(57)【要約】【課題】交流電圧が広い電圧範囲で変動しても負荷電流の変動を抑制することができるスイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置を実現する。【解決手段】スイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置におけるスイッチング電源装置の構成を、交流入力電圧Ｖａｃを整流し脈流電圧を出力する整流部１２と、脈流電圧を入力として負荷１５に所定の負荷電流ＩＬを供給する電力変換部１３と、負荷電流ＩＬを検出する電流検出部１４と、負荷電流ＩＬが定電流となるように電力変換部１３の制御を行う駆動制御部１６と、交流入力電圧Ｖａｃの変動を検出する入力電圧検出部１９を備え、入力電圧検出部１９が検出した交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じて駆動制御部１６が電力変換部１３を制御する構成とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から入力された交流電圧を整流し脈流電圧を出力する整流部と、
前記脈流電圧を入力として、負荷に所定の直流電流を供給する電力変換部と、
前記負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出部と、
前記直流電流が定電流となるように、前記負荷電流に応じて前記電力変換部の制御を行う駆動制御部とを備えるスイッチング電源装置であって、
前記交流電圧の変動を検出する入力電圧検出部を更に備え、
前記駆動制御部が、前記入力電圧検出部が検出した前記交流電圧の変動に応じて前記電力変換部を制御することで、前記交流電圧の変動によって生じる前記直流電流の変動が抑制されることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記電力変換部が、絶縁トランスと、前記脈流電圧が供給される、前記絶縁トランスの１次巻線および前記１次巻線に流れる電流のスイッチング動作を行うスイッチング素子を有する入力側回路と、前記絶縁トランスの２次巻線に流れる電流を整流する出力側整流素子を有する出力側回路と、前記出力側整流素子が整流した電流を平滑する出力側平滑コンデンサとを有し、
前記駆動制御部が、前記負荷に供給される前記直流電流が定電流となるように、前記電流検出部が検出した負荷電流に応じてデューティ比が変化する駆動パルスを生成して前記スイッチング素子を駆動し、
前記入力電圧検出部が前記絶縁トランスを介して前記交流電圧の変動を検出し、
前記駆動制御部が、前記交流電圧の変動に応じて前記駆動パルスのデューティ比を変化させることで、前記交流電圧の変動によって生じる前記直流電流の変動が抑制されることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチング電源装置において、
前記駆動制御部が、前記駆動パルスの前記デューティ比を変化させるデューティ比制御信号を生成する増幅変換回路と前記デューティ比制御信号を生成するための基準電圧を生成し前記増幅変換回路に供給する基準電圧生成回路とを有する制御部と、前記デューティ比制御信号に基づき前記駆動パルスのデューティ比を設定し前記スイッチング素子に前記駆動パルスを出力する駆動部とを備え、
前記基準電圧生成回路が、前記入力電圧検出部が検出した前記交流電圧の変動に応じて前記基準電圧を補正することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチング電源装置において、
前記入力電圧検出部が前記交流電圧の変動に応じた電圧を出力する基準電圧補正回路を有し、
前記制御部が前記基準電圧補正回路によって出力電圧が制御される可変電圧源を有し、前記増幅変換回路が前記可変電圧源の出力電圧を前記基準電圧として前記デューティ比制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
請求項３に記載のスイッチング電源装置において、
前記入力電圧検出部が前記交流電圧の変動に応じた電圧を出力する基準電圧補正回路を有し、
