專利名稱：電源電路及使用該電源電路的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用于給電子設(shè)備或LED照明等供給恒定電壓的電源裝置中的電源電路。
背景技術(shù)：
以前，作為給電子設(shè)備 或LED照明等供給恒定的電流的電源裝置，使用將交流電壓整流、變壓并輸出直流電壓的電源電路。例如，在將100V的交流輸出為100V的直流的電源裝置的情況下，由PFC電路一次變換為約380V的直流之后，由DC — DC變換器降壓到100V后輸出。在這種電源裝置中，由于要通過PFC電路和DC - DC變換器，所以當(dāng)通過各個電路時有損耗，總的損耗會變大。另外，由于具備PFC電路和DC - DC變換器這二個電路，所以電路結(jié)構(gòu)變大，制造成本由此變高。此處，在特開2004 - 135372號公報中，記載了一種功率因數(shù)改善變換器，該功率因數(shù)改善變換器具備串聯(lián)連接于全波整流電路的輸出間的第I、第2開關(guān)元件；串聯(lián)連接于輸出端間的第3、第4開關(guān)元件；以及連接于第I及第2開關(guān)元件的節(jié)點與第3及第4開關(guān)元件的節(jié)點之間的電抗器(線圈)，通過將所述第I開關(guān)元件 第4開關(guān)元件進行同步，同時進行通斷控制(開關(guān)控制)，來將輸入電壓進行降壓或升壓。另外，在特開平11 - 98825號中也記載了一種電源電路。該電源電路中串聯(lián)配置升壓型變換器和降壓型變換器，當(dāng)輸入電壓為規(guī)定電壓以下時，執(zhí)行升壓動作，當(dāng)輸入電壓為規(guī)定電壓以上時，將升壓型變換器中包含的開關(guān)元件與降壓型開關(guān)變換器中包含的開關(guān)元件進行同步控制，執(zhí)行降壓動作。另外，特開2010 - 273501號公報中公開了一種將公知的升壓型變換器電路與降壓型變換器電路連接而構(gòu)成的開關(guān)電源電路。在所述開關(guān)電源電路中，將所述升壓型變換器電路中包含的開關(guān)元件與所述降壓型變換器電路中包含的開關(guān)元件分別獨立地進行開關(guān)控制，輸出比輸入電壓高或低的電壓。另外，在特開2010 - 273501號公報中，還公開了一種具備3個二極管、2個線圈、2個電容器及I個開關(guān)元件而構(gòu)成的開關(guān)電源電路。在該開關(guān)電源電路中，通過變更開關(guān)元件的通斷比率(占空比(duty ratio))，能作為將輸入電壓進行升壓的升壓變換器或?qū)⑤斎腚妷哼M行降壓的降壓變換器來利用。在特開2010 - 268590號公報中，還提議了一種由升壓型變換器電路與降壓型變換器電路的兩方使用共同的線圈的開關(guān)電源電路。但是，特開2004 - 135372號公報中記載的功率因數(shù)改善變換器中，構(gòu)成為將4個開關(guān)元件中的至少2個進行同步來執(zhí)行開關(guān)，另外，特開平11 - 98825號公報中記載的電源電路中，由于在降壓動作時將2個開關(guān)元件進行同步來執(zhí)行開關(guān)，所以基于開關(guān)的效率下降。另外，由于構(gòu)成為將2個開關(guān)元件進行同步來執(zhí)行開關(guān)，所以有必要在向所述2個開關(guān)元件發(fā)送控制信號的控制電路中使用高速驅(qū)動的元件，或有必要追加將所述控制信號進行信號處理的處理電路(元件)，這樣電源電路的成本會上升。另外，在特開2010 — 273501中所示的開關(guān)電源電路中，在升壓型變換器電路與降壓型變換器電路的兩方中必需線圈，部件個數(shù)變多。另外，用于線圈是難以小型化、薄型化的部件，所以開關(guān)電源電路的小型化、薄型化就變得很困難。進而，由于使用2個作為高價部件的線圈，所以開關(guān)電源電路的制造成本會上升。進而，特開2010 - 268590中所示的開關(guān)電源電路中，第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件的連接端子(在晶體管的情況下為源極或發(fā)射極)的電位(成為驅(qū)動的基準的電位)不同。為此，必須對每個開關(guān)元件設(shè)置獲取控制電路用于驅(qū)動第I開關(guān)元件及第2開關(guān)元件的基準電位的部件(例如自舉電路(bootstrap circuit)),開關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。另外，由于基于控制電路的控制也變復(fù)雜，所以制造成本的削減并 不容易。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種小型、低成本且能降低電壓變換時的損耗并抑制效率下降的電源電路。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種小型、低成本且使輸入電壓升壓或降壓后能輸出期望的電壓的電壓變換裝置。為了達成上述目的，本發(fā)明是一種電源電路，具備整流單元，將交流進行整流并變換為直流；降壓部，包含第I開關(guān)元件、線圈以及第I 二極管，對由所述整流單元變換后的直流的電壓進行降壓；升壓部，包含第2開關(guān)元件、所述線圈以及第2 二極管，對由所述整流單元變換后的直流的電壓進行升壓；以及控制單元，控制所述第I開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件的接通/斷開，將交流變換為任意的輸出電壓的直流，其特征在于，所述控制單元將由所述整流單元整流后的直流的整流電壓與所提供的目標(biāo)電壓進行比較，當(dāng)所述整流電壓比目標(biāo)電壓低時，輸出使所述第I開關(guān)元件接通，使所述第2開關(guān)元件進行開關(guān)的控制信號，當(dāng)所述整流電壓比所述目標(biāo)電壓高時，輸出使所述第2開關(guān)元件斷開，使所述第I開關(guān)元件進行開關(guān)的控制信號。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與在升壓到高電壓后降壓以得到期望的電壓的直流的現(xiàn)有電源電路的結(jié)構(gòu)相比，不需要升壓到高電壓的電路。另外，能減少升壓到高電壓時的損耗。另外，由于在整流電壓低時升壓，高時降壓，所以能防止發(fā)生高次諧波，還能改善功率因數(shù)。上述結(jié)構(gòu)中，所述控制單元取得所述輸出電壓，并將所述目標(biāo)電壓作為所述輸出電壓也可。在上述結(jié)構(gòu)中，所述第I開關(guān)元件配置在所述第I 二極管的陽極與連接于所述整流單元的低電壓側(cè)的端子之間，所述第I開關(guān)元件的一個輸出側(cè)的電極與所述第2開關(guān)元件的一個輸出側(cè)的電極連接于共同的節(jié)點也可。在上述結(jié)構(gòu)中，以第3開關(guān)元件代替所述第I 二極管，以第4開關(guān)元件代替所述第2 二極管，所述控制單元是給所述第I開關(guān)元件、所述第2開關(guān)元件、所述第3開關(guān)元件以及所述第4開關(guān)元件發(fā)送控制信號的單元，所述控制單元，當(dāng)對所述第I開關(guān)元件進行開關(guān)時，輸出使所述第4開關(guān)元件接通，使所述第3開關(guān)元件與所述第I開關(guān)元件交替進行通斷的控制信號，當(dāng)對第2開關(guān)元件進行開關(guān)時，輸出使所述第3開關(guān)元件斷開，使所述第4開關(guān)元件與所述第2開關(guān)元件交替進行通斷的控制信號也可。
在上述結(jié)構(gòu)中，也可具備電容器，由所述輸出電壓充電；以及開關(guān)元件，將所述電容器的放電或充電進行開關(guān)。作為使用上述電源電路的裝置，例如可例舉LED這樣的具備以直流發(fā)光的發(fā)光源的照明裝置。根據(jù)本發(fā)明，能提供一種電源電路，其能抑制效率下降，并抑制電壓變換時的效率下降。



圖I是表示涉及本發(fā)明的電源電路的一例的 圖2是表示圖I所示的電源電路的控制的 圖3是表示控制電路的控制動作的流程 圖4是表示圖I所示的控制電路的控制的時間 圖5是表示使用圖I所示的電源電路以不同的控制方法控制時的控制電路的控制的時間 圖6是表示涉及本發(fā)明的電源電路的另一例的 圖7是對圖6所示的電源電路進行升壓動作時的控制信號；
圖8是對圖6所示的電源電路進行降壓動作時的控制信號；
