(57)【要約】  本発明は、負荷３に電圧及び電流を供給するコンバータモジュール２１と、ドライバ２の動作中に電圧及び／又は電流を監視するフィードバック装置２２と、コンバータモジュール２１にコンバータ制御信号ＣＩ、ＣＦ、ＶＣＯＮを供給するコンバータコントローラ１とを含む絶縁ドライバ２であって、コンバータコントローラ１は、入力端子によりフィードバック装置２２に接続された単一のオプトカプラ１０と、オプトカプラの出力端子間の電圧が故障状態を示すとき、ドライバ２のコンバータモジュール２１を低出力モードＭＬＯにするためのコンバータ制御信号ＣＩ、ＣＦ、ＶＣＯＮを生成する、複数の半導体スイッチＱ２０、・・・、Ｑ２５、Ｑ３０、・・・、Ｑ３４を含む、オプトカプラ１０の出力端子に接続されたスイッチング回路装置１１と、を含む、絶縁ドライバ２を特徴付ける。本発明はさらに、主電源４からＬＥＤ照明負荷３を駆動するための絶縁ドライバ２を含むＬＥＤ照明装置５を特徴付ける。本発明はまた、絶縁ドライバ２用のコンバータコントローラ１と、絶縁ドライバ２を動作させる方法とを特徴付ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電圧及び電流出力を供給するコンバータモジュールと、絶縁ドライバの動作中に電圧及び／又は電流を監視するフィードバック装置と、前記コンバータモジュールにコンバータ制御信号を供給するコンバータコントローラとを含む、絶縁ドライバであって、前記コンバータコントローラは、
入力端子により前記フィードバック装置に接続された単一のオプトカプラであって、故障状態を示すために前記単一のオプトカプラの出力トランジスタが導通していない、前記単一のオプトカプラと、
前記単一のオプトカプラの出力端子の両端の電圧が故障状態を示すとき、前記絶縁ドライバの前記コンバータモジュールを低出力モードにするためのコンバータ制御信号を生成する複数の半導体スイッチを含む、前記単一のオプトカプラの出力端子に接続されたスイッチング回路装置と
を含む、絶縁ドライバ。
【請求項２】
前記フィードバック装置は、前記絶縁ドライバの二次側に設けられ、前記コンバータコントローラは、前記絶縁ドライバの一次側に設けられる、請求項１に記載の絶縁ドライバ。
【請求項３】
前記スイッチング回路装置は、故障状態に応答してコンバータ制御信号をラッチする、請求項１又は２に記載の絶縁ドライバ。
【請求項４】
前記スイッチング回路装置は、所定の持続時間だけ故障状態応答を遅延させる遅延要素を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項５】
前記単一のオプトカプラは、前記単一のオプトカプラの第１の出力端子が、通常動作中には低電位であり、故障状態中には高電位であるように、前記フィードバック装置に接続される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項６】
前記コンバータモジュールは、集積回路を含み、前記スイッチング回路装置は、前記集積回路の対応するピンに供給するためのコンバータ制御信号を生成する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項７】
コンバータ制御信号が、故障状態に応答して前記コンバータモジュールのスイッチング周波数を増大させる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項８】
第１の故障状態に応答して第１のコンバータ制御信号が生成されて、前記単一のオプトカプラの前記出力端子間の上昇した電圧となり、第２の故障状態に応答して第２のコンバータ制御信号が生成されて、前記単一のオプトカプラの前記出力端子間の低下した電圧となる、請求項１乃至７の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項９】
ＵＬクラス２ドライバとして実現される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の絶縁ドライバ。
【請求項１０】
主電源からＬＥＤ照明負荷を駆動するために請求項１乃至９の何れか一項に記載の絶縁ドライバを含む、ＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
絶縁ドライバのフィードバック装置に接続するための入力端子を含む単一のオプトカプラであって、故障状態を示すために前記単一のオプトカプラの出力トランジスタが導通していない、前記単一のオプトカプラと、
