(57)【要約】本力率補償回路は、昇圧ＰＦＣ回路とデジタル制御回路で構成され、後者のデジタル制御回路では出力電圧と目標電圧とから誤差を算出し、交流入力電圧を全波整流器により全波整流したボトム電圧を検出したタイミングで得られた誤差値でＰＩ演算し、ＰＩ演算の上位ビットでインダクタ電流波形の三角波の立ち上がり期間であるオン時間Ａを決定し、下位ビットで補正期間ｔｘを決定する。下位ビットで決定された補正期間ｔｘではオン時間を予め定めた補正量＋１を適用したオン時間Ａ＋１で制御を実行する。
2016047207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力を全波整流する全波整流器により整流した電圧を、この全波整流器の出力端に並列に接続された、高周波成分を除去する入力側コンデンサ、およびインダクタンス素子の一端に入力し、
前記インダクタンス素子の他端に、この他端と接地電位間に設けられた、出力をスイッチングするスイッチング素子と、ダイオードおよび高周波成分を除去する出力側コンデンサを直列に接続した回路とを並列に接続することにより、
前記出力側コンデンサの高電位端の出力を直流電圧として出力する電源制御装置の力率補償回路において、
前記全波整流器によって全波整流した電圧の下限電圧を検出するボトム検出器と、
前記ボトム検出器で検出した下限電圧に対応して前記直流電圧から検知した電圧を目標電圧に制御する出力電圧制御器と、
前記インダクタンス素子の電流を基に前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器と、を有し、
前記インダクタンス素子に流れるインダクタ電流がゼロになるタイミングを基準にして、前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号、および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号を、前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御するデジタル制御回路を備えたことを特徴とする電源制御装置の力率補償回路。
【請求項２】
前記インダクタンス素子を一次側インダクタと二次側インダクタで構成し、
一次側インダクタの一端に交流電源の出力を全波整流する全波整流器により整流した電圧を、前記インダクタンス素子の一次側インダクタの他端に前記ダイオードの一端を接続し、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタに流れるインダクタ電流がゼロになる電圧値を前記インダクタンス素子の二次側インダクタで検出することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項３】
前記出力電圧制御器は、
前記直流電圧から検知した電圧と予め定めた目標電圧とから、これら両電圧の差を求める減算器と、
前記減算器の出力信号のＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を含む古典制御、またはH∞制御を含む現代制御を実行する制御器と、
で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項４】
前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号とともに、前記全波整流器によって全波整流した電圧を基に定めた信号を前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項５】
前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号と、一定のカウントステップでカウントアップ処理を行い、一定期間後にカウントをゼロクリアするようにカウンタ生成器で生成される連続的なカウント信号を前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項６】
前記全波整流器によって全波整流した電圧を基に定めた信号は、前記全波整流した電圧の下限電圧を検出したタイミングでカウントを開始し次の前記下限電圧を検出するまでカウントアップ処理を行うカウンタ生成器で生成されるカウント信号、あるいは前記全波整流した電圧を分圧した電圧信号であることを特徴とする請求項４に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項７】
前記スイッチング素子のオン時間は、前記出力電圧制御器で演算した演算結果の上位ビットの情報で決定し、前記スイッチング素子の補正期間は、前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位ビットの情報で決定するとともに、前記スイッチング素子の補正期間内では前記スイッチング素子のオン時間を、予め定めた補正量に変更して前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項８】
前記連続的なカウント信号の一定期間を、入力電圧の商用周期の半周期で割り切れる時間とすることを特徴とする請求項５に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項９】
前記カウントアップ処理の周期を、前記連続的なカウント信号の一定期間と、前記スイッチング素子の補正期間を決定するために使用する演算結果の下位ビットの情報から決定することを特徴とする請求項５に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項１０】
前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位ビットのビット毎に、予め定めた全波整流された交流電源の電圧出力の補正範囲にて、前記補正量の適用有無を決定して前記スイッチング素子のオン時間を制御することを特徴とする請求項７に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項１１】
前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位ビットのビット毎に、予め定めた全波整流された交流電源の電圧出力の補正期間にて、前記補正量の適用有無を決定して前記スイッチング素子のオン時間を制御することを特徴とする請求項７に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項１２】
前記スイッチング素子のオン時間を補正する補正期間は、前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位ビットの一部の情報で決定することを特徴とする請求項１から請求項４、または請求項６、請求項７のいずれか１項に記載の電源制御装置の力率補償回路。
