(57)【要約】【課題】安定した直流電流を出力できる電源装置を提供すること。【解決手段】電源装置１は、トライアックＴを有する位相制御回路１１０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０と、を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、ノイズフィルタ１２１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３と、トライアックＴの他端に接続された整流回路１２２と、整流回路１２２とノイズフィルタ１２１との間に設けられたダイオードＤと、整流回路１２２の後段に設けられた定電流回路２４と、を備える。【選択図】図１
2011160503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導通状態になると、一端から他端に流れる電流が特定電流より小さくなるまで導通状態を維持する点弧素子と、
前記点弧素子の他端から出力される電力を整流し、出力端から出力する整流手段と、
一端が前記整流手段の出力端に接続され、予め定められた電流を他端から出力する定電流手段と、
一端が前記整流手段の出力端に接続され、当該一端に入力された電力を整流し、他端から出力する整流素子と、
前記整流素子の他端から出力された電力に含まれるノイズを減衰させるノイズ減衰手段と、を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記整流素子は、リカバリ電流を抑制する素子で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記予め定められた電流は、前記特定電流以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、定電流を出力する電源装置には、例えば特許文献１に記載されているようなノイズフィルタが設けられている。
【０００３】
［電源装置１００の構成］
図３は、従来例に係る電源装置１００の回路図である。電源装置１００は、交流電源Ｖｉｎから出力される交流電力を用いて、直列接続された複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（ｎは、ｎ≧３を満たす整数）に直流電流を供給する。この電源装置１００は、位相制御回路１１０およびＡＣ／ＤＣコンバータ１２０を備える。
【０００４】
位相制御回路１１０は、トライアックＴと、トライアックＴを制御する制御部１１１と、を備える。トライアックＴの一端には、交流電源Ｖｉｎの一端が接続され、トライアックＴの他端には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０の端子Ｐ１が接続され、トライアックＴのゲートには、制御部１１１が接続される。
【０００５】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０には、上述の端子Ｐ１に加えて、端子Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が設けられている。端子Ｐ２には、交流電源Ｖｉｎの他端が接続される。端子Ｐ３には、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードが接続され、端子Ｐ４には、発光ダイオードＬＥＤｎのカソードが接続される。
【０００６】
このＡＣ／ＤＣコンバータ１２０は、ノイズフィルタ１２１、整流回路１２２、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２３を備える。ノイズフィルタ１２１は、キャパシタＣ１、Ｃ２と、インダクタＬと、を備える。
【０００７】
キャパシタＣ１の一方の電極には、端子Ｐ１と、インダクタＬの一端と、が接続され、キャパシタＣ１の他方の電極には、端子Ｐ２が接続される。インダクタＬの他端には、キャパシタＣ２の一方の電極が接続されるとともに、整流回路１２２およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２３を介して端子Ｐ３が接続される。キャパシタＣ２の他方の電極には、端子Ｐ２が接続されるとともに、整流回路１２２およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２３を介して端子Ｐ４が接続される。
【０００８】
［電源装置１００の動作］
以上の構成を備える電源装置１００は、制御部１１１によりトライアックＴのオンオフを制御して、交流電源Ｖｉｎから出力される交流電力の導通角を制御する。これによれば、これら制御部１１１およびトライアックＴにより、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎを流れる電流が制御され、調光が行われることとなる。
【０００９】
また、電源装置１００は、位相制御回路１１０により導通角の制御された交流電力について、この交流電力に含まれるノイズをノイズフィルタ１２１により減衰させた後、整流回路１２２により整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３により電圧変換する。これによれば、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎに直流電流が供給されることとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】戸川治朗著「実用電源回路設計ハンドブック」ＣＱ出版社、平成１０年５月２０日発行、第２１７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬを備えるノイズフィルタ１２１には、共振電流が発生する。そして、この共振電流が、端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れると、図４に示すように、トライアックＴを流れる電流に振動が生じるおそれがある。