前記単一のオプトカプラの出力端子間の電圧が故障状態を示すとき、前記絶縁ドライバのコンバータモジュールを低出力モードにするコンバータ制御信号を生成する、複数の半導体スイッチを含む、前記単一のオプトカプラの前記出力端子に接続されたスイッチング回路装置と
を含む、絶縁ドライバ用のコンバータコントローラ。
【請求項１２】
負荷に電圧及び電力出力を供給するためのコンバータモジュールを含む、絶縁ドライバを動作させる方法であって、
前記絶縁ドライバの動作中に、電圧及び／又は電流を監視するために、フィードバック装置からフィードバック信号を供給するステップと、
前記フィードバック信号を、前記コンバータモジュールを制御するスイッチング回路装置にオプトカプラを介して転送するステップと、
故障状態を示すために前記オプトカプラの出力トランジスタが導通しないようにするフィードバック信号を供給するステップと、
前記オプトカプラの出力端子間の電圧が故障状態を示すとき、前記絶縁ドライバの前記コンバータモジュールを低出力モードにするステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記絶縁ドライバのスタートアップ及び／又はシャットダウン間隔中は、前記スイッチング回路装置を無効にするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ドライバと、絶縁ドライバ用のコンバータコントローラと、絶縁ドライバを動作させる方法とを特徴付けている。
【背景技術】
【０００２】
ランプ、小型家電等の低電圧デバイスは、主電源をデバイスに適した電圧及び電流に変換するための、電源又は“ドライバ”を必要とする。例えば、ＬＥＤ光源は、主ＡＣ電源を適切なレベルのＤＣ出力に変換する電源から駆動され得る。保護対策が取られていないと、回路内の何れかの部品の故障は、あるポイントでの過度な電圧及び／又は電流をもたらす可能性があり、火災の危険や感電の危険がある。したがって、このようなドライバは、一般的に、（主電源に接続された）一次側が（負荷に接続された）二次側から絶縁又は分離されるように構築される。このような絶縁ドライバは、主電源分離ドライバとも呼ばれる。安全を保証するために、絶縁ドライバ又は電源は、出力電圧及び電流レベルが一定の閾値を超えないことを保証しなければならない。例えば、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＵＬ１３１０規格は、屋内及び屋外用のクラス２パワーユニットに向けられる。ＵＬ１３１０クラス２認定を取得するために、電源又はドライバは、出力電圧が決して６０Ｖを超えないことと、出力電流が決して２．５Ａを超えないことと、その出力が決して１００Ｗを超えないこととを保証しなければならない。これらの要件は、回路全体の部品が故障した場合でも、電源又はドライバの動作中には常に満たされなければならない。したがって、このような電源又はドライバの製造者は、一般的に、ドライバの二次側を一次側から絶縁する、何らかの保護回路を含ませる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、先行技術の解決策は一般的に複雑であり、多くの部品を必要とし、したがって電源製品の設計労力及びコストを増大させる。さらに、いくつかの故障状態が検出されず、ドライバが完全に準拠しているとはみなされない可能性がある。先行技術の例として、当業者は、米国特許第８，５２０，４１５号、ＥＰ２２８４９８０又はＵＳ２０１４／０３２８４２７を参照し得る。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、上述のタイプの絶縁ドライバの出力が、動作中、常に安全レベル内に留まることを保証する、より経済的なやり方を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、請求項１に記載の絶縁ドライバと、請求項１１に記載のコンバータコントローラと、絶縁ドライバを動作させる請求項１３に記載の方法とによって、達成される。
【０００６】
