スイッチング電源および照明装置
【課題】出力電流の可変範囲を広げたスイッチング電源及び照明装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子８は、オンのとき第１のインダクタ１３に電源電圧を供給して電流を流す。定電流素子９は、スイッチング素子８に直列に接続され、スイッチング素子８の電流が所定の上限値を超えたときスイッチング素子８をオフさせる。整流素子１０は、スイッチング素子８および定電流素子９のいずれかに直列に接続され、スイッチング素子８がオフしたとき第１のインダクタ１３の電流を流す。第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と磁気結合し、第１のインダクタ１３の電流が増加しているときスイッチング素子８をオンさせる電位が誘起され、スイッチング素子８の電流が減少しているときスイッチング素子８をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位をスイッチング素子８の制御端子に供給する。制御回路１１は、定電流素子９の制御端子に電位を出力する。
【解決手段】スイッチング素子８は、オンのとき第１のインダクタ１３に電源電圧を供給して電流を流す。定電流素子９は、スイッチング素子８に直列に接続され、スイッチング素子８の電流が所定の上限値を超えたときスイッチング素子８をオフさせる。整流素子１０は、スイッチング素子８および定電流素子９のいずれかに直列に接続され、スイッチング素子８がオフしたとき第１のインダクタ１３の電流を流す。第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と磁気結合し、第１のインダクタ１３の電流が増加しているときスイッチング素子８をオンさせる電位が誘起され、スイッチング素子８の電流が減少しているときスイッチング素子８をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位をスイッチング素子８の制御端子に供給する。制御回路１１は、定電流素子９の制御端子に電位を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）への置き換えが進んでいる。また、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）や有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）など新たな照明光源も開発されている。これらの照明光源の輝度は流れる電流値に依存するため、照明を点灯させる場合は、定電流を供給する電源回路が必要になる。また、入力される電源電圧をＬＥＤなどの照明光源の定格電圧に合わせるために、電圧を変換する必要もある。高効率で省電力化・小型化に適した電源として、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源が知られている。また、自励式のＤＣ−ＤＣコンバータを用いたＬＥＤ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１９０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、自励式のＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、インダクタを流れる出力電流を小さくしすぎると発振が停止する可能性があり、照明光源の調光範囲が制限される場合がある。
本発明の実施形態は、出力電流の可変範囲を広げたスイッチング電源及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、スイッチング素子と、定電流素子と、整流素子と、第１のインダクタと、第２のインダクタと、制御回路と、を備えたことを特徴とするスイッチング電源が提供される。前記スイッチング素子は、オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流す。前記定電流素子は、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる。前記整流素子は、前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す。前記第２のインダクタは、前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する。前記制御回路は、前記定電流素子の制御端子の電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、出力電流の可変範囲を広げたスイッチング電源及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施例に係るスイッチング電源を含む照明装置を例示する回路図である。
【図２】第１の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【図３】定電流素子の電流の制御端子の電位に対する依存性を表す特性図である。
【図４】第２の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）第１の実施形態のスイッチング電源は、第１のインダクタと、オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流すスイッチング素子と、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す整流素子と、前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する第２のインダクタと、前記定電流素子の制御端子に電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する制御回路と、を持つ。
【０００９】
（第２の実施形態）第２の実施形態のスイッチング電源は、第１の実施形態のスイッチング電源において、前記スイッチング素子は、ノーマリオン形の素子であることを特徴とする。
【００１０】
（第３の実施形態）第３の実施形態のスイッチング電源は、第１または第２の実施形態のスイッチング電源において、前記制御回路は、生成する電位の平均値が前記下限値以上であるときは、平均値よりも高い電位値を出力する期間と、平均値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力することを特徴とする。