前記制御部が、定電圧源と、前記定電圧源の出力電圧に前記基準電圧補正回路の出力電圧を加算する加算回路とを有し、前記増幅変換回路が前記加算回路の出力電圧を前記基準電圧として前記デューティ比制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載のスイッチング電源装置と、前記スイッチング電源装置の直流電流の出力端と直流電流の還流端との間に接続された１または複数の発光ダイオードを有する発光ダイオード負荷と、を備えたことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の電流で負荷（例えば発光ダイオード）を駆動するためのスイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置に関するものであり、特に広範囲の交流入力電圧変動に対し、安定した直流出力電流を得ることができるスイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、通常の発光状態において、駆動電流の変化に対する順方向の電圧降下の変化が少ない電流対電圧特性を有するため、定電流制御された電源装置で駆動されることが多い。また電源装置は、低消費電力化のためスイッチング電源装置が使用されることが多い。
【０００３】
このような定電流制御されたスイッチング電源装置として、特許文献１は、交流入力電圧を整流し平滑して得た直流電圧をスイッチングレギュレータで安定化して発光ダイオードなどの負荷を駆動するスイッチング電源装置を開示している。このスイッチングレギュレータは、発光ダイオードの駆動電流を検出して、駆動電流が所定の電流となるようにフィードバック制御され、また駆動電流を設定するための基準電圧を調整することで、発光ダイオードの輝度を調整することができる。
【０００４】
このスイッチング電源装置は、さらに交流入力電圧から得た直流電圧（スイッチングレギュレータ部の直流入力電圧）と駆動電流との積を、スイッチングレギュレータ部のスイッチング素子に流れる電流と比較して、スイッチングパルスを停止することができる。従って、交流入力電圧の低下などによって、スイッチング素子に流れる電流が増加したときには、スイッチング動作を停止して、スイッチング素子の破損を防止することができる。
【０００５】
特許文献２が開示するスイッチング電源装置も、交流入力電圧を整流し、スイッチングレギュレータで発光ダイオードを駆動する。このスイッチング電源装置は、発光ダイオードの駆動電流を所定の定電流とするようフィードバック制御するだけでなく、交流入力電圧の低下などによって、駆動電流を所定の定電流に維持できないときには、駆動電流を低減し許容される範囲の低輝度で発光ダイオードを駆動する一方、出力電圧を検出し発光ダイオードに過電圧が加わることを防止する。
【０００６】
特許文献３が開示するスイッチング電源装置も、交流入力電圧を整流し、スイッチングレギュレータで発光ダイオードを駆動する。このスイッチング電源装置は、発光ダイオードを高輝度で発光させるときには（通常の駆動状態のときには）、駆動電流が所定の電流となるようにフィードバック制御し、交流入力電圧が低下した場合などにおいて、発光ダイオードを高輝度で発光させることができないときには、駆動電圧が所定の電圧となるようにフィードバック制御して、許容できる範囲の低輝度で発光させる。すなわち、このスイッチング電源装置は、通常は定電流源として動作する一方、発光ダイオードを低輝度で発光させるときには定電圧源として動作することで、交流入力電圧などの状況に応じて発光ダイオードを駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１３４２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０９３８７４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発光ダイオードのような駆動電流対駆動電圧特性を有する負荷は、一般に定電流駆動される。こうした定電流駆動はフィードバック制御によっておこなわれることが多く（例えば特許文献１〜３）、交流入力電圧などの変動に対する直流出力電流の変動の少なさが電源装置の安定度（以下、電源安定度と表記することがある）として評価される。
【０００９】
電源安定度は、フィードバック制御系の利得を大きくすると向上するが、利得の増加に伴って、フィードバック制御系としての安定度が低下する（電源安定度とフィードバック制御系としての安定度はトレードオフの関係にある。）。こうしたことからスイッチング電源装置は、商用電源（例えば交流１００Ｖ）において許容された交流入力電圧の変動範囲内（例えば＋１０％〜−１０％）で、所定の電源安定度を実現できるように設計される。
【００１０】