【００１２】
図４は、電源装置１００における電圧電流波形を示す図である。ＶＩは、交流電源Ｖｉｎの出力電圧を示し、交流電源Ｖｉｎの一端からトライアックＴの一端に向って電流が流れる場合に正の値をとるものとする。ＶＰは、端子Ｐ２を基準とした端子Ｐ１の電圧を示す。ＩＰは、トライアックＴの一端から他端に流れる電流を示す。
【００１３】
時刻ｔ１１〜ｔ１４までの期間では、電圧ＶＩが「０」以上である。具体的には、電圧ＶＩは、時刻ｔ１１において「０」であり、その後、時間が経過するに従って上昇した後、時間が経過するに従って低下し、時刻ｔ１４において「０」となっている。
【００１４】
また、時刻ｔ１１〜ｔ１２までの期間では、制御部１１１によりトライアックＴを絶縁状態にしている。このため、時刻ｔ１１〜ｔ１２までの期間では、電圧ＶＰおよび電流ＩＰは、ともに「０」となっている。
【００１５】
時刻ｔ１２において、制御部１１１によりトライアックＴを導通状態にする。すると、電圧ＶＰが急激に上昇し、ノイズフィルタ１２１に入力される電圧も、急激に上昇する。これによれば、ノイズフィルタ１２１に共振電流が発生し、この共振電流により、電流ＩＰに振動が生じることとなる。ノイズフィルタ１２１に発生する共振電流は、時間が経過するに従って小さくなるので、電流ＩＰに生じる振動は、時間が経過するに従って収束する。そして、時刻ｔ１３において、電流ＩＰに生じる振動が停止し、電流ＩＰは、トライアックＴの保持電流以上であるＩ１となる。
【００１６】
時刻ｔ１３〜ｔ１４までの期間では、電圧ＶＰは、電圧ＶＩに応じて変化し、電流ＩＰは、Ｉ１となっている。
【００１７】
ここで、トライアックＴは、導通状態になると、自身を流れる電流が上述の保持電流より小さくなるまで、導通状態を維持する。
【００１８】
上述のように電流ＩＰに振動が生じると、電流ＩＰが上述の保持電流より小さくなる場合がある。電流ＩＰが保持電流より小さくなると、導通状態を維持すべきであるにもかかわらず絶縁状態になってしまうという誤動作が、トライアックＴに発生してしまう。この誤動作がトライアックＴに発生してしまうと、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎに直流電流を安定して供給することができない。
【００１９】
上述の課題を鑑み、本発明は、安定した直流電流を出力できる電源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】
【００２０】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、導通状態になると、一端から他端に流れる電流が特定電流より小さくなるまで導通状態を維持する点弧素子と、前記点弧素子の他端から出力される電力を整流し、出力端から出力する整流手段と、一端が前記整流手段の出力端に接続され、予め定められた電流を他端から出力する定電流手段と、一端が前記整流手段の出力端に接続され、当該一端に入力された電力を整流し、他端から出力する整流素子と、前記整流素子の他端から出力された電力に含まれるノイズを減衰させるノイズ減衰手段と、を備えることを特徴とする電源装置を提案している。
【００２１】
この発明によれば、電源装置に、点弧素子、整流手段、定電流手段、整流素子、およびノイズ減衰手段を設けた。そして、点弧素子は、導通状態になると、一端から他端に流れる電流が特定電流より小さくなるまで導通状態を維持するものとした。また、整流手段は、点弧素子の他端から出力される電力を整流し、出力端から出力するものとした。また、定電流手段は、一端が整流手段の出力端に接続され、予め定められた電流を他端から出力するものとした。また、整流素子は、一端が整流手段の出力端に接続され、一端に入力された電力を整流し、他端から出力するものとした。また、ノイズ減衰手段は、整流素子の他端から出力された電力に含まれるノイズを減衰させるものとした。
【００２２】
このため、ノイズ減衰手段で共振電流が発生しても、ノイズ減衰手段と点弧素子の他端との間に設けられた整流手段および整流素子により、ノイズ減衰手段から点弧素子の他端に向って共振電流が流れてしまうのを抑制できる。したがって、点弧素子の一端から他端に流れる電流に、振動が生じてしまうのを抑制できる。
【００２３】
ここで、ノイズ減衰手段で共振電流が発生している期間において、この共振電流がノイズ減衰手段から点弧素子の他端に向って流れてしまうのが抑制されると、導通状態である点弧素子の一端から他端に流れる電流が、特定電流より小さくなってしまい、点弧素子が絶縁状態となってしまうおそれがある。そこで、予め定められた電流を他端から出力する定電流手段により、導通状態である点弧素子の一端から他端に電流が流れるように、電流を引っ張る。これによれば、定電流手段の他端から出力される予め定められた電流を調節することで、導通状態である点弧素子の一端から他端に流れる電流を、特定電流以上に保つことができる。
【００２４】
以上によれば、ノイズ減衰手段で共振電流が発生しても、整流手段、整流素子、および定電流手段により、点弧素子の一端から他端に流れる電流を、特定電流以上の値で安定させることができる。このため、導通状態を維持すべきであるにもかかわらず絶縁状態となってしまうという誤動作が点弧素子に発生してしまうのを防止できるので、電源装置は、安定した直流電流を出力することができる。