【００１１】
（第４の実施形態）第４の実施形態のスイッチング電源は、第１または第２の実施形態のスイッチング電源において、前記制御回路は、出力する電位の平均値が前記下限値よりも高いときは、直流電位を出力することを特徴とする。
【００１２】
（第５の実施形態）第５の実施形態の照明装置は、第１〜第４の実施形態いずれか１つに記載のスイッチング電源と、前記スイッチング電源の負荷回路として接続された照明負荷と、を持つ。
【００１３】
以下、実施例について図面を参照して詳細に説明する。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は適宜省略する。
【００１４】
まず、第１の実施例について説明する。
図１は、第１の実施例に係るスイッチング電源を含む照明装置を例示する回路図である。
図２は、第１の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【００１５】
図１に表したように、照明装置１は、入力される直流の電源電圧ＶＩＮを電圧ＶＯＵＴに降圧するスイッチング電源２と、スイッチング電源２の負荷回路となる照明負荷３を備えている。照明負荷３は、照明光源１６を有している。照明光源１６は、例えばＬＥＤで構成され、スイッチング電源２から電圧ＶＯＵＴを供給されて点灯する。
【００１６】
スイッチング電源２においては、スイッチング素子８と定電流素子９とが、高電位電源端子４と高電位出力端子６との間に直列に接続されている。すなわち、スイッチング素子８のドレインは、高電位電源端子４に接続され、スイッチング素子８のソースは、定電流素子９のドレインに接続され、定電流素子９のソースは、高電位出力端子６に接続されている。スイッチング素子８及び定電流素子９は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）であり、ノーマリオン型の素子である。
【００１７】
整流素子１０は、高電位出力端子６と低電位電源端子５との間に、低電位電源端子５から高電位出力端子６に向かう方向を順方向として接続される。すなわち、整流素子１０は、定電流素子９に直列に接続される。なお、整流素子１０は、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）などのダイオードである。
【００１８】
制御回路１１は、定電流素子９の制御端子としてのゲートに出力信号ＶＧを出力する。
図２に表したように、制御回路１１は、相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成する。出力信号ＶＧは、期間ＴＨ１における電位と期間ＴＬ１とにおける電位との電位差を一定に保ち、電位の平均値を変化させることができる信号である。制御回路１１は、例えば上記の電位差に対応する振幅の矩形波を生成するパルス生成回路の出力に、上記の平均値に対応する電位を合成して構成することができる。なお、図２においては、電位の平均値が異なる３つの場合について表している。出力信号ＶＧは、期間ＴＨ１での電位値、期間ＴＬ１での電位値、及び期間ＴＨ１、ＴＬ１のそれぞれを変化させることで、電位の平均値を変化させるように構成することができる。
【００１９】
さらに、スイッチング電源２においては、第１のインダクタ１３が、低電位電源端子５と低電位出力端子７との間に接続されている。第１のインダクタ１３は、照明負荷３を介して、スイッチング素子８及び定電流素子９と直列に接続される。また、第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と磁気結合され、一端は低電位出力端子７に接続され、他端はコンデンサ１２を介してスイッチング素子８の制御端子としてのゲートに接続される。
さらに、平滑コンデンサ１５は、高電位出力端子６と低電位出力端子７との間に接続されている。
【００２０】
次に、スイッチング電源２の動作について説明する。
（１）電源電圧ＶＩＮが、高電位電源端子４と低電位電源端子５との間に供給されるとき、スイッチング素子８及び定電流素子９はノーマリオン型の素子であるため、いずれもオンしている。そして、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５、第１のインダクタ１３、低電位電源端子５の経路で電流が流れ、平滑コンデンサ１５が充電される。平滑コンデンサ１５の両端の電圧、すなわち高電位出力端子６と低電位出力端子７との間の電圧は、スイッチング電源２の出力電圧ＶＯＵＴとして、照明負荷３の照明光源１６に供給される。なお、スイッチング素子８及び定電流素子９がオンしているため、整流素子１０の両端には、ほぼ電源電圧ＶＩＮが印加される。整流素子１０は逆バイアスとなり、電流は流れない。
【００２１】
（２）出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧に達すると、照明光源１６に電流が流れ、照明光源１６が点灯する。このとき、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５及び照明光源１６、第１のインダクタ１３、低電位電源端子５の経路で電流が流れる。例えば、照明光源１６がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向電圧であり、照明光源１６に応じて定まる。
【００２２】
（３）第１のインダクタ１３には、スイッチング素子８、定電流素子９を介して電源電圧ＶＩＮが供給されるため、第１のインダクタ１３を流れる電流は増加していく。第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と図示する極性で磁気結合しているため、第２のインダクタ１４には、コンデンサ１２側を高電位とする極性の起電力が誘起される。そのため、スイッチング素子８のゲートには、コンデンサ１２を介してソースに対して正の電位が供給され、スイッチング素子８はオンの状態を維持する。
【００２３】
（４）ＦＥＴで構成された定電流素子９を流れる電流が、ゲート・ソース間電圧によって決まる飽和電流値に到達すると、定電流素子９のドレイン・ソース間電圧は、急激に上昇する。そのため、スイッチング素子８のゲート・ソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなり、スイッチング素子８はオフする。
【００２４】