圖9是表示涉及本發(fā)明的電源電路的又一例的 圖10是表示涉及本發(fā)明的電源電路的一例的 圖11是表示輸入到第I開關(guān)元件及第2開關(guān)元件的信號的時間 圖12是表示輸入到第I開關(guān)元件及第2開關(guān)元件的信號的時間 圖13是表示輸入到第I開關(guān)元件及第2開關(guān)元件的信號的時間 圖14是表示涉及本發(fā)明的電源電路的另一例的 圖15是使用了圖I所示的電源電路的電源裝置的 圖16是表不輸入電壓的 圖17是表示整流電壓的 圖18是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖19是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖20是表不輸入電流的 圖21是表不整流電流的 圖22是表不輸出電壓的 圖23是表不輸入電壓的 圖24是表示整流電壓的 圖25是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖26是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖27是表示輸入電流的 圖28是表不整流電流的 圖29是表不輸出電壓的 圖30是表示整流電壓的圖；圖31是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖32是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號；
圖33是表不輸出電壓的 圖34是表示變更了將升壓動作與降壓動作進行切換的定時時的整流電壓的 圖35是表不輸出電壓的 圖36是使用了圖9所示的電源電路的電源裝置的 圖37是使用了涉及本發(fā)明的電源電路的電源裝置的圖；
圖38是執(zhí)行升壓動作時供給第2開關(guān)元件的控制信號；
圖39是表不輸入電壓的 圖40是表不輸出電壓的 圖41是表不輸入電流的 圖42是執(zhí)行降壓動作時供給第I開關(guān)元件的控制信號；
圖43是表不輸出電壓的 圖44是表不輸入電流的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
(第I實施方式)
圖I是表示涉及本發(fā)明的電源電路的一例的圖。如圖I所示，電源電路A具備第I輸入端子InU第2輸入端子In2、第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2。電源電路A的第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2上經(jīng)整流電路Re (整流單元)連接交流電源Pa。來自交流電源Pa的交流被整流電路Re變換為直流的脈動電流，輸入到第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2。整流電路Re的高電壓側(cè)連接于第I輸入端子Inl，低電壓側(cè)連接于第2輸入端子In2。這里，作為整流電路Re采用執(zhí)行全波整流的電路。另外，在第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2上，作為負載，連接有串聯(lián)連接25個LED31的LED燈3。分別在第I輸出端子Outl上連接LED燈3的正極端子(LED31的陽極)，在第2輸出端子0ut2上連接LED燈3的負極端子(LED31的陰極)。另外，第2輸入端子In2及整流電路Re的低電壓側(cè)與接地線連接(第2輸入端子In2不與接地線連接也可)。另外，電源電路A具備第I開關(guān)元件Trl、第I 二極管Dil、線圈LI、第2開關(guān)元件Tr2、第2 二極管Di2、電容Cl以及控制電路Cont (控制單元)。第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2是η型MOSFET。另外，作為開關(guān)電路有時使用雙極型晶體管，此時，分別將以下所示的源極置換為發(fā)射極，將柵極置換為基極，將漏極置換為集電極。第I開關(guān)元件Trl的源極與第2輸入端子Ιη2連接。另外，第I開關(guān)元件Trl的漏極連接第I 二極管Dil的陽極。第I開關(guān)元件Trl的漏極與第I 二極管Dil的陽極的連接點與第2輸出端子0ut2連接。第I 二極管Dil的陰極連接于線圈LI的一端，第I 二極管Dil的陰極與線圈LI的連接點與第I輸入端子Inl連接。另外，線圈LI的另一端與第2開關(guān)元件Tr2的漏極及第2 二極管Di2的陽極連接。而且，第2 二極管Di2的陰極與電容Cl的一方端子連接，進而該連接點與第I輸出端子Outl連接。另外，電容Cl的另一方端部連接于第2輸出端子0ut2。S卩，在第2輸出端子0ut2上連接電容Cl的另一方端子、LED燈3的負極端子、第I開關(guān)元件Trl的漏極及第I 二極管Dil的陽極。另外，第2開關(guān)元件Tr2的源極與第2輸入端子In2連接。S卩，在第2輸入端子In2上連接第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極。電源電路A中，由第I開關(guān)元件Trl、第I 二極管Dil及線圈LI構(gòu)成降壓變換器，由第2開關(guān)元件Tr2、第2 二極管Di2及線圈LI構(gòu)成升壓變換器。另外，給第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入來自控制電路Cont的控制信號，由控制信號進行接通/斷開切換控制。具體而言，當(dāng)來自控制電路Cont的信號的電壓為高電平時，第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2變?yōu)榻油?，?dāng)來自控制電路Cont的信號的電壓為低電平時，第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2變?yōu)閿嚅_。
的降壓變換器。另外，由第2開關(guān)元件Tr2、第2 二極管Di2及線圈LI構(gòu)成將輸入電壓進行升壓的升壓變換器。即，電源電路A構(gòu)成為由降壓變換器及升壓變換器共用I個線圈LI。
電源電路A通過始終斷開第2開關(guān)元件Tr2，變?yōu)榻祲鹤儞Q器。即，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極發(fā)送低電平的控制信號，在第2開關(guān)元件Tr2斷開的狀態(tài)下，通過在短時間內(nèi)將第I開關(guān)元件Trl進行接通/斷開的切換(執(zhí)行開關(guān))，降壓由第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2上連接的整流電路Re整流的電壓(整流電壓Vpfc)，從第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2輸出。另外，電源電路A通過始終接通第I開關(guān)元件Trl，變?yōu)樯龎鹤儞Q器。S卩，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極發(fā)送高電平的信號，在第I開關(guān)元件Trl接通的狀態(tài)下，通過開關(guān)第2開關(guān)元件Tr2，升壓由第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2上連接的整流電路Re整流的電壓，從第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2輸出。圖I所示的電路具備連接于第I輸出端子Outl和第2輸出端子0ut2的電容Cl。通過裝配該電容Cl，能平滑化從線圈LI輸出的電壓(無論降壓時、升壓時)，向LED燈3施加平滑化后的電壓。另外，如圖I所示，電源電路A中，第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極均連接于第2輸入端子In2 (第I開關(guān)元件Trl的源極與第2開關(guān)元件Tr2的源極短路，進而，第2輸入端子In2短路)。由于第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極短路，所以源極電壓變?yōu)橄嗤碾妷?。另外，如圖I所示，電源電路A具有檢測第I輸入端子Inl和第2輸入端子In2之間的電壓(整流電壓Vpfc)的整流電壓檢測部Svp ;和檢測第I輸出端子Outl和第2輸出端子0ut2之間的電壓(輸出電壓Vo)的輸出電壓檢測部Svo，將整流電壓檢測部Svp檢測到的整流電壓Vpfc及輸出電壓檢測部Svo檢測到的輸出電壓Vo輸入到控制電路Cont。控制電路Cont是將電源電路A作為降壓變換器或升壓變換器進行驅(qū)動的電路。控制電路Cont根據(jù)整流電壓Vpfc及輸出電壓No的電壓值，控制第I開關(guān)元件TrI及第2開關(guān)元件Tr2的接通/斷開，使電源電路A執(zhí)行降壓動作或升壓動作。以下，參照附圖來說明控制電路的動作。圖2是表示圖I所示的整流電路的控制的圖，圖3是表示控制電路的控制動作的流程圖。圖2中示出了整流電壓Vpfc和輸出電壓Vo。另外，圖2中，將整流電壓Vpfc的半波長中與輸出電壓Vo的交點從左開始作為P1、P2進行說明。如圖2所示，整流電壓Vpfc在從OV至交點Pl的期間，整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo低，在從交點Pl至交點P2之間，整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo高，在交點P2以后，整流電壓Vpfc比輸出電壓No變低。另外，圖2中還示出了輸入到第I開關(guān)元件Trl的柵極及第2開關(guān)元件Tr2的控制信號。如圖3所示，控制電路Cont取得由整流電壓檢測部Svp檢測到的整流電壓Vpfc (步驟S11)?？刂齐娐稢ont與預(yù)先設(shè)定的輸出電壓Vo進行比較(步驟S12)。當(dāng)整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo低時(步驟S12為“是”時)，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極始終發(fā)送高電平的信號(步驟S13)，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入在短時間內(nèi)切換為高電平與低電平的信號(開關(guān)信號)(步驟S14)。之后，返回步驟S11，進行整流電壓Vpfc的取得。由此，電源電路A作為升壓變換器進行動作。