【００２５】
（２）本発明は、（１）の電源装置について、前記整流素子は、リカバリ電流を抑制する素子で構成されることを特徴とする電源装置を提案している。
【００２６】
ここで、共振電流が急激に増減する場合には、ノイズ減衰手段から点弧素子の他端に向って共振電流が流れてしまうのを十分には抑制できないおそれがある。
【００２７】
そこで、この発明によれば、整流素子を、リカバリ電流を抑制する素子で構成することとした。このため、共振電流が急激に増減する場合であっても、ノイズ減衰手段から点弧素子の他端に向って共振電流が流れてしまうのを抑制できる。
【００２８】
（３）本発明は、（１）または（２）の電源装置について、前記予め定められた電流は、前記特定電流以上であることを特徴とする電源装置を提案している。
【００２９】
この発明によれば、予め定められた電流を、特定電流以上とした。このため、定電流手段により電流を引っ張って、導通状態である点弧素子の一端から他端に流れる電流を特定電流以上に保つことができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、安定した直流電流を電源装置から出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２】前記電源装置における電圧電流波形を示す図である。
【図３】従来例に係る電源装置の回路図である。
【図４】前記電源装置における電圧電流波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３３】
［電源装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置１の回路図である。電源装置１は、図３に示した従来例に係る電源装置１００とは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０の代わりにＡＣ／ＤＣコンバータ２０を備える点が異なる。なお、電源装置１において、電源装置１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０とは、予め定められた電流を他端から出力する定電流手段としての定電流回路２４と、ショットキーバリアダイオードで構成される整流素子としてのダイオードＤと、を備える点が異なるとともに、ノイズ減衰手段としてのノイズフィルタ１２１の設けられる位置が異なる。
【００３５】
定電流回路２４の他端には、整流手段としての整流回路１２２を介して端子Ｐ２が接続される。定電流回路２４の一端には、整流回路１２２を介して端子Ｐ１が接続されるとともに、ダイオードＤのアノードが接続される。ダイオードＤのカソードには、キャパシタＣ１の一方の電極と、インダクタＬの一端と、が接続される。キャパシタＣ１の他方の電極には、整流回路１２２を介して端子Ｐ２が接続される。インダクタＬの他端には、キャパシタＣ２の一方の電極が接続されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３を介して端子Ｐ３が接続される。キャパシタＣ２の他方の電極には、整流回路１２２を介して端子Ｐ２が接続されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３を介して端子Ｐ４が接続される。
【００３６】
以上の構成を備える電源装置１は、位相制御回路１１０により導通角の制御された交流電力について、整流回路１２２により整流し、ノイズをノイズフィルタ１２１により減衰させた後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３により電圧変換する。
【００３７】
ここで、キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬを備えるノイズフィルタ１２１には、図３に示した従来例に係る電源装置１００と同様に、共振電流が発生する。ところが、ノイズフィルタ１２１と、点弧素子としてのトライアックＴの他端と、の間には、整流回路１２２が設けられている。このため、整流回路１２２により、ノイズフィルタ１２１で発生した共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのを抑制でき、トライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰに、振動が生じてしまうのを抑制できる。
【００３８】
ところで、上述の共振電流は、急激に増減する場合がある。この場合、整流回路１２２だけでは、共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのを、十分には抑制できないおそれがある。そこで、電源装置１は、整流回路１２２とノイズフィルタ１２１との間に、ショットキーバリアダイオードで構成されるダイオードＤを備えている。ショットキーバリアダイオードは、リカバリ電流が小さいため、上述の共振電流が急激に増減する場合であっても、共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのを抑制できる。
【００３９】