（５）第１のインダクタ１３は、整流素子１０、平滑コンデンサ１５及び照明負荷３、第１のインダクタ１３の経路で電流を流し続ける。そのため、照明光源１６は点灯を続ける。第１のインダクタ１３は、電磁エネルギーを放出するため、第１のインダクタ１３の電流は、減少していく。そのため、第２のインダクタ１４には、コンデンサ１２側を低電位とする極性の起電力が誘起される。スイッチング素子８のゲートには、コンデンサ１２を介してソースに対して負の電位が供給され、スイッチング素子８はオフの状態を維持する。
【００２５】
（６）第１のインダクタ１３に蓄積されていた電磁エネルギーがゼロになると、第１のインダクタ１３を流れる電流はゼロになる。第２のインダクタ１４に誘起される起電力の方向が再び反転し、コンデンサ１２側を高電位とするような起電力が誘起される。これにより、スイッチング素子８のゲートにソースよりも高い電位が供給され、スイッチング素子８がオンする。これにより、上記（２）の状態に戻る。
【００２６】
以後、上記（２）〜（６）を繰り返す。これにより、スイッチング素子８のオン及びオフへの切替が自動的に繰り返されて、照明光源１６には電源電圧ＶＩＮを降下した出力電圧ＶＯＵＴが供給される。また、照明光源１６に供給される電流は、定電流素子９により上限値の制限された定電流となる。そのため、照明光源１６を安定に点灯させることができる。
【００２７】
また、スイッチング電源２においては、制御回路１１の出力信号ＶＧの電位を変化させて上限値を調整することができ、照明光源１６に流れる電流を調整して調光することができる。
図３は、定電流素子の電流の制御端子の電位に対する依存性を表す特性図である。
図３においては、ＦＥＴで構成された定電流素子９のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳを横軸にとり、縦軸にドレイン電流ＩＤをとり、出力信号ＶＧの電位をパラメータとしてドレイン電流の依存性を表している。
【００２８】
出力信号ＶＧの電位を変化させて定電流素子９のゲート電位を変化させることにより、飽和電流の値、すなわち電流の上限値を調整することができる。例えば、出力信号ＶＧの電位を高くすることにより（図３のＶＧ：Ｈｉｇｈの方向）、ドレイン電流ＩＤの上限値を大きくして照明光源１６を流れる電流を大きくすることができる。その結果、照明光源１６の輝度は、増加する。また、出力信号ＶＧの電位を低くすることにより（図３のＶＧ：Ｌｏｗの方向）、ドレイン電流ＩＤの上限値を小さくして、照明光源１６を流れる電流を小さくすることができる。その結果、照明光源１６の輝度は、低下する。
【００２９】
しかし、出力信号ＶＧの電位が低すぎると、第２のインダクタ１４に誘起される起電力が低下して、スイッチング素子８を再度オンさせることができない場合がある。すなわち、スイッチング素子８を再度オンさせ、スイッチング電源２が発振を継続できる出力信号ＶＧの電位には下限値Ｖ１がある。
【００３０】
そこで、制御回路１１は、上記の下限値Ｖ１以上の相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成して、定電流素子９のゲートに供給している。なお、期間ＴＨ１、ＴＬ１は、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。
【００３１】
期間ＴＬ１において、出力信号ＶＧの電位が下限値Ｖ１よりも低くなると、スイッチング電源２は発止を停止する。しかし、期間ＴＨ１における出力信号ＶＧの電位は下限値Ｖ１以上に設定されているため、期間ＴＨ１においてスイッチング電源２は発振し、照明光源１６に電流を供給することができる。
【００３２】
すなわち、制御回路１１が、出力信号ＶＧの電位の平均値を低下させていくと、スイッチング電源２は、間欠的に発振するようになる。その結果、照明光源１６を流れる電流の平均値は、出力信号ＶＧの電位の下限値Ｖ１に対応する電流よりも低下する。
また、制御回路１１が、出力信号ＶＧの電位の平均値を上記の下限値Ｖ１よりも上昇させていくと、スイッチング電源２は、連続的に発振するようになる。
【００３３】
また、制御回路１１は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上であるときは、平均値よりも高い電位を出力する期間ＴＨ２と、平均値よりも低い電位を出力するＴＬ２とを繰り返すパルス状に変化する電位を出力する。なお、期間ＴＨ２、ＴＬ２は、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。さらに、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上であるときは、出力信号ＶＧの電位の平均値に応じて、期間ＴＨ２、ＴＬ２は変化させても良い。
【００３４】
次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例においては、制御回路１１は、相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成して定電流素子９のゲートに供給している。その結果、スイッチング電源２が発振を継続できる下限値Ｖ１よりもゲート電位の平均値が低下した場合、スイッチング電源２は間欠的に発振して照明光源１６に電流を供給することができる。したがって、照明光源１６を流れる電流の調整範囲を広げることができる。すなわち、照明光源１６の調光範囲を広げることができる。
【００３５】
また、制御回路１１においては、期間ＴＨ１、ＴＬ１の比を変化させることにより、出力信号ＶＧの電位の平均値を調整することができる。出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１よりも低下した場合において、照明光源１６を流れる電流の平均値を変化させて、照明光源１６を調光することができる。なお、期間ＴＨ１、ＴＬ１は、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定されるため、ちらつきなどの影響はない。
【００３６】
さらに、スイッチング素子８、定電流素子９などの各素子としてＨＥＭＴを用いた場合、高周波動作が可能となる。例えば、メガヘルツオーダーの動作が可能となる。その結果、制御回路１１の出力信号ＶＧにおける期間ＴＨ１、ＴＬ１をより短くすることができ、照明光源１６を流れる電流の平均値の調整範囲をさらに広げ、調光範囲を広げることができる。特に、ＧａＮ系ＨＥＭＴを用いた場合、より一層の高周波動作が可能であり、さらに調光範囲を広げることができる。
【００３７】
図４は、第２の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