當(dāng)整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo高時(步驟S12為“否”時)，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極始終發(fā)送低電平信號(步驟S15)，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入在短時間內(nèi)切換為高電平與低電平的信號(開關(guān)信號)(步驟S16)。之后，返回步驟S11，進行整流電壓Vpfc的取得。由此，電源電路A作為降壓變換器進行動作。控制電路Cont返回步驟Sll,取得整流電壓檢測部Svp檢測到的整流電壓Vpfc,電源電路A作為升壓變換器或降壓變換器進行動作。電源電路A中，通過在整流電壓Vpfc比輸出電壓No低的部分將電壓進行升壓，在整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo高的部分將電壓進行降壓，可將流入到第I輸入端子Inl的電流值的波形作成沿整流電壓Vpfc的波形的形狀，抑制高次諧波的發(fā)生，同時還改善功率因數(shù)。另外，由于僅開關(guān)第I開關(guān)元件Trl或第2開關(guān)元件的任一個即可，所以可降低開關(guān)元件的開關(guān)所造成的損失。另外，由于不將2個開關(guān)元件進行同步開關(guān)也可，所以不必使控制電路高速動作，僅此就能簡化控制電路的結(jié)構(gòu)，進而可降低成本。在本實施方式中，以整流電壓Vpfc與輸出電壓Vo的大小來切換降壓動作與升壓動作，但并不限于此，也可將整流電壓Vpfc與預(yù)先提供的目標(biāo)電壓進行比較，以其大小來切換降壓動作及升壓動作。(第2實施方式)
說明涉及本發(fā)明的電源電路的另一例。電源電路的電路結(jié)構(gòu)與第I實施方式相同，不同之處在于控制電路Cont的控制方法。因此，省略電路結(jié)構(gòu)的詳細說明。第I實施方式中，控制電路Cont以整流電壓Vpfc與輸出電壓Vo的大小來進行開關(guān)元件的切換。與此不同，控制電路Cont通過將整流電壓Vpfc的半波長分割成多個(這里為3個)區(qū)域，并進行開關(guān)元件的切換，能進行同樣的功率因數(shù)改善。以下，參照附圖來說明控制電路Cont因區(qū)域不同而進行不同的開關(guān)控制的例示。以下，參照附圖來說明控制電路的動作。圖4是表示圖I所示的控制電路的控制的另一例的時間圖。如圖4所示，從整流電路Re輸出的整流電壓Vpfc具有正弦波的OV以上的半波長排列的形狀。說明將圖4所示的整流電壓Vpfc的半波長(一個峰)分成從與OV交叉的部分至第I電壓Vl間的第I區(qū)域F1、從電壓Vl經(jīng)最大電壓到達第2電壓V2的第2區(qū)域F2、和整流電壓Vpfc從第2電壓再到達OV的第3區(qū)域F3。另外，圖4的下段示出輸入到第I開關(guān)元件Trl的柵極及第2開關(guān)元件Tr2的控制信號。如圖4所示，在第I區(qū)域Fl中，由于整流電壓Vpfc比電壓Vl低，所以使電源電路A執(zhí)行升壓動作。即，控制電路Cout始終給第I開關(guān)元件Trl輸入高電平的信號，與此同時，給第2開關(guān)元件Tr2輸入短時間內(nèi)切換為高電平與低電平的信號(開關(guān)信號)。即，第I開關(guān)元件Trl接通，對第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)控制。由此，電源電路A將整流電壓Vpfc進行升壓,并從第I輸出端子Outl輸出。另外，在第2區(qū)域F2中，由于整流電壓Vpf c比電壓V2高，所以使電源電路A執(zhí)行降壓動作。即，控制電路Cout始終給第2開關(guān)元件Tr2輸入低電平的信號，與此同時，給第 I開關(guān)元件Trl輸入短時間內(nèi)切換為高電平與低電平的信號(開關(guān)信號)。即，第2開關(guān)元件Tr2斷開，對第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)控制。由此，電源電路A將整流電壓Vpfc進行降壓，并從第I輸出端子Outl輸出。如圖4所示，整流電壓Vpfc在第3區(qū)域F3中變得比電壓V2低。在該第3區(qū)域F3中使電源電路A執(zhí)行升壓動作?？刂齐娐稢out始終給第I開關(guān)元件Trl輸入高電平的信號，與此同時，給第2開關(guān)兀件Tr2輸入短時間內(nèi)切換為高電平與低電平的信號(開關(guān)信號)。即，第I開關(guān)元件Trl接通，對第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)控制。由此，電源電路A將整流電壓Vpfc進行升壓，并從第I輸出端子Outl輸出。在電源電路A中，通過在整流電壓Vpfc比電壓Vl或電壓V2低的區(qū)域(第I區(qū)域Fl及第3區(qū)域F3)將電壓進行升壓，在整流電壓Vpfc比電壓V2高的區(qū)域(第2區(qū)域F2)將電壓進行降壓，能將流入第I輸入端子Inl的電流值的波形作成沿整流電壓Vpfc的波形的形狀，改善功率因數(shù)。另外，由于僅開關(guān)第I開關(guān)元件Trl或第2開關(guān)元件的任一個即可，所以能降低因開關(guān)元件的開關(guān)所造成的損失。另外，由于不將2個開關(guān)元件進行同步開關(guān)也可，所以不必使控制電路高速動作，僅此就能簡化控制電路的結(jié)構(gòu)，以此降低成本。這樣，通過決定2個電壓，即便來自交流電源Pa的交流電壓的頻率或振幅有偏差，也能輸出精度好的輸出電壓。另外，通過使第I電壓Vl及第2電壓V2適當(dāng)變動，能調(diào)整輸出電壓，所以即便來自交流電源Pa的交流電壓的頻率或振幅有偏差，也能以簡單的控制輸出期望的輸出電壓。圖5是表示以與圖4所示的控制方法不同的控制方法控制時的控制電路的控制的時間圖。在圖5所示的時間圖中，作為以整流電壓Vpfc從OV開始上升經(jīng)過時間Tl的時刻來以時間管理第I區(qū)域Fl與第2區(qū)域F2切換的定時，作為以切換為第2區(qū)域F2后經(jīng)過時間T2的時刻來以時間管理第2區(qū)域F2與第3區(qū)域F3切換的定時。如上所述，電源電路A在第I區(qū)域及第3區(qū)域進行升壓動作，在第2區(qū)域進行降壓動作。這樣，通過以時間來切換升壓動作及降壓動作，能以正確的定時進行切換。由此，能輸出與期望的電壓精度很一致的直流。另外，由于僅調(diào)整時間，所以控制電路Cont的控制也能簡化。如此以時間管理并切換升壓動作或降壓動作的方法適合從交流電源Pa供給頻率及振幅的偏差少的交流的情況、或負載基本上不變的狀態(tài)下使用的情況。即，通過使用于精度高的輸入電壓或給變動少的負載供給電力的電路，能減小控制中使用的數(shù)據(jù)尺寸，所以能小型化、簡化。另外，由于以時間切換升壓動作與降壓動作，所以控制簡單。在本實施方式中，設(shè)第I區(qū)域、第2區(qū)域、第3區(qū)域為固定區(qū)域，但通過固定第I區(qū)域或第3區(qū)域(換言之，升壓動作與降壓動作的切換定時中任一)，使另一方變化，也能使輸出電壓變化。由此，輸出電壓的控制變?nèi)菀?。并且，在如LED燈那樣負載不變化的情況下，能利用每個電壓的查找表，僅此就能減小控制中所需的表的數(shù)據(jù)尺寸。(第3實施方式)