【請求項１３】
請求項１、４、５、７、１０から１２において、出力電圧制御器は、前記直流電圧から検知した電圧と予め定めた目標電圧とから、これら両電圧の差を求める減算器と、この減算器の出力信号をＰＩ制御するＰＩ制御器と、で構成されることを特徴とする電源制御装置の力率補償回路。
【請求項１４】
交流電源の出力を全波整流する全波整流器により整流した電圧を、この全波整流器の出力端に並列に接続された、高周波成分を除去する入力側コンデンサ、およびコイル素子である一次側インダクタと二次側インダクタから構成されるインダクタンス素子の一次側インダクタの一端に入力し、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタの他端に、この他端と接地電位間に設けられた、出力をスイッチングするスイッチング素子と、ダイオードおよび高周波成分を除去する出力側コンデンサを直列に接続した回路とを並列に接続することにより、
前記出力側コンデンサの高電位端の出力を直流電圧として出力する電源制御装置の力率補償回路の制御方法において、
前記全波整流器によって全波整流した電圧の下限電圧を検出するボトム検出器と、
前記直流電圧から検知した電圧と予め定めた目標電圧とから、これら両電圧の差を求める減算器、および前記ボトム検出器で検出した下限電圧に対応して前記減算器の出力信号の制御を行う制御器を有する出力電圧制御器と、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタの電流を基に前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器と、を有し、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタに流れるインダクタ電流がゼロになる電圧値を前記インダクタンス素子の二次側インダクタで検出し、この検出した信号を基準にして、前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号、および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号と、前記全波整流器によって全波整流した電圧を基に定めた信号と、を前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御するデジタル制御回路を備えた電源制御装置の力率補償回路を用い、
前記スイッチング素子のオン時間を補正する補正期間を、前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位１６ビットの情報で決定するとともに、前記補正期間を決定する際、前記下位１６ビットの情報を１０進数に変換した値を中央値に均等配分して決定することを特徴とする電源制御装置の力率補償回路の制御方法。
【請求項１５】
複数のＬＥＤを接続したＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールに一定電流を供給する電源装置とを有するＬＥＤ照明装置であって、
前記電源装置は、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電源制御装置の力率補償回路を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源制御装置の力率補償回路、その制御方法、および力率補償回路を用いたＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング電源回路の力率改善用コンバータの出力電圧に比例する半波整流器の出力電圧と基準電圧とを比較してセンス電界効果トランジスタのターンオン時間制御用電圧を発生する制御電圧発生回路と、センス電界効果トランジスタのターンオン時間一定保持用制御信号を発生するターンオン制御回路と、センス電界効果トランジスタのミラー端子電流が一定以上時に出力して、過電流から保護する過電流検出回路と、インダクタ電流（コイル電流とも呼ぶ。以下同様）のゼロの時点を感知するゼロ電流検出回路の出力と、過電流検出回路またはターンオン制御回路の出力を受け、センス電界効果トランジスタを駆動する出力電流制御回路とで構成されるスイッチング電源が知られている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
ところで、このような力率改善用のコンバータにおいて、これまではアナログＩＣが使用されてきたが、近年、デジタル制御ＩＣが適用されている。このデジタル制御ＩＣが適用されたデジタル制御方式の力率補償回路の従来例として、例えば特許文献２がある。【０００４】
特許文献２に開示されている力率改善用コンバータでは、基準電圧およびＤＣバス電圧に基づいて調整電圧信号を与える電圧レギュレータと、電流基準信号を与えるために、調整電圧信号に調整入力電圧を乗じるように機能する乗算器と、電流基準信号およびインダクタ電流に比例する信号を受け入れる電流レギュレータとをさらに含んでいる。【０００５】
電流レギュレータは、インダクタ電流に比例する信号を、電流基準信号から差し引くように機能する差分デバイスと、差分デバイスの出力を受け入れ、第１制御信号を与えるようになっているＰＩ（Proportional  Integralの略。以下同様）コントローラと、整流ＡＣ入力電圧を受け入れ、第２制御信号を与えるように機能するフィードフォワードデバイスと、パルス幅変調（Pulse  Width  Modulation、以下では略してＰＷＭと呼ぶ）基準信号を与えるために、第１制御信号を第２制御信号に加えるよう機能する加算器と、ＰＦＣ（Power  Factor  Correctionの略。以下同様）回路のオン時間を制御するために、パルス幅変調信号を与えるように機能するパルス幅変調発生器とをさらに含み、第２制御信号は、ＡＣ入力電圧よりも小さい動的範囲を有し、パルス幅変調信号発生器は、パルス幅変調信号を発生するために、ＰＷＭ基準信号を用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０５７６６号公報
【特許文献２】特表２００８−５３９６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２のようなデジタル制御での力率補償回路は、ＰＩ演算、フィードフォワード演算等の演算処理が数多く含まれているため、安価なデジタル制御ＩＣで実現するには困難であった。【０００８】