図４に表したように、本実施例は、前述の第１の実施例と比較して、制御回路の出力信号ＶＧが異なっている。すなわち、本実施例においては、前述の第１の実施例における制御回路１１の替わりに、図４に表した出力信号ＶＧを生成する制御回路が設けられている。本実施例に係るスイッチング電源及び照明装置の制御回路以外の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００３８】
本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１よりも低下したときは、第１の実施例における制御回路１１と同様であり、相対的に電位の高い期間ＴＨと、相対的に電位の低い期間ＴＬとを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成する。本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上のときは、出力信号ＶＧとして直流電位を出力する点が第１の実施例における制御回路１１と異なる。なお、期間ＴＨ、ＴＬは、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。
【００３９】
出力信号ＶＧの電位が下限値Ｖ１以上のときは、スイッチング電源の発振が停止するおそれはないため、第１の実施例における制御回路１１のように、パルス状の出力信号ＶＧを生成して定電流素子９のゲートに供給する必要はない。また、本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上のときは、出力信号ＶＧとして直流電位を出力するため、照明光源１６を流れる電流の最大値を抑制することができる。
本実施例における上記以外の構成、動作及び効果は、上記の第１の実施例と同様である。
【００４０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施例について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、図１においては、制御回路１１は、定電流素子９のゲートと低電位電源端子５との間に接続され、低電位電源端子５の電位に対して出力信号ＶＧを生成している。しかし、制御回路１１は、定電流素子９のゲートとソースとの間に接続され、ソース電位に対して出力信号ＶＧを生成してもよい。
【００４２】
また、制御回路１１は、期間ＴＨ１と期間ＴＬ１との間、期間ＴＨ２と期間ＴＬ２との間、及び期間ＴＨと期間ＴＬとの間で、電位がパルス状に急峻に変化する出力信号ＶＧを生成しているが、例えば正弦波状になめらかに変化させてもよい。さらに、制御回路１１は、期間ＴＨ１における電位と期間ＴＬ１またはＴＬとにおける電位との電位差は一定であり、電位の平均値が可変の出力信号ＶＧを生成している。しかし、期間ＴＬ１またはＴＬにおける電位を一定にして、期間ＴＨ１またはＴＨにおける電位を下限値Ｖ１以上の範囲で変化させることにより、電位の平均値を可変とした出力信号ＶＧを生成してもよい。
【００４３】
また、前述の第１及び第２の実施例においては、スイッチング素子８及び定電流素子９がノーマリオン型の素子である例を示したが、本発明はこれに限定されず、ノーマリオフ型の素子であってもよい。この場合は、電源電圧ＶＩＮの供給を開始したとき、スイッチング電源２を起動させるための起動回路が必要になる。
【００４４】
また、スイッチング電源の構成は、図１に表したものに限定されない。例えば、第１のインダクタ１３は、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５、低電位電源端子５の経路にあればよく、定電流素子９と整流素子１０との接続点と高電位出力端子６との間に接続されてもよい。さらに、スイッチング電源の構成は、図１に表した降圧型に限定されず、昇圧型、昇降圧型でもよい。
【００４５】
また、スイッチング素子８及び定電流素子９はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。
【００４６】
さらにまた、照明光源１６はＬＥＤに限らず、ＥＬやＯＬＥＤなどでもよく、照明負荷３には、複数個の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。
また、前述の実施例においては、スイッチング電源の負荷として照明光源を用いる場合を例示したが、例示したスイッチング電源は、照明光源だけでなく、直流で駆動される負荷であれば用いることができる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、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または実施例は、その他の様々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。これら実施形態または実施例やその変形は、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とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１…照明装置、 ２…スイッチング電源、 ３…照明負荷、 ４…高電位電源端子、 ５…低電位電源端子、 ６…高電位出力端子、 ７…低電位出力端子、 ８…スイッチング素子、 ９…定電流素子、 １０…整流素子、 １１…制御回路、 １２…コンデンサ、 １３…第１のインダクタ、 １４…第２のインダクタ、 １５…平滑コンデンサ、 １６…照明光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）への置き換えが進んでいる。また、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）や有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）など新たな照明光源も開発されている。これらの照明光源の輝度は流れる電流値に依存するため、照明を点灯させる場合は、定電流を供給する電源回路が必要になる。また、入力される電源電圧をＬＥＤなどの照明光源の定格電圧に合わせるために、電圧を変換する必要もある。高効率で省電力化・小型化に適した電源として、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源が知られている。また、自励式のＤＣ−ＤＣコンバータを用いたＬＥＤ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１９０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、自励式のＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、インダクタを流れる出力電流を小さくしすぎると発振が停止する可能性があり、照明光源の調光範囲が制限される場合がある。
