電源Vcc1は、他の電源よりも先に起動するので、制御部40の動作が確定する。そのため、制御部40は、他の部分の監視等を行うことができる。   Since these power supplies are generated by a plurality of secondary windings wound around the transformer of one auxiliary power supply section 60, they are started at substantially the same rising speed. As described above, the PFC power supply Vcc2 and the floating power supply Vcc3 have higher voltage values than the control power supply Vcc1. For this reason, the control power supply Vcc1 is started before the other power supplies, so that the operation of the control unit 40 is determined. Therefore, the control unit 40 can monitor other parts.

本実施形態の電源装置10の動作について説明する。
図3は、実施形態の電源装置の各部のレイアウトを例示する実体的なブロック図である。
図3に示すように、本実施形態の電源装置10では、補助電源部60のトランス63およびフォトカプラ71によってトランス63の一次側の基準電位と二次側の基準電位とが実質的に分離されている。
The operation of the power supply device 10 of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a substantial block diagram illustrating the layout of each unit of the power supply device according to the embodiment.
As shown in FIG. 3, in the power supply device 10 of the present embodiment, the primary side reference potential and the secondary side reference potential of the transformer 63 are substantially separated by the transformer 63 and the photocoupler 71 of the auxiliary power supply unit 60. ing.

トランス63の一次側では、たとえばAC−DC変換部20の平滑コンデンサ26の低電位側端子の電位が基準電位となるように、配線のレイアウトが設定される。具体的には、たとえば、平滑コンデンサ26の低電位側端子を接続するパターンをより幅広く設定する。DC−DC変換部30のダイオード32のアノードおよび出力コンデンサ34の低電位端子等が接続されるパターンを平滑コンデンサ26のパターンとより短い距離で接続するように配置する。補助電源部60のスイッチング素子61、制御回路62、およびフォトカプラ71の受光トランジスタ71aの基準電位は、入力コンデンサ66の低電位側端子とともに、一次側の基準電位パターンに接続される。   On the primary side of the transformer 63, for example, the wiring layout is set so that the potential of the low potential side terminal of the smoothing capacitor 26 of the AC-DC converter 20 becomes the reference potential. Specifically, for example, the pattern for connecting the low potential side terminals of the smoothing capacitor 26 is set wider. The pattern to which the anode of the diode 32 of the DC-DC converter 30 and the low potential terminal of the output capacitor 34 are connected is arranged so as to be connected to the pattern of the smoothing capacitor 26 at a shorter distance. The reference potentials of the switching element 61 of the auxiliary power source 60, the control circuit 62, and the light receiving transistor 71a of the photocoupler 71 are connected to the primary reference potential pattern together with the low potential side terminal of the input capacitor 66.

トランス63の二次側のPFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1では、たとえば出力コンデンサ65の低電位側端子の電位が基準電位となるように、配線のレイアウトが設定される。たとえば、フィードバック回路70の発光ダイオード71b、出力コンデンサの低電位側端子、および電圧レギュレータ67の接地端子等は、二次側の基準電位に短い距離で接続されるようにレイアウトされる。   In the PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1 on the secondary side of the transformer 63, the wiring layout is set so that, for example, the potential of the low potential side terminal of the output capacitor 65 becomes the reference potential. For example, the light emitting diode 71b of the feedback circuit 70, the low potential side terminal of the output capacitor, the ground terminal of the voltage regulator 67, and the like are laid out so as to be connected to the secondary side reference potential at a short distance.

トランス63の一次側では、PFC回路22やDC−DC変換部30において、高電圧、大電流のスイッチング動作が行われているので、スイッチング動作によるノイズの影響が大きい。   On the primary side of the transformer 63, the PFC circuit 22 and the DC-DC converter 30 perform a switching operation with a high voltage and a large current, so that the influence of noise due to the switching operation is large.

トランス63の二次側は、トランス63によって、電力伝達上、電気的に分離されており、フォトカプラ71によって信号伝達上も電気的に分離されている。したがって、PFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1の安定化制御については、ノイズの影響を受けにくくなり、安定した制御動作を行うことができる。   The secondary side of the transformer 63 is electrically separated by the transformer 63 in terms of power transmission, and is also electrically separated by the photocoupler 71 in terms of signal transmission. Therefore, the stabilization control of the PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1 is less affected by noise, and a stable control operation can be performed.

本実施形態の電源装置10の作用および効果について説明する。
本実施形態の電源装置10では、制御用電源Vcc1、PFC用電源Vcc2およびフローティング用電源Vcc3は、単一の補助電源部60によって、それぞれ生成されるので、簡素な構成でありながら、安定した電源を生成し、各部に供給することができる。
The operation and effect of the power supply device 10 of the present embodiment will be described.
In the power supply device 10 of the present embodiment, the control power supply Vcc1, the PFC power supply Vcc2, and the floating power supply Vcc3 are generated by the single auxiliary power supply unit 60, respectively. Can be generated and supplied to each part.