本発明に係る力率補償回路は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＣＰＵの処理能力が数１０ＭＨｚと低く、分解能が数１０ｎｓと粗い、安価なデジタル制御回路を使用する場合においても、アナログ制御ＩＣと同等レベルの力率と出力電圧精度を達成する力率補償回路およびその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電源制御装置の力率補償回路は、
交流電源の出力を全波整流する全波整流器により整流した電圧を、この全波整流器の出力端に並列に接続された、高周波成分を除去する入力側コンデンサ、およびインダクタンス素子の一端に入力し、
前記インダクタンス素子の他端に、この他端と接地電位間に設けられた、出力をスイッチングするスイッチング素子と、ダイオードおよび高周波成分を除去する出力側コンデンサを直列に接続した回路とを並列に接続することにより、
前記出力側コンデンサの高電位端の出力を直流電圧として出力する電源制御装置の力率補償回路において、
前記全波整流器によって全波整流した電圧の下限電圧を検出するボトム検出器と、
前記ボトム検出器で検出した下限電圧に対応して前記直流電圧から検知した電圧を目標電圧に制御する出力電圧制御器と、
前記インダクタンス素子の電流を基に前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器と、を有し、
前記インダクタンス素子に流れるインダクタ電流がゼロになるタイミングを基準にして、前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号、および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号を、前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御するデジタル制御回路を備えたものである。【００１０】
本発明に係る電源制御装置の力率補償回路の制御方法は、
交流電源の出力を全波整流する全波整流器により整流した電圧を、この全波整流器の出力端に並列に接続された、高周波成分を除去する入力側コンデンサ、およびコイル素子である一次側インダクタと二次側インダクタから構成されるインダクタンス素子の一次側インダクタの一端に入力し、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタの他端に、この他端と接地電位間に設けられた、出力をスイッチングするスイッチング素子と、ダイオードおよび高周波成分を除去する出力側コンデンサを直列に接続した回路とを並列に接続することにより、
前記出力側コンデンサの高電位端の出力を直流電圧として出力する電源制御装置の力率補償回路の制御方法において、
前記全波整流器によって全波整流した電圧の下限電圧を検出するボトム検出器と、
前記直流電圧から検知した電圧と予め定めた目標電圧とから、これら両電圧の差を求める減算器、および前記ボトム検出器で検出した下限電圧に対応して前記減算器の出力信号の制御を行う制御器を有する出力電圧制御器と、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタの電流を基に前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器と、を有し、
前記インダクタンス素子の一次側インダクタに流れるインダクタ電流がゼロになる電圧値を前記インダクタンス素子の二次側インダクタで検出し、この検出した信号を基準にして、前記出力電圧制御器で演算した演算結果から決定される前記スイッチング素子のオン時間を決めるオン時間信号、および前記オン時間を補正する補正期間を定める補正期間信号と、前記全波整流器によって全波整流した電圧を基に定めた信号と、を前記ＰＷＭ生成器に入力し、生成したＰＷＭ信号により前記スイッチング素子を制御するデジタル制御回路を備えた電源制御装置の力率補償回路を用い、
前記スイッチング素子のオン時間を補正する補正期間を、前記出力電圧制御器で演算した演算結果の下位１６ビットの情報で決定するとともに、前記補正期間を決定する際、前記下位１６ビットの情報を１０進数に変換した値を中央値に均等配分して決定するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、交流入力電圧を整流する全波整流器によって全波整流した波形のボトム電圧を検出したタイミングで、出力電圧制御器で演算した演算結果の上位ビット（上位ｂｉｔ）から決定されるオン時間（ＯＮ時間）で制御するだけでなく、通常使用されない下位ビット（下位ｂｉｔ）で制御量の補正をするため、安価で分解能の粗いデジタル制御回路を使用しても、力率および出力電圧精度のよい力率改善制御を行うことが可能であり、力率補償回路のコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による力率補償回路の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１による力率補償制御の概要を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１により出力電圧の精度を向上させるためのアルゴリズムを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による力率補償制御を入力交流電圧の電圧範囲で行う場合の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２による力率補償回路の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２による力率補償制御の概要を示す図である。
【図７】デジタル制御回路で制御した場合の出力電圧波形のモデル図である。
【図８】本発明の実施の形態３による力率補償回路の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３による力率補償制御の概要を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３による力率補償制御の概要の一部を拡大した図である。