本発明の実施形態は、出力電流の可変範囲を広げたスイッチング電源及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、スイッチング素子と、定電流素子と、整流素子と、第１のインダクタと、第２のインダクタと、制御回路と、を備えたことを特徴とするスイッチング電源が提供される。前記スイッチング素子は、オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流す。前記定電流素子は、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる。前記整流素子は、前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す。前記第２のインダクタは、前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する。前記制御回路は、前記定電流素子の制御端子の電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、出力電流の可変範囲を広げたスイッチング電源及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施例に係るスイッチング電源を含む照明装置を例示する回路図である。
【図２】第１の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【図３】定電流素子の電流の制御端子の電位に対する依存性を表す特性図である。
【図４】第２の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）第１の実施形態のスイッチング電源は、第１のインダクタと、オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流すスイッチング素子と、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す整流素子と、前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する第２のインダクタと、前記定電流素子の制御端子に電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する制御回路と、を持つ。
【０００９】
（第２の実施形態）第２の実施形態のスイッチング電源は、第１の実施形態のスイッチング電源において、前記スイッチング素子は、ノーマリオン形の素子であることを特徴とする。
【００１０】
（第３の実施形態）第３の実施形態のスイッチング電源は、第１または第２の実施形態のスイッチング電源において、前記制御回路は、生成する電位の平均値が前記下限値以上であるときは、平均値よりも高い電位値を出力する期間と、平均値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力することを特徴とする。
【００１１】
（第４の実施形態）第４の実施形態のスイッチング電源は、第１または第２の実施形態のスイッチング電源において、前記制御回路は、出力する電位の平均値が前記下限値よりも高いときは、直流電位を出力することを特徴とする。
【００１２】
（第５の実施形態）第５の実施形態の照明装置は、第１〜第４の実施形態いずれか１つに記載のスイッチング電源と、前記スイッチング電源の負荷回路として接続された照明負荷と、を持つ。
【００１３】
以下、実施例について図面を参照して詳細に説明する。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は適宜省略する。
【００１４】
まず、第１の実施例について説明する。
図１は、第１の実施例に係るスイッチング電源を含む照明装置を例示する回路図である。
図２は、第１の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
【００１５】
図１に表したように、照明装置１は、入力される直流の電源電圧ＶＩＮを電圧ＶＯＵＴに降圧するスイッチング電源２と、スイッチング電源２の負荷回路となる照明負荷３を備えている。照明負荷３は、照明光源１６を有している。照明光源１６は、例えばＬＥＤで構成され、スイッチング電源２から電圧ＶＯＵＴを供給されて点灯する。
【００１６】
スイッチング電源２においては、スイッチング素子８と定電流素子９とが、高電位電源端子４と高電位出力端子６との間に直列に接続されている。すなわち、スイッチング素子８のドレインは、高電位電源端子４に接続され、スイッチング素子８のソースは、定電流素子９のドレインに接続され、定電流素子９のソースは、高電位出力端子６に接続されている。スイッチング素子８及び定電流素子９は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）であり、ノーマリオン型の素子である。
【００１７】
整流素子１０は、高電位出力端子６と低電位電源端子５との間に、低電位電源端子５から高電位出力端子６に向かう方向を順方向として接続される。すなわち、整流素子１０は、定電流素子９に直列に接続される。なお、整流素子１０は、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）などのダイオードである。
【００１８】
制御回路１１は、定電流素子９の制御端子としてのゲートに出力信号ＶＧを出力する。
図２に表したように、制御回路１１は、相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成する。出力信号ＶＧは、期間ＴＨ１における電位と期間ＴＬ１とにおける電位との電位差を一定に保ち、電位の平均値を変化させることができる信号である。制御回路１１は、例えば上記の電位差に対応する振幅の矩形波を生成するパルス生成回路の出力に、上記の平均値に対応する電位を合成して構成することができる。なお、図２においては、電位の平均値が異なる３つの場合について表している。出力信号ＶＧは、期間ＴＨ１での電位値、期間ＴＬ１での電位値、及び期間ＴＨ１、ＴＬ１のそれぞれを変化させることで、電位の平均値を変化させるように構成することができる。