ところで前述の特許文献１は、交流入力電圧の低下などによるスイッチング素子の破損を防止する技術などを開示するものであり、特許文献２は、交流入力電圧の変動などに応じて、駆動電流を許容できる範囲で変動させる技術などを開示するものであり、そして特許文献３は、交流入力電圧の変動などに応じて、定電流駆動と定電圧駆動とを選択する技術などを開示するものである。これら特許文献１〜３は、負荷を定電流駆動する技術を開示するが、いずれも広範囲な交流入力電圧変動に対し、電源安定度を向上させる技術を開示していない。
【００１１】
商用電源の交流電圧は、１００Ｖ系（１００Ｖ、１１０Ｖあるいは１１５Ｖなど）、または２００Ｖ系（２００Ｖ、２２０Ｖあるいは２３０Ｖなど）といったように、国や地域によって異なる。交流入力電圧を１００Ｖ（入力電圧の変動範囲を＋１０％〜−１０％の合計２０％の変動）と想定して設計されたスイッチング電源装置に、そのまま２３０Ｖの交流入力電圧を入力して使用した場合には（耐電圧は考慮されているものとする）、交流入力電圧の変動率（２３０−１００＝１３０Ｖ）が１３０％となり、２０％の変動の６倍以上となって、発光ダイオードに供給される電流の変動も６倍以上（電源安定度が６分の１以下）となってしまうという問題がある。
【００１２】
この問題を避けるためには、１００Ｖ系の市場、あるいは２００Ｖ系の市場ごとに、スイッチング電源装置をラインナップしなければならず、設計コスト、製造コストおよび保守用パーツのコストなどが増大するという問題があった。本発明は、こうした問題を解決するために、広範囲の交流入力電圧変動に対し、十分な電源安定度を得ることができるスイッチング電源装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明にかかるスイッチング電源装置は、交流電源から入力された交流電圧を整流し脈流電圧を出力する整流部を有し、前記整流部で得た電力を電力変換部によって直流電力に変換し負荷に供給する。また該スイッチング電源装置は、電流検出部で前記負荷に流れる負荷電流（直流出力電流）を検出し、前記負荷電流に応じて、駆動制御部が前記電力変換部を制御して、前記負荷電流を所定の電流に維持することができる（定電流源として動作する。）。従って、該スイッチング電源装置は、前記負荷の抵抗値などの変動によって生じる前記負荷電流の変動を抑制することができる（いわゆるロード・レギュレーションを向上することができる。）。
【００１４】
該スイッチング電源装置は、さらに交流電圧の変動を検出する入力電圧検出部を備えたことで、前記入力電圧検出部で検出された交流入力電圧の変動に応じて、前記駆動制御部が前記電力変換部の駆動を制御することができる。従って、前記交流入力電圧が広範囲にわたって変化した場合であっても、該スイッチング電源装置は、前記交流入力電圧の変動に起因する前記負荷電流の変動も抑制することができる（いわゆるライン・レギュレーションを向上することができる。）。
【００１５】
こうして該スイッチング電源装置は、ロード・レギュレーションおよびライン・レギュレーションを向上することができ、広範囲の交流入力電圧（例えば１００Ｖ系から２００Ｖ系の電圧）において、前記負荷電流の変動を抑制することができる。
【００１６】
前記電力変換部は、絶縁トランスを有し、スイッチング素子によって、前記脈流電圧が供給された前記絶縁トランスの１次巻線に流れる電流をスイッチングすることで、前記絶縁トランスの２次巻線に誘起された電流を整流および平滑して、前記負荷に前記直流電流を供給する。
【００１７】
ロード・レギュレーションの向上は、前記電流検出部が検出した前記負荷電流に応じて、前記駆動制御部が駆動パルスのデューティ比を変化させて、前記スイッチング素子の駆動時間を変化することで実現される。そしてライン・レギュレーションの向上は、前記絶縁トランスを介して検出した前記交流電圧の変動に応じて、前記入力電圧検出部が前記駆動パルスのデューティ比を変化させることで実現することができる。
【００１８】
前記交流電圧の変動に応じた前記駆動パルスのデューティ比制御は、以下のようにして行うことができる。
【００１９】
前記駆動制御部は制御部と駆動部を備え、前記制御部は、増幅変換回路および基準電圧生成回路を有し、前記基準電圧生成回路が前記デューティ比制御信号を生成するための基準となる基準電圧を生成して前記制御部の前記増幅変換回路に供給する。
【００２０】
前記基準電圧は、前記入力電圧検出部の出力を入力とする前記基準電圧生成回路によって補正されており、前記基準電圧に基づき前記増幅変換回路がデューティ比制御信号を生成する。前記駆動部は、前記デューティ比制御信号に基づいて、前記駆動パルスのデューティ比を設定する。
【００２１】
前記交流電圧の変動に応じた前記基準電圧の補正は、基準電圧補正回路が前記交流電圧の変動に応じた電圧を出力し、この出力電圧で前記基準電圧生成回路の可変電圧源の出力電圧を制御することによって行われる。
