TWI666969B - 電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置 - Google Patents

Abstract

本發明可一面使負載的拆裝檢測功能有效，一面使降壓斬波電路穩定地開動。降壓斬波電路是在開關元件的輸出端子與地線之間連接電感器與電容器的串聯電路，將所述電容器的兩端設為對負載的供電端子，藉由所述開關元件的開關將輸入電壓轉換成與所述負載相對應的輸出電壓，並供給至與所述供電端子連接的所述負載。短路電路與所述電容器並聯，在運行時將所述電感器與所述電容器的連接點的電位拉攏至所述地線的電位。控制電路是在開始所述開關元件的開關控制之前，且以在所述供電端子上連接有所述負載為條件，使所述短路電路運行。

Description

電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置

本發明的實施形態是有關於一種電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置。

已知有使自外部供給的電壓升壓之後進行降壓而獲得所需的電力的電源裝置。升壓是用以改善功率因數(power factor)，在電源裝置中，是使用功率因數改善電路。降壓是調整電壓以控制定電流，在電源裝置中，是使用降壓斬波電路。

降壓斬波電路通常使用場效電晶體(field-effect transistor，FET)，作為用以進行斬波的開關元件。場效電晶體是藉由作為控制端子的閘極與作為輸出端子的源極之間的電位差，來使作為輸入端子的汲極與源極之間的導通接通或斷開。

在使用所述場效電晶體作為開關元件的降壓斬波電路中，廣泛應用自舉(bootstrap)方式作為供給開關元件的驅動電源的方法。在降壓斬波電路的情況，為了在開關元件為斷開時產生再生電流(regenerative current)，在開關元件的源極端子與地線(ground)之間連接二極體。二極體是在阻止自源極端子向地線流動的電流的方向上連接。因此，在降壓斬波電路未運行的狀態下，開關元件的源極端子的電位為不固定。為了使開關元件啟動，必須將以源極端子的電位為基準的固定值以上的電壓供給至控制端子。 然而，若源極端子的電位為不固定，則利用自舉電路無法充分確保開關元件的驅動電源，啟動變得不穩定，從而降壓斬波電路有可能不會穩定地開動。

因此，先前有如下技術：藉由在啟動時使開關元件的源極端子與地線短路而將源極端子的電位設為地線電位，來使開關元件穩定地啟動。

而且，在導入此種技術時，若利用一個晶片的積體電路與控制開關元件的開關的電路一併構成使所述開關元件的源極端子與地線短路的電路，可實現伴隨著電路個數的縮減而產生的小型化、低成本化等，從而被認為較佳。

另一方面，在使開關元件的源極端子與地線短路的電路中，在短路時電流會自降壓斬波電路側流入。因此，必須使用具有可承受所述電流的耐電流特性的電路元件。然而，採用耐電流特性優異的高性能的電路元件構成通用的積體電路，自成本方面而言欠佳。

另一方面，在此種電源裝置中，已知有檢測作為供電對象的負載，例如檢測光源單元的拆裝的技術。具體而言，在電源裝置的輸出端子之間連接串聯有多個電阻器的串聯電阻電路，對所述串聯電阻電路的兩端施加規定的電壓，監視藉由電阻器而分壓的電壓。所述電壓會根據負載的安裝有無而發生變化，故電源裝置可檢測出負載的拆裝。

但是，在啟動時使開關元件的源極端子與地線短路而將源極端子的電位設為地線電位時，由於源極端子與輸出端子連接，故而 存在施加至連接於輸出端子之間的串聯電阻電路的電壓下降，無法進行負載的拆裝檢測的問題。

又，在此種電源裝置中，已知有如下技術：若檢測出經降壓斬波電路轉換而輸出至負載的直流電壓的過電壓，則使開關元件的開關停止而抑制過電壓。例如當安裝在電源裝置上的負載經拆下時，有時輸出電壓會上升而變為過電壓。在此種情況下，所述保護功能會發揮作用，因此可防止藉由過電壓而破壞電路。

但是，即使開關元件的開關停止，輸出電壓亦不會立即下降。輸出電壓會按照輸出用電容器的衰減特性而緩慢下降。因此，若在輸出電壓未下降完的期間內再次安裝負載，則衝擊電流(rush current)會流入至負載。例如當負載為使用發光二極體的發光負載時，發光二極體有可能藉由所述衝擊電流而產生故障。為了處理此種問題，必須進一步追加電路零件，從而給電源裝置的小型化、低成本化帶來障礙。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3775240號公報

本發明的實施形態所欲解決的問題在於提供一種可一面使負載的拆裝檢測功能有效，一面使降壓斬波電路穩定地開動，且可靠性高的電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置。

又，提供一種可不給小型化、低成本化帶來障礙，而實現降壓斬波電路的穩定的開動與對過電壓的保護功能，且可靠性高的電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置。

又，提供一種可根據需要使用耐電流特性優異的高性能的電路元件來構成用以使開關元件的源極端子與地線短路的電路，且實用性優異的電源裝置以及具備此電源裝置的照明裝置。

在一實施形態中，電源裝置包括降壓斬波電路、短路電路及控制電路。降壓斬波電路是在第1開關元件的輸出端子與地線之間連接有電感器(inductor)與電容器的串聯電路，將所述電容器的兩端設為對負載的供電端子，藉由所述第1開關元件的開關，將輸入電壓轉換成與所述負載相對應的輸出電壓，並供給至與所述供電端子連接的所述負載。短路電路與所述電容器並聯，運行時將所述電感器與所述電容器的連接點的電位拉攏至所述地線的電位。控制電路是在開始所述第1開關元件的開關控制之前，且以在所述供電端子上連接有所述負載為條件，使所述短路電路運行。

