(57)【要約】【課題】負荷（例えば、ＬＥＤを含む表示装置等）に流れる電流が断続を繰返す場合でも当該負荷電流を安定化することのできるスイッチング定電流電源装置を提供する。【解決手段】制御回路４のデッドタイムコントロールのための制御信号入力端子（ＤＴＣ）に接続した切替回路９によって、負荷電流ＩＬが流れている期間にはスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間を短く設定し、負荷電流ＩＬが流れない期間には最小オフ期間を長く設定する。具体的には、負荷電流ＩＬが流れない期間にはスイッチングトランジスタＱ１がフルオフ状態になるような長さに最小オフ期間を設定し、これにより実質的に電力変換回路３の動作を停止させる。【選択図】  図１
2005045850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に所定の電流を供給するスイッチング方式の電力変換回路、負荷電流に応じた帰還信号を発生する電流検出回路および、該帰還信号に応じて該負荷電流を安定化するように該電力変換回路を駆動する制御回路を備えたスイッチング定電流電源装置において、
供給された制御信号の信号レベルに応じて該電力変換回路を構成するスイッチング素子の最小オフ期間を決定する機能を有した前記制御回路と、
該負荷の状態に応じて該制御信号の信号レベルを変化させる切替回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング定電流電源装置。
【請求項２】
負荷に所定の電流を供給するスイッチング方式の電力変換回路、負荷電流に応じた第１の帰還信号を発生する電流検出回路および、該第１の帰還信号に応じて該負荷電流を安定化するように該電力変換回路を駆動する制御回路を備えたスイッチング定電流電源装置において、
該電力変換回路の出力側に設けられ、該電力変換回路の出力電圧に応じた第２の帰還信号を生成する電圧検出回路と、
該電流検出回路と該電圧検出回路と該制御回路との間に設けられ、該負荷の状態に応じて該第１と第２の帰還信号のいずれか一方を該制御回路に供給する帰還回路と、
供給された制御信号の信号レベルに応じて該電力変換回路を構成するスイッチング素子の最小オフ期間を決定する機能を有した該制御回路と、
該負荷の状態に応じて該制御信号の信号レベルを変化させる切替回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング定電流電源装置。
【請求項３】
前記負荷電流は前記負荷の動作に従って断続され、
前記帰還回路は、該負荷電流が流れている時には前記第１の帰還信号を前記制御回路に供給し、該負荷電流が流れていない時には前記第２の帰還信号を該制御回路に供給する
ことを特徴とする、請求項２に記載したスイッチング定電流電源装置。
【請求項４】
前記切替回路は、前記負荷電流が流れている時には前記最小オフ期間を短くするような前記制御信号を前記制御回路に供給し、該負荷電流が流れていない時には該最小オフ期間を長くするような該制御信号を該制御回路に供給することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載したスイッチング定電流電源装置。
【請求項５】
負荷電流が流れていない時、前記制御信号の供給を受けた前記制御回路は前記電力変換回路を構成するスイッチング素子をフルオフ状態とすることを特徴とする請求項４に記載したスイッチング定電流電源装置。
【請求項６】
前記切替回路は、前記制御回路の基準電圧が得られる所定の端子とグランドとの間に直列に接続された複数の抵抗とスイッチを有し、該スイッチが前記帰還信号あるいは前記第１の帰還信号に応じてオン、オフし、該複数の抵抗の所定の共通接続点に現れた信号を前記制御信号として前記制御回路に供給することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載したスイッチング定電流電源装置。
【請求項７】
前記負荷が高速で点滅を繰り返す発光ダイオード素子を含むことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載したスイッチング定電流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断続が繰り返される負荷に安定した電流を供給するためのスイッチング式定電流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にスイッチング方式の電源装置は負荷に安定した電圧を供給する定電圧源として使用されることが多い。しかしスイッチング方式の電源装置は、図４に示すように接続構成し、帰還信号を出力電流に応じたものにすることで、負荷にほぼ一定の電流を供給する定電流源として使用することも可能である。
