專利名稱：絕緣型電源裝置及照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有電壓變換用的變壓器的絕緣型電源裝置以及在使用它的照明裝置中利用的有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在電源裝置中有絕緣型AC-DC變換器，其具有電壓變換用的變壓器，用于變換交流電力的電壓，整流在次級(jí)側(cè)感生的交流，變換為希望的電位的直流電壓。作為絕緣型的AC-DC變換器，例如公知通過(guò)開(kāi)關(guān)控制流過(guò)電壓變換用的變壓器的初級(jí)側(cè)線圈的電流，控制在次級(jí)側(cè)線圈中感生的電壓那樣的開(kāi)關(guān)電源裝置。但是，在開(kāi)關(guān)電源裝置中，為提高電力效率多采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制，即使在絕緣型AC-DC變換器中，也提出了這樣的發(fā)明:通過(guò)光耦合器向初級(jí)側(cè)控制電路反饋次級(jí)側(cè)的輸出的檢出信號(hào)，初級(jí)側(cè)控制電路使用PWM脈沖驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通、關(guān)斷，控制流過(guò)初級(jí)側(cè)線圈的電流(例如參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平7-31142號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的電源裝置，因?yàn)槭菑拇渭?jí)側(cè)通過(guò)光耦合器向初級(jí)側(cè)控制電路反饋輸出的檢出信號(hào)的裝置，所以能夠控制使維持輸出電壓恒定。但是，在想要用外部控制信號(hào)使輸出電壓變化的情況下，例如考慮檢測(cè)輸出、用外部控制信號(hào)改變生成反饋信號(hào)的次級(jí)側(cè)的誤差放大器的參照電壓的方式，但是，誤差放大器多有比較大的時(shí)間常數(shù)，在那種情況下，通過(guò)其時(shí)間常數(shù)在反饋信號(hào)中產(chǎn)生延遲，電路的響應(yīng)特性變差，難于快速地控制輸出，存在這樣不恰當(dāng)?shù)那闆r。
本發(fā)明人們，研究在LED燈那樣的進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)的電源裝置中使用PWM控制調(diào)整亮度的方式。此外，這里所述的PWM控制與上述初級(jí)側(cè)控制電路內(nèi)的本地PWM控制不同，從外部供給PWM控制信號(hào)。以前，在用來(lái)自外部的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)光控制的電源裝置中，有根據(jù)外部PWM控制信號(hào)使間斷地流過(guò)負(fù)載的輸出電流的脈沖寬度變化的調(diào)光方式(稱PWM調(diào)光)、和根據(jù)外部PWM控制信號(hào)的占空比使連續(xù)流過(guò)負(fù)載的輸出電流的絕對(duì)值變化的調(diào)光方式(稱DC調(diào)光)。其中，DC調(diào)光方式與PWM調(diào)光方式相比，有對(duì)于平均電流的亮度的線性性差這樣的不恰當(dāng)?shù)那闆r。另外，對(duì)于DC調(diào)光方式，當(dāng)使外部PWM控制信號(hào)的占空比變化時(shí)，因?yàn)樾枰答侂妷旱慕^對(duì)值變化，所以有響應(yīng)延遲這樣的不恰當(dāng)?shù)那闆r。另一方面，在PWM調(diào)光方式中，在僅向初級(jí)側(cè)控制電路輸入外部PWM控制信號(hào)那樣的情況下，當(dāng)使外部PWM控制信號(hào)的占空比變化時(shí)，反饋信號(hào)從希望的電平偏離，輸出電流的峰值變化，有不能進(jìn)行調(diào)光控制這樣的不恰當(dāng)?shù)那闆r。此外關(guān)于這種不恰當(dāng)?shù)那闆r在實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明。另外，以前在用外部PWM控制信號(hào)控制輸出電流的情況下，一般，如圖10所示，在絕緣型AC-DC變換器的后級(jí)連接DC-DC變換器，從外部向后級(jí)的DC-DC變換器輸入PWM控制信號(hào)，使輸出電流的絕對(duì)值或者脈沖電流的脈沖寬度變化。可是，圖10中所示那樣的二變換器方式的電源裝置，因?yàn)椴考?shù)多，所以有引起成本上升同時(shí)小型化困難這樣的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過(guò)向初級(jí)側(cè)的電路和次級(jí)側(cè)的電路分別供給輸出控制用的PWM控制脈沖信號(hào)，能夠用一個(gè)絕緣型AC-DC變換器實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性優(yōu)良、能夠用外部控制信號(hào)控制輸出的電源裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種絕緣型電源裝置，其具有:變換向初級(jí)側(cè)輸入的交流電力后向次級(jí)側(cè)輸出的電力變換單元；在上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)設(shè)置的整流單元；在通過(guò)上述整流單元整流的電流.電壓中使通過(guò)規(guī)定的頻帶的電流.電壓的濾波器；檢測(cè)通過(guò)上述濾波器向負(fù)載供給的輸出電流或者輸出電壓的檢測(cè)單元；根據(jù)通過(guò)上述檢測(cè)單元得到的檢出信號(hào)生成并輸出控制流過(guò)上述電力變換單元的初級(jí)側(cè)的電流的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)的控制電路；和向上述控制電路傳遞通過(guò)上述檢測(cè)單元得到的檢出信號(hào)的信號(hào)傳遞單元，其中，構(gòu)成為，向上述控制電路和上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)的電路雙方供給輸出控制信號(hào)，控制輸出電流或者輸出電壓。