本発明による絶縁ドライバは、負荷に電圧及び電流出力を供給するコンバータモジュールと、絶縁ドライバの動作中に電圧及び／又は電流を監視するフィードバック装置と、コンバータモジュールにコンバータ制御信号を供給するコンバータコントローラとを含み、コンバータコントローラは、一対の入力端子によりフィードバック装置に接続された単一のオプトカプラであって、故障状態を示すためにオプトカプラの出力トランジスタが導通していない、単一のオプトカプラと、オプトカプラ出力端子の両端の電圧が故障状態を示すときに、絶縁ドライバのコンバータモジュールを低出力モードにするためのコンバータ制御信号を生成する複数の半導体スイッチを含む、オプトカプラの一対の出力端子に接続されたスイッチング回路装置と、を含む。
【０００７】
本発明による絶縁ドライバの利点は、オプトカプラの出力電圧が“健全”である限り、コンバータ制御信号がコンバータを通常モードで動作し続けるが、ドライバ及び負荷を含む全体の装置のどこかに故障があるときには、コンバータモジュールが低出力モードにされることを保証することである。“低出力モード”は、出力電圧及び／又は電流が、通常動作モード中のそれらのレベルよりも低い、動作モードとして理解されよう。この安全対策は、単一のオプトカプラ及び複数の半導体スイッチのみを用いて実現され得るので、本発明による絶縁ドライバは非常に経済的に構築され得る。
【０００８】
本発明によれば、絶縁ドライバ用のコンバータコントローラは、絶縁ドライバのフィードバック装置に接続するための入力端子を含む単一のオプトカプラであって、故障状態を示すためにオプトカプラの出力トランジスタが導通していない、単一のオプトカプラと、オプトカプラの出力端子間の電圧が故障状態を示すとき、ドライバのコンバータモジュールを低出力モードにするコンバータ制御信号を生成する、複数の半導体スイッチを含む、オプトカプラの出力端子に接続されたスイッチング回路装置とを含む。
【０００９】
本発明によるコンバータコントローラの利点は、どの部品が故障したかに関らず、一次側と二次側との間の安全な絶縁を保証するために様々なドライバタイプで実施され得ることである。本発明によるコンバータコントローラは、従来の絶縁保護回路と比較して、より簡単な態様で、より少ない部品の数を使用して、実現され得る。本発明によるコンバータコントローラは、全体の装置のどこかに故障があるときには、コンバータモジュールが低出力モードにされることを保証することにより保護機能を果たすので、用語“コンバータコントローラ”と“保護回路”とは、以下において互換的に使用される。
【００１０】
本発明によれば、負荷に電圧及び電力出力を供給するためのコンバータモジュールを有する、絶縁ドライバを動作させる方法は、絶縁ドライバの動作中に、電圧及び／又は電流を監視するために、フィードバック装置からフィードバック信号を供給するステップと、前記フィードバック信号を、コンバータモジュールを制御するスイッチング装置にオプトカプラを介して転送するステップと、故障状態を示すためにオプトカプラの出力トランジスタが導通されていないようにするフィードバック信号を供給するステップと、オプトカプラの出力端子間の電圧が故障状態を示すとき、ドライバのコンバータモジュールを低出力モードにするステップとを含む。
【００１１】
本発明による方法の利点は、コンバータコントローラ又は保護回路が、ドライバの出力の電圧及び／又は電流が許容レベルを決して超えないことを常に保証し、この保護を簡単かつ費用対効果の高い態様で達成することである。
【００１２】
従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴を開示する。実施形態の特徴は適宜組み合わされることができる。１つの請求項のカテゴリのコンテキストで説明される機能は、別の請求項のカテゴリにも等しく適用できる。
【００１３】
以下、本発明を何ら限定するものではないが、コンバータモジュールは、負荷に電圧及び電流を供給するためのスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）であると仮定される。コンバータモジュールは、ハーフブリッジコンバータ、フライバックコンバータ等として実現され得る。好ましくは、本発明による絶縁ドライバは、出力電圧及び電流が決して上述の限界を超えないＵＬクラス２ドライバとして実現される。用語“絶縁ドライバ”及び“主電源分離ドライバ”は、以下において互換的に使用される。
【００１４】