図４において、１は外部のバッテリー等から電力の供給を受けるための入力端子であり、２ａ、２ｂは、その間に接続された負荷６に所定の電流を安定供給するための出力端子である。入力端子１と一方の出力端子２ａとの間にはチョークコイルＬ１、スイッチングトランジスタＱ１、整流ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１が昇圧チョッパコンバータを形成するように接続構成された電力変換回路３が接続されている。
【０００３】
他方の出力端子２ｂと回路の基準電位点としてのグランドとの間には、負荷６に流れる電流ＩＬ（以下、負荷電流という）を検出し、当該負荷電流ＩＬに応じた帰還信号Ｆ１を発生するための電流検出回路５が接続されている。そして、電力変換回路３と電流検出回路５の間には、その内部に基準電圧源ＶＲと誤差増幅器ＥＡ１を備え、電流検出回路５から供給された帰還信号Ｆ１の信号レベルに応じて電力変換回路３を駆動する制御回路４が接続されている。
【０００４】
なお、この図４の回路では制御回路４に他励ＰＷＭ制御方式の制御用ＩＣを想定しており、その駆動信号出力端子（ＯＵＴ）は電力変換回路３内のスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続され、その帰還信号入力端子（ＦＢ）は電流検出回路５に接続されている。
これら電力変換回路３、制御回路４および検出回路５により、スイッチング定電流電源装置が構成されている。なお、入力端子１とグランドとの間に接続されたコンデンサＣ０は入力フィルタ用コンデンサである。
【０００５】
この図４のスイッチング定電流電源装置の動作を簡単に説明すると、電力変換回路３内に設けられたスイッチングトランジスタＱ１は制御回路４から供給される信号に従ってオン、オフ動作を行う。（オン、オフ動作の周波数は数百ｋＨｚ程度）このスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作に伴ってチョークコイルＬ１から整流ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１に電流が流入する。これにより平滑コンデンサＣ１は入力端子１に供給される入力電圧よりも高い電圧に充電され、このコンデンサＣ１の端子間電圧に応じた電流ＩＬが負荷６および電流検出回路５に流れる。そして、電流検出回路５において負荷電流ＩＬに応じた帰還信号Ｆ１が生成され、この帰還信号Ｆ１は制御回路４の帰還信号入力端子（ＦＢ）にフィードバックされる。
【０００６】
電流検出回路５から制御回路４に提供される帰還信号Ｆ１は通常のスイッチング電源装置のような出力電圧に応じた値ではなく、出力電流（＝負荷電流ＩＬ）に応じた値となっている。このため制御回路４は、その内部に形成された制御ロジックに従って帰還信号Ｆ１（＝負荷電流ＩＬ）に応じたオンデューティのパルス状の信号を生成し、それを駆動信号出力端子（ＯＵＴ）からスイッチングトランジスタＱ１に供給する。するとスイッチングトランジスタＱ１は負荷電流ＩＬに応じたオンデューティにてオン、オフ動作を行い、例えば、負荷電流ＩＬが安定化目標値よりも低い場合、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を上昇させて負荷電流ＩＬが増加するように誘導する。このような動作が行われることにより、図４の電源装置では負荷電流ＩＬが安定化される。
【０００７】
ところで、近年の電子機器には大小様々な表示装置や照明装置が取り付けられており、その表示装置や照明装置の光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が使用されるケースが増えている。ＬＥＤを光源として利用する場合、その発光量や輝度等を一定にするために、ＬＥＤへの供給電流を安定化することが要求される。そこで近年の電子機器の中には、表示装置や照明装置に付随して図４に示すような構成を持つスイッチング定電流電源装置を設け、当該電源装置からＬＥＤに安定化した電流を供給するように構成するものが存在した。（特許文献１乃至特許文献３参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−０６８１６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５９１３号公報