通過(guò)上述那樣的結(jié)構(gòu)，能夠用一個(gè)絕緣型AC-DC變換器實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性優(yōu)良、能夠用外部控制信號(hào)控制輸出的電源裝置。這里，理想的是上述輸出控制信號(hào)是在占空比中具有控制信息的規(guī)定頻率的輸出控制脈沖信號(hào)，上述濾波器構(gòu)成為截止頻率比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高，上述控制電路具有:屏蔽電路，用于根據(jù)從外部供給的上述輸出控制脈沖信號(hào)切斷向上述開(kāi)關(guān)元件供給的控制信號(hào)，在上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)設(shè)置修正單元，用于根據(jù)上述輸出控制脈沖信號(hào)，補(bǔ)償在上述屏蔽電路切斷上述控制信號(hào)時(shí)作為原因的上述檢出信號(hào)的降落，進(jìn)行修正，不使向上述控制電路的反饋信號(hào)變化。通過(guò)設(shè)置把濾波器的截止頻率設(shè)定的比輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高、而且進(jìn)行修正使即使輸出控制脈沖信號(hào)的占空比變化反饋信號(hào)也不變化的修正單元，能夠抑制輸出的峰值變化，在負(fù)載是LED燈的情況下能夠提高通過(guò)輸出控制脈沖信號(hào)的調(diào)光控制的線性性。另外，理想的是上述控制電路具有:比較電路，用于比較比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高的頻率的波形信號(hào)和通過(guò)上述信號(hào)傳遞單元從上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)傳遞的反饋信號(hào)，生成作為上述開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)的PWM控制脈沖，上述屏蔽電路構(gòu)成為能夠根據(jù)上述輸出控制脈沖信號(hào)控制對(duì)于上述開(kāi)關(guān)元件的上述PWM控制脈沖的供給。由此能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的電源裝置，其在初級(jí)側(cè)的控制電路中用PWM脈沖控制開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)通過(guò)從外部來(lái)的輸出控制脈沖信號(hào)控制輸出電流或者輸出電壓。進(jìn)而，理想的是上述檢測(cè)單元具有:誤差放大電路，用于輸出與對(duì)應(yīng)于上述輸出電流或者輸出電壓的電壓和規(guī)定的參照電壓的電位差成比例的信號(hào)。上述修正單元構(gòu)成為，對(duì)于上述參照電壓或者檢出電壓，把根據(jù)上述輸出控制脈沖信號(hào)的占空比使之相對(duì)變化的電壓作為修正信號(hào)輸入。由此，能夠例如通過(guò)像濾波器那樣的能夠平均脈沖的簡(jiǎn)單的電路容易地實(shí)現(xiàn)修正單元，其用于進(jìn)行補(bǔ)償作為屏蔽電路切斷控制信號(hào)的原因的檢出信號(hào)的降落的修正。此外所謂使參照電壓相對(duì)變化，意味對(duì)于向構(gòu)成誤差放大電路的差動(dòng)放大器的反轉(zhuǎn)輸入端子或者非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入的任何一個(gè)電壓，即使給予與輸出控制脈沖信號(hào)的占空比對(duì)應(yīng)的電壓變化也可以。另外，理想的是上述電力變換單元構(gòu)成為，具有整流交流電流的二極管 橋電路和用該二極管.橋電路整流的電流流過(guò)的變壓器，在上述變壓器的初級(jí)側(cè)線圈上施加脈動(dòng)電壓使流過(guò)脈動(dòng)電流。由此能夠提高電源裝置的功率因數(shù)。進(jìn)而理想的是上述濾波器的截止頻率設(shè)定為比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高、比上述PWM控制脈沖的頻率低。由此能夠防止由于驅(qū)動(dòng)控制流過(guò)電力變換單元的初級(jí)側(cè)的電流的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)引起的噪聲向次級(jí)側(cè)傳導(dǎo)。另外，由具有上述那樣的結(jié)構(gòu)的絕緣型電源裝置、在該絕緣型電源裝置的輸出端子上連接、通過(guò)上述輸出電流點(diǎn)亮的LED燈、生成上述輸出控制脈沖信號(hào)的控制信號(hào)生成單元，構(gòu)成照明裝置。由此，在能夠用PWM脈沖控制LED燈的亮度的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)光控制的線性性良好的LED照明裝置。根據(jù)本發(fā)明，具有這樣的效果:通過(guò)向初級(jí)側(cè)的電路和次級(jí)側(cè)的電路分別供給輸出控制用的PWM控制脈沖信號(hào)，能夠用一個(gè)絕緣型AC-DC變換器實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性優(yōu)良、能夠用外部控制信號(hào)控制輸出的電源裝置。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的作為有效的電源裝置的絕緣型AC-DC變換器的一種實(shí)施方式的框結(jié)構(gòu)圖。圖2是關(guān)于PWM調(diào)光控制和DC調(diào)光控制表示在把LED作為負(fù)載的圖1的絕緣型AC-DC變換器中用PWM控制信號(hào)控制輸出的情況下的平均輸出電流和LED的亮度的關(guān)系的圖表。