【００１９】
さらに、スイッチング電源２においては、第１のインダクタ１３が、低電位電源端子５と低電位出力端子７との間に接続されている。第１のインダクタ１３は、照明負荷３を介して、スイッチング素子８及び定電流素子９と直列に接続される。また、第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と磁気結合され、一端は低電位出力端子７に接続され、他端はコンデンサ１２を介してスイッチング素子８の制御端子としてのゲートに接続される。
さらに、平滑コンデンサ１５は、高電位出力端子６と低電位出力端子７との間に接続されている。
【００２０】
次に、スイッチング電源２の動作について説明する。
（１）電源電圧ＶＩＮが、高電位電源端子４と低電位電源端子５との間に供給されるとき、スイッチング素子８及び定電流素子９はノーマリオン型の素子であるため、いずれもオンしている。そして、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５、第１のインダクタ１３、低電位電源端子５の経路で電流が流れ、平滑コンデンサ１５が充電される。平滑コンデンサ１５の両端の電圧、すなわち高電位出力端子６と低電位出力端子７との間の電圧は、スイッチング電源２の出力電圧ＶＯＵＴとして、照明負荷３の照明光源１６に供給される。なお、スイッチング素子８及び定電流素子９がオンしているため、整流素子１０の両端には、ほぼ電源電圧ＶＩＮが印加される。整流素子１０は逆バイアスとなり、電流は流れない。
【００２１】
（２）出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧に達すると、照明光源１６に電流が流れ、照明光源１６が点灯する。このとき、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５及び照明光源１６、第１のインダクタ１３、低電位電源端子５の経路で電流が流れる。例えば、照明光源１６がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向電圧であり、照明光源１６に応じて定まる。
【００２２】
（３）第１のインダクタ１３には、スイッチング素子８、定電流素子９を介して電源電圧ＶＩＮが供給されるため、第１のインダクタ１３を流れる電流は増加していく。第２のインダクタ１４は、第１のインダクタ１３と図示する極性で磁気結合しているため、第２のインダクタ１４には、コンデンサ１２側を高電位とする極性の起電力が誘起される。そのため、スイッチング素子８のゲートには、コンデンサ１２を介してソースに対して正の電位が供給され、スイッチング素子８はオンの状態を維持する。
【００２３】
（４）ＦＥＴで構成された定電流素子９を流れる電流が、ゲート・ソース間電圧によって決まる飽和電流値に到達すると、定電流素子９のドレイン・ソース間電圧は、急激に上昇する。そのため、スイッチング素子８のゲート・ソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなり、スイッチング素子８はオフする。
【００２４】
（５）第１のインダクタ１３は、整流素子１０、平滑コンデンサ１５及び照明負荷３、第１のインダクタ１３の経路で電流を流し続ける。そのため、照明光源１６は点灯を続ける。第１のインダクタ１３は、電磁エネルギーを放出するため、第１のインダクタ１３の電流は、減少していく。そのため、第２のインダクタ１４には、コンデンサ１２側を低電位とする極性の起電力が誘起される。スイッチング素子８のゲートには、コンデンサ１２を介してソースに対して負の電位が供給され、スイッチング素子８はオフの状態を維持する。
【００２５】
（６）第１のインダクタ１３に蓄積されていた電磁エネルギーがゼロになると、第１のインダクタ１３を流れる電流はゼロになる。第２のインダクタ１４に誘起される起電力の方向が再び反転し、コンデンサ１２側を高電位とするような起電力が誘起される。これにより、スイッチング素子８のゲートにソースよりも高い電位が供給され、スイッチング素子８がオンする。これにより、上記（２）の状態に戻る。
【００２６】
以後、上記（２）〜（６）を繰り返す。これにより、スイッチング素子８のオン及びオフへの切替が自動的に繰り返されて、照明光源１６には電源電圧ＶＩＮを降下した出力電圧ＶＯＵＴが供給される。また、照明光源１６に供給される電流は、定電流素子９により上限値の制限された定電流となる。そのため、照明光源１６を安定に点灯させることができる。
【００２７】
また、スイッチング電源２においては、制御回路１１の出力信号ＶＧの電位を変化させて上限値を調整することができ、照明光源１６に流れる電流を調整して調光することができる。
図３は、定電流素子の電流の制御端子の電位に対する依存性を表す特性図である。
図３においては、ＦＥＴで構成された定電流素子９のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳを横軸にとり、縦軸にドレイン電流ＩＤをとり、出力信号ＶＧの電位をパラメータとしてドレイン電流の依存性を表している。
【００２８】
出力信号ＶＧの電位を変化させて定電流素子９のゲート電位を変化させることにより、飽和電流の値、すなわち電流の上限値を調整することができる。例えば、出力信号ＶＧの電位を高くすることにより（図３のＶＧ：Ｈｉｇｈの方向）、ドレイン電流ＩＤの上限値を大きくして照明光源１６を流れる電流を大きくすることができる。その結果、照明光源１６の輝度は、増加する。また、出力信号ＶＧの電位を低くすることにより（図３のＶＧ：Ｌｏｗの方向）、ドレイン電流ＩＤの上限値を小さくして、照明光源１６を流れる電流を小さくすることができる。その結果、照明光源１６の輝度は、低下する。
【００２９】
しかし、出力信号ＶＧの電位が低すぎると、第２のインダクタ１４に誘起される起電力が低下して、スイッチング素子８を再度オンさせることができない場合がある。すなわち、スイッチング素子８を再度オンさせ、スイッチング電源２が発振を継続できる出力信号ＶＧの電位には下限値Ｖ１がある。
【００３０】
そこで、制御回路１１は、上記の下限値Ｖ１以上の相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成して、定電流素子９のゲートに供給している。なお、期間ＴＨ１、ＴＬ１は、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。