【００２２】
または、前記基準電圧補正回路が前記交流電圧の変動に応じた電圧を出力し、前記制御部が有する加算回路が、前記定電圧源の出力電圧と前記基準電圧補正回路の出力電圧とを加算した電圧を前記基準電圧として出力する（前記基準電圧は前記交流電圧の変動に応じて補正される。）。
【００２３】
上記構成を有する該スイッチング電源装置は、前記交流電圧を１８７％の範囲で変動させた場合における、前記負荷に供給される前記直流電流の変動率を０．８３〜２．５％よりも少なくすること（電源安定度を向上させること）、または、前記交流電圧を１００％の範囲で変動させた場合における、前記負荷に供給される前記直流電流の変動率が０．４〜２．５％よりも少なくすることが可能となる。
【００２４】
また、該スイッチング電源装置で発光ダイオード負荷を駆動する発光ダイオード照明装置は、交流入力電圧が異なる国、領域であっても、発光ダイオードを所定の電流で駆動することができる。
【発明の効果】
【００２５】
このように本発明にかかるスイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置によれば、異なる電圧の商用電源（例えば１００Ｖ系、２００Ｖ系などの交流電圧を供給する商用電源）において、所定の電源安定度を実現できるから、スイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置の設計コスト、製造コストなどを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかるスイッチング電源装置の一実施例（実施例１）における概略ブロック図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源装置の概略回路構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示すスイッチング電源装置が有する基準電圧生成回路の概略回路構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示すスイッチング電源装置が有する基準電圧生成回路の他の概略回路構成の他の例を示す図である。
【図５】図１および２に示すスイッチング電源装置のライン・レギュレーションを例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明にかかるスイッチング電源装置について説明する。図１は、本発明にかかるスイッチング電源装置１の概略ブロック図であり、図２は、スイッチング電源装置１の概略回路構成を示す図である。
【００２８】
図１および図２に示すように、スイッチング電源装置１は、入力フィルタ部１１、整流部１２、電力変換部１３、電流検出部１４、駆動制御部１６（駆動制御部１６は、駆動部１７および制御部１８を有している）、および入力電圧検出部１９を有しており、入力端１Ｌおよび１Ｎで、商用電源である交流電源１０から電圧Ｖａｃの電力を受電して、負荷１５（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））に負荷電流ＩＬを供給する。制御部１８は、増幅変換回路１８１および基準電圧生成回路１８２を有しており、入力電圧検出部１９は、電圧検出回路１９１および基準電圧補正回路１９２を有している。
【００２９】
なお入力フィルタ部１１、整流部１２、電力変換部１３の入力側回路（後述する）、およびスイッチング素子を駆動する駆動部１７は、スイッチング電源装置１の１次側の構成要素となる。そして電力変換部１３の出力側回路（後述する）、電流検出部１４、制御部１８、および入力電圧検出部１９は、スイッチング電源装置１の２次側の構成要素となる。絶縁トランスＴ１はスイッチング電源装置１の１次側と２次側との間に配置されている。
【００３０】
＜交流電力の直流電力へ変換＞
図２に示すように、スイッチング電源装置１は、交流入力電圧Ｖａｃを整流部１２第１の整流素子Ｄ１（ダイオードＤ１１〜Ｄ１４からなるダイオードブリッジ）で整流し、第１の平滑コンデンサＣ２で脈流電圧（脈流電力）とする。電力変換部１３は、絶縁トランスＴ１、入力側回路、出力側回路、および第２の平滑コンデンサＣ３を有しており、整流部１２から供給された脈流電力を電力変換部１３によって直流電力に変換し負荷１５に供給する。
【００３１】