圖3是表示圖1的絕緣型AC-DC變換器的具體的結(jié)構(gòu)例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示在實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器中在初級(jí)側(cè)設(shè)置了濾波電容器的輸出控制用的PWM控制信號(hào)的波形(a)、和次級(jí)側(cè)不設(shè)置修正單元的情況下的輸出波形(b)以及設(shè)置修正單元的情況下的輸出波形(C)的波形圖。圖5是表示在圖3的實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器中初級(jí)側(cè)的濾波電容器的電容值小的情況下的輸入波形(a)和輸出波形(b)以及輸出控制用的PWM控制信號(hào)的波形
(c)的波形圖。圖6A是表示在把LED作為負(fù)載的絕緣型AC-DC變換器中用PWM控制信號(hào)使次級(jí)側(cè)的參照電壓變化，在DC調(diào)光控制的情況下對(duì)于反饋信號(hào)的影響的不同的說(shuō)明圖。圖6B是表示在把PWM控制信號(hào)向初級(jí)側(cè)控制電路以及次級(jí)側(cè)的誤差放大器輸入同時(shí)設(shè)置反饋量修正電路進(jìn)行PWM調(diào)光控制的上述實(shí)施方式中的對(duì)反饋信號(hào)的影響的說(shuō)明圖。圖7是表示實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器中的輸出控制用的PWM控制信號(hào)的占空比和向次級(jí)側(cè)的誤差放大器輸入的參照電壓的關(guān)系的圖表。圖8是表示反饋量修正電路的另一實(shí)施例的電路圖。 圖9是表示實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器中的對(duì)于初級(jí)側(cè)控制電路的反饋信號(hào)FB和開(kāi)關(guān)兀件SW的導(dǎo)通時(shí)間的關(guān)系的圖表。圖10是表示用PWM控制信號(hào)控制輸出電流(也有脈沖電流的場(chǎng)合)的現(xiàn)有的絕緣型AC-DC變換器的結(jié)構(gòu)例的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)
本發(fā)明的合適的實(shí)施方式。圖1是通過(guò)絕緣型AC-DC變換器等構(gòu)成的本發(fā)明的電源裝置的框結(jié)構(gòu)圖。此外，在以下的實(shí)施方式中，表示并說(shuō)明作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)LED的電源裝置，但是可應(yīng)用本發(fā)明的電源裝置不限于負(fù)載是LED的情況。本發(fā)明的電源裝置具有:由電力變換交流輸入電壓Vm的晶體管等組成的電力變換單元10 ;整流變換后的交流的整流單元11 ;在整流后的電壓.電流中使通過(guò)規(guī)定的頻帶的電壓.電流向負(fù)載30供 給的濾波電路12 ;檢測(cè)流過(guò)負(fù)載30的電流的檢測(cè)單元13 ;生成與檢出的電流值對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)FB的反饋電壓生成電路14 ;由輸入側(cè)和輸出側(cè)電氣絕緣的光耦合器等構(gòu)成的向初級(jí)側(cè)傳遞反饋信號(hào)FB的絕緣型的信號(hào)傳遞單元15 ;由在上述電力變換單元10的初級(jí)側(cè)流過(guò)電流的MOS晶體管等自消弧元件組成的開(kāi)關(guān)單元16 ;根據(jù)由上述信號(hào)傳遞單元15傳遞來(lái)的信號(hào)生成控制開(kāi)關(guān)單元16的導(dǎo)通 關(guān)斷的脈沖信號(hào)的控制電路17。此外，上述整流單元11由二極管構(gòu)成，濾波電路12由在整流單元11和連接負(fù)載的輸出端子之間串聯(lián)設(shè)置的線圈、和與接地點(diǎn)之間設(shè)置的濾波電容器等構(gòu)成(參照?qǐng)D3)。進(jìn)而，本發(fā)明的電源裝置具有:根據(jù)從外部供給的外部PWM控制信號(hào)修正通過(guò)反饋電壓生成電路14向初級(jí)側(cè)發(fā)送的反饋信號(hào)FB的反饋量修正電路18 ;屏蔽從控制電路17輸出的導(dǎo)通.關(guān)斷脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖的間除的屏蔽電路19。此外，在本發(fā)明的電源裝置中，構(gòu)成為，由反饋電壓生成電路14生成的反饋信號(hào)FB和外部PWM控制信號(hào)PWM通過(guò)信號(hào)傳遞單元15向次級(jí)側(cè)傳遞，屏蔽電路19根據(jù)傳遞的PWM控制信號(hào)變化間除量。在負(fù)載是LED燈的系統(tǒng)中，外部PWM控制信號(hào)作為用于控制調(diào)光的信號(hào)。在圖1中，用粗線框表示的塊18和19是在本發(fā)明中追加的電路塊，用虛線表示的信號(hào)路徑是沒(méi)有追加塊18和19的電源裝置中的信號(hào)路徑。圖3表示圖1的電源裝置的一種實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器的具體的電路結(jié)構(gòu)。該實(shí)施方式的電源裝置具有:由共模線圈等構(gòu)成的噪聲切斷用的濾波器21 ;整流交流電壓(AC)變換為直流電壓的二極管.橋電路22 ;濾波電容器CO ;具有初級(jí)側(cè)線圈Np和輔助線圈Nb和次級(jí)側(cè)線圈Ns的變壓器Tl ;與該變壓器Tl的初級(jí)側(cè)線圈Np串聯(lián)的作為開(kāi)關(guān)單元的由N溝道MOS晶體管組成的開(kāi)關(guān)元件SW ;具有驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)元件SW的控制電路17和具有屏蔽電路19 (或門(mén)Gl以及觸發(fā)器FFl)的電源控制用IC (半導(dǎo)體集成電路)23。