【００３１】
期間ＴＬ１において、出力信号ＶＧの電位が下限値Ｖ１よりも低くなると、スイッチング電源２は発止を停止する。しかし、期間ＴＨ１における出力信号ＶＧの電位は下限値Ｖ１以上に設定されているため、期間ＴＨ１においてスイッチング電源２は発振し、照明光源１６に電流を供給することができる。
【００３２】
すなわち、制御回路１１が、出力信号ＶＧの電位の平均値を低下させていくと、スイッチング電源２は、間欠的に発振するようになる。その結果、照明光源１６を流れる電流の平均値は、出力信号ＶＧの電位の下限値Ｖ１に対応する電流よりも低下する。
また、制御回路１１が、出力信号ＶＧの電位の平均値を上記の下限値Ｖ１よりも上昇させていくと、スイッチング電源２は、連続的に発振するようになる。
【００３３】
また、制御回路１１は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上であるときは、平均値よりも高い電位を出力する期間ＴＨ２と、平均値よりも低い電位を出力するＴＬ２とを繰り返すパルス状に変化する電位を出力する。なお、期間ＴＨ２、ＴＬ２は、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。さらに、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上であるときは、出力信号ＶＧの電位の平均値に応じて、期間ＴＨ２、ＴＬ２は変化させても良い。
【００３４】
次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例においては、制御回路１１は、相対的に電位の高い期間ＴＨ１と、相対的に電位の低い期間ＴＬ１とを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成して定電流素子９のゲートに供給している。その結果、スイッチング電源２が発振を継続できる下限値Ｖ１よりもゲート電位の平均値が低下した場合、スイッチング電源２は間欠的に発振して照明光源１６に電流を供給することができる。したがって、照明光源１６を流れる電流の調整範囲を広げることができる。すなわち、照明光源１６の調光範囲を広げることができる。
【００３５】
また、制御回路１１においては、期間ＴＨ１、ＴＬ１の比を変化させることにより、出力信号ＶＧの電位の平均値を調整することができる。出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１よりも低下した場合において、照明光源１６を流れる電流の平均値を変化させて、照明光源１６を調光することができる。なお、期間ＴＨ１、ＴＬ１は、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定されるため、ちらつきなどの影響はない。
【００３６】
さらに、スイッチング素子８、定電流素子９などの各素子としてＨＥＭＴを用いた場合、高周波動作が可能となる。例えば、メガヘルツオーダーの動作が可能となる。その結果、制御回路１１の出力信号ＶＧにおける期間ＴＨ１、ＴＬ１をより短くすることができ、照明光源１６を流れる電流の平均値の調整範囲をさらに広げ、調光範囲を広げることができる。特に、ＧａＮ系ＨＥＭＴを用いた場合、より一層の高周波動作が可能であり、さらに調光範囲を広げることができる。
【００３７】
図４は、第２の実施例における制御回路の出力信号の波形図である。
図４に表したように、本実施例は、前述の第１の実施例と比較して、制御回路の出力信号ＶＧが異なっている。すなわち、本実施例においては、前述の第１の実施例における制御回路１１の替わりに、図４に表した出力信号ＶＧを生成する制御回路が設けられている。本実施例に係るスイッチング電源及び照明装置の制御回路以外の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００３８】
本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１よりも低下したときは、第１の実施例における制御回路１１と同様であり、相対的に電位の高い期間ＴＨと、相対的に電位の低い期間ＴＬとを有するパルス状の出力信号ＶＧを生成する。本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上のときは、出力信号ＶＧとして直流電位を出力する点が第１の実施例における制御回路１１と異なる。なお、期間ＴＨ、ＴＬは、それぞれスイッチング電源２の発振周期Ｔよりも長く設定され、また、それぞれヒトの目が検知できない程度の時間間隔で繰り返すように設定される。
【００３９】
出力信号ＶＧの電位が下限値Ｖ１以上のときは、スイッチング電源の発振が停止するおそれはないため、第１の実施例における制御回路１１のように、パルス状の出力信号ＶＧを生成して定電流素子９のゲートに供給する必要はない。また、本実施例における制御回路は、出力信号ＶＧの電位の平均値が下限値Ｖ１以上のときは、出力信号ＶＧとして直流電位を出力するため、照明光源１６を流れる電流の最大値を抑制することができる。
本実施例における上記以外の構成、動作及び効果は、上記の第１の実施例と同様である。
【００４０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施例について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、図１においては、制御回路１１は、定電流素子９のゲートと低電位電源端子５との間に接続され、低電位電源端子５の電位に対して出力信号ＶＧを生成している。しかし、制御回路１１は、定電流素子９のゲートとソースとの間に接続され、ソース電位に対して出力信号ＶＧを生成してもよい。
【００４２】
また、制御回路１１は、期間ＴＨ１と期間ＴＬ１との間、期間ＴＨ２と期間ＴＬ２との間、及び期間ＴＨと期間ＴＬとの間で、電位がパルス状に急峻に変化する出力信号ＶＧを生成しているが、例えば正弦波状になめらかに変化させてもよい。さらに、制御回路１１は、期間ＴＨ１における電位と期間ＴＬ１またはＴＬとにおける電位との電位差は一定であり、電位の平均値が可変の出力信号ＶＧを生成している。しかし、期間ＴＬ１またはＴＬにおける電位を一定にして、期間ＴＨ１またはＴＨにおける電位を下限値Ｖ１以上の範囲で変化させることにより、電位の平均値を可変とした出力信号ＶＧを生成してもよい。
【００４３】