【図１１】本発明をＬＥＤ照明用電源制御装置として用いた場合のＬＥＤ照明装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における電源制御装置の力率補償回路を説明するための回路ブロック図である。図１において、商用の交流電源２０の出力電圧が全波整流器２で整流され、この出力電圧が入力電圧として本発明の実施の形態１の力率補償回路に供給される。この力率補償回路は、破線で囲んだＰＦＣ回路１及び一点鎖線で囲んだマイコン等のデジタル制御ＩＣ８をその構成要素として含んでいる。ＰＦＣ回路１は、入力電圧を分圧する抵抗Ｒ１とＲ２、入力側コンデンサ３、インダクタンス素子４、スイッチング素子５、ダイオード６、出力側コンデンサ７をその構成要素として含んでいる。また、デジタル制御ＩＣ８は、出力電圧を分圧する抵抗Ｒ４とＲ５、これらの抵抗により分圧した電圧と目標電圧との誤差を求める減算器９とデジタルＰＩ演算を行ってＰＩ制御するＰＩ制御器１０と入力電圧のボトムを検出するボトム検出器１１とカウンタ生成器１２とＰＷＭ生成器１３とを含むものである。また、上記のデジタル制御ＩＣ８は、全部がＩＣを用いない一般のデジタル制御回路（同機能をもつソフトウェアによる回路も含まれる）でもよく、またその構成要素の一部がデジタル制御ＩＣ８であってもよい。本願では、以降、これらを総称してデジタル制御回路８と呼ぶこととする。
【００１４】
次に回路動作を説明する。交流電源２０の交流入力電圧を全波整流器２によって全波整流し、全波整流器２の出力端には入力側コンデンサ３の一端およびインダクタンス素子４の一次側インダクタの一端が接続され、入力側コンデンサ３によって後述のスイッチング素子５のスイッチング動作に起因する高周波成分を除去する。インダクタンス素子４の一次側インダクタには、その他端と基準電位（接地電位）の間にスイッチング素子５、ダイオード６、および出力側コンデンサ７からなる昇圧回路が設けられている。なお、インダクタンス素子４の二次側インダクタはインダクタンス素子の一次側インダクタに流れるインダクタ電流がゼロになる電圧値を検出するためのものである。この昇圧回路によって全波整流器２から出力される整流電圧を昇圧整流することで、出力側コンデンサの両端に対して、例えば約４００Ｖの直流出力電圧を供給することができる。
【００１５】
次に、デジタル制御回路８の動作について説明する。出力電圧をＲ４とＲ５により分圧した電圧を図示しないＡＤ変換器によりデジタル値に変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理を実行する。減算器９により演算された誤差をＰＩ制御器１０にてデジタルＰＩ演算を実施し、誤差を０に近づけるための制御量を定める。減算器９と、ＰＩ制御器１０を含む制御器と、をまとめて、以下では、出力電圧制御器１４と呼ぶ。減算器９により、目標値とフィードバックされる出力電圧との誤差を得ることができ、制御器により、当該減算器の出力値から出力電圧を一定の範囲に制御するための制御量を求めることができる。なお、制御器には、ＰＩ制御器の他に、例えば、ＰＩＤ制御器、Ｈ∞制御などが含まれる。ここで、∞は無限大を意味する。
【００１６】
なお、上記のＰＩ演算処理は、交流入力電圧の半周期、例えば交流入力電圧周波数が５０Ｈｚの場合１０ｍｓ周期、の時間間隔で実行される。具体的には、入力電圧をＲ１とＲ２で分圧した電圧を、図示しないＡＤ変換器によりデジタル値に変換した値から、交流入力電圧を、全波整流器２によって全波整流した波形の下限電圧（以降、ボトム電圧と記す）を検出したタイミングで、ＰＩ演算処理が実施される。
【００１７】
カウンタ生成器１２では、ボトム電圧を検出したタイミングで、カウントを１から開始し、次周期のボトム電圧検出まで、予め定めたデジタル分解能でカウントアップ処理を行う。ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果から決定されるＯＮ時間（「オン時間」に同じ。以降「オン時間」と記載）と補正期間と、前述のカウンタ生成器１２で生成されるカウント値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されている抵抗Ｒ３を介して、（図示しない）ＡＤ変換器の出力であるタイマーリセット信号を基準として、一次側インダクタの電流から、スイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する。
ここでＰＷＭ波形生成方法について、以下記す。
【００１８】
デジタル制御回路にマイコンを採用した場合、近年では３２ビットマイコンが主流である。上記ＰＩ演算処理の中で実施される乗算は、例えば１６ビットと１６ビットの乗算により３２ビットが生成される。
【００１９】
一方で、ＰＷＭ波形に設定できるｂｉｔ（「ビット」に同じ。以降ビットと記載する）数は、マイコンの仕様により異なるが、近年のマイコンの場合、３２ビットすべてを使用できるわけではなく、１６ビット等、制約されたビット数で設定を行う必要がある。したがって、３２ビットのＰＩ演算処理の結果から、例えば上位１６ビットをオン時間の設定に使用した場合、下位１６ビットは制御には使用されないことになる。
【００２０】
このオン時間をＰＷＭ生成器１３でカウントしながら「Ｈ」を出力し、設定値に達したところで「Ｌ」に切替える。一方、インダクタンス素子４の一次側インダクタでは、ＰＷＭ生成器１３で「Ｈ」が出力されている期間、電流が上昇し、「Ｌ」に切り替わった際に電流が下降する。
【００２１】
インダクタンス素子４の二次側インダクタは、インダクタンス素子の一次側インダクタに流れるインダクタ電流がゼロになるタイミングを検出するためのものであり、インダクタ電流がゼロになったタイミングをＰＷＭ生成器１３で判断した場合、再度オン時間の設定値だけ「Ｈ」が出力され、設定値に達したところで「Ｌ」に切替える、といったように、この処理が半周期の期間、継続される。
【００２２】
しかし、上記制御方式では、使用される上位１６ビットがデジタル制御ＰＷＭの分解能（つまり２の１６乗の階調、すなわち６５５３６階調）となり、この最小分解能以上の制御を求められるような場合に、例えば図７（ａ）に示すように、出力電圧を一定の範囲に制御することが難しくなる。なお、図７（ａ）と図７（ｂ）の波形は、横軸に時間を、縦軸に出力電圧をとった場合の波形であり、図７（ａ）は、デジタル制御回路の分解能が粗く出力電圧を安定出力させることができないことを表現したもので、図７（ｂ）は理想とする出力電圧波形を示している。図７（ｂ）において、正弦波の半波形状は入力交流電圧波形の半周期と同じ周期で振動しているリップル成分を示している。
【００２３】
そこで、これまで制御で使用されていなかったＰＩ演算処理結果の下位１６ビットを用いる。図２を用いてこの制御方法について説明を行う。図２（ａ）は、横軸に時間をとり、デジタル制御回路で決定されるオン時間ＡとＡ＋１を用いて、制御を実行した場合のインダクタ電流波形を三角波で表現している。この三角波の立ち上がり期間であるオン時間ＡとＡ＋１の適用期間の使い分けは、以下の方法で決定される。上述したように、ＰＩ制御処理は交流入力電圧の半周期毎に実施され、上位１６ビットでオン時間Ａが決定される。下位１６ビットは半周期の中でオン時間を補正する期間を決定することに利用する。本実施の形態１では、補正期間に適用する補正量を＋１として補正期間内のオン時間をＡ＋１にして制御を実行している。なお、下位１６ビットがすべてゼロであれば、補正制御は適用しない。
【００２４】