【特許文献３】
特開２００２−２０３９８８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＬＥＤを光源として使用する表示装置や照明装置の中には、人間の目では認識できない速度（具体的には数百Ｈｚ）でＬＥＤの点灯と消灯を繰り返し、調光を行うようにしたものが存在する。このような表示装置や照明装置では、ＬＥＤに電流が流れている期間（以下、電流流通期間と言う）と流れていない期間（以下、電流遮断期間と言う）が当然に生じる。すると、ＬＥＤへ電流を供給するための電源が図４に示すようなスイッチング定電流電源装置である場合、負荷の断続によって生じる電流遮断期間には、電流検出回路５から制御回路４に供給される帰還信号Ｆ１がほぼゼロレベルとなってしまう。
【００１０】
このような帰還信号Ｆ１が供給された制御回路４は、電流遮断期間にはスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作のオンデューティを最大に設定しようとし、その次に現れる電流流通期間には帰還信号に応じたオンデューティに設定しようとする。ここで電流遮断期間中にオンデューティが最大になると、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が急激かつ必要以上に上昇し、次の電流流通期間には、比較的長い間、安定化目標値以上の負荷電流が流れるという電流不安定化の現象を生じる。
【００１１】
このような電流不安定化への対策の一つとしては、例えば、その帰還信号Ｆ１を比較的大きな静電容量を持つコンデンサで平滑した上で制御回路４に供給することが考えられる。しかし、電流遮断期間の間、帰還信号Ｆ１を有意な大きさに維持できるだけの大容量のコンデンサを設けると、制御回路４で処理される信号は比較的長い期間の平均値となってしまう。このため非周期的な負荷の断続、あるいは断続とは別の原因によって負荷電流ＩＬに変動が生じた時には、安定化目標値から外れた負荷電流ＩＬを速やかに復帰させることが出来なくなり、その結果、電流遮断期間とは別の原因で負荷電流の不安定化が引き起こされてしまう。
【００１２】
このように、図４に示すような構成の電源装置を使用した場合、負荷が断続される条件下では制御回路４からスイッチングトランジスタＱ１、平滑コンデンサＣ１、負荷６、電流検出回路５を経て再び制御回路４に戻るフィードバックループの制御動作の応答速度が負荷の変化に追従できず、負荷電流ＩＬを安定化できなくなる可能性があった。
そこで本発明は、負荷が断続を繰返す条件下においても負荷電流を安定化することのできるスイッチング定電流電源装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、負荷に所定の電流を供給するスイッチング方式の電力変換回路、負荷電流に応じた帰還信号を発生する電流検出回路および、帰還信号に応じて負荷電流を安定化するように電力変換回路を駆動する制御回路を備えたスイッチング定電流電源装置において、  供給された制御信号の信号レベルに応じて電力変換回路を構成するスイッチング素子の最小オフ期間を決定する機能を有した前記制御回路と、  負荷の状態に応じて制御信号の信号レベルを変化させる切替回路と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
負荷に安定した電流を供給する電力変換回路と、電力変換回路を駆動する制御回路と、負荷電流に応じた第１の帰還信号を発生する電流検出回路とにより基本的なスイッチング定電流電源装置を構成する。そして、電力変換回路の出力側に、その出力電圧に応じた第２の帰還信号を発生する電圧検出回路を設け、電流検出回路と電圧検出回路と制御回路との間に帰還回路を設ける。ここで、当該制御回路は制御信号の信号レベルに応じてスイッチング素子の最小オフ期間を決定することが可能なものとし、この制御回路に負荷の状態に応じて制御信号の信号レベルを変化させる切替回路を接続する。
【００１５】
ここで切替回路は、一例として、基準電圧が得られる制御回路の所定の端子とグランドとの間に直列に接続された第１の抵抗、第２の抵抗およびスイッチからなり、第１と第２の抵抗の共通接続点を制御信号を受信するための制御回路の端子に接続した構成とする。なお、このスイッチは負荷の状態に応じてオン、オフされるものとする。
一方、帰還回路は、第１の帰還信号と第２の帰還信号を個別に受信する２つの増幅器を有し、第１の帰還信号と第２の帰還信号のうち、信号レベルの大きい方の帰還信号を制御回路に供給するような構成とする。