絶縁ドライバのフィードバック装置の目的は、動作中の電圧及び／又は電流を監視することである。好ましくは、フィードバック装置は絶縁ドライバの二次側に設けられ、コンバータコントローラはドライバの一次側に設けられる。この好ましい装置では、フィードバック装置と、コンバータコントローラと、コンバータモジュールとの間に制御ループが確立され、それによりオプトカプラはドライバの一次側と二次側との間のガルバニック絶縁を事実上保証する。
【００１５】
全体の装置内の何れかの任意の部品の故障により、上述のように、故障状態が発生し得る。故障状態は、ドライバ内のあるポイントでいつになく高い又は低い電圧をもたらす。フィードバック装置は、これを検出し、オプトカプラの入力端子に適切な電圧レベルを印加し得る。例えば、通常動作中、オプトカプラの一方の入力端子へのフィードバック信号は“ロー”であり得る一方で、他方の端子は永続的に“ハイ”にクランプされるので、オプトカプラダイオードに電流が流れ、オプトカプラトランジスタを導通可能にする。ドライバの二次側、コンバータモジュール、又は負荷での電気的故障中、故障状態はフィードバック装置により検出され、オプトカプラの入力端子で“ハイ”電圧レベルに変換されるので、ダイオードはもはや導通しない。このようにして、フィードバック装置は、“故障情報”をコンバータ制御ユニットに転送する。これは、コンバータを低出力動作モードにすることにより、故障状態に応答する。結果として、二次側は、フィードバック信号をその故障レベルで保持し続けるので、故障状態は事実上“ラッチ”される。この状態は、たとえ故障自体が一時的性質であったとしても、ドライバが主電源から切断され、再始動されるまで持続する。永続的な故障は、ドライバが安全な“低出力”動作モードから永久に離れるのを防止するが、ドライバは、故障が非永続的性質であった場合、又は故障の原因が取り除かれた場合に、再起動後に通常動作を再開し得る。
【００１６】
様々な理由から、電気回路の電圧及び／又は電流が時々、その“正しい”レベルから一時的に逸脱し、次いでこの正しいレベルに戻ることがある。このような小さな誤作動は、必ずしも故障に関連することなく、例えば電磁干渉（ＥＭＩ）の結果として、いつでも発生する。コンバータモジュールが無効にされることを回避するために、すなわち、このような誤作動の場合にコンバータモジュールが低出力動作モードにされることを回避するために、スイッチング回路装置は、好ましくは、所定の持続時間だけ故障状態応答を遅延させる遅延回路部分を含む。このようにして、真の故障のみが故障応答を引き起こす。
【００１７】
ドライバの一次側と二次側との間にオプトカプラを接続する、様々な態様がある。上述のように、オプトカプラは、電流がダイオードを流れる限りトランジスタが“オン”であるように、その入力端子間に接続されたダイオードと、その出力端子間に接続されたＮＰＮバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）とを事実上含む。本発明の好ましい実施形態では、オプトカプラは、オプトカプラの第１の出力端子が、通常動作中には低電位であり、故障状態中には高電位であるように、フィードバック装置に接続される。この目的のために、二次側の“健全な”電圧及び／又は電流レベルにより電流がオプトカプラダイオードを流れるが、二次側の“欠陥のある” 電圧及び／又は電流レベルは電流がオプトカプラダイオードを流れるのを防止するといった態様で、オプトカプラはフィードバック装置に接続される。これは、ＮＰＮトランジスタのコレクタ端子に対応するオプトカプラ出力の電圧の上昇をもたらす。この上昇した電圧は、図を参照してより詳細に説明されるように、コンバータ制御信号をラッチするために複数の半導体トランジスタをスイッチする。
【００１８】
一般的に、絶縁ドライバのコンバータモジュールのＳＭＰＳ機能は、既製の集積回路を使用して実現される。したがって、本発明の好ましい実施形態では、保護回路は集積回路の対応するピンによりコンバータ制御信号を生成する。例えば、本発明の好ましい実施形態では、コンバータ制御信号がこのようなＩＣの適切な調整ピンに供給され得るので、故障状態が検出されると、コンバータ制御信号はＳＭＰＳを強制的に低出力動作モードにする。本発明のさらに好ましい実施形態では、このようなＩＣがＳＭＰＳのスイッチング周波数を調整するための入力ピンを有する場合、そのピンに供給されたコンバータ制御信号は、故障に応答してスイッチング周波数を上昇し得る。上昇したスイッチング周波数により、負荷端子の出力電圧及び電流が低下する。
【００１９】