由上述二極管.橋電路22和變壓器Tl構(gòu)成上述電力變換單元10。電源控制用IC23內(nèi)的電路中除去或門(mén)G1、G2以及觸發(fā)器FFl的部分作為控制電路17作用。在上述變壓器Tl的次級(jí)側(cè)，設(shè)置在次級(jí)側(cè)線圈Ns和輸出端子OUTl之間串聯(lián)的整流二極管D1、在該二極管Dl的陰極端子和次級(jí)側(cè)線圈Ns的另一個(gè)端子之間連接的電容器Cl以及具有與二極管Dl串聯(lián)的線圈LI的濾波電路12，通過(guò)在初級(jí)側(cè)線圈Np間斷地流過(guò)電流，整流在次級(jí)側(cè)線圈Ns中感生的交流,濾波電路12使規(guī)定頻帶的電壓.電流通過(guò),從輸出端子OUTl輸出。另外，在輸出端子0UT2和接地點(diǎn)之間，連接用于檢測(cè)流過(guò)在輸出端子0UT1-0UT2間連接的負(fù)載的電流的檢測(cè)電阻Rs。另外，在該實(shí)施方式中，通過(guò)把由線圈LI和電容器Cl構(gòu)成的濾波電路12的截止頻率設(shè)定的比通過(guò)控制電路17控制的開(kāi)關(guān)頻率低而且比外部PWM控制信號(hào)PWM的頻率高，使輸出和外部PWM控制信號(hào)PWM的頻率相同的頻率的脈沖電流。由此，PWM調(diào)光控制成為可能。另外，通過(guò)把濾波電路12的截止頻率設(shè)定的比通過(guò)控制電路17控制的開(kāi)關(guān)頻率低，能夠切斷初級(jí)側(cè)的開(kāi)關(guān)噪聲，不使向輸出傳遞。此外，在把濾波電路12的截止頻率設(shè)定的比外部PWM控制信號(hào)PWM的頻率低的情況下，能夠輸出與外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值電流，能夠進(jìn)行DC調(diào)光控制。在DC調(diào)光控制的情況下如圖2的點(diǎn)劃線所示，LED對(duì)于平均輸出電流的亮度的線性性變差，但是像本實(shí)施方式的電源裝置這樣，通過(guò)使輸出PWM控制的脈沖電流進(jìn)行PWM調(diào)光控制，如圖2的實(shí)線所示，能夠提高LED對(duì)于平均輸出電流的亮度的線性性。另外，在DC調(diào)光控制中當(dāng)輸出電流值變化時(shí)LED燈的發(fā)光顏色也變化，但是通過(guò)應(yīng)用進(jìn)行PWM調(diào)光控制的上述實(shí)施方式能夠減小發(fā)光顏色的變化。進(jìn)而，在變壓器Tl的次級(jí)側(cè)設(shè)置誤差放大器AMPl和緩沖放大器(電壓跟隨器)AMP2，在AMPl的反轉(zhuǎn)輸入端子上通過(guò)電阻Rl輸入通過(guò)檢測(cè)電阻Rs實(shí)現(xiàn)的電流-電壓變換的電壓Vd,在非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入?yún)⒄针妷篤refl，輸出與檢出的電流值對(duì)應(yīng)的電壓，緩沖放大器AMP2接受該誤差放大器的輸出，輸出驅(qū)動(dòng)光f禹合器PCl的光電二極管F1Dl的電流。另外，在誤差放大器AMPl的輸出端子和非反轉(zhuǎn)輸入端子之間設(shè)置相位補(bǔ)償用的電容器Cf，通過(guò)該電容器Cf和上述電阻Rl構(gòu)成低通濾波器。另外，電容器Cf通過(guò)該放大器的鏡像效果從輸入側(cè)看時(shí)具有本來(lái)的電容值的大約增益倍的值(l+A)Cf，作為截止頻率低的濾波器作用，能夠根據(jù)輸出電流濾波變化的電壓Vd。由此，在誤差放大器AMPl的反轉(zhuǎn)輸入端子上，輸入相當(dāng)于電壓Vd的平均電壓的直流電壓。另外，在本實(shí)施例的電路中，在誤差放大器AMPl和后級(jí)的緩沖放大器AMP2之間連接電阻R2和電容器C2，通過(guò)與誤差放大器AMPl —起傳遞函數(shù)作為具有兩個(gè)極的次級(jí)的低通濾波器作用，能夠切斷噪聲。另外，在本實(shí)施方式中，設(shè)置生成向誤差放大器AMPl輸入的參照電壓Vrefl的可變電壓源VS，根據(jù)由外部的PWM脈沖生成單元PPG生成的PWM脈沖信號(hào)PWM的占空比或者脈沖寬度使Vrefl變化，如后述在向初級(jí)側(cè)電路輸入PWM脈沖信號(hào)PWM并且通過(guò)反饋控制輸出的情況下，能夠起抵消變化的上述電壓Vd的變化的作用。進(jìn)而，在次級(jí)側(cè)和初級(jí)側(cè)之間，設(shè)置用于向初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23傳遞在次級(jí)側(cè)輸入的外部PWM脈沖信號(hào)PWM的光耦合器PC2。通過(guò)上述放大器AMPl和AMP2構(gòu)成反饋電壓生成電路14，通過(guò)光耦合器PCl、PC2構(gòu)成信號(hào)傳遞單元15。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為，向初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23供給外部PWM脈沖信號(hào)PWM使輸出電流變化，調(diào)整作為負(fù)載連接的LED燈的亮度，同時(shí)為抵消伴隨此生成的不希望的檢出電壓Vd的變化，通過(guò)外部PWM脈沖信號(hào)PWM使通過(guò)可變電壓源VS生成的參照電壓Vrefl變化，可以避免修正反饋信號(hào)FB。亦即，即使外部PWM脈沖信號(hào)PWM的占空比變化，也不使檢出電壓Vd對(duì)于參照電壓Vrefl的相對(duì)大小變化。接著說(shuō)明通過(guò)光耦合器PCl從次級(jí)側(cè)接受反饋信號(hào)FB以及外部PWM脈沖信號(hào)PWM并且導(dǎo)通、關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件SW的電源控制用IC23。