図３は、下位１６ビットにて、図２の時間軸ｓからｔの範囲に相当する補正期間ｔｘ、を決定するための一例を示すアルゴリズムである。この図３のアルゴリズムでは、下位１６ビットの値で補正期間を定める際に、１６ビットで取りうる１０進数の値が０〜６５５３５であることから、下位１６ビットを１０進数に変換した値を、中央値３２７６７に均等配分して決定するものである。具体的な制御処理を以下に示す。
【００２５】
図３の最初のｉｆ文は、下位１６ビットを１０進数に変換した値が０であった場合の処理の一例を示したものであり、この場合、補正を行う必要がないため、ｓとｔの値を６５５３５よりも大きい、同じ値に設定して、補正を行うことのないようにしている。
次のｅｌｓｅ  ｉｆ文では、下位１６ビットを１０進数に変換した値が６５５３５以上の場合の処理であり、この場合、ほぼ全期間にて補正を適用する必要があるため、ｓ=０に設定するとともに、ｔ=６５５３４に設定している。
【００２６】
次のｅｌｓｅ文では、上記のｉｆ文とｅｌｓｅ  ｉｆ文以外の場合の処理であり、下位１６ビットの最下位ビットが０の場合と１の場合でさらに処理を分けて実行している。はじめに、下位１６ビットの最下位ビットが０の場合、下位１６ビットを１ビット右シフトして、１０進数として半分の値にしたものを３２７６７から引き算した数値をｓに、足し算したものをｔにセットしている。一方で、下位１６ビットの最下位ビットが１の場合、ｓには、下位１６ビットに１を引き算してから１ビット右シフトしたものを、３２７６７から引き算した数値を代入し、ｔには、下位１６ビットに１を足し算してから１ビット右シフトしたものを、３２７６７から引き算した数値を代入している。
【００２７】
上述したような図３のアルゴリズムを用いることにより、図２に示すオン時間の補正期間を決めるｓとｔの値を決定する。
【００２８】
このような制御を実施することにより、ＰＩ制御演算結果の上位１６ビットをオン時間の決定に使用して、半周期の期間に制御した場合では出力することのできなかった出力電圧を出力可能とし、出力電圧の精度が向上する。
【００２９】
なお、図２では模式的に交流入力電圧波形を歪ませて図示したが、実際には、入力側コンデンサ、あるいは図１には図示されていない入力フィルタで平滑されるため、力率に与える影響はない程度の変動であり、従来のアナログ制御ＩＣで制御した場合と同等レベルの力率を実現することができる。また、出力側には出力側コンデンサ７により平滑処理が実施されるため、出力電圧にも影響はない。
【００３０】
なお、上記では、補正期間のオン時間の補正量を＋１としてオン時間をＡ＋１で制御したが、補正量を＋２としてオン時間Ａ＋２等で制御を実行してもよく、力率に影響を与えない程度の異なる補正量を適用したオン時間でもかまわない。また、上記では補正期間を決定するために下位１６ビット全てを使用したが、補正期間を決定する下位ビットのビット数はこれに限らず、下位ビットの左から４ビット等の少ないビット数で補正期間を決めてもよい。後者の場合でも、出力電圧精度が所望の値を満足する場合もある。
【００３１】
また、上記では、交流入力電圧を全波整流器２によって全波整流した波形のボトム電圧を検出したタイミングで、カウンタ生成器１２によりカウントアップして生成したカウンタにて補正期間を決定したが、アップダウンカウンタあるいはダウンカウンタ等、時間軸で補正をかけるもの（時間的に変化する電圧などの信号）であれば、これに限るものではない。
なお、上記では、制御量の演算にＰＩ制御を用いたが、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などの古典制御、あるいは現代制御であるH∞制御等、誤差算出結果を目標値に近づけるための制御方法であれば、何を用いてもよい。
【００３２】
次に図４では、横軸に時間を、縦軸に電圧をとった場合の、入力交流電圧の半波波形を示している。上記の説明では、下位１６ビットにて時間軸のｓとｔを決定し、補正期間ｔｘにてインダクタ電流の三角波の立ち上がり期間であるオン時間をＡ＋１等で制御を行っていた。しかし、図４で示すように、交流入力は５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの固定周期、固定波高値の電圧波形であり、補正期間ｔｘは全波整流後の交流入力電圧に対応するため、交流入力電圧の電圧レベルで補正期間を制御しても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
このように、実施の形態１によれば、ＰＦＣ回路１をデジタル制御回路８にて制御を行う場合において、出力電圧を分圧した電圧をＡＤ変換によりデジタル値に変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理を実行し、減算器９により演算された誤差を、交流入力電圧の下限のタイミング（全波整流した波形のボトム電圧のタイミング）でデジタルＰＩ演算を実施し、カウンタ生成器１２においてボトム電圧を検出したタイミングで、カウントを１から開始し、次周期のボトム電圧検出まで予め定めたデジタル分解能でカウントアップ処理を行い、ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果の例えば上位１６ビットで決定されるオン時間と下位１６ビットで決定される補正期間と、前述のカウンタ生成器１２で生成されるカウント値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されているＡＤ変換により一次側インダクタの電流から、スイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成としている。
【００３４】
これにより、力率補償回路においてデジタル制御のＰＷＭ分解能以上の精度が求められる場合に、これまで使用していなかった下位ビットで補正期間を決定してインダクタ電流波形の三角波の立ち上がり期間であるオン時間を補正制御することにより、出力電圧の精度が向上するため、安価で分解能の粗いマイコンでの制御を可能とする。
【００３５】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２における電源制御装置の力率補償回路の構成を示すブロック図であり、図１と同一もしくは対応する構成部分には、同一の符号を付す。
この実施の形態２の特徴は、デジタル制御回路８内部にて、全波整流された交流入力電圧の分圧された電圧をＰＷＭ生成器１３に直接入力している点であり、制御方法が実施の形態１とは異なっている。
【００３６】
以下では、実施の形態１から変更する箇所についてのみ説明する。