參照附圖來說明涉及本發(fā)明的電源電路的又一例。圖6是表示涉及本發(fā)明的電源電路的另一例的圖。如圖4所示，電源電路B構(gòu)成為將圖I所示的電源電路A的第I 二極管Dil置換為第3開關(guān)元件Tr3，將第2 二極管Di2置換為第4開關(guān)元件Tr4。并且，構(gòu)成為控制電路Cont還給第3開關(guān)元件Tr3及第4開關(guān)元件Tr4發(fā)送控制信號。除此之外，具有與電源電路A相同的結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上向相同部分附加相同符號，同時省略相同部分的詳細說明。 如上所述，電源電路B中除第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2外，還具備第3開關(guān)元件Tr3及第4開關(guān)元件Tr4。電源電路B中，在第I開關(guān)元件Trl接通，第3開關(guān)元件Tr3斷開的狀態(tài)下，通過將第2開關(guān)元件Tr2與第4開關(guān)元件Tr4交替進行接通/斷開，作為升壓變換器進行動作。參照附圖來說明此時供給各開關(guān)元件的控制信號。圖7是表示將圖6所示的電源電路進行升壓動作時的控制信號。如圖7所示，從控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl始終輸入高電平的控制信號，給第3開關(guān)元件Tr3始終輸入低電平的控制信號。由此，第I開關(guān)元件Trl始終導(dǎo)通，第3開關(guān)元件Tr3始終斷開。在該狀態(tài)下，當(dāng)給第2開關(guān)元件Tr2輸入高電平的控制信號時，給第4開關(guān)元件Tr4輸入低電平的控制信號?；蛘呦喾吹?，當(dāng)給第2開關(guān)元件Tr2輸入低電平的控制信號時，給第4開關(guān)元件Tr4輸入高電平的控制信號。即，第2開關(guān)元件Tr2與第4開關(guān)元件Tr4被驅(qū)動成當(dāng)一方接通時，另一方斷開，一方斷開時，另一方接通(同步開關(guān))。另外，電源電路B中，在第2開關(guān)元件Tr2斷開，第4開關(guān)元件Tr4接通的狀態(tài)下，通過將第I開關(guān)元件Trl與第3開關(guān)元件Tr3交替進行接通/斷開，作為降壓變換器進行動作。參照附圖來說明此時供給各開關(guān)元件的控制信號。圖8表示將圖6所示的電源電路進行降壓動作時的控制信號。如圖8所示，從控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2始終輸入低電平的控制信號，給第4開關(guān)元件Tr4始終輸入高電平的控制信號。由此，第2開關(guān)元件Tr2始終斷開，第4開關(guān)元件Tr4始終接通。在該狀態(tài)下，當(dāng)給第I開關(guān)元件Trl輸入高電平的控制信號時，給第3開關(guān)元件Tr3輸入低電平的控制信號?；蛘呦喾吹?，在給第I開關(guān)元件Trl輸入低電平的控制信號時，給第3開關(guān)元件Tr3輸入高電平的控制信號。即，第I開關(guān)元件Trl與第3開關(guān)元件Tr3被驅(qū)動成一方接通時，另一方斷開，一方斷開時，另一方接通(同步開關(guān))。電源電路B中，控制電路Cont當(dāng)作為來自整流電路Re的輸出電壓的整流電壓Vpfc比輸出電壓No低時，給第I開關(guān)元件Trf第4開關(guān)元件Tr4發(fā)送圖7所示那樣的進行升壓動作的控制信號。另外，當(dāng)整流電壓Vpfc比輸出電壓Vo高時，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trf第4開關(guān)元件Tr4發(fā)送圖8所示那樣的進行降壓動作的控制信號。由此，與第I實施方式一樣，能改善功率因數(shù)。另外，電源電路B中，當(dāng)處于圖4或圖5所示的第I區(qū)域及第2區(qū)域時，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trf第4開關(guān)元件Tr4發(fā)送圖7所示那樣的進行升壓動作的控制信號。另外，當(dāng)?shù)?區(qū)域時，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trf第4開關(guān)元件Tr4發(fā)送圖8所示那樣的進行降壓動作的控制信號。由此，與第2實施方式一樣，能改善功率因數(shù)。由此，在能改善功率因數(shù)的同時，當(dāng)進行升壓動作或降壓動作時，在2個開關(guān)元件的一方接通，另一方斷開的狀態(tài)下，只要將其余的2個開關(guān)元件同步進行開關(guān)即可，由于同步的開關(guān)元件的個數(shù)少，僅此就能簡化控制電路Cont。
(第4實施方式)
參照附圖來說明涉及本發(fā)明的電源電路的又一例。圖9是涉及本發(fā)明的電源電路的又一例的圖。圖9所示的電源電路C在輸出側(cè)具備閃爍防止用電容C2與閃爍防止用開關(guān)元件Tro。除此之外的部分具有與圖I所示的電源電路A相同的結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上向相同部分附加相同符號，同時省略相同部分的詳細說明。電源電路C是將交流變換為直流后輸出的電路。在日本國內(nèi)，交流頻率在東日本為50Hz，在西日本為60Hz，電源電路的輸出為直流，但在50Hz飛OHz波動。當(dāng)以有波動的直流點亮LED燈3時，LED燈3 (LED31)閃爍。電源電路A中通過增大電容Cl的容量，能消除這種閃爍，但電容若增大容量，則體積變大，另外，成本也變高，所以妨礙小型化、低成本化。因此，為了抑制這種LED31的閃爍，在圖9所示的電源電路C中，連接有閃爍防止用電容C2，該閃爍防止用電容C2以連接第I輸出端子Outl和第2輸出端子0ut2，即與作為負載的LED燈3并聯(lián)的方式被連接。進而，在第2 二極管Di2的陰極與閃爍防止用電容C2的一方端子之間具備閃爍防止用開關(guān)元件Tro。如圖9所示，將閃爍防止用電容C2裝配在比電容Cl更靠近輸出側(cè)。另外，閃爍防止用開關(guān)元件TiX)配置在電容Cl的一方端子與閃爍防止用電容C2的一方端子之間。這里，說明基于電源電路C的閃爍抑制方法。當(dāng)電源電路C的輸出(輸出電流的電流值)在50Hz 60Hz波動時，LED31的發(fā)光輝度也在50Hz 60Hz波動。當(dāng)在60Hz以下的頻率發(fā)光輝度切換時，人眼將該切換看成閃爍。因此，通過高速切換閃爍防止用開關(guān)元件Tro，供給LED燈3的電流在微小時間內(nèi)恒定。作為閃爍防止用開關(guān)元件Tro的動作頻率，通過設(shè)為人眼無法辨識閃爍的程度的頻率(約200Hz)以上，能抑制閃爍。另外，閃爍防止用開關(guān)元件Τι·ο通過來自控制電路Cont的信號進行通斷控制。閃爍防止用開關(guān)元件Tro當(dāng)在IMHz以上開關(guān)時，開關(guān)損失變大，另外，控制變復(fù)雜，所以在IMHz以下進行開關(guān)。另外，由于只要閃爍防止用開關(guān)元件Tro的動作頻率高，在最短時間內(nèi)供給恒定電流即可，所以即便電容Cl及閃爍防止用電容C2的容量小，也能供給LED燈3點亮所需的電流。如上所述，電源電路C與電源電路A—樣，能改善功率因數(shù)，同時，能降低開關(guān)元件的開關(guān)所造成的損失。另外，由于2個開關(guān)元件不同步開關(guān)也可，所以不必使控制電路高速動作，僅此就能簡化控制電路的結(jié)構(gòu)，進而降低成本。并且，不必使用大容量電容也不必利用特殊電路，就能防止LED的閃爍。在本實施方式中，雖然將閃爍防止用開關(guān)元件Τι·ο配置在第I輸出端子側(cè)(LED燈3的陽極側(cè))，但即使配置在第2輸出端子側(cè)(LED燈3的陰極側(cè))，也能構(gòu)成進行同樣動作的電源電路。就第I開關(guān)元件Trl、第2開關(guān)元件Tr2的控制而言，與第I實施方式一樣，即，也可以整流電壓Vpfc與規(guī)定電壓(例如輸出電壓Vo)的大小來切換升壓控制/降壓控制。另夕卜，與第2實施方式一樣，也可分割整流電壓Vpfc的半波長期間，在每個期間切換升壓控制/降壓控制。(第5實施方式) 上述第I實施方式 第4實施方式所示的電源電路為將交流變換為直流的電源電路，但也可將同樣結(jié)構(gòu)的電源電路作為將直流變換為直流的電源電路來利用。圖10是涉及本發(fā)明的電源電路的又一例的電路圖。如圖10所示，除電源電路D不具備整流電壓檢測部Svp及輸出電壓檢測部Svo這一點及連接于直流電壓源Pd這一點之外，與電源電路A結(jié)構(gòu)相同，向?qū)嵸|(zhì)上相同的部分附加相同符號，同時省略相同部分的詳細說明。電源電路D通過將第2開關(guān)元件Tr2始終設(shè)為斷開，而成為降壓變換器。即，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極發(fā)送低電平的控制信號，在第2開關(guān)元件Tr2斷開的狀態(tài)下，通過在短時間內(nèi)切換第I開關(guān)元件Trl接通/斷開(開關(guān))，將來自連接于第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2的直流電源Pd的電壓進行降壓，從第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2輸出。另外，電源電路D通過將第I開關(guān)元件Trl始終設(shè)為接通，而成為升壓變換器。