絶縁トランスＴ１は、１次巻線Ｎ１および２次巻線Ｎ２を有し、これら巻線は電気的に絶縁されている。電力変換部１３の入力側回路では、１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１が直列に接続されており、整流部１２から１次巻線Ｎ１を介してスイッチング素子Ｑ１に脈流電圧が供給される。スイッチング素子Ｑ１がスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作）を行なうことによって、１次巻線Ｎ１の両端にはパルス電圧が発生することになる。なお１次巻線Ｎ１に並列接続されたスナバ回路１３１は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作に伴い過渡的に発生する過大電圧を抑制する。
【００３２】
電力変換部１３の出力側回路では、１次巻線Ｎ１に印可されたパルス電圧によって２次巻線Ｎ２に誘起された電流を、第２の整流素子（出力側整流素子）Ｄ２が整流し、この電流を第２の平滑コンデンサＣ３が平滑し直流電圧とする。スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作は、スイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動パルス（入力交流の周波数よりも十分高い周波数）で行われる。ここで駆動パルスのデューティ比を変化させることで、２次巻線Ｎ２に誘起される電流の平均値（そのすべて、または殆どは、直流出力電流ＩＯとなる）を制御することができる。すなわち電力変換部１３は、スイッチングレギュレータとして動作することができる。
【００３３】
なお入力フィルタ部１１（ラインコンデンサＣ１）は、交流電源１０からのノイズを減衰させるとともに、電力変換部１３から交流電源１０側に漏えいするスイッチングノイズを減衰させる。
【００３４】
＜定電流駆動＞
出力端１Ｈ（直流出力電流ＩＯの出力端）と還流端１Ｃ（直流出力電流ＩＯの還流端）との間には、負荷１５（Ｎ個の発光ダイオードＤ３１〜Ｄ３Ｎを有する発光ダイオード負荷Ｄ３）が接続され、負荷１５に供給された直流出力電流ＩＯは、電流検出部１４の出力電流検出抵抗Ｒ１に還流する。従って、出力電流検出抵抗Ｒ１には、出力側回路の直流出力電流ＩＯと出力電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値との積で定まる電圧降下が生じる（なお図２中、負荷１５に流れる負荷電流ＩＬ、および出力電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流ＩＳは、何れも直流出力電流ＩＯと等しい。）。
【００３５】
制御部１８の増幅変換回路１８１（図１参照）は、図２に示すように増幅器ＡＭＰ１、トランジスタＱ２、およびフォトカプラＰＣ１の発光素子側を有している。増幅器ＡＭＰ１は、基準電圧生成回路１８２が生成した基準電圧Ｖｒｅｆ１（図３参照）と出力電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下とを比較し、トランジスタＱ２を駆動する。トランジスタＱ２は、フォトカプラＰＣ１の発光素子側を駆動して、デューティ比制御信号ＳＤをフォトカプラＰＣ１の受光素子側に伝達する（駆動部１７と制御部１８との間は、電気的に絶縁されている。）。
【００３６】
駆動部１７は、スイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動パルス制御回路ＩＣ１、絶縁トランスＴ１のゼロ電圧検出巻線Ｎ３、およびフォトカプラＰＣ１の受光素子側を有している。フォトカプラＰＣ１の受光素子側は、増幅変換回路１８１が生成したデューティ比制御信号ＳＤを受信し、駆動パルス制御回路ＩＣ１が、受信したデューティ比制御信号ＳＤに基づき、駆動パルスのデューティ比を設定する。絶縁トランスＴ１のゼロ電圧検出巻線Ｎ３は、駆動パルスを発生するタイミングを定めるためのゼロ電圧を検出する。
【００３７】
すなわち電力変換部１３は、基準電圧生成回路１８２が生成した基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準として、出力電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下を検出するフィードバック制御されるスイッチングレギュレータとして動作し、直流出力電流ＩＯを所定の電流に維持する（スイッチング電源装置１は定電流電源として動作する。）。従って、発光ダイオードＤ３１〜Ｄ３Ｎの温度変化などによって、負荷１５の電圧降下が変化した場合であっても、スイッチング電源装置１は負荷１５に流れる直流出力電流ＩＯを所定の電流に維持することができる（ロード・レギュレーションを向上することができる。）。