【００１６】
このようなスイッチング定電流電源装置では、負荷電流が流れている時、切替回路は最小オフ期間を短くするような制御信号を制御回路に供給する。この時、帰還回路は第１の帰還信号を制御回路に供給し、制御回路は第１の帰還信号の信号レベルと内部に構成されたロジックに従って負荷電流を安定化するように電力変換回路を駆動する。
一方、負荷電流が流れていない時、切替回路は最小オフ期間を長くする、具体的にはスイッチング素子をフルオフ状態にさせるような制御信号を制御回路に供給する。すると制御回路は、供給される帰還信号に係わらず電力変換回路の動作を停止させる。このような動作により、負荷が断続された場合に平滑コンデンサの端子間電圧が必要以上に上昇するのを防止する。
【００１７】
【実施例】
本発明によるスイッチング定電流電源装置の実施例を図１に示した。
図１のスイッチング定電流電源装置は、出力端子２ａとグランドとの間に電圧検出回路７を接続し、更に、電流検出回路５と電圧検出回路７と制御回路４の間に帰還回路８を設けている。なお、電圧検出回路７は一般的なスイッチング電源装置と同様に抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路で構成され、そこで得られる第２の帰還信号Ｆ２は安定化目標値に等しい負荷電流ＩＬが流れている時に電流検出回路５から出力される第１の帰還信号Ｆ１よりも若干低い所定のレベルに設定されている。
【００１８】
ところで、昇圧チョッパコンバータや極性反転コンバータを駆動することを想定した制御用ＩＣには、出力電圧が低い場合などにスイッチング素子がフルオン状態になることを防止するために最小オフ期間を設けるというデッドタイムコントロール機能を付加したものがある。図１の回路では制御回路４にこのような制御用ＩＣを使用することを想定し、スイッチング素子の最小オフ期間を設定するための信号を受信するための制御回路４の制御信号入力端子（ＤＴＣ）に切替回路９を接続している。
これらの点を除けば図１の回路は図５の従来の回路とほぼ同じ構成となっている。
【００１９】
ここで切替回路９は、負荷６の状態（換言すると、負荷電流ＩＬの流通状態、あるいはＬＥＤの点灯・消灯の動作）に応じて、スイッチング素子の最小オフ期間を設定するための制御信号ＳＤのレベルを変化させるものとする。一方、帰還回路８は、電流検出回路５から供給された第１の帰還信号Ｆ１と電圧検出回路７から供給された第２の帰還信号Ｆ２のうち、信号レベルの高い方を制御回路４に供給するものとする。そして制御回路４は、コントロール入力端子（ＤＴＣ）に供給された制御信号ＳＤの信号レベルが相対的に高いときにはスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ時間を長くし、反対に相対的に信号レベルが低いときには短くするものとする。
【００２０】
このような構成とした電源装置では、負荷６に負荷電流ＩＬが流れている時、切替回路９は相対的に低いレベルの制御信号ＳＤを制御回路４に供給し、帰還回路８は電流検出回路５からの第１の帰還信号Ｆ１を制御回路４に供給する。
ここで制御回路４は、相対的に低いレベルの制御信号ＳＤが供給されたことによりスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間をほぼゼロ、あるいは非常に短い期間とする。すると第１の帰還信号Ｆ１に応じたスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作のオフ期間の方が最小オフ期間よりも長くなるため、負荷電流ＩＬが流れている時の図１の電源装置は図５の従来回路と全く同じ動作を行い、負荷電流ＩＬを安定化目標値に等しい値に誘導し、安定化することになる。
【００２１】
反対に負荷６に負荷電流ＩＬが流れていない時、切替回路９は相対的に高いレベルの制御信号ＳＤを制御回路４に供給し、帰還回路８は第１の帰還信号Ｆ１がほぼゼロになるため電圧検出回路７からの第２の帰還信号Ｆ２を制御回路４に供給する。
制御回路４は、相対的に高いレベルの制御信号ＳＤが供給されたことによりスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間を長い期間に設定する。この時には第２の帰還信号Ｆ２に応じたスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作のオフ期間よりも最小オフ期間の方が長くなる。
【００２２】