即，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極發(fā)送高電平的信號，在第I開關(guān)元件Trl接通的狀態(tài)下，通過將第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)，將來自連接于第I輸入端子Inl及第2輸入端子In2的直流電源Pd的電壓進行升壓，從第I輸出端子Outl及第2輸出端子0ut2輸出。圖I所示的電路具備連接于第I輸出端子Outl和第2輸出端子0ut2的電容Cl。通過裝配該電容Cl，平滑化從線圈LI輸出的電壓(無論降壓時、升壓時)，能向LED燈3施加平滑化后的電壓。接著詳細說明作為涉及本發(fā)明的電源電路的特征的第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的連接。如圖10所示，電源電路D中，第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極均連接于第2輸入端子In2 (被短路)，并接地。開關(guān)元件為η型M0SFET，通過向柵極施加電壓，在漏極一源極間流過電流。S卩，為了源極一柵極間變?yōu)楹愣妷海ㄟ^向柵極施加電壓，開關(guān)元件變?yōu)榻油?。由于第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極被短路，所以第I開關(guān)元件Trl的源極電壓和第2開關(guān)元件Tr2的源極電壓變?yōu)橄嗤妷骸Ｊ┘佑跂艠O的電壓只要與源極電壓的差成為恒定即可，能將輸入到第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的柵極的控制信號的高電平的電壓值及低電平電壓值設(shè)為共同的電壓值。另外，圖10所示的電源電路D中，由于第2輸入端子In2接地，所以第I開關(guān)元件Trl的源極電壓及第2開關(guān)元件Tr2的源極電壓為0V。因此，也可不設(shè)置用于控制電路Cont分別獨立取得第I開關(guān)元件Trl的基準電壓(源極電壓)及第2開關(guān)元件Tr2的基準電壓(源極電壓)的電路(例如自舉電路)，僅此就能簡化電源電路D的結(jié)構(gòu)。下面，參照附圖來詳細說明電源電路D的動作。圖1Γ圖13是表示輸入到第I開關(guān)元件及第2開關(guān)元件的信號的時間圖。如圖10所示，在電源電路D的輸入端子Inl、In2上連接直流電源Pd，在輸出端子OutU 0ut2上連接LED燈3。多數(shù)情況下直流電源Pd是蓄電池，此時，滿充電時與放電時，電壓不同。另外，在從直流電源Pd給如LED燈3那樣的負載提供恒定電流的情況下，多數(shù)情況下從直流電源Pd輸入電源電路D的輸入電壓有偏差。例如，在來自直流電源Pd的輸入電壓Vi從VrV2(Vl>V2)變化的情況下，由電源電路A如下供給施加于LED燈3的輸出電壓Vo的輸出。在輸出電壓Vo比輸入電壓的最大值Vl大的情況下，由于輸出電壓Vo始終比輸入電壓大，所以電源電路D將輸入電壓Vi進行升壓并作為輸出電壓Vo輸出。S卩，如圖11所示，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極送出高電平信號，在第I開關(guān)元件Trl接通的狀態(tài)下，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入高電平與低電平在短期間內(nèi)切換的信號(開關(guān)信號)。由此，將輸入電壓Vi升壓到輸出電壓Vo。 在輸出電壓Vo比輸入電壓的最小值V2小的情況下，由于輸出電壓Vo始終比輸入電壓Vi小，所以電源電路D將輸入電壓Vi進行降壓并作為輸出電壓Vo輸出。S卩，如圖12所示，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極送出低電平信號并斷開，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平與低電平在短期間內(nèi)切換的信號(開關(guān)信號)。由此，將輸入電壓Vi降壓到輸出電壓Vo。有時輸出電壓Vo比輸入電壓的最大值Vl小、比最小值V2大。即，由于輸入電壓Vi有偏差，所以輸出電壓Vo會變得比輸入電壓Vi高，也會變得比輸入電壓Vi低。因此，電源電路D檢測輸入電壓Vi，按該輸入電壓Vi相對輸出電壓Vo大還是小來進行不同的控制。如圖13所示，當(dāng)檢測出輸入電壓Vi比輸出電壓Vo高時，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極發(fā)送低電平信號，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入開關(guān)信號(圖13的區(qū)域Pl部分)。由此，電源電路D作為降壓變換器進行工作。另外，當(dāng)直流電源Pd的電壓有偏差時，則有時輸入電壓Vi變得比輸出電壓No低。此時，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極發(fā)送高電平信號，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入開關(guān)信號(圖13的區(qū)域P2部分)。由此，電源電路D作為升壓變換器進行工作。控制電路Cont檢測輸入電壓Vi，通過將該電壓與輸出電壓Vo進行比較，將電源電路D作為升壓變換器或降壓變換器動作，由此，即便在輸入電壓Vi有偏差的情況下，也能高精度地輸出恒定的輸出電壓Vo。由此，如圖10所示，通過將電源電路D用作LED燈3的電源電路的一部分，能向LED燈3高精度地施加恒定的輸出電壓Vo，所以能抑制LED燈3的閃爍。另外，如上所述，控制電路Cont通過將第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的任一個固定為接通或斷開，將另一方進行開關(guān)控制，能輸出恒定電壓的輸出電壓，所以能簡化控制電路Cont的結(jié)構(gòu)。(第6實施方式)
參照附圖來說明涉及本發(fā)明的電源電路的另一例。圖14是表示涉及本發(fā)明的電源電路的又一例的圖。圖4所示的電源電路E除控制電路Cont與第2輸入端子In2連接外，具有與圖10所示的電源電路D相同的結(jié)構(gòu)，向?qū)嵸|(zhì)上相同的部分附加相同符號，省略實質(zhì)上相同部分的說明。如圖14所示，電源電路B中，控制電路Cont構(gòu)成為檢測第2輸入端子In2的電壓。由于電源電路E與電源電路D —樣，第I開關(guān)元件Trl的源極及第2開關(guān)元件Tr2的源極連接于第2輸入端子In2(各開關(guān)元件的源極被短路)，所以控制電路Cont通過檢測第2輸入端子In2的電壓，能取得第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的源極電壓(基準電壓)。而且，由于第I開關(guān)元件Trl的源極電壓及第2開關(guān)元件的源極電壓相等，所以電源電路E與電源電路D —樣，能使發(fā)送到第I開關(guān)元件Trl的柵極及第2開關(guān)元件Tr2的柵極的控制信號的高電平及低電平電壓共同化。由此，控制電路Cont不必分別取得第I開關(guān)元件Trl的源極電壓及第2開關(guān)元件Tr2的源極電壓，能簡化電路結(jié)構(gòu)。電源電路E的控制電路Cont除控制信號的高電平及低電平的電壓值不同以外，與 電源電路D的控制電路Cont相同，能以相同動作輸出高精度的恒定電壓。另外，電源電路E中，第2輸入端子In2不接地，但也可構(gòu)成為接地。此時，若將控制電路Cont的接地端子連接于第2輸入端子In2，則例如即便在因接地布線的布線故障等使接地不充分的情況下，也能向第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2供給正確的電壓的控制信號。實施例
(第I實施例)