【００３８】
＜交流電圧変動の検出＞
例えば交流入力電圧が上昇すると、直流出力電流ＩＯの増加要因となる。すなわち交流入力電圧の変動は、電力変換部１３のフィードバック制御系に対する擾乱となる。この擾乱に対しスイッチング電源装置１は、入力電圧検出部１９によって交流入力電圧Ｖａｃの変動を検出して、直流出力電流ＩＯの変化を抑制することができる（ライン・レギュレーションを向上することができる。）。
【００３９】
整流部１２が出力した脈流電圧は、交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じて変動するため、絶縁トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、整流部１２が出力した脈流電圧に応じたパルス電圧が印加される。そして電圧検出巻線Ｎ４に誘起される電圧は、絶縁トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と電圧検出巻線Ｎ４との巻線比によって定まることから、電圧検出巻線Ｎ４には、交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じた振幅のパルス電圧が誘起されることになる。
【００４０】
入力電圧検出部１９の電圧検出回路１９１（図１参照）は、絶縁トランスＴ１の電圧検出巻線Ｎ４、第４の整流素子Ｄ４および第３の平滑コンデンサＣ４を有しており、第４の整流素子Ｄ４は、電圧検出巻線Ｎ４に誘起されたパルス電圧のピーク値に応じた電圧で第３の平滑コンデンサＣ４を充電する（基準電圧補正回路１９２の入力抵抗を十分高くすることで、第４の整流素子Ｄ４の整流効率を１に近づけることができるため、第３の平滑コンデンサＣ４の電圧は駆動パルスのデューティ比の影響を受けにくくなる。）。
【００４１】
こうして第３の平滑コンデンサＣ４に充電された電圧は、交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じた直流電圧となる（すなわち入力電圧検出部１９は交流入力電圧Ｖａｃの変動を検出することができる。）。なお交流電圧変動の検出は、電圧検出巻線Ｎ４に依らなくともよい。例えば１次巻線Ｎ１に印加されるパルス電圧（１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１の接続点におけるパルス電圧）を第４の整流素子Ｄ４で整流してもよい。
【００４２】
＜基準電圧生成回路と基準電圧補正回路＞
基準電圧補正回路１９２は、第３の平滑コンデンサＣ４に充電された電圧の緩衝増幅器として動作するとともに（図２参照）、図３に示すように、その出力電圧で基準電圧生成回路１８２の可変電圧源Ｖｄｃ３を制御する。基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する可変電圧源Ｖｄｃ３は、基準電圧補正回路１９２の制御によって、その出力電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ１）が変化する。こうして交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じて補正された基準電圧Ｖｒｅｆ１が制御部１８の増幅変換回路１８１に供給される。
【００４３】
なお、図３における、基準電圧生成回路１８２と直流電圧Ｖｄｃ２との間に接続された抵抗Ｒ２とは、可変電圧源Ｖｄｃ３に所定の電流を流すためのものであり、可変電圧源Ｖｄｃ３の出力に接続されたコンデンサＣ５はノイズ等を除去するバイパスコンデンサである。
【００４４】
図４は、基準電圧生成回路の一変形例（基準電圧生成回路１８２ａ）を示す。ここで基準電圧補正回路１９２ａは、基準電圧補正回路１９２と同様に緩衝増幅器として動作する。基準電圧生成回路１８２ａは、定電圧源Ｖｄｃ４および加算回路１８３を有している。加算回路１８３は、定電圧源Ｖｄｃ４の出力電圧と、基準電圧補正回路１９２ａの出力電圧とを加算して、基準電圧Ｖｒｅｆ１ａを出力する。こうして基準電圧Ｖｒｅｆ１ａは、交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じて補正されることになる（基準電圧Ｖｒｅｆ１ａは増幅変換回路１８１に入力される。）。
【００４５】
＜ライン・レギュレーションの向上＞