在電源控制用IC23內(nèi)，設(shè)置連接構(gòu)成光耦合器PC1、PC2的接受光的晶體管Trl、Tr2的集電極的外部端子P1、P2。接受光的晶體管Trl、Tr2構(gòu)成為，它們的發(fā)射極端子與接地電位GND連接，同時(shí)外部端子P1、P2分別通過(guò)上拉電阻Rpl、Rp2連接施加通過(guò)在電源控制用IC23內(nèi)設(shè)置的內(nèi)部電源電路(省略圖示)生成的內(nèi)部電壓Vreg的端子，在接受光的晶體管Trl、Tr2的集電極上給予偏壓。由此，在通過(guò)內(nèi)部電壓Vreg使Trl、Tr2偏置的狀態(tài)下，當(dāng)光耦合器PCl和PC2的光電二極管PDl和PD2點(diǎn)亮?xí)r，在Trl、Tr2內(nèi)流過(guò)集電極電流，通過(guò)電阻Rpl、Rp2的電壓降，外部端子P1、P2的電位降低，內(nèi)部電路將其放大進(jìn)行控制動(dòng)作。另外，在上述電源控制用IC23內(nèi)，設(shè)置誤差放大器AMP3、由恒流源CCl和電容器C4以及放電用MOS晶體管SW2組成的波形生成電路RAMP、和比較上述誤差放大器AMP3的輸出和波形生成電路RAMP生成的波形信號(hào)的比較器(電壓比較電路)CMP1，誤差放大器AMP3，向其反轉(zhuǎn)輸入端子通過(guò)電阻R6輸入外部端子Pl的電壓，向其非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入?yún)⒄针妷篤ref2，其輸出與外部端子Pl的電壓和參照電壓Vref2的電位差對(duì)應(yīng)的電壓。波形生成電路RAMP，通過(guò)用恒流源CCl的電流給電容器C4充電，輸出慢慢上升，通過(guò)使開(kāi)關(guān)元件SW2導(dǎo)通使電容器C4的電荷一口氣放出輸出急劇下降，通過(guò)重復(fù)這樣的動(dòng)作，生成鋸齒波狀的波形信號(hào)。比較器CMPl作為生成具有與誤差放大器AMP3的輸出對(duì)應(yīng)的脈沖寬度的本地PWM脈沖的PWM比較器作用。進(jìn)而，在上述電源控制用IC23內(nèi)，設(shè)置檢測(cè)外部端子P2的電壓的上升緣生成脈沖信號(hào)的單觸發(fā)脈沖生成電路OPGl ;連接在變壓器(10)內(nèi)設(shè)置的輔助線圈Nb的一方的端子的外部端子P3;反轉(zhuǎn)輸入端子與該外部端子P3連接、在非反轉(zhuǎn)輸入端子上施加參照電壓Vref3的比較器CMP2 ;檢測(cè)該比較器CMP2的輸出的上升緣生成脈沖信號(hào)的單觸發(fā)脈沖生成電路0PG2 ;和根據(jù)來(lái)自這些電路的信號(hào)生成開(kāi)關(guān)元件SW的導(dǎo)通、關(guān)斷控制信號(hào)on/off的邏輯電路LGC。邏輯電路LGC，由把用反相器INV反轉(zhuǎn)外部端子P2的電壓后的電位和比較器CMPl的輸出作為輸入的或門(mén)Gl ;把單觸發(fā)脈沖生成電路OPGl和0PG2的輸出作為輸入的或門(mén)G2 ;和把或門(mén)Gl的輸出向復(fù)位端子R輸入、把或門(mén)G2的輸出向置位端子S輸入的RS觸發(fā)器FFl構(gòu)成。RS觸發(fā)器FFl是復(fù)位優(yōu)先的觸發(fā)器，F(xiàn)Fl的輸出Q作為開(kāi)關(guān)元件SW的導(dǎo)通、關(guān)斷控制信號(hào)on/off向IC外部輸出，F(xiàn)Fl的反轉(zhuǎn)輸出/Q作為控制波形生成電路RAMP的放電用MOS晶體管SW2的導(dǎo)通、關(guān)斷的信號(hào)供給SW2的柵極端子。或門(mén)Gl和FFl作為屏蔽電路作用，其在從外部端子P2輸入的外部PWM脈沖信號(hào)PWM的低電平的期間，強(qiáng)制使RS觸發(fā)器FFl的輸出Q成為低電平，禁止導(dǎo)通、關(guān)斷控制信號(hào)on/off的輸出。另外，在外部PWM脈沖信號(hào)PWM變化為高電平的定時(shí)，通過(guò)OPGl生成單觸發(fā)脈沖，設(shè)置RS觸發(fā)器FFl，解除屏蔽。在本實(shí)施方式的AC-DC變換器中，在輔助線圈Nb中感生的電壓變成參照電壓Vref3以下的定時(shí)亦即在輔助線圈的電流減小到某程度的定時(shí)，比較器CMP2的輸出變化為高電平，通過(guò)0PG2生成單觸發(fā)脈沖，使觸發(fā)器FFl成為設(shè)置狀態(tài)。于是，控制信號(hào)on/off變化為高電平，開(kāi)關(guān)元件SW被導(dǎo)通，在初級(jí)側(cè)線圈Np中電流流動(dòng)，同時(shí)波形生成電路RAMP內(nèi)的SW2被關(guān)斷，比較器CMPl的輸入逐漸升高，在變得比反饋信號(hào)FB高的時(shí)點(diǎn)使觸發(fā)器FFl復(fù)位。于是，控制信號(hào)on/off變化為低電平，使開(kāi)關(guān)元件SW關(guān)斷，同時(shí)使波形生成電路RAMP內(nèi)的SW2導(dǎo)通，電容器放電,波形信號(hào)下降。通過(guò)重復(fù)上述動(dòng)作使反饋信號(hào)FB恒定，控制電流在初級(jí)側(cè)線圈Np中流動(dòng)的期間，控制輸出電流脈沖的脈沖寬度。圖9表示本實(shí)施方式的絕緣型AC-DC變換器中的反饋信號(hào)FB和開(kāi)關(guān)元件SW的導(dǎo)通時(shí)間的關(guān)系。如圖9所示，控制開(kāi)關(guān)元件SW的導(dǎo)通時(shí)間使大體與反饋信號(hào)FB成比例。此外，通過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW對(duì)初級(jí)側(cè)線圈Np的電流的導(dǎo)通、關(guān)斷控制，以比輸入電壓的頻率充分高的頻率進(jìn)行。這里，使用圖4說(shuō)明上述屏蔽電路19(G1、FF1)的功能。圖4中，(a)表示外部PWM控制信號(hào)PWM的波形，(b)表示不進(jìn)行參照電壓Vrefl的修正的情況下的輸出電力波形，(c)表示應(yīng)用本實(shí)施方式進(jìn)行參照電壓Vrefl的修正的情況下的輸出電力波形。