參照附圖來說明使用了上述涉及本發(fā)明的電源電路的實施例。圖15是使用了涉及本發(fā)明的電源電路的電源裝置的圖。如圖15所示，電源裝置Ps具備電源電路A、交流電源Pa、檢測來自交流電源Pa的輸入電壓Vin的輸入電壓檢測部Svi、檢測來自交流電源Pa的輸入電流Iin的輸入電流檢測部Sai、全波整流來自交流電源Pa的交流的整流電路Re、檢測由整流電路Re整流的整流電壓Vpfc的整流電壓檢測部Svp、檢測流入到第I輸入端子Inl的整流電流Ipfc的整流電流檢測部Sap、以及檢測電源電路的輸出電壓Vout的輸出電壓檢測部Svo。參照附圖來說明進行升壓動作的圖15所示的電源裝置Ps的實例。圖16是表示輸入電壓的圖，圖17是表示整流電壓的圖，圖18是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖19是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖20是表示輸入電流的圖，圖21是表示整流電流的圖，圖15是表示輸出電壓的圖。另外，圖18、圖19中，縱軸表示I是高電平，O是低電平。如圖16所示，交流電源Pa將頻率f=50Hz、電壓的有效值Vrms=IOOV (峰值約140V)的交流電壓輸入到整流電路Re。當(dāng)由整流電路Re全波整流該交流電壓時，變?yōu)閳D17所示的正電壓的脈波?？刂齐娐稢ont從整流電壓檢測部Svp取得整流電壓Vpfc，從輸出電壓檢測部Svo取得輸出電壓Vout。當(dāng)整流電壓Vpfc比輸出電壓Vout低時,控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平的信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入在短時間內(nèi)高電平與低電平進行切換的信號(開關(guān)信號、參照圖18)。由于第I開關(guān)元件Trl接通，第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)，所以電源電路A執(zhí)行升壓動作。當(dāng)整流電壓Vpfc上升，并超過輸出電壓Vout時,控制電路Cont在給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入低電平的信號的同時，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入開關(guān)信號(參照圖19)。由此，由于第2開關(guān)元件Tr2斷開，第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)，所以電源電路A執(zhí)行降壓動作。這樣，通過電源電路A將整流電壓Vpf c進行升壓或降壓，并由電容Cl平滑化，由此能輸出圖15所示的基本恒定的輸出電壓。另外，當(dāng)整流電壓Vpfc小時進行升壓，大時進行降壓，從而抑制電流難以流過或短期間內(nèi)流過大電流。由此，來自交流電源Pa的輸入電流Iin及來自整流電路Re的整流電流Ipfc分別變?yōu)閳D20、圖21所示的波形?？芍獔D20所示的輸入電流Iin的波形為與輸入電壓Vin近似的形狀，圖21所示的整流電流Ipfc的波形為與整流電壓Vpfc近似的形狀，電源電路A為PFC電路，同時能改善功率因數(shù)。(第2實施例)
在第2實施例中，除控制方法不同外，與第I實施例相同，向?qū)嵸|(zhì)上相同的部分附加相同符號。參照附圖來說明進行升壓動作的圖15所示的電源裝置Ps的實例。圖23是表示輸入電壓的圖，圖24是表示整流電壓的圖，圖25是輸入到圖15所示的電源裝置中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖26是輸入到圖15所示的電源裝置中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖27是表示輸入電流的圖，圖28是表示整流電流的圖，圖29是表示輸出電壓的圖。另外，圖25、圖26中，縱軸表示I是高電平，O是低電平?？刂齐娐稢ont從整流電壓檢測部Svp取得整流電壓VpfC?？刂齐娐稢ont在整流電壓Vpfc從OV變化到IOOV(相當(dāng)于第I電壓VI)的期間(第I區(qū)域間)，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入短時間內(nèi)高電平與低電平切換的信號(開關(guān)信號、參照圖25)。由于第I開關(guān)元件Tr I接通，第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)，所以電源電路A執(zhí)行升壓動作。當(dāng)整流電壓Vpfc上升且超過100V (第I電壓VI)時，控制電路Cont在給第2開關(guān)兀件Tr2的柵極輸入低電平信號的同時,給第I開關(guān)兀件Trl的柵極輸入開關(guān)信號(參照圖25)。由此，第2開關(guān)元件Tr2斷開，第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)，所以電源電路A執(zhí)行降壓動作。電源電路A在整流電壓Vpfc到達60V前的期間(第2區(qū)域間)，進行降壓動作。而且，在整流電壓Vpfc從60V到OV期間(第3區(qū)域間)，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入短時間內(nèi)高電平與低電平切換的信號(開關(guān)信號、參照圖25)。這樣，通過由電源電路A將整流電壓Vpfc進行升壓或降壓，并由電容Cl平滑化，能輸出圖29所示的基本恒定的輸出電壓。另外，當(dāng)整流電壓Vpfc小時升壓，大時降壓，從而抑制難以流過電流或短期間內(nèi)流過大電流。由此，來自交流電源Pa的輸入電流Iin及來自整流電路Re的整流電流Ipfc分別變?yōu)閳D27、圖28所示的波形?？芍獔D27所示的輸入電流Iin的波形變?yōu)榕c輸入電壓Vin近似的形狀，圖28所示的整流電流Ipfc的波形變?yōu)榕c整流電壓Vpfc近似的形狀，電源電路A為PFC電路，同時能改善功率因數(shù)。(第3實施例)
在第3實施例中，除控制方法不同外，與第I實施例相同，向?qū)嵸|(zhì)上相同的部分附加相同符號。圖30是表示整流電壓的圖，圖31是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第2開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖32是輸入到圖15所示的電源電路中包含的第I開關(guān)元件的柵極的控制信號，圖33是表示輸出電壓的圖。第3實施例中，向整流電路Re輸入與第I實施例相同的(圖23所示的)、頻率f=50Hz、電壓的有效值Vrms=IOOV(峰值約140V)的交流電壓。當(dāng)該交流電壓由整流電路Re全波整流時，變?yōu)閳D23所示的正電壓的脈波?？刂齐娐稢ont從整流電壓檢測部Svp取得整流電壓Vpfc。如圖30所示,控制電路Cont在整流電壓Vpfc從OV開始上升起2. 5ms間(第I區(qū)域間)，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入在短時間內(nèi)高電平與低電平切換的信號(參照圖31)。在整流電壓Vpfc從OV開始上升起超過2. 5ms至8. 5ms間(第2區(qū)域間)，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入低電平信號，同時，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入開關(guān)信號(參照圖32)。由此，第2開關(guān)元件Tr2斷開，第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)，所以 電源電路A執(zhí)行降壓動作。進而,在整流電壓Vpfc從OV開始上升起超過8. 5ms至IOms間(第3區(qū)域間)，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入在短時間內(nèi)高電平與低電平切換的信號(開關(guān)信號、參照圖31、32)。這樣，通過控制電源電路A，如圖33所示，輸出約72V的直流電壓。另外，圖34是表示變更將升壓動作和降壓動作進行切換的定時時的整流電壓的圖，圖35是表示輸出電壓的圖。如圖34所示，設(shè)第2區(qū)域為2. 5ms 6. Oms (3. 5ms間)，在此期間，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入低電平信號，同時，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入開關(guān)信號。由此，第2開關(guān)元件Tr2斷開，第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)，所以電源電路A執(zhí)行降壓動作。作為第3區(qū)域，設(shè)為6.0mS 10mS(4mS)，在此期間，給第I開關(guān)元件Trl的柵極輸入高電平信號，同時，給第2開關(guān)元件Tr2的柵極輸入在短時間內(nèi)高電平與低電平切換的信號。這樣，通過控制電源電路A，如圖35所示，輸出約90V的直流電壓。如上所述，通過固定第I區(qū)域與第I區(qū)域的切換的定時，變更第2區(qū)域與第3區(qū)域的切換的定時，可變更輸出電壓。另外，在本實施例中，設(shè)第I區(qū)域與第2區(qū)域的切換的定時固定，但不用說，即便變更第I區(qū)域與第2區(qū)域的切換的定時，固定第2區(qū)域與第3區(qū)域的切換的定時也一樣。在來自交流電源Pa的交流波形始終恒定的情況下，也可基于輸出電壓，具備第I區(qū)域、第2區(qū)域及第3區(qū)域的查找表，由期望的輸出電壓來讀出表。(第4實施例)
如上所示，參照附圖來說明使用了涉及本發(fā)明的電源電路的另一實施例。圖36是使用了圖9所示的電源電路的電源裝置的圖。涉及本發(fā)明的電源電路C是將AC變換為DC并輸出的電路。電源裝置Ps2除使用電源電路C，同時具備檢測輸出電流Aout的輸出電流檢測部Sao外，具有與圖15所示的電源裝置Ps相同的結(jié)構(gòu)，向?qū)嵸|(zhì)上相同的部分附加相同符號，同時，省略相同部分的詳細說明。