図６に実施の形態２の制御方法を表す図を示す。図６（ａ）は、横軸に時間を、縦軸に電圧を示している。図中の曲線は全波整流された交流入力電圧波形を示している。図６（ｂ）は、ＰＩ演算処理結果のビット幅を示しており、ここでも例として３２ビットマイコンの場合においてＰＩ演算処理結果の上位１６ビットを上記インダクタ電流波形の三角波の立ち上がり期間であるオン時間Ａに、下位ビットを補正範囲に使用することを示したものである。ここでは説明の簡略化のため、補正範囲を決定する下位ビットは、下位ビットのうち、ＭＢＳ側から４ビットとしている。以下、この下位ビットのＭＳＢ側から４ビット分を下位４ビットと表現する。
【００３７】
そこで、下位４ビットのＭＳＢ（Most  Significant  Bit、最上位ビット）側から各ビットを順にｂＥ、ｂＦ、ｂＧ、ｂＨとした場合に、図６に示すように、全波整流された交流入力電圧に対し、予め定めた対応範囲を割り当てている。実施の形態２では、予め定めた下位ビットのそれぞれのビット毎にオン時間の補正量の適用有無を判断し、制御することを特徴としている。例えば、下位４ビットが「１０１０」であった場合、ｂＥとｂＧが「１」であるため、予め定めている入力電圧範囲のＥとＧの区間になったことをＰＷＭ生成器１３で検出し、Ｅ及びＧの各区間では、例えば補正量を＋１としたオン時間Ａ＋１を適用し、制御を実行する。
【００３８】
このように、実施の形態２によれば、ＰＦＣ回路１を、デジタル制御回路８にて制御を行う場合において、出力電圧をマイコンが取り込める電圧まで下げるために、分圧した電圧をＡＤ変換器によりデジタル値にＡＤ変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理を実行し、減算器９により演算された誤差を、全波整流された交流入力電圧が右肩下がりから大きくなるポイントである下限のタイミングで、デジタルＰＩ演算を実施する。ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果の、例えば上位１６ビットで決定されるオン時間と、下位４ビットで決定される補正範囲と、全波整流された交流入力電圧を分圧した電圧をＡＤ変換した値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されている、図示しないＡＤ変換器からのタイマーリセット信号を基準にして、一次側インダクタの電流から、スイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成において、補正範囲を決定する下位４ビットの各ビットに、予め定めた入力電圧の補正範囲を対応させて、補正量の適用有無を制御することにより、デジタル制御のＰＷＭ分解能以上の精度が求められる場合に、下位４ビットでＰＷＭ分解能を補うことができ、出力電圧の精度を向上することができるため、安価な分解能の粗いマイコンでの制御を可能とする。
【００３９】
なお上記の説明では、スイッチング素子５を制御するための、ＰＷＭ波形を生成する構成において、補正範囲を決定する下位４ビットの各ビットに、予め定めた入力電圧の補正範囲を対応させて補正量の適用有無を制御する場合について説明したが、これに限らない。例えば、スイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成において、補正範囲を決定する下位４ビットの各ビットに、予め定めた入力電圧の補正期間（図６のｔｅ、ｔｆ、ｔｇ、ｔｈ参照）を対応させて補正量の適用有無を制御しても、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３における電源制御装置の力率補償回路の構成を示すブロック図であり、図１と同一もしくは対応する構成部分には、同一の符号を付す。
この実施の形態３は、実施の形態１に対し、ボトム検出器１１からカウンタ生成器１２への同期信号が除去され、デジタル制御回路８内部にて、ボトム検出器とは非同期のカウンタを保持している点が異なる。具体的に、実施の形態１ではボトム検出により商用周期の半周期間でＰＷＭ波形の補正を行うが、本実施の形態３は、商用周期の半周期よりも短い期間、即ち、より高周波にＰＷＭ波形の補正を行う方式である。
【００４１】
以下では、実施の形態１から変更する箇所についてのみ説明する。
図９に実施の形態３の制御方法を表す図を示す。図９（ａ）は、横軸に時間を取り、デジタル制御回路で決定されるオン時間ＡとＡ＋１を用いて制御を実行した場合の、インダクタ電流波形を三角波で表現している。図９（ｂ）は、本実施の形態３の特徴となる図であり、商用周期の半周期を６分割した一定周期ｔｍａｘで、ＰＷＭ波形の補正を行う場合を例として、カウントステップ「ｃｏｕｎｔ」のカウント数と、ＰＩ制御演算結果の下位ビットｐｉ＿ｌｏｗの比較におけるオン時間Ａ＋１の期間ｔｃの設定方法を表現している。
以下に本実施の形態３の方法を説明する。
【００４２】
［制御方法の概要］
図９（ａ）のオン時間ＡとＡ＋１の適用期間の切替は、例えば、ここでもＰＷＭ分解能１６ビットである３２ビットマイコンの場合を考えると、図９（ｃ）に示すＰＩ演算処理結果の下位１６ビットの値から、出力すべきＡとＡ＋１の期間の比率を求める。そして出力すべきオン時間ＡとＡ＋１の期間の比率から、商用周期の半周期よりも短い一定周期ｔｍａｘにおけるオン時間Ａ＋１の期間ｔｃを決定し、決定した期間ｔｃと一定周期ｔｍａｘでＡ＋１とＡの切替を行う。この制御は、図９（ｂ）に図示するように、例えばマイコン内蔵のカウンタ機能を用いて実現することが可能である。
【００４３】
［カウンタ機能での実現方法］
上述した制御は、一定周期ｔｍａｘとカウントステップ「ｃｏｕｎｔ」を、以下の通り決定することで実現できる。なお、ここでは簡略化のため、ＰＩ制御演算結果下位ビットのＭＳＢ側から４ビット分を補正演算に用いることとして、説明する。
【００４４】
（一定周期ｔｍａｘ）
図９に示すようにカウンタの一定周期ｔｍａｘの整数倍ｋ（図９の例ではｋ＝６）が、入力電圧の半周期（例えば、５０Ｈｚの商用電源の場合１０ｍｓ）と一致するようなｔｍａｘとする。これにより、図９（ａ）の記号Ｃで示したように、整流後の脈流入力電圧の下限時に、図９（ｂ）のカウンタがリセットされる構成とすることができ、脈流入力電圧の下限値、即ちＰＩ演算処理の実行タイミングと、カウンタリセットタイミングのずれによる不安定な出力電圧変動を抑制することが可能である。
【００４５】
なお、ｋは自然数であれば良く、ｋ＝「１」の場合は、実施の形態１と同じ、商用周期の半周期でＰＷＭ波形の補正を行うこととなる。また、ｋを大きくすると、オン時間ＡとＡ＋１を、より高周波で切り替えることが可能となる。上記商用周期の半周期は、事前に定める一定の値でなく、ボトム検出器で検出されるボトム間の時間を求めて決定しても良い。
【００４６】