電力変換部１３は、出力電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下と基準電圧Ｖｒｅｆ１との電圧差が少なくなるようにフィードバック制御されて、直流出力電流ＩＯを所定の電流に維持する。通常、電源安定度は、商用電源の電圧変動（＋１０％〜−１０％（変動幅２０％）程度）を考慮してフィードバック制御系の設計が行われる。しかし、こうした電源安定度の電源を、例えば１００Ｖの商用電源、または２３０Ｖの商用電源で使用すると、変動幅が１３０％となって（変動幅２０％の６倍強）、直流出力電流ＩＯの変動が６倍強となって（電源安定度が６分の１以下となって）、許容できる直流出力電流ＩＯの変動範囲を超える（必要な電源安定度を実現することができない。）。
【００４６】
こうした幅広い交流入力電圧Ｖａｃの変動に対して、スイッチング電源装置１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を交流入力電圧Ｖａｃの変動に応じて補正するので、直流出力電流ＩＯを所定の電流に維持することができる（フィードバック制御系に対する、交流入力電圧の上昇による擾乱の影響を低減することができる。）。
【００４７】
もちろん、基準電圧補正回路１９２による可変電圧源Ｖｄｃ３の制御は、交流入力電圧の上昇によるフィードバック制御系に対する擾乱の影響を低減するような利得および極性で行われ、また定電圧源Ｖｄｃ４の出力電圧と基準電圧補正回路１９２ａの出力電圧との加算も同様に行われる（加算回路１８３は実質的に減算回路として動作することもある。）。
【００４８】
図５は、スイッチング電源装置１によるライン・レギュレーションを例示するグラフ（交流入力電圧の変動に対する負荷電流ＩＬの変動特性）である。
【００４９】
図５に示すグラフの縦軸は直流出力電流ＩＯ（＝負荷電流ＩＬ）であり、Ｉ１＝０．８Ａ、Ｉ２＝１．０Ａ、Ｉ３＝１．２Ａ、Ｉ４＝１．４Ａである。また横軸は交流入力電圧Ｖａｃであり、Ｖ１＝１００Ｖ、Ｖ２＝１５０Ｖ、Ｖ３＝２００Ｖ、Ｖ４＝２５０Ｖである。図５は、直流出力電流ＩＯの設定値を１．２Ａ（＝Ｉ３）としたタイプＡ、１．０Ａ（＝Ｉ２）としたタイプＢ、および０．８Ａ（＝Ｉ１）としたタイプＣの３つのタイプのスイッチング電源装置１における交流入力電圧の変動に対する負荷電流ＩＬの変動特性を示す。
【００５０】
３つのタイプのスイッチング電源装置１は、最小電圧９０Ｖで所定の直流出力電流ＩＯとなるように設定され、交流入力電圧Ｖａｃを最小電圧９０Ｖから最大電圧２７７Ｖまで変化させたときの直流出力電流ＩＯが測定された。ここで１００Ｖを基準とすると、交流入力電圧Ｖａｃの降下方向の変動率は１０％であり、上昇方向の変動率は１７７％（（２７７−１００）／１００＝１７７％）であるから、変動率は１８７％となる（変動率２０％の９倍強である。）。
【００５１】
＜９０〜２７７Ｖにおける電源安定度の向上＞
タイプＡにおいて、交流電圧変動の検出を行わない場合（基準電圧の補正を行わない場合）の変動特性Ｃｈａ１は、最大電圧２７７Ｖにおいて、直流出力電流ＩＯが約１．３５Ａである（最小電圧９０Ｖで直流出力電流ＩＯが１．２Ａだから、変動率は約１２．５％である）一方、交流電圧変動を検出し基準電圧を補正した場合の変動特性Ｃｈａ２は、最大電圧２７７Ｖにおいて、直流出力電流ＩＯが約１．２１Ａである（変動率約０．８３％）。すなわち、スイッチング電源装置１は電源安定度が約１５倍（１２．５／０．８３≒１５）向上した。
【００５２】
＜９０〜２００Ｖにおける電源安定度の向上＞
また交流電圧変動の検出を行わない場合の変動特性Ｃｈａ１は、交流入力電圧２００Ｖにおいて（最小電圧９０Ｖを基準とすると、変動率が１００％強となる）、直流出力電流ＩＯが約１．３１Ａである（最小電圧９０Ｖで直流出力電流ＩＯが１．２Ａだから、変動率は約９．２％である）一方、交流電圧変動を検出し基準電圧を補正した場合の変動特性Ｃｈａ２は、交流入力電圧２００Ｖにおいて、直流出力電流ＩＯが約１．２０５Ａである（変動率約０．４％）。この場合、スイッチング電源装置１は電源安定度が約２３倍（９．２／０．４＝２３）向上した。
【００５３】
このことから、スイッチング電源装置１は、交流入力電圧Ｖａｃが１００％変動した場合でも（交流入力電圧が２倍または２分の１になった場合でも）、変動率を約０．４％か、それ以下にすることができる。
【００５４】
＜電源安定度の許容範囲＞
ところでタイプＡで、交流電圧変動の検出を行わない場合の変動特性Ｃｈａ１は、電圧１１０Ｖにおいて、直流出力電流ＩＯの変動率が約２．５％であり、この変動率は、交流電圧変動を検出し基準電圧を補正した場合における、交流入力電圧Ｖａｃの１００％変動時における直流出力電流ＩＯの変動率約０．４％よりも大きい。
【００５５】