控制電路Cont在檢測由輸出電流檢測部Sao檢測的輸出電流的同時，根據(jù)該輸出電流，切換閃爍防止用開關(guān)元件Τι·ο的通斷。具體而言，利用由輸出電流檢測部Sao檢測出的電流，以平均電流在微小時間內(nèi)恒定的方式，控制閃爍防止用開關(guān)元件Tro。說明在IOkHz下使閃爍防止用開關(guān)元件Tro動作的情況。例如，當(dāng)輸出電流檢測部Sao檢測出的電流值為10A、供給LED燈3的電流的平均值為IA時，控制電路Cont以導(dǎo)通占空比(on duty) O. 1(閃爍防止用開關(guān)元件Tro的接通時間O. 1ms、斷開時間0.9ms)來驅(qū)動閃爍防止用開關(guān)元件Tro。此時，在O. Ims間閃爍防止用電容C2被充電，在O. 9ms間放電，從而向LED燈3供給電流，LED31發(fā)光。通過LED31發(fā)光，閃爍防止用電容C2放電，電流值變化，LED31的輝度下降(在C2的容量小的情況下，在O. 9ms以內(nèi)放電，變?yōu)椴唤oLED燈3供給電流)。此時的頻率為IOkHz，人眼無法辨識，能抑制LED31的閃爍。
同樣，通過輸出電流檢測部Sao在2A的情況下以導(dǎo)通占空比O. 5驅(qū)動，則將平均IA的電流供給LED燈3。此時，也由于LED31高速地重復(fù)接通斷開，所以人眼無法辨識LED31的閃爍。在上述實例中，說明在IOkHz下驅(qū)動閃爍防止用開關(guān)元件Τι·ο的實例，但并不限于此，只要是人眼不能辨識的200Hz以上即可。另外，考慮控制的容易性，最好上限為IMhz左右。另外，以電源電路的輸出電流比供給LED燈3的電流的平均值高的方式，執(zhí)行第I開關(guān)元件Trl及第2開關(guān)元件Tr2的控制。這是因為，例如在電源電路的輸出電流與供給LED燈3的電流的平均值相同的情況下，閃爍防止用開關(guān)元件Τι·ο的導(dǎo)通占空比為1，即，閃爍防止用開關(guān)元件Tro始終接通，閃爍防止效果會下降。如上所述，通過利用涉及本發(fā)明的電源電路，能簡化開關(guān)控制，進而簡化控制電路的結(jié)構(gòu)。另外，由于不必如現(xiàn)有電路那樣由PFC電路進行升壓，所以僅此就能抑制電壓變換時效率的下降。進而，當(dāng)驅(qū)動2個開關(guān)元件時，不需要同步開關(guān)，所以能抑制開關(guān)元件因同步開關(guān)而產(chǎn)生的損失，能抑制電壓變換時的效率降低。(第5實施例)
在上述第f第4實施方式中，將本發(fā)明的電源電路用于從交流變換為直流，但也可用于從直流變換為直流。圖37是使用了涉及本發(fā)明的電源電路的電源裝置的圖。如圖37所示，電源裝置Ps3具備直流電源Pd、構(gòu)成為控制電路Cont及第2輸入端子In2接地的電源電路E1、檢測直流電源Pd的電壓(輸入電壓Vi)的輸入電壓檢測部Svi、檢測流過第I輸入端子Inl的電流(輸入電流Ii)的輸入電流檢測部Sai、以及檢測電源電路El的輸出電壓Vo的輸出電壓檢測部Svo。另外，電源電路El除連接第I開關(guān)元件Trl的源極與第2開關(guān)元件Tr2的源極的布線接地外，與圖14所示的電源電路B結(jié)構(gòu)相同。參照附圖來說明進行升壓動作的圖37所示的電源裝置Ps3的實例。圖38是進行升壓動作時供給第2開關(guān)元件的控制信號，圖39是表示輸入電壓的圖，圖40是表示輸出電壓的圖，圖41是表示輸入電流的圖。圖3中，縱軸表示I為高電平，O為低電平。S卩，在圖38的曲線中，示出了高電平與低電平在短期間交替切換的信號。如圖39所示，輸入電壓Vi為60V，如圖40所示，輸出電壓Vo為80V。S卩，使電源電路El作為升壓變換器進行動作，將輸入電壓Vi的60V升壓到輸出電壓Vo的80V。
如上所述，在使電源電路El進行升壓動作的情況下，控制電路Cont設(shè)第I開關(guān)元件Trl始終為接通狀態(tài)，將第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)控制。雖然省略圖示，但控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極發(fā)送高電平的信號來作為控制信號。另外，如圖38所示，控制電路Cont給第2開關(guān)元件Tr2的柵極發(fā)送導(dǎo)通占空比25%的開關(guān)信號來作為控制信號。所謂導(dǎo)通占空比25%是指當(dāng)開關(guān)元件進行接通/斷開切換時，按每規(guī)定時間的接通時間長度為25%。S卩，圖8所示的開關(guān)信號中高電平的比例為25%。這樣，在第I開關(guān)元件Trl始終為接通狀態(tài)下，通過將第2開關(guān)元件Tr2進行開關(guān)，可從輸入電壓Vi(60V)升壓到輸出電壓Vo (80V)。另外，通過變更導(dǎo)通占空比，輸出電壓Vo也變化。另外，輸入電流Ii如圖11所示，配合第2開關(guān)元件Tr2的動作進行變化。輸入電壓Ii的最大值約為IOA0(第6實施例)
參照附圖來說明進行降壓動作的圖37所示的電源裝置Ps3的實例。圖42是進行降壓動作時供給第I開關(guān)元件的控制信號，圖43是表示輸出電壓的圖，圖44是表示輸入電流的圖。圖42與圖38—樣,表不開關(guān)信號。另外,輸入電壓Vi與圖39所不的相同。如圖39所示，輸入電壓Vi為60V，如圖40所示，輸出電壓Vo為80V。S卩，使電源電路El作為升壓變換器進行動作，將輸入電壓Vi的60V升壓到輸出電壓Vo的80V。如上所述，在使電源電路El進行降壓動作的情況下，控制電路Cont設(shè)第2開關(guān)元件Tr2始終為斷開狀態(tài)，將第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)。雖然省略圖示，但控制電路Cont給第I開關(guān)元件Tr2的柵極發(fā)送低電平信號來作為控制信號。另外，如圖42所示，控制電路Cont給第I開關(guān)元件Trl的柵極發(fā)送導(dǎo)通占空比67%的開關(guān)信號來作為控制信號。即，圖42所示的開關(guān)信號中高電平的比例為67%。這樣，在設(shè)第2開關(guān)元件Tr2始終斷開的狀態(tài)下，通過將第I開關(guān)元件Trl進行開關(guān)，可從輸入電壓VU60V)降壓到輸出電壓Vo(40V)。通過變更導(dǎo)通占空比，輸出電壓Vo也變化。輸入電流Ii如圖44所示，配合第2開關(guān)元件Tr2的動作進行變化。還有，輸入電壓Ii的最大值約為5A,為升壓時的一半。如以上第5實施例及第6實施例所示，涉及本發(fā)明的電源電路使用2個開關(guān)元件，通過將一方維持成接通或斷開，將另一方進行開關(guān)，能進行升壓及降壓。此時，由于能將第I開關(guān)元件Trl的源極電壓和第2開關(guān)元件Tr2的源極電壓簡單地設(shè)為相同電壓，所以能簡化生成用于從控制電路驅(qū)動各開關(guān)元件的控制信號的電路，僅此就能降低電源電路的制造成本。另外，作為上述開關(guān)元件，雖然使用M0SFET，但并不限于此，例如也可廣泛采用雙極型晶體管、MOS晶體管、IGBT等的開關(guān)元件。以上說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明不限于該內(nèi)容。另外，本發(fā)明的實施方式只要不脫離發(fā)明的精神，可追加各種改變。涉及本發(fā)明的電源電路在能用于以直流電流點亮LED、有機EL等的同時，還能用于照明裝置、必須用恒定電壓驅(qū)動的電子設(shè)備的電源電路中。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，具備 整流單元，將交流進行整流并變換為直流； 降壓部，包含第I開關(guān)元件、線圈以及第I 二極管，對由所述整流單元變換后的直流的電壓進行降壓； 升壓部，包含第2開關(guān)元件、所述線圈以及第2 二極管，對由所述整流單元變換后的直流的電壓進行升壓；以及 控制單元，控制所述第I開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件的接通/斷開， 將交流作為任意的輸出電壓的直流進行輸出， 其特征在于， 所述控制單元基于由所述整流單元整流后的整流電壓，以變?yōu)樗龅贗開關(guān)元件接通，所述第2開關(guān)元件進行開關(guān)的升壓控制或所述第2開關(guān)元件接通，所述第I開關(guān)元件進行開關(guān)的降壓控制的任一個的方式，向所述第I開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件輸出控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元將由所述整流單元整流后的直流的整流電壓與所提供的目標(biāo)電壓進行比較，當(dāng)所述整流電壓比目標(biāo)電壓低時，以變?yōu)樯龎嚎刂频姆绞捷敵隹刂菩盘枺?dāng)所述整流電壓比所述目標(biāo)電壓高時，以變?yōu)榻祲嚎刂频姆绞捷敵隹刂菩盘枴?