具体的に相対的に高いレベルの制御信号ＳＤが供給されているときの最小オフ期間をスイッチングトランジスタＱ１がフルオフ状態になるような長さに設定したとすると、制御回路４は第２の帰還信号Ｆ２に関係無くスイッチングトランジスタＱ１をフルオフ状態とする。スイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作が停止すると電流遮断期間に平滑コンデンサＣ１の端子間電圧は上昇せず、次の電流流通期間に安定化目標値以上の負荷電流ＩＬが流れない。その結果、負荷が断続を繰返す場合にも負荷電流を安定化できるようになる。
【００２３】
なお、図１に回路において電圧検出回路７は過電圧保護手段として機能する。
例えば、負荷電流ＩＬが流れない時に最小オフ期間がスイッチングトランジスタＱ１がフルオフ状態にならないような長さに設定され、なおかつ制御回路４の帰還信号入力端子（ＦＢ）に供給される信号がほぼゼロレベルの第１の帰還信号Ｆ１である場合、スイッチングトランジスタＱ１は最小オフ期間によって決定される非常に小さいオンデューティにてオン、オフ動作を行う。負荷電流ＩＬは流れないため、オンデューティが小さくともスイッチングトランジスタＱ１がオン、オフ動作をすれば平滑コンデンサＣ１の端子間電圧は上昇してしまう。
【００２４】
ここで、負荷電流が流れない時に制御回路４の帰還信号入力端子（ＦＢ）に電圧検出回路７からの第２の帰還信号Ｆ２を供給するような構造にしておくと、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が上昇すればそれに応じて第２の帰還信号Ｆ２も上昇するため、制御回路４は平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が過剰な値になればスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作を停止させる。これにより平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が過電圧になるのが防止される。
【００２５】
なお、電圧検出回路７には常に微小電流が流入するため、スイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作が完全に停止すると平滑コンデンサＣ１の端子間電圧は徐々に低下する。もし何らかの原因で電流遮断期間が長くなり、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が大幅に低下すると制御回路４はスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作を再開させる。その結果、平滑コンデンサＣ１の電圧はほぼ一定の値に保持され、電流流通期間の開始直後の負荷電流ＩＬが極端に小さくなるのを防止できるという付帯効果も期待できる。
【００２６】
ところで、本発明によるスイッチング定電流電源装置に設けられる切替回路９は、負荷電流ＩＬが流れている時には制御信号ＳＤをスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間を短くするようなレベルとし、負荷電流ＩＬが流れてない時にはスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間を長くするようなレベルとする機能を持つものである。この機能を実現する切替回路９としては図２に示すような形態の回路が考えられる。
図２に示す切替回路９は、定電圧源ＶＢの端子間に抵抗Ｒ３、Ｒ４およびスイッチＳＷを直列に接続し、抵抗Ｒ３とＲ４の共通接続点を制御回路４の制御信号入力端子（ＤＴＣ）に接続した構成となっている。
【００２７】
この図２の回路では、負荷電流ＩＬが流れている時、スイッチＳＷは閉じられる。スイッチＳＷが閉じられると制御回路４の端子（ＤＴＣ）に供給される制御信号ＳＤは定電圧源ＶＢの出力電圧を抵抗Ｒ３とＲ４で分圧した値となる。一方、負荷電流ＩＬが流れない時にはスイッチＳＷは開かれ、制御信号ＳＤは定電圧源ＶＢの出力電圧より若干低い値となる。そこで、定電圧源ＶＢの出力電圧と各抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を適当な値に設定すれば、先に述べた機能が実現できる。
【００２８】
図３には本発明によるスイッチング定電流電源装置の具体的な回路を示した。