如圖4所示，在本實(shí)施方式的AC-DC變換器中，在外部PWM控制信號(hào)PWM是低電平的期間，能夠通過(guò)外部PWM控制信號(hào)PWM控制輸出電流，使觸發(fā)器FFl的輸出固定在低電平亦即屏蔽內(nèi)部PWM脈沖的輸出不使開(kāi)關(guān)元件SW導(dǎo)通。但是，如上所述，在向電源控制用IC23輸入外部PWM控制信號(hào)PWM屏蔽內(nèi)部的本地PWM脈沖的輸出控制輸出電流的情況下，原樣不變地，檢測(cè)電壓Vd以外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比變化的量相應(yīng)變化，反饋信號(hào)FB偏離，如圖4 (b)所示，峰值增高。因此，在本實(shí)施方式的AC-DC變換器中，通過(guò)可變電壓源VS生成在次級(jí)側(cè)設(shè)置的誤差放大器AMPl的非 反轉(zhuǎn)輸入端子上施加的參照電壓Vrefl，如圖7所示，構(gòu)成為進(jìn)行與外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比或者脈沖寬度成比例提高Vrefl來(lái)抵消檢測(cè)電壓Vd的變化的修正。通過(guò)進(jìn)行這樣的修正，能夠防止通過(guò)向初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23輸入外部PWM控制信號(hào)PWM使檢測(cè)電壓Vd變化并且反饋信號(hào)FB偏離，輸出電流的峰值變化。亦即，當(dāng)遵照本實(shí)施方式時(shí)，即使外部PWM控制信號(hào)PWM變化也能使反饋信號(hào)FB不變化。從圖4可知，在使外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比(脈沖寬度)變化時(shí)，在不進(jìn)行參照電壓Vrefl的修正的情況下檢測(cè)電壓Vd變化，由此，如圖4(b)所示，輸出電流的峰值升高，不能進(jìn)行希望的控制，在進(jìn)行參照電壓Vrefl的修正的情況下，如圖4(c)所示，能夠大體保持輸出電力的波形的高度恒定，能夠進(jìn)行希望的PWM調(diào)光控制。此外，通過(guò)參照電壓Vrefl的控制要實(shí)現(xiàn)的修正量，可以使通過(guò)用初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23的屏蔽電路屏蔽內(nèi)部PWM脈沖而被切斷的輸出電流的平均值、和把參照電壓Vrefl的修正量換算成輸出電流的變化量成為相同那樣決定。如上述在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，說(shuō)明了根據(jù)輸入初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23的外部PWM控制信號(hào)PWM決定通過(guò)次級(jí)側(cè)的修正單元的修正量這樣的想法，但是如果換一種想法，根據(jù)次級(jí)側(cè)的誤差放大器的參照電壓的變化量，改變輸入初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23的外部PWM控制信號(hào)的占空比(脈沖寬度)，也可以領(lǐng)會(huì)為發(fā)明。但是，圖4的波形是作為濾波二極管.橋22的輸出的電容器CO使用較大電容值的電容器的情況下的波形。圖5表示不設(shè)置濾波二極管 橋22的輸出的電容器CO或者使用電容值小的CO的情況下的波形。在圖5中，(a)表示在變壓器Tl的初級(jí)側(cè)線圈Np上施加的來(lái)自二極管.橋22的輸入波形，(b)表示在變壓器Tl的次級(jí)側(cè)線圈Ns中感生的輸出波形，(C)表示外部PWM控制信號(hào)PWM的波形。在使用電容值小的CO的情況下，在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件SW時(shí)從CO引出電荷電壓降低，在初級(jí)側(cè)線圈Np上施加的電壓VCO成為脈動(dòng)的電壓。于是，因?yàn)榱鬟^(guò)初級(jí)側(cè)線圈Np的電流追隨VCO的波形成為脈動(dòng)電流，所以有能夠改善AC-DC變換器的功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。接著說(shuō)明向初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23以及次級(jí)側(cè)的誤差放大器輸入外部PWM控制信號(hào)PWM進(jìn)行輸出控制那樣的本實(shí)施方式的AC-DC變換器的優(yōu)點(diǎn)。作為通過(guò)外部控制信號(hào)進(jìn)行輸出控制的方法，考慮通過(guò)外部控制信號(hào)僅使在次級(jí)側(cè)的誤差放大器AMPl上施加的參照電壓Vrefl變化進(jìn)行輸出控制的方式，該方式的方法簡(jiǎn)單。然而，在這樣的控制中，通過(guò)在次級(jí)側(cè)設(shè)置的誤差放大器AMPl (低通濾波器)具有的時(shí)間常數(shù)反饋信號(hào)的傳送延遲，在PWM控制信號(hào)PWM的占空比變化時(shí)如圖6A所示，因?yàn)榈椒答佇盘?hào)的收集花費(fèi)時(shí)間，所以電路的響應(yīng)性降低。與此相對(duì)，像本實(shí)施方式的AC-DC變換器那樣在向初級(jí)側(cè)的電源控制用IC23以及次級(jí)側(cè)的誤差放大器輸入外部PWM控制信號(hào)PWM進(jìn)行輸出控制那樣的情況下，電路對(duì)于外部PWM控制信號(hào)的響應(yīng)性升高，同時(shí)通過(guò)設(shè)置反饋量修正電路18，即使外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比變化，對(duì)于參照電壓Vrefl的相對(duì)的檢出電壓Vd的大小也不變化。如圖6B所示，反饋信號(hào)FB不變化，因此具有能夠除去收集花費(fèi)的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。