また、前述の第１及び第２の実施例においては、スイッチング素子８及び定電流素子９がノーマリオン型の素子である例を示したが、本発明はこれに限定されず、ノーマリオフ型の素子であってもよい。この場合は、電源電圧ＶＩＮの供給を開始したとき、スイッチング電源２を起動させるための起動回路が必要になる。
【００４４】
また、スイッチング電源の構成は、図１に表したものに限定されない。例えば、第１のインダクタ１３は、高電位電源端子４、スイッチング素子８、定電流素子９、平滑コンデンサ１５、低電位電源端子５の経路にあればよく、定電流素子９と整流素子１０との接続点と高電位出力端子６との間に接続されてもよい。さらに、スイッチング電源の構成は、図１に表した降圧型に限定されず、昇圧型、昇降圧型でもよい。
【００４５】
また、スイッチング素子８及び定電流素子９はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。
【００４６】
さらにまた、照明光源１６はＬＥＤに限らず、ＥＬやＯＬＥＤなどでもよく、照明負荷３には、複数個の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。
また、前述の実施例においては、スイッチング電源の負荷として照明光源を用いる場合を例示したが、例示したスイッチング電源は、照明光源だけでなく、直流で駆動される負荷であれば用いることができる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、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または実施例は、その他の様々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。これら実施形態または実施例やその変形は、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とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１…照明装置、 ２…スイッチング電源、 ３…照明負荷、 ４…高電位電源端子、 ５…低電位電源端子、 ６…高電位出力端子、 ７…低電位出力端子、 ８…スイッチング素子、 ９…定電流素子、 １０…整流素子、 １１…制御回路、 １２…コンデンサ、 １３…第１のインダクタ、 １４…第２のインダクタ、 １５…平滑コンデンサ、 １６…照明光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のインダクタと、
オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、
前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す整流素子と、
前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する第２のインダクタと、
前記定電流素子の制御端子に電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する制御回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、ノーマリオン形の素子であることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記制御回路は、生成する電位の平均値が前記下限値以上であるときは、平均値よりも高い電位値を出力する期間と、平均値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記制御回路は、出力する電位の平均値が前記下限値よりも高いときは、直流電位を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の負荷回路として接続された照明負荷と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
第１のインダクタと、
オンのとき前記第１のインダクタに電源電圧を供給して電流を流すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、
前記スイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記スイッチング素子がオフしたとき前記第１のインダクタの電流を流す整流素子と、
前記第１のインダクタと磁気結合し、前記第１のインダクタの電流が増加しているときは前記スイッチング素子をオンさせる電位が誘起され、前記スイッチング素子の電流が減少しているときは前記スイッチング素子をオフさせる電位が誘起され、誘起された電位を前記スイッチング素子の制御端子に供給する第２のインダクタと、
前記定電流素子の制御端子に電位を供給するとともに電位の平均値が前記スイッチング素子がスイッチングを継続できる下限値よりも低いときは、前記下限値以上の電位値を出力する期間と、前記下限値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力する制御回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、ノーマリオン形の素子であることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記制御回路は、生成する電位の平均値が前記下限値以上であるときは、平均値よりも高い電位値を出力する期間と、平均値よりも低い電位値を出力する期間とを繰り返すパルス状の電位を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記制御回路は、出力する電位の平均値が前記下限値よりも高いときは、直流電位を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の負荷回路として接続された照明負荷と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７０４５６（Ｐ２０１３−７０４５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５３３５（Ｐ２０１１−２０５３３５）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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