さらに、ここでは、図８に示すようにデジタル制御回路の持つカウンタ生成器は、ボトム検出と非同期の構成としているが、図１の構成とし、ボトム検出器と同期させて、脈流入力電圧の下限値を検出したとき、即ちＰＩ演算処理を実行するタイミングで強制的にカウンタ生成器のカウント値をリセットするように、構成を追加しても良い。この構成を追加することで、商用電源に瞬間的な周波数変動が発生したときの、脈流入力電圧の下限値と、内部カウンタのゼロクリアのずれとが蓄積されることを防げるため、より出力電圧変動を抑制した安定的な出力電圧を得ることができる。
【００４７】
（カウントステップ「ｃｏｕｎｔ」）
図１０に、図９の一部である点線で囲んだ矩形部Ｂを拡大した概要図を示す。図１０（ｂ）に示す、オン時間ＡとＡ＋１を切り替えるタイミングを決定するためのカウントステップ「ｃｏｕｎｔ」は、図１０（ｃ）に示す、ＰＩ演算処理結果の下位ビットから補正演算に使用するビット数ｎと、上記にて決定した一定周期ｔｍａｘから、式（１）により決定する。例えば、ＰＩ演算処理結果の下位ビットから、補正演算に使用するビット数ｎをＭＳＢ側から４ビット分（ｎ＝４）とするときは、カウントステップ「ｃｏｕｎｔ」はｔｍａｘ／２＾４で求めた値を適用することで、ＰＩ演算処理結果の下位ビットの、ＭＳＢ側から４ビット分の値であるｐｉ＿ｌｏｗを、そのまま、すなわち変換することなく、オン時間ＡとＡ＋１の切替タイミング決定のカウント値として使用することができる。
ｃｏｕｎｔ＝ｔｍａｘ／２＾ｎ                （１）
ここでｎは補正演算に用いるビット数である。
【００４８】
［制御方法］
上述の通りに、一定周期ｔｍａｘとカウントステップ「ｃｏｕｎｔ」を決定し、ＰＩ演算処理結果の下位ビットから補正演算に使用するビット数ｎをｎ＝４とするときは、カウントステップ「ｃｏｕｎｔ」のカウント数が、１５（＝２＾４−１）となった次のタイミング（タイミングＱ）で、カウント数をゼロクリアする構成とすることで、一定周期ｔｍａｘのカウンタが生成できる。このカウンタを用いて、カウント数がゼロクリアされたとき（タイミングＱ）に、オン時間をＡからＡ＋１に切り替え、カウント数がｐｉ＿ｌｏｗと等しくなったとき（タイミングＰ）に、オン時間をＡ＋１からＡへと切り替える。つまり、ｎ＝４としたときのｐｉ＿ｌｏｗが最大値、即ち「‘１１１１’＝１５」のとき、Ａ＋１の期間が最大（ｔｃ＝１５／１６×ｔｍａｘ）となり、ｐｉ＿ｌｏｗが最小値、即ち「‘００００’＝０」のとき、Ａ＋１の期間が最小（ｔｃ＝０）となる。
【００４９】
例えば、図１０のようにｐｉ＿ｌｏｗが「‘０１１１’＝７」のときは、カウント数が１５となった次のタイミング（タイミングＱ）で、オン時間をＡからＡ＋１に切り替え、カウント数が７となったとき（タイミングＰ）に、オン時間をＡ＋１からＡへと切り替える。この制御方法により、Ａ＋１の期間はｔｃ＝７／１６×ｔｍａｘ、Ａの期間はｔｃ＝９／１６×ｔｍａｘとなるため、下位４ビットの値を、オン時間ＡとＡ＋１の期間の比率へ反映させることができる。
以上説明したように、本実施の形態３を用いることで、オン時間ＡとＡ＋１を、より短時間で切り替えることができるため、オン時間の切替周期による高調波を高周波側へ移動することができる。
【００５０】
このように、実施の形態３によれば、ＰＦＣ回路１を、デジタル制御回路８にて制御を行う場合において、出力電圧をマイコンが取り込める電圧まで下げるために、分圧した電圧を、ＡＤ変換器によりデジタル値にＡＤ変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理し、減算器９により演算された誤差を、全波整流された交流入力電圧が右肩下がりから大きくなるポイントである下限のタイミングで、デジタルＰＩ演算を実施する。
【００５１】
そして、カウンタ生成器１２において、予め決定したカウント値に達したタイミングで、カウントをゼロクリアし、次周期の予め決定したカウント値に達するまで、予め定めたデジタル分解能でカウントアップ処理を行い、ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果の、例えば上位１６ビットで決定されるオン時間と、下位１６ビットで決定される補正期間と、前述のカウンタ生成器１２で生成されるカウント値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されているＡＤ変換により、一次側インダクタの電流からスイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成としている。
【００５２】
これにより、力率補償回路においてデジタル制御のＰＷＭ分解能以上の精度が求められる場合に、これまで使用していなかった下位ビットで補正期間を決定して、インダクタ電流波形の三角波の立ち上がり期間である、オン時間を補正制御することにより、出力電圧の精度が向上し、安価で分解能の粗いマイコンでの制御を可能とする。さらに、電源高調波を高周波側へ移動させることができる。
【００５３】
また、本力率補償回路を、図１１の回路図に示すような、電源装置と負荷で構成するＬＥＤ照明装置に用いることで、以下のような効果がある。図１１の負荷は、ＬＥＤ素子３１を直列に接続したＬＥＤモジュール３０で、電源装置は、図１で示した力率補償回路とＬＥＤに流す電流を一定の所望電流値に制御するＬＥＤ電流調整回路で、構成されている。通常、ＬＥＤ照明装置は、交流入力電圧を力率補償回路で高調波を抑制しつつ直流電圧を出力し、降圧コンバータなどによって構成されるＬＥＤ電流調整回路にて、力率補償回路から出力される直流電圧から、負荷のＬＥＤで必要な電圧、電流に変換して供給される。
【００５４】
この詳細について、図７を用いて以下説明する。図７（ａ）は、分解能が粗いデジタル制御回路で制御した場合の力率補償回路の出力電圧波形を示す。一方、図７（ｂ）は、デジタル制御回路で制御した場合の理想的な力率補償回路の出力電圧波形を示す。力率補償回路の出力電圧精度が、図７（ａ）に示すような電圧精度の劣化しているものを降圧コンバータなどによって構成されるＬＥＤ電流調整回路に入力した場合、ＬＥＤの光のちらつきとなってしまう。本現象（光のちらつき）を回避するために、降圧コンバータの周波数応答特性を上げる等の対策をとった場合、降圧コンバータなどによって構成されるＬＥＤ電流調整回路が高価になってしまう。
【００５５】
そこで、図１１に示すように本実施の形態１の力率補償回路を用いることで、安価な構成で力率補償回路の出力電圧を従来より高精度化することができ、またＬＥＤ電流調整回路に安定した電圧を供給できるため、ＬＥＤ光がちらつかないＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【００５６】
ここで、前述したＬＥＤ電流調整回路は降圧コンバータに限らず、ＬＥＤ電流を調整することができる回路であれば何でも良い。さらに、図１１では、ＬＥＤ素子を直列に接続したものをＬＥＤモジュールとしているが、ＬＥＤモジュールのＬＥＤ素子接続方法は、直列に限らず、並列接続、または直列接続と並列接続を組み合わせても良い。また、負荷は、ＬＥＤに限らず、ＬＥＤと同様、電流を制御して点灯する有機ＥＬなどの発光素子等でもかまわない。