上述のように、ドライバの一次側でも故障が発生し得る。また、保護回路で故障が発生するか、又はオプトカプラ自体が故障する可能性がある。したがって、本発明の好ましい実施形態では、第１の故障状態に応答して第１のコンバータ制御信号が生成されて、オプトカプラの出力端子間の上昇した電圧となり、第２の故障状態に応答して第２のコンバータ調整信号が生成されて、オプトカプラの出力端子間の低下した電圧となる。このようにして、全体の装置の何れかの任意の故障状態が検出され、応答され得る。
【００２０】
ドライバのスタートアップ又はシャットダウン中、フィードバック装置又はドライバの他の何れかの電圧及び／又は電流レベルは、それらの“通常の”レベルとは異なる場合がある。したがって、本発明のさらに好ましい実施形態では、故障検出及び応答は、ドライバのスタートアップ及び／又はシャットダウン間隔中は無効にされる。これは、例えば、ドライバがスタートアップ又はシャットダウン状態にあるかどうかを判定するために、コントローラＩＣの１つ以上の適切な出力ピンを（保護回路において）監視することにより、達成され得る。
【００２１】
本発明のこれら等の目的及び特徴は、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかになる。しかし、図面は説明の目的のためだけにデザインされており、本発明の範囲の定義としてではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるＬＥＤ照明装置の一実施形態のブロック図を示す。
【図２】本発明による保護回路の第１の実施形態を示す。
【図３】本発明による保護回路の第２の実施形態を示す。
【図４】図１のＬＥＤ照明装置の例示的なタイミング図を示す。
【００２３】
図では、同様の番号は全体を通して同様のオブジェクトを示す。図中のオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明によるＬＥＤ照明装置５の実施形態のブロック図を示し、本発明による絶縁ドライバ２は、主電源４と負荷３との間に接続される。入力段２０はＡＣ／ＤＣ変換を行い、電力コンバータ（例えばＳＭＰＳコンバータ）２１は、ＤＣ電力をＬＥＤ負荷３を駆動することに適した形式に変換する。ドライバ２のフィードバック装置２２は、動作中の電圧及び電流レベルを監視するために、コンバータ２１と負荷３との間に接続される。図示されていないが、一次側ＰＳ上のマイクロコントローラと二次側ＳＳ上のマイクロコントローラとは、様々な制御動作を実行するために実装され得る。ドライバ２は、（主電源４に接続された）一次側ＰＳと（負荷３に接続された）二次側ＳＳとに分割され、冒頭で説明されたような特定の安全基準を満たすために、これらは（破線で示されたように）互いに分離又は絶縁されなければならない。この実施形態では、保護がコンバータコントローラ１により達成され、全体の装置５中の何れかに故障が発生した場合、ＳＭＰＳコンバータ２１を低出力動作モードにする。低出力動作モードでは、ドライバ２の出力の電圧及び電流は、冒頭で述べられた制限を超えない。図２と図３とを参照して説明されるように、これは、スイッチング回路装置１１によりコンバータモジュール２１に印加される制御信号により達成される。図は、フィードバック装置２２と、オプトカプラ１０と、スイッチング回路装置１１と、コンバータモジュール２１とを通る制御ループを示す。
【００２５】
図２は、本発明による保護回路１の第１の実施形態を示す。図は、ドライバの一次側ＰＳと二次側ＳＳとの間に単一のオプトカプラ１０を示す。オプトカプラの第１の入力端子は二次側上の高電位ＳＳ＿ＨＩに接続され、他方の入力端子ＳＳ＿ＦＢは図１のフィードバック装置２２に接続されるので、ドライバの二次側の電圧及び電流レベルが問題ない限り、オプトカプラ１０の入力端子間に電流が流れる。スイッチング回路装置１１は、オプトカプラ１０の出力端子間に接続される。この実施形態では、信号ＣＩ、ＶＣＯＮ、ＳＴＢＹは、ＳＭＰＳ  ＩＣパッケージ２１から生じる。信号ＣＩは、ＳＭＰＳ  ＩＣの調整ピンであり、ローに引き下げられるとＳＭＰＳコンバータを低出力動作モードにし、信号ＶＣＯＮは、ＳＭＰＳ  ＩＣの追加の調整ピンであり、信号ＳＴＢＹは、ドライバがスタートアップ／シャットダウンモードであるときを示す。特定のノードは、端子ＰＳ＿ＨＩ１、ＰＳ＿ＨＩ２により適切な高レベルに保持されるか、グラウンドＧＮＤ又は負電位ＰＳ＿ＮＥＧへの接続により、適切な低電位に保持される。