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元取得所述輸出電壓，并將所述目標(biāo)電壓作為所述輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元將從所述整流單元輸出的整流波的半波長分成作為電壓從OV開始上升的部分的一部分的第I區(qū)域；開始于所述第I區(qū)域之后，結(jié)束于整流波超過最大值且電壓下降的部分的第2區(qū)域；以及開始于所述第2領(lǐng)域之后，直到電壓變?yōu)镺V的第3區(qū)域， 在所述第I區(qū)域及所述第3區(qū)域中，以變?yōu)樯龎嚎刂频姆绞捷敵隹刂菩盘?，在所述?區(qū)域中，以變?yōu)榻祲嚎刂频姆绞捷敵隹刂菩盘枴?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元根據(jù)所述輸出電壓，變更所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域的切換的定時和/或所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域的切換的定時。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元以所述整流波的半波長從OV開始上升的時間，管理所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域的切換的定時及所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域的切換的定時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源電路，其特征在于， 具備表，存儲有每個所述輸出電壓的所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域的切換的定時及所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域的切換的定時的信息， 所述控制單元從所述表參照對應(yīng)于輸出電壓的所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域的切換的定時及所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域的切換的定時。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元將所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域切換的定時作為所述整流波到達所述第I電壓值的時刻，將所述第2區(qū)域與所述第3區(qū)域切換的定時作為所述整流波到達所述第2電壓值的時刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其特征在于， 具備表，存儲有每個輸出電壓的所述第I電壓值和所述第2電壓值的信息， 所述控制單元從所述表參照對應(yīng)于輸出電壓的第I電壓值及第2電壓值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任一項所述的電源電路，其特征在于， 所述第I開關(guān)元件配置在所述第I二極管的陽極與連接于所述整流單元的低電壓側(cè)的端子之間，所述第I開關(guān)元件的一個輸出側(cè)的電極與所述第2開關(guān)元件的一個輸出側(cè)的電極連接于共同的節(jié)點。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源電路，其特征在于， 以第3開關(guān)元件代替所述第I 二極管，以第4開關(guān)元件代替所述第2 二極管， 所述控制單元是給所述第I開關(guān)元件、所述第2開關(guān)元件、所述第3開關(guān)元件以及所述第4開關(guān)元件發(fā)送控制信號的單元， 所述控制單元，當(dāng)對所述第I開關(guān)元件進行開關(guān)時，輸出使所述第4開關(guān)元件接通，使所述第3開關(guān)元件與所述第I開關(guān)元件交替進行通斷的控制信號，當(dāng)對第2開關(guān)元件進行開關(guān)時，輸出使所述第3開關(guān)元件斷開，使所述第4開關(guān)元件與所述第2開關(guān)元件交替進行通斷的控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 11中任一項所述的電源電路，其特征在于， 具備 電容器，由所述輸出電壓充電；以及 開關(guān)元件，對所述電容器的放電或充電進行切換。
13.—種電源電路，具備 降壓部，包含第I開關(guān)元件、線圈以及第I 二極管，對從電源輸入的直流電壓進行降壓； 升壓部，包含第2開關(guān)元件、所述線圈以及第2 二極管，對從電源輸入的直流電壓進行升壓；以及 控制單元，控制所述第I開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件的接通/斷開， 將從電源輸入的直流的輸入電壓進行降壓或升壓，并作為輸出電壓供給負載， 其特征在于， 所述第I開關(guān)元件以變?yōu)榻油〞r電流從所述第I二極管的陽極側(cè)流到所述電源的低電壓側(cè)的方式，配置在所述第I 二極管的陽極側(cè)與所述電源的低電壓側(cè)之間， 所述第2開關(guān)元件以變?yōu)榻油〞r電流從所述第2 二極管的陽極側(cè)流到所述電源的低電壓側(cè)的方式，配置在所述第2 二極管的陽極側(cè)與所述電源的低電壓側(cè)之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元取得所述第I開關(guān)元件的所述電源的低電壓側(cè)的電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電源電路，其特征在于， 所述電源的低電壓側(cè)接地。
16.根據(jù)權(quán)利要求13 15中任一項所述的電源電路，其特征在于， 所述電源是直流電源。
17.根據(jù)權(quán)利要求13 16中任一項所述的電源電路，其特征在于，具備與所述電源的高電壓側(cè)連接的第I輸入端子、與低電壓側(cè)連接的第2輸入端子、與所述負載的高電壓側(cè)連接的第I輸出端子、以及與所述負載的低電壓側(cè)連接的第2輸出端子， 所述第I 二極管的陰極連接于所述第I輸入端子，第I 二極管的陽極連接于所述第2輸出端子，所述線圈的一個電極連接于所述第I輸入端子，所述線圈的另一個電極連接于所述第2 二極管的陽極及所述第2開關(guān)元件的另一個電極，第2 二極管的陰極連接于所述第I輸出端子， 所述第I開關(guān)元件以變?yōu)榻油〞r電流從所述第I二極管的陽極側(cè)流到所述電源的低電壓側(cè)的方式，配置在所述第I 二極管的陽極側(cè)與所述電源的低電壓側(cè)之間， 所述第2開關(guān)元件以變?yōu)榻油〞r電流從所述第2 二極管的陽極側(cè)流到所述電源的低電壓側(cè)的方式，配置在所述第2 二極管的陽極側(cè)與所述電源的低電壓側(cè)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13 17中任一項所述的電源電路，其特征在于， 所述第I開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件是η型MOSFET，所述第I開關(guān)元件的源極和所述第2開關(guān)元件的源極連接于所述電源的低電壓側(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14 18中任一項所述的電源電路，其特征在于， 所述控制單元在所述輸入電壓比所述輸出電壓小時，輸出使所述第2開關(guān)元件斷開，使所述第I開關(guān)元件進行開關(guān)動作的驅(qū)動信號， 在所述輸入電壓比所述輸出電壓大時，輸出使所述第I開關(guān)元件接通，使所述第2開關(guān)元件進行開關(guān)動作的驅(qū)動信號。
20.一種照明裝置，其特征在于， 使用了權(quán)利要求I 19中任一項所述的電源電路。
全文摘要
一種電源電路及使用該電源電路的照明裝置。本發(fā)明為了提供一種通過降低電壓變換時的損耗，能抑制效率下降的電源電路，實現(xiàn)了功率因數(shù)改善電路，其特征在于，控制電路執(zhí)行以下動作，即輸出使第1開關(guān)元件(Tr1)接通，使第2開關(guān)元件(Tr2)進行開關(guān)的控制信號的升壓動作和輸出使第2開關(guān)元件(Tr2)斷開，使第1開關(guān)元件(Tr1)進行開關(guān)的控制信號的降壓動作。
文檔編號H02M7/12GK102969911SQ201210311940
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者小宮健治, 鹽見竹史, 矢追善史, 野村勝, 足立浩一郎, 太田佳似, 巖田浩 申請人:夏普株式會社