PFC用電源Vcc2および制御用電源Vcc1については、トランス63およびフォトカプラ71によって、信号伝達において基準電位が分離されている。そのため、これらの電源については、高電圧、大電流のスイッチングの影響を受けにくく、補助電源部60は、安定して電源を生成し、各部に供給することができる。   For the PFC power supply Vcc2 and the control power supply Vcc1, the reference potential is separated in signal transmission by the transformer 63 and the photocoupler 71. Therefore, these power supplies are not easily affected by switching of high voltage and large current, and the auxiliary power supply unit 60 can stably generate the power and supply it to each part.

このように、本実施形態の電源装置10では、安定して制御部40やAC−DC変換部20に制御用の電源を供給することができるので、制御部40の動作を確実に行うことができる。そのため、電源装置10の異常に対して、確実に保護することが可能になる。   As described above, in the power supply device 10 of the present embodiment, the control power can be stably supplied to the control unit 40 and the AC-DC conversion unit 20, so that the operation of the control unit 40 can be reliably performed. it can. Therefore, it is possible to reliably protect against the abnormality of the power supply device 10.

以上説明した実施形態によれば、複簡素な構成で安全性の高い電源装置および照明装置を実現することができる。   According to the embodiment described above, a highly safe power supply apparatus and lighting apparatus can be realized with a simple structure.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1 交流電源、2 調光装置、10 電源装置、20 AC−DC変換部、21 整流回路、22 PFC回路、23 スイッチング素子、24 ダイオード、25 コイル、26 平滑コンデンサ、27 制御回路、30 DC−DC変換部、31 スイッチング素子、32 ダイオード、33 コイル、34 出力コンデンサ、35 制御回路、40 制御部、41 保護スイッチ、50 突入電流防止回路、51 PTCサーミスタ、52 リレー、60 補助電源部、61 スイッチング素子、62 制御回路、63 トランス、64 ダイオード、65 出力コンデンサ、66 入力コンデンサ、67 電圧レギュレータ、68 ダイオード、69 出力コンデンサ、70 フィードバック回路、71 フォトカプラ、72 抵抗器、73 定電圧ダイオード、80 照明ユニット、82 発光素子、100 照明装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply, 2 Light control device, 10 Power supply device, 20 AC-DC conversion part, 21 Rectifier circuit, 22 PFC circuit, 23 Switching element, 24 Diode, 25 Coil, 26 Smoothing capacitor, 27 Control circuit, 30 DC-DC Conversion unit, 31 switching element, 32 diode, 33 coil, 34 output capacitor, 35 control circuit, 40 control unit, 41 protection switch, 50 inrush current prevention circuit, 51 PTC thermistor, 52 relay, 60 auxiliary power supply unit, 61 switching element 62 control circuit 63 transformer 64 diode 65 output capacitor 66 input capacitor 67 voltage regulator 68 diode 69 output capacitor 70 feedback circuit 71 photocoupler 72 resistor 73 constant voltage diode , 80 lighting units, 82 light-emitting element, 100 illumination device

Claims (3)

交流電圧を入力して非絶縁で直流電圧を出力する電力変換部と、
前記電力変換部の入力を監視する制御部と、
前記制御部を動作させる電力を供給する第1出力および前記電力変換部の動作を制御する制御回路を動作させる電力を供給する第2出力を同一のトランスによって生成して出力する補助電源部と、
を備え、
前記補助電源部は、
前記トランスの一次側に設けられ、スイッチング素子を制御する駆動回路と、前記駆動回路と前記一次側から絶縁された、前記トランスの二次側に設けられた前記第1出力の電圧を検出する検出部と、の間に設けられ、前記検出部からの信号を電気的に絶縁して前記一次側に伝送する信号伝送部を含む電源装置。
A power converter that inputs AC voltage and outputs DC voltage without insulation;
A control unit for monitoring the input of the power conversion unit;
An auxiliary power supply unit that generates and outputs a first output for supplying electric power for operating the control unit and a second output for supplying electric power for operating a control circuit that controls the operation of the power conversion unit;
With
The auxiliary power unit is
A drive circuit provided on the primary side of the transformer for controlling a switching element; and a detection for detecting a voltage of the first output provided on the secondary side of the transformer, insulated from the drive circuit and the primary side. And a signal transmission unit that is provided between the first unit and the signal transmission unit that electrically insulates a signal from the detection unit and transmits the signal to the primary side.
前記信号伝送部は、フォトカプラを含む請求項1記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the signal transmission unit includes a photocoupler. 請求項1または2に記載された電源装置と、
前記電源装置から直流電力を供給されて点灯する照明負荷と、
を備えた照明装置。
A power supply device according to claim 1 or 2,
A lighting load that is lit by being supplied with DC power from the power supply device;
A lighting device comprising:
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