【００２６】
フィードバック信号ＳＳ＿ＦＢが“健全な”低電圧に保持されている限り、オプトカプラ１０のＮＰＮトランジスタは通常動作中に導通するので、ドライバの健全な動作はノードＮ２０の低電圧により特徴づけられる。二次側、負荷、又はコンバータモジュールの故障中は、オプトカプラダイオードに流れる電流が少なくなるか、又は電流が流れなくなるように、この端子ＳＳ＿ＦＢに高電圧が印加され、その結果、ノードＮ２０の電圧が上昇する。これにより、ＰＮＰトランジスタＱ２０がオンにされるので、ＮＰＮトランジスタＱ２１もオンにされ、次いでＳＭＰＳ  ＩＣのＣＩピンをノードＮ２１を介してローレベルに引き下げる。回路部分２０の遅延要素Ｃｄｅｌａｙは、ノードＮ２０での過渡電圧上昇が故障応答を引き起こさないことを保証する。
【００２７】
この例示的な実施形態では、入力信号ＳＴＢＹはアクティブローであり、ドライバがスタートアップ／シャットダウンモード（ロー）又は通常動作モード（ハイ）にあるときを示す。したがって、ドライバのスタートアップ又はシャットダウン中に、スタンバイ回路部分２４のトランジスタＱ２３が導通し、トランジスタＱ２４が導通することを保証し、次いでノードＮ２０をローに引き下げる。これは、保護回路１１を事実上無効にする。
【００２８】
故障状態が発生すると、それが一時的であるか永続的であるかに関らず、コンバータを“低出力”動作モードにした結果として、上述のように“ラッチ”され、次いでフィードバック装置がオプトカプラ入力端子ＳＳ＿ＦＢに高電圧を維持するようにさせる。
【００２９】
ＣＩピン回路経路に故障が発生した場合、トランジスタＱ２１が導通し、したがってＮ２０が低電位に引き下がり、結果としてトランジスタＱ２２が導通する。これは、ＶＣＯＮをローに引き下げることにより、ＳＭＰＳ  ＩＣを低出力動作モードにする効果がある。オプトカプラ１０が故障した場合、回路部分２３は、ノードＮ２０の電圧が上昇することを保証し、その結果、上述のようにピンＣＩがローに引き下げられる。マイクロコントローラへの出力信号ＵＣ＿ＯＵＴは、通常動作中に故障がないときはローであり、故障状態が検出され“ラッチ”されるときはハイである。
【００３０】
回路部分２１、２３、２５は、コンバータＩＣの接地端子を共有する一方で、回路部分２４は、残りのドライバ回路と接地される。当業者は、本明細書に示される回路要素に精通し、所望の動作を達成するために適切な部品とその値とを選択し得る。
【００３１】
図３は、本発明による保護回路１の第２の実施形態を示す。ここでは、図２の回路と同様に、故障中のノードＮ３０の高電圧により、トランジスタＱ３０、Ｑ３１がオンにされるので、出力信号ＣＦの電圧が上昇する。この例示的な実施形態では、出力ＣＦは、ＳＭＰＳ  ＩＣの周波数調整入力ピンに接続される。このピンの電圧レベルは、ＳＭＰＳ  ＩＣのスイッチング周波数を判定する。故障中に出力ＣＦの電圧を上げることにより、ＳＭＰＳのスイッチング周波数が上昇され、これにより出力電圧及び電流が低下するので、ドライバが冒頭で述べられた安全要件に準拠する。ここでもまた、遅延要素Ｃｄｅｌａｙは、ノードＮ３０の過渡電圧上昇が故障応答を引き起こさないことを保証する。
【００３２】
定常状態又は通常動作中、ノードＮ３０の電圧は、ＣＩピン上の電圧を、クランプ電圧以下、例えば、ＳＭＰＳ  ＩＣにより指定される３．２Ｖ以下に保つ必要がある。これは、ノードＮ３０の最大“通常モード”電圧を判定し、故障状態“トリガレベル”は、このレベルより上でなければならない。ＣＩピン電流がゼロのとき、すなわち定常状態動作中に、ノードＮ３０の電圧ＵＮ３０は、
【数１】
2018510481.tif 000003
により与えられ、ＵＣＩ＿ｃｌａｍｐはＳＭＰＳ  ＩＣにより指定されるＣＩピンのクランプ電圧であり、Ｖｄはダイオード両端の電圧降下である。
【００３３】
故障のためにオプトカプラトランジスタが導通していないと、ノードＮ３０の電圧は、ＣＩピンのクランプ電圧により制限される。この電圧は、
【数２】
2018510481.tif 000004
により表され得、Ｒ１、Ｒ２は抵抗値であり、ＰＳ＿ＨＩ１は一次側から供給される高電圧であり、ＶｂｅはトランジスタＱ３０の両端の電圧降下である。
【００３４】