圖8表示反饋量修正電路18的另一實(shí)施例。在圖3的實(shí)施方式中，構(gòu)成為通過(guò)可變電壓源VS使發(fā)生向檢測(cè)輸出電流的誤差放大器AMPl供給的參照電壓Vrefl，根據(jù)外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比使通過(guò)該可變電壓源VS發(fā)生的參照電壓Vrefl變化。與此相對(duì)，在圖8的實(shí)施例中，通過(guò)恒壓源發(fā)生參照電壓Vrefl并使之固定，同時(shí)在基準(zhǔn)電壓Vref2和誤差放大器AMPl的反轉(zhuǎn)輸入端子之間設(shè)置串聯(lián)的電阻R5和N溝道MOS晶體管Q5，向Q5的柵極端子輸入外部PWM控制信號(hào)PWM，使進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷動(dòng)作。此外，電阻R5和晶體管Q5的連接順序反過(guò)來(lái)也可以。該實(shí)施例(圖8)的反饋量修正電路18，根據(jù)外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比提高或者降低向誤差放大器AMPl的反轉(zhuǎn)輸入端子輸入的電壓的平均電位那樣作用。也就是說(shuō)，構(gòu)成為，由通過(guò)外部PWM控制信號(hào)PWM導(dǎo)通/關(guān)斷的晶體管Q5和串聯(lián)的電阻R5、和在誤差放大器AMPl的反轉(zhuǎn)輸入端子和輸出端子之間連接的電容Cf構(gòu)成濾波電路。通過(guò)該濾波電路平均外部PWM控制信號(hào)PWM的脈沖，發(fā)生與占空比成比例的電位，將其加在對(duì)于通過(guò)檢測(cè)電阻Rs被電流-電壓變換后的電壓Vd濾波后的電壓上，向誤差放大器AMPl輸入。由此，圖8的反饋量修正電路18，即使外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比變化，誤差放大器AMPl的(-)輸入端子的電壓也不變化那樣動(dòng)作。圖3的實(shí)施方式中的通過(guò)外部PWM控制信號(hào)PWM的可變電壓源VS的控制電路也可以具有和圖8同樣的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)使用MOS晶體管和濾波電路把PWM信號(hào)平均化，用該電壓控制可變電壓源VS，使參照電壓Vrefl變化。此外，對(duì)于通過(guò)可變電壓源VS構(gòu)成反饋量修正電路18，使向誤差放大器AMPl的非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入的參照電壓Vrefl與外部PWM控制信號(hào)PWM的占空比成比例變化的圖3的實(shí)施方式相同的方向的修正，在用其他結(jié)構(gòu)和圖3同樣的圖8的實(shí)施例進(jìn)行時(shí)，只要在晶體管Q5的柵極端子上輸入成為反相關(guān)系的外部PWM控制信號(hào)PWM即可。以上根據(jù)實(shí)施方式具體說(shuō)明了本發(fā)明人們做出的發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。例如，圖3的實(shí)施方式因?yàn)樨?fù)載是電流性負(fù)載，是電流輸出型的電源電路，所以在輸出端子0UT2和接地點(diǎn)之間設(shè)置檢測(cè)電阻Rs檢測(cè)輸出電流，但是在用PWM信號(hào)進(jìn)行輸出電壓的控制的電壓輸出型的電源電路中，也可以在輸出端子OUTl和接地點(diǎn)之間設(shè)置由串聯(lián)的電阻等構(gòu)成的分壓電路檢測(cè)輸出電壓。另外，在上述實(shí)施方式中，使構(gòu)成光耦合器的接收光的晶體管的集電極通過(guò)上拉電阻與施加有內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的端子連接，但是代替上拉電阻也可以用恒流源進(jìn)行上拉。另外也可以構(gòu)成為，把接收光的晶體管的集電極直接與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端子連接同時(shí)設(shè)置發(fā)射極電阻，從發(fā)射極端子取出反饋信號(hào)。進(jìn)而，在上述實(shí)施方式中，把在變壓器的初級(jí)側(cè)線圈中間斷地流過(guò)電流的開(kāi)關(guān)元件SW做成與電源控制用IC23分體的元件(M0S晶體管)，但是也可以把該開(kāi)關(guān)元件SW裝入電源控制用IC23內(nèi)，作為一個(gè)半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成。另外，開(kāi)關(guān)元件SW不限定是MOS晶體管，也可以是雙極晶體管。在上述實(shí)施方式中，對(duì)在作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)LED燈的電源裝置中應(yīng)用本發(fā)明的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于負(fù)載是LED燈的情況，而能夠一般廣泛地應(yīng)用絕緣型電源裝置。符號(hào)說(shuō)明10電力變換單元11整流單元12濾波電路13檢測(cè)單元14反饋電壓生成電路15信號(hào)傳遞單元16開(kāi)關(guān)單元(開(kāi)關(guān)元件)17控制電路18反饋量修正電路19屏蔽電路21濾波器22 二極管.橋電路(整流電路)23電源控制電路(電源控制用IC)AMPl誤差放大器AMP2緩沖放大器PC1、PC2 光耦合器CMP1、CMP2 比較器OPGU 0PG2單觸發(fā)脈沖生成電路RAMP波形信號(hào)生成電路
LGC邏輯電路
權(quán)利要求