直流出力電流ＩＯの変動率２．５％が１００Ｖ系における＋１０％〜−１０％の交流入力電圧Ｖａｃに対し許容できるとすれば、この変動率２．５％を交流入力電圧Ｖａｃの変動率１８７％（例えば交流入力電圧Ｖａｃを９０Ｖ〜２７７Ｖの範囲で変動させた場合）において実現すればよいといえる。
【００５６】
または、直流出力電流ＩＯの変動率２．５％を、交流入力電圧Ｖａｃの変動率１００％（例えば交流入力電圧Ｖａｃを１００Ｖ〜２００Ｖの範囲で変動させた場合）において実現すればよいといえる。
【００５７】
またタイプＢにおいて、交流電圧変動の検出を行わない場合の変動特性Ｃｈｂ１と交流電圧変動の検出を行なう場合の変動特性Ｃｈｂ２とを比較すると、タイプＡと同様に直流出力電流ＩＯの安定度が向上している。さらにタイプＣにおいて、交流電圧変動の検出を行わない場合の変動特性Ｃｈｃ１と交流電圧変動の検出を行なう場合の変動特性Ｃｈｃ２とを比較すると、タイプＡおよびＢと同様に直流出力電流ＩＯの安定度が向上している。
【００５８】
このようにスイッチング電源装置１は、広範囲の交流入力電圧において、ロード・レギュレーションはもとより、ライン・レギュレーションを向上することができ、広範囲の交流入力電圧において所定の電源安定度を実現することができる。従って本発明は、例えば１００Ｖ系の市場、２００Ｖ系の市場ごとにスイッチング電源装置をラインナップする必要がなくなり、スイッチング電源装置の設計コスト、製造コストおよび保守用パーツのコストなどを低減することができる。
【００５９】
＜発光ダイオード照明装置＞
スイッチング電源装置１と発光ダイオード負荷Ｄ３を一体的に構成して、発光ダイオード負荷Ｄ３を駆動する発光ダイオード照明装置を実現することができる（図２は、係る発光ダイオード照明装置の概略回路構成の一例ということができる。）。
【００６０】
係る発光ダイオード照明装置は、交流入力電圧が異なる国、領域において、発光ダイオードを所定の電流で駆動することができるから、発光ダイオード照明装置としての設計コスト、製造コストおよび保守用パーツのコストなどを低減することができ、高い市場競争力を実現することができる。
【００６１】
なお本発明にかかる・スイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置は、前述の実施例に示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更することなく、適宜変形して実施することができる。
【００６２】
例えば、制御部および入力電圧検出部の構成要素を、アナログ回路に替えてデジタル回路にしてもよい。例えば、交流入力電圧Ｖａｃの変動、出力電流検出抵抗の電圧降下をアナログ・デジタル変換器によって、デジタル・データとし、基準電圧生成回路、基準電圧補正回路、加算回路などをマイクロコンピュータなどのプログラム制御される演算装置によって構成してもよい。駆動パルス制御回路も同様にマイクロコンピュータなどによって構成されるものであってもよい。
【００６３】
また電力変換部１３を、力率改善機能を有するいわゆるＰＦＣスイッチングレギュレータとしてもよい。また負荷として発光ダイオードを例示したが、定電流駆動される負荷であれば、発光ダイオードに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかるスイッチング電源装置および発光ダイオード照明装置は、工業的に製造および使用などすることができるから、また商取引の対象とすることができるから、本発明は経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。
【符号の説明】
【００６５】
１  スイッチング電源装置
１０  交流電源
１２  整流部
１３  電力変換部
１４  電流検出部
１５  負荷
１６  駆動制御部
１７  駆動部
１８  制御部
１８１  増幅変換回路
１８２、１８２ａ  基準電圧生成回路
１８３  加算回路
１９  入力電圧検出部
１９１  電圧検出回路
１９２、１９２ａ  基準電圧補正回路
Ｃ３  第２の平滑コンデンサ（出力側平滑コンデンサ）
Ｄ２  第２の整流素子（出力側整流素子）
Ｄ３  発光ダイオード負荷
ＩＬ  負荷電流
ＩＯ  直流出力電流（直流電流）
Ｎ１  絶縁トランスの１次巻線
Ｎ２  絶縁トランスの２次巻線
Ｑ１  スイッチング素子
Ｔ１  絶縁トランス
Ｖａｃ  交流入力電圧（交流電圧）
Ｖｄｃ３  可変電圧源
Ｖｄｃ４  定電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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