図３の実施例の回路は、入力端子１と一方の出力端子２ａの間に、チョークコイルＬ１、スイッチングトランジスタＱ１、整流ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１が昇圧チョッパコンバータを形成するように接続構成された電力変換回路３が接続されている。この電力変換回路３のスイッチングトランジスタＱ１のベースには、その帰還信号入力端子（ＦＢ）に供給される帰還信号に応じて当該電力変換回路３を駆動するための制御回路４の駆動信号出力端子（ＯＵＴ）が接続され、出力端子２ａ、２ｂ間には断続動作を行う負荷６が接続されている。
【００２９】
出力端子２ｂとグランドとの間には抵抗Ｒ７が接続され、抵抗Ｒ７の出力端子２ｂ側の端子は増幅器ＥＡ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。増幅器ＥＡ１の反転入力端子（−）とグランドとの間には抵抗Ｒ８が接続され、増幅器ＥＡ２の出力端子と反転入力端子（−）との間には抵抗Ｒ９が接続されている。これら抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９と増幅器ＥＡ１により電流検出回路５が構成されている。
出力端子２ａとグランドとの間には抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、この抵抗Ｒ１とＲ２により電圧検出回路７が構成されている。
【００３０】
２つの増幅器ＥＡ２とＥＡ３が設けられ、増幅器ＥＡ２の非反転入力端子（＋）は抵抗Ｒ１とＲ２の共通接続点に接続され、増幅器ＥＡ３の非反転入力端子（＋）は増幅器ＥＡ１の出力端子に接続されている。増幅器ＥＡ２の出力端子はダイオードＤ２のアノードに接続され、増幅器ＥＡ３の出力端子はダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ２とＤ３のカソードは共通接続されている。このダイオードＤ２とＤ３のカソードの共通接続点は増幅器ＥＡ２とＥＡ３の各反転入力端子（−）に接続され、さらにカソードの共通接続点は制御回路４の帰還信号入力端子（ＦＢ）に接続されている。これら増幅器ＥＡ２、ＥＡ３、ダイオードＤ２、Ｄ３により帰還回路８が構成されている。
【００３１】
そして、制御回路４の内部で生成された基準電圧を回路外に導出するために設けられた基準電圧端子（ＲＥＦ）とグランドとの間に抵抗Ｒ３、Ｒ４およびトランジスタＱ２の主電流路が直列に接続され、抵抗Ｒ３とＲ４の共通接続点は制御回路４の制御信号入力端子（ＤＴＣ）に接続される。トランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ６を介して増幅器ＥＡ１の出力端子に接続され、トランジスタＱ２のベース、エミッタ間に抵抗Ｒ５が接続されている。これら抵抗Ｒ３〜Ｒ６とトランジスタＱ２により切替回路９が構成されている。
【００３２】
このような構成の回路では、負荷６に負荷電流ＩＬが流れている時、電流検出回路５内の抵抗Ｒ７の端子間に所定の電圧が発生する。この電圧は増幅器ＥＡ１において適当な大きさに増幅された後、第１の帰還信号Ｆ１として帰還回路８に供給される。
帰還回路８は、その回路構成上、増幅器ＥＡ２に供給される第２の帰還信号Ｆ２と増幅器ＥＡ３に供給される帰還信号Ｆ１のうち、レベルの高い方の帰還信号を制御回路４に供給する。ここで第２の帰還信号Ｆ２は、安定化目標値に等しい負荷電流ＩＬが流れている時の第１の帰還信号Ｆ１よりも僅かに低いレベルになるよう各回路素子の値を設定しておく。すると、負荷電流ＩＬが流れている時には、帰還回路８から制御回路４に第１の帰還信号Ｆ１が供給されることになる。
【００３３】
増幅器ＥＡ１から出力された第１の帰還信号Ｆ１は切替回路９にも供給される。負荷電流ＩＬに応じた有意な大きさの第１の帰還信号Ｆ１が供給されるとトランジスタＱ２はオンする。すると切替回路９から制御信号入力端子（ＤＴＣ）に供給される制御信号ＳＤは相対的に低いレベル（基準電圧を抵抗Ｒ３とＲ４で分圧した値）となり、制御回路４内で設定されるスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間は短くなる。この時、第１の帰還信号Ｆ１に応じたスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作のオフ期間の方が最小オフ期間よりも長くなるため、制御回路４は負荷電流ＩＬを安定化目標値に等しい値に誘導し、安定化するように電力変換回路３を駆動する。
【００３４】