上述のように、整流回路１２２およびダイオードＤにより、ノイズフィルタ１２１で発生した共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのが、抑制される。ところが、ノイズフィルタ１２１で共振電流が発生している期間において、この共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのが抑制されると、導通状態であるトライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰが、特定電流としての保持電流より小さくなってしまい、トライアックＴが絶縁状態となり、上述の誤動作が発生してしまう。そこで、電源装置１は、整流回路１２２の後段に、予め定められた電流を他端から出力する定電流回路２４を備えており、この定電流回路２４により、導通状態であるトライアックＴの一端から他端に電流が流れるように、電流を引っ張る。これによれば、定電流回路２４の他端から出力される予め定められた電流を、上述の保持電流以上に設定することで、トライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰを、保持電流以上に保つことができる。このため、上述の共振電流を抑制することによるトライアックＴの誤動作を、防止できる。
【００４０】
図２は、電源装置１における電圧電流波形を示す図である。
【００４１】
時刻ｔ１〜ｔ４までの期間では、上述の時刻ｔ１１〜ｔ１４までの期間と同様に、電圧ＶＩが「０」以上である。具体的には、電圧ＶＩは、時刻ｔ１において「０」であり、その後、時間が経過するに従って上昇した後、時間が経過するに従って低下し、時刻ｔ４において「０」となっている。
【００４２】
また、時刻ｔ１〜ｔ２までの期間では、上述の時刻ｔ１１〜ｔ１２までの期間と同様に、制御部１１１によりトライアックＴを絶縁状態にしている。このため、時刻ｔ１〜ｔ２までの期間では、電圧ＶＰおよび電流ＩＰは、ともに「０」となっている。
【００４３】
時刻ｔ２において、上述の時刻ｔ１２と同様に、制御部１１１によりトライアックＴを導通状態にする。すると、電圧ＶＰが急激に上昇し、ノイズフィルタ１２１に入力される電圧も、急激に上昇する。これによれば、ノイズフィルタ１２１に共振電流が発生することとなる。ところが、上述のように、ノイズフィルタ１２１とトライアックＴの他端との間に設けられた整流回路１２２と、整流回路１２２とノイズフィルタ１２１との間に設けられたダイオードＤと、により、共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのが抑制される。このため、電流ＩＰには、図４の時刻ｔ１２からｔ１３までの期間に生じていたような振動は、生じない。
【００４４】
以上の電源装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４５】
ノイズフィルタ１２１とトライアックＴの他端との間に設けられた整流回路１２２と、整流回路１２２とノイズフィルタ１２１との間に設けられたダイオードＤと、により、共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのが抑制される。このため、共振電流が端子Ｐ１からトライアックＴの他端に向って流れてしまうのを抑制でき、トライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰに振動が生じてしまうのを抑制できる。
【００４６】
また、整流回路１２２の後段に設けられた定電流回路２４により、トライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰを、保持電流以上に保つことができる。
【００４７】
以上によれば、ノイズフィルタ１２１で共振電流が発生しても、整流回路１２２、ダイオードＤ、および定電流回路２４により、トライアックＴの一端から他端に流れる電流ＩＰを、保持電流以上の値で安定させることができる。このため、導通状態を維持すべきであるにもかかわらず絶縁状態になってしまうという誤動作がトライアックＴに発生してしまうのを防止できるので、電源装置１は、安定した直流電流を出力することができる。
【００４８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００４９】
例えば、上述の実施形態では、ダイオードＤをショットキーバリアダイオードで構成したが、これに限らず、ファーストリカバリーダイオードといった、リカバリ電流を抑制する素子で構成すればよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、電源装置１は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎに直流電流を供給するものとしたが、これに限らず、モータといった定電流を必要とするものに直流電流を供給できる。
【００５１】
また、上述の実施形態では、点弧素子として、トライアックＴを用いたが、これに限らず、例えば逆並列に接続した２つのサイリスタを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１、１００；電源装置
２０、１２０；ＡＣ／ＤＣコンバータ
２４；定電流回路
１１０；位相制御回路
１１１；制御部
１２１；ノイズフィルタ
１２２；整流回路
１２３；ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｃ１、Ｃ２；キャパシタ
Ｄ；ダイオード
Ｌ；インダクタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ；発光ダイオード
Ｔ；トライアック
【図１】
2011160503.tif 000003
【図２】
2011160503.tif 000004
【図３】
2011160503.tif 000005
【図４】
2011160503.tif 000006