1.一種絕緣型電源裝置，具有:對(duì)向初級(jí)側(cè)輸入的交流電力進(jìn)行變換并向次級(jí)側(cè)輸出的電力變換單元；設(shè)置在上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)的整流單元；使上述整流單元整流的電流.電壓中規(guī)定的頻帶的電流.電壓通過(guò)的濾波器；檢測(cè)經(jīng)由上述濾波器向負(fù)載供給的輸出電流或者輸出電壓的檢測(cè)單元；根據(jù)通過(guò)上述檢測(cè)單元得到的檢測(cè)信號(hào)生成并輸出控制流過(guò)上述電力變換單元的初級(jí)側(cè)的電流的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)的控制電路；向上述控制電路傳遞通過(guò)上述檢測(cè)單元得到的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)傳遞單元，其特征在于， 構(gòu)成為向上述控制電路和上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)的電路雙方供給輸出控制信號(hào)，控制輸出電流或者輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣型電源裝置，其特征在于， 上述輸出控制信號(hào)是在占空比中具有控制信息的輸出控制脈沖信號(hào)，上述濾波器構(gòu)成為截止頻率比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高， 上述控制電路具有:屏蔽電路，用于根據(jù)從外部供給的上述輸出控制脈沖信號(hào)切斷向上述開(kāi)關(guān)元件供給的控制信號(hào)， 在上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)設(shè)置:修正單元，用于根據(jù)上述輸出控制脈沖信號(hào)，補(bǔ)償因上述屏蔽電路切斷上述控制信號(hào)造成的上述檢測(cè)信號(hào)的下降，進(jìn)行修正使得向上述控制電路的反饋信號(hào)不變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣型電源裝置，其特征在于， 上述控制電路具有:比較電路，用于對(duì)比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高的頻率的波形信號(hào)和通過(guò)上述信號(hào)傳遞單元從上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)傳遞的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，生成作為上述開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)的PWM控制脈沖， 上述屏蔽電路構(gòu)成為能夠根據(jù)上述輸出控制脈沖信號(hào)控制向上述開(kāi)關(guān)元件的上述PWM控制脈沖的供給。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的絕緣型電源裝置，其特征在于，上述檢測(cè)單元具有:誤差放大電路，用于輸出與對(duì)應(yīng)于上述輸出電流或者輸出電壓的電壓和規(guī)定的參照電壓之間的電位差成比例的信號(hào)，其中，上述修正單元把相對(duì)于上述參照電壓或者檢出電壓與上述輸出控制脈沖信號(hào)的占空比對(duì)應(yīng)地相對(duì)變化的電壓作為修正信號(hào)輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣型電源裝置，其特征在于， 上述電力變換單元具有對(duì)交流電流進(jìn)行整流的二極管 橋電路和用該二極管.橋電路整流的電流流過(guò)的變壓器， 在上述變壓器的初級(jí)側(cè)線圈上施加脈動(dòng)電壓使得流過(guò)脈動(dòng)電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 5中任何一項(xiàng)所述的絕緣型電源裝置，其特征在于， 上述濾波器的截止頻率設(shè)定為比上述輸出控制脈沖信號(hào)的頻率高、比上述PWM控制脈沖的頻率低。
7.一種照明裝置，具有根據(jù)權(quán)利要求1 6中任何一項(xiàng)所述的絕緣型電源裝置；在該絕緣型電源裝置的輸出端子上連接、通過(guò)流過(guò)上述輸出電流而點(diǎn)亮的LED燈；生成上述輸出控制脈沖信號(hào)的控制信號(hào)生成單元，其特征在于， 上述輸出控制脈沖信號(hào)是用于控制上述LED燈的亮度的調(diào)光控制脈沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)向初級(jí)側(cè)的電路和次級(jí)側(cè)的電路分別供給輸出控制用的PWM控制脈沖信號(hào)，能夠用一個(gè)絕緣型AC-DC變換器實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性優(yōu)良、能夠用外部控制信號(hào)控制輸出的電源裝置。通過(guò)下面所述的結(jié)構(gòu)解決課題，即絕緣型電源裝置具有控制電路(17、23)和信號(hào)傳遞單元(15)，所述控制電路生成并輸出控制流過(guò)電力變換單元(變壓器)的初級(jí)側(cè)的電流的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)，所述信號(hào)傳遞單元向上述控制電路傳遞通過(guò)檢測(cè)輸出電流或者輸出電壓的檢測(cè)單元(13、AMP1)得到的檢出信號(hào)，在絕緣型電源裝置中，作為輸出控制信號(hào)分別向上述控制電路和上述電力變換單元的次級(jí)側(cè)雙方供給在占空比中具有控制信息的輸出控制脈沖信號(hào)，控制輸出電流或者輸出電壓。
文檔編號(hào)H02M3/28GK103222173SQ20118003746
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者加戶稔, 有馬聰史, 井上隆 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社