負荷６に流れていた負荷電流ＩＬが遮断されると、抵抗Ｒ４の端子間に生じていた電圧はほぼゼロとなる。すると増幅器ＥＡ１から出力される第１の帰還信号Ｆ１もほぼゼロレベルとなる。一方、電圧検出回路７から出力される第２の帰還信号Ｆ２は平滑コンデンサＣ１に蓄積された電荷により、負荷電流ＩＬが遮断された直後は負荷電流ＩＬが流れていた時とほぼ同じ信号レベルを維持する。このため帰還回路８から制御回路４には第１の帰還信号Ｆ１に替わって第２の帰還信号Ｆ２が供給されるようになる。
【００３５】
ここで切替回路９のトランジスタＱ２は第１の帰還信号Ｆ１がほぼゼロレベルとなったのに応じてオフする。すると切替回路９から制御信号入力端子（ＤＴＣ）に供給される制御信号ＳＤは相対的に高いレベル（基準電圧より若干低い値）となり、制御回路４内で設定されるスイッチングトランジスタＱ１の最小オフ期間は長くなる。具体的に、最小オフ期間をスイッチングトランジスタＱ１がフルオフ状態になるような長さに設定するものとすると、制御回路４は制御信号ＳＤに応じて電力変換回路３の動作を停止させることになる。その結果、負荷電流ＩＬが流れない電流遮断期間に平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が上昇することが無くなり、次の電流流通期間に安定化目標値以上の負荷電流ＩＬが流れるという不都合な現象が発生しなくなる。
【００３６】
参考までに、図３の制御回路４のようにスイッチング素子の最小オフ期間を設定するためのデッドタイムコントロール機能を有し、なおかつ内部で生成された基準電圧を外部に導出できるような構造となっている制御用ＩＣとしては、例えばＭＢ３８１７（富士通株式会社製）やＴＬ１４５１（テキサスインスツメンツ社製）などがある。ここで、ＭＢ３８１７については、前に説明した制御回路４とは逆に、制御信号入力端子（ＤＴＣ）に相当する端子に供給される信号が相対的に高いレベルである時に最小オフ期間が短くなる。このような場合には切替回路９を構成するトランジスタＱ２のオン、オフする条件を逆にするようにインバータ回路等をトランジスタＱ２のベースに接続すれば良い。
【００３７】
以上までの各実施例の説明では、電力変換回路３に昇圧チョッパ型の回路、制御回路４に他励ＰＷＭ型の制御用ＩＣを想定して説明したが、本発明を適用するスイッチング定電流電源装置はこれに限定されるものではない。また図１、図３の各実施例の説明では、相対的に高いレベルの制御信号ＳＤが供給された時、制御回路４はスイッチングトランジスタＱ１のオン、オフ動作を完全に停止させるものとして説明したが、オン期間の極めて短いオン、オフ動作をさせるものであっても構わない。さらに、電流検出回路５や電圧検出回路７も抵抗検出以外の検出方法を用いても良く、本発明の要旨を変更しない範囲であれば具体的な回路構成の変形が可能であることは言うまでも無い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるスイッチング定電流電源装置は、制御回路の所定の端子に接続した切替回路によって、電流流通期間にはスイッチング素子の最小オフ期間を短く設定し、電流遮断期間には最小オフ期間を長く設定する。具体的には、電流遮断期間にはスイッチング素子がフルオフ状態になるような長さに最小オフ期間を設定し、これにより実質的に電力変換回路の動作を停止させることを特徴としている。
このような本発明によれば、電流遮断期間中に平滑コンデンサの端子間電圧が上昇することが無くなり、フィードバックループの電流制御動作の応答速度が負荷変動に追従できなくなる事態が防止される。その結果、負荷が断続される場合にも負荷電流を安定化できるスイッチング定電流電源装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスイッチング定電流電源装置の実施例を示すブロック図。
【図２】切替回路の具体的な実施例の回路図。
【図３】本発明の実施例の具体的な回路図。
【図４】従来のスイッチング定電流電源装置の一例の回路図。
【符号の説明】
１：入力端子      ２ａ、２ｂ：出力端子      ３：電力変換回路      ４：制御回路      ５：電流検出回路      ６：負荷（断続を繰り返す負荷）      ７：電圧検出回路      ８：帰還回路      ９：切替回路      Ｆ１：第１の帰還信号      Ｆ２：第２の帰還信号      ＩＬ：負荷電流      ＳＤ：制御信号
【図１】
2005045850.tif 000003
【図２】
2005045850.tif 000004
【図３】
2005045850.tif 000005
【図４】
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