ノードＮ３０の電圧が一定のハイレベルに達すると、トランジスタＱ３０が導通し始める。次いで、これは、トランジスタＱ３１を駆動し、その結果、ＳＭＰＳ  ＩＣのＣＦピン内に定義された電流が注入されることにより、スイッチング周波数が上昇される。このより高いスイッチング周波数では、出力電圧、電流、及び電力は、ＵＬクラス２ドライバの限界以下に留まる。保護回路の“トリガレベル”は、式（１）と式（２）とで与えられる電圧の間にあるべきであり、トリガ感度は、抵抗器Ｒ２と組み合わせてトリガ遅延を定義するキャパシタＣｄｅｌａｙにより調整され得る。
【００３５】
スタートアップ段階中、ＣＩピンは、例えば０．３８Ｖのような、低い電圧を有する。この電圧は、スタートアップ中の保護を防止するために、Ｑ３３を介してノードＮ３０の電圧をクランプする。この実施形態では、ドライバマイクロコントローラから生じる信号ＵＣ＿ＩＮは、ＳＭＰＳコンバータの定常状態動作中はローである。またあるときには、この信号がハイであるので、ノードＮ３０を低電位に引き下げるためにトランジスタＱ３４が導通し、スタートアップ又はシャットダウン中にＣＩピンがローに引き下げられないように、トランジスタＱ３０、Ｑ３１が“オフ”に留まることを保証する。例えば、シャットダウン中に、バス電圧が低下する。一定の閾値以下に低下すると、ノードＮ３０の電圧を低レベルに保ち、スイッチオフ中の保護を防止しながら、高信号ＵＣ＿ＩＮを用いて一次側マイクロコントローラによりトランジスタＱ３４がオンにされる。一次側マイクロコントローラがない場合、トランジスタＱ３４は、当業者に知られるように、追加のスイッチを使用して制御され得る。
【００３６】
ＣＩピン回路経路に故障が発生した場合、トランジスタＱ３５が導通するので、ノードＮ３０の電圧が低下し、その結果、回路部３２のトランジスタＱ３２によりピンＶＣＯＮが引き下げられ、結果としてＳＭＰＳ  ＩＣは低出力動作モードにされる。オプトカプラが故障した場合、ノードＮ３０の電圧は入力ＰＳ＿ＨＩ１のために上昇し、その結果、上述のようなトランジスタＱ３０、Ｑ３１の動作によりピンＣＩはローに引き下げられる。
【００３７】
図４は、図２の保護回路を用いた図１のＬＥＤ照明装置の例示的かつ非常に単純化されたタイミング図を示す。関連する信号のみが表示される。明確にするために、実際の信号値は示されず、代わりに各信号の最小及び最大レベルのみが示される。スタートアップモードＭＳＴＡＲＴＵＰ中、ドライバは主電源に接続され、バス電圧はＳＭＰＳコンバータに印加される。一次側上のマイクロコントローラが動作を開始し、電圧レベルＰＳ＿ＨＩ１を供給する。二次側マイクロコントローラもアクティブになると、信号ＳＴＢＹは、ドライバが現在通常動作モードＭＮＯＲＭＡＬであることを示す。ＳＭＰＳ  ＩＣへの調整入力ＣＩが高いので、定格出力電圧及び電流が負荷に供給される。この動作モードＭＮＯＲＭＡＬは、任意の持続時間にわたって持続し得る。時刻ｔＦに示されるように、故障が発生すると、ノードＮ２０の電圧は“故障レベル”に上昇する。これは、例えば、オプトカプラ入力端子ＳＳ＿ＦＢがハイに引き上げられたときに起こり得る。誤ったトリガを避けるために、（キャパシタＣｄｅｌａｙにより判定される）遅延ｔｄｅｌａｙの後、ＣＩピンはローに引き下げられる。これは、ドライバの出力の電圧及び電流がＵＬクラス２ドライバに必要とされる閾値レベル以下である間、上述のように、ドライバを低出力モードＭＬＯにする。この状態ＭＬＯは、上述のようにドライバが主電源から切断されるまで持続する。これについては図示されていないが、負荷をオフにすることにより通常動作が通常のやり方で閉じられると、故障保護回路を無効にするために信号ＳＴＢＹがローに引き下げられる間にドライバはシャットダウンモードに入り、したがって通常動作されるやり方でシステムがシャットダウンすることが可能になる。
【００３８】
本発明は、本発明についての好ましい実施形態及びバリエーションの形式で開示されているが、これらに対して、本発明の範囲から逸脱することなく、多数の追加的な修正及びバリエーションがなされ得ることが理解されるであろう。
【００３９】
明確にするために、本願全体にわたり“ａ”又は“ａｎ”の使用は複数を除外するものではなく、“含む”は他のステップ又は要素を除外するものではないことを理解されたい。“ユニット”又は“モジュール”の言及は、複数のユニット又はモジュールの使用を排除するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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