【００５７】
さらに、図１１では、力率補償回路を実施の形態１で示した図１として表記しているが、これに限らず、実施の形態２、３で示した図５、図８を力率補償回路として接続することでも同様の効果を得ることができる。
【００５８】
このように、前述の実施の形態１〜３で説明した力率補償回路を用いたＬＥＤ照明装置によれば、力率補償回路の出力電圧精度が向上し、ＬＥＤ電流調整回路に安定した電圧を供給できるので、光ちらつきのないＬＥＤ照明装置を提供することができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ＰＦＣ回路、２  全波整流器、３  入力側コンデンサ、４  インダクタンス素子、５  スイッチング素子、６  ダイオード、７  出力側コンデンサ、８  デジタル制御回路、９  減算器、１０  ＰＩ制御器、１１  ボトム検出器、１２  カウンタ生成器、１３  ＰＷＭ生成器、１４  出力電圧制御器、２０  交流電源、３０  ＬＥＤモジュール、３１  ＬＥＤ素子。
【図１】
2016047207.tif 000003
【図２】
2016047207.tif 000004
【図３】
2016047207.tif 000005
【図４】
2016047207.tif 000006
【図５】
2016047207.tif 000007
【図６】
2016047207.tif 000008
【図７】
2016047207.tif 000009
【図８】
2016047207.tif 000010
【図９】
2016047207.tif 000011
【図１０】
2016047207.tif 000012
【図１１】
2016047207.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月31日(2017.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
次に、デジタル制御回路８の動作について説明する。出力電圧をＲ４とＲ５により分圧した電圧を図示しないＡＤ変換器によりデジタル値に変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理を実行する。減算器９により演算された誤差をＰＩ制御器１０にてデジタルＰＩ演算を実施し、誤差を０に近づけるための制御量を定める。減算器９と、ＰＩ制御器１０を含む制御器と、をまとめて、以下では、出力電圧制御器１４と呼ぶ。減算器９により、目標値とフィードバックされる出力電圧との誤差を得ることができ、制御器により、当該減算器の出力値から出力電圧を一定の範囲に制御するための制御量を求めることができる。なお、制御器には、ＰＩ制御器の他に、例えば、ＰＩＤ制御器、Ｈ∞制御器などが含まれる。ここで、∞は無限大を意味する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次のｅｌｓｅ文では、上記のｉｆ文とｅｌｓｅ  ｉｆ文以外の場合の処理であり、下位１６ビットの最下位ビットが０の場合と１の場合でさらに処理を分けて実行している。はじめに、下位１６ビットの最下位ビットが０の場合、下位１６ビットを１ビット右シフトして、１０進数として半分の値にしたものを３２７６７から引き算した数値をｓに、足し算したものをｔにセットしている。一方で、下位１６ビットの最下位ビットが１の場合、ｓには、下位１６ビットに１を引き算してから１ビット右シフトしたものを、３２７６７から引き算した数値を代入し、ｔには、下位１６ビットに１を足し算してから１ビット右シフトしたものを、３２７６７に足し算した数値を代入している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
このように、実施の形態１によれば、ＰＦＣ回路１をデジタル制御回路８にて制御を行う場合において、出力電圧を分圧した電圧をＡＤ変換器によりデジタル値に変換し、目標電圧との誤差を減算器９により演算処理を実行し、減算器９により演算された誤差を、交流入力電圧の下限のタイミング（全波整流した波形のボトム電圧のタイミング）でデジタルＰＩ演算を実施し、カウンタ生成器１２においてボトム電圧を検出したタイミングで、カウントを１から開始し、次周期のボトム電圧検出まで予め定めたデジタル分解能でカウントアップ処理を行い、ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果の例えば上位１６ビットで決定されるオン時間と下位１６ビットで決定される補正期間と、前述のカウンタ生成器１２で生成されるカウント値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されているＡＤ変換器により一次側インダクタの電流から、スイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
以下では、実施の形態１から変更する箇所についてのみ説明する。
図６に実施の形態２の制御方法を表す図を示す。図６（ａ）は、横軸に時間を、縦軸に電圧を示している。図中の曲線は全波整流された交流入力電圧波形を示している。図６（ｂ）は、ＰＩ演算処理結果のビット幅を示しており、ここでも例として３２ビットマイコンの場合においてＰＩ演算処理結果の上位１６ビットを上記インダクタ電流波形の三角波の立ち上がり期間であるオン時間Ａに、下位ビットを補正範囲に使用することを示したものである。ここでは説明の簡略化のため、補正範囲を決定する下位ビットは、下位ビットのうち、ＭＳＢ側から４ビットとしている。以下、この下位ビットのＭＳＢ側から４ビット分を下位４ビットと表現する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
そして、カウンタ生成器１２において、予め決定したカウント値に達したタイミングで、カウントをゼロクリアし、次周期の予め決定したカウント値に達するまで、予め定めたデジタル分解能でカウントアップ処理を行い、ＰＷＭ生成器１３では、前述のＰＩ制御演算結果の、例えば上位１６ビットで決定されるオン時間と、下位１６ビットで決定される補正期間と、前述のカウンタ生成器１２で生成されるカウント値と、インダクタンス素子４の二次側インダクタの一端に接続されているＡＤ変換器により、一次側インダクタの電流からスイッチング素子５を制御するためのＰＷＭ波形を生成する構成としている。
【国際調査報告】
2016047207.tif 000014
2016047207.tif 000015
2016047207.tif 000016
2016047207.tif 000017