又，在一實施形態中，照明裝置包括所述電源裝置、以及與所述電源裝置的所述供電端子連接而被控制點燈的發光負載。

又，在一實施形態中，電源裝置進而包括監視電路。監視電路是監視所述輸出電壓，當探測到所述輸出電壓的異常時使所述短路電路運行。

又，在一實施形態中，電源裝置利用積體電路來構成所述控制電路及所述短路電路。而且，包括外部端子，所述外部端子是用以將為了使所述短路電路運行而自所述控制電路向所述短路電路輸出的信號輸出至所述積體電路的外部。

根據一實施形態，可提供一種能夠一面使負載的拆裝檢測功能有效，一面使降壓斬波電路穩定地開動，且可靠性高的電源裝置。

又，可提供一種可不給小型化、低成本化帶來障礙，而實現降壓斬波電路的穩定的開動及對過電壓的保護功能，進而可靠性高的電源裝置。

又，可提供一種可根據需要使用耐電流特性優異的高性能的電路元件來構成用以使開關元件的源極端子與地線短路的電路，且實用性優異的電源裝置。

又，根據一實施形態，可提供一種能夠一面使電源裝置的發光負載的拆裝檢測功能有效，一面使電源裝置的降壓斬波電路穩定地開動，且可靠性高的照明裝置。

1‧‧‧光源單元

2‧‧‧電源裝置

10‧‧‧整流電路

20‧‧‧功率因數改善電路

30‧‧‧降壓斬波電路

40‧‧‧控制電路

41‧‧‧PFC控制電路

42‧‧‧點燈控制電路

43‧‧‧保護電路

44‧‧‧電源電路

45‧‧‧運算放大器

46‧‧‧監視電路

47‧‧‧判定電路

48‧‧‧啟動電路

50‧‧‧安裝檢測電路

100‧‧‧照明裝置

200‧‧‧外部電源

C1~C5、C31‧‧‧電容器

C21‧‧‧電解電容器

D1、D21、D31、D51‧‧‧二極體

D11‧‧‧發光二極體

GND‧‧‧控制電路的基準電位/地線

L21‧‧‧一次側的線圈

L22‧‧‧二次側的線圈

L31‧‧‧電感器

Q21‧‧‧開關元件

Q31‧‧‧開關元件(第1開關元件)

Q48‧‧‧開關元件(第2開關元件)

R1~R9、R11、R21、R22、R31、R32、R51~R54、R101、R102‧‧‧電阻器

ST1~ST5、ST11~ST13‧‧‧步驟

MULT、GD、ZCD、CS、Vcc、VS、HO、VB、VFB、VDC、OCP、VC2、LGND、Vref、OP+、OP-、ABN、Lamp、DISin、DIS、T11~T13‧‧‧端子

T21、T22‧‧‧被供電端子

T31~T33‧‧‧供電端子

Tr21‧‧‧變壓器

圖1是包括本實施形態的電源裝置的照明裝置的概略性的電氣電路構成圖。

圖2是表示圖1中的控制電路的主要部分構成的方塊圖。

圖3是表示圖1中的控制電路的電源接通時的運行次序(sequence)的流程圖。

圖4是表示圖1中的控制電路的異常檢測時的運行次序的流程圖。

以下，利用圖式，對實施形態進行說明。

圖1是包括本實施形態的電源裝置2的照明裝置100的電氣電路構成圖。再者，圖1表示概略性的電路構成，已省略實際的電路構成中所具備的各種要素的一部分的圖示。

照明裝置100包括光源單元1及電源裝置2。光源單元1是藉由電源裝置2來控制點燈的發光負載，相對於電源裝置2拆裝自如。電源裝置2固定地裝配在照明裝置100的本體上。

光源單元1包括多個發光二極體(light emitting diode，LED)D11及電阻器R11。多個發光二極體D11相串聯。又，雖未圖示，但光源單元1中，電阻元件亦與發光二極體D11並聯。電阻器R11連接於發光二極體D11的串聯電路中的電流輸出端。光源單元1在發光二極體D11的串聯電路中的電流輸入端及電流輸出端、以及電阻器R11的未與發光二極體D11連接的端部，分別設置有用以拆裝自如地安裝至電源裝置2的端子T11、端子T12、端子T13。

再者，發光二極體D11的數量為任意。光源單元1亦可設置有僅一個發光二極體D11。又，亦可將多個如圖1所示的發 光二極體D11的串聯電路加以並聯。再者，光源單元1亦可例如設置有機電致發光(electroluminescence，EL)等的其他種類的發光器件作為光源，來代替發光二極體D11。

電源裝置2接受來自商用電源等外部電源200的供電，生成用以使作為負載而連接的光源單元1的發光二極體D11發光的直流電力。然後，電源裝置2將所生成的直流電力供給至安裝在供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33上的光源單元1而控制點燈。

電源裝置2包括整流電路10、功率因數改善電路20、降壓斬波電路30、控制電路40及安裝檢測電路50。又，電源裝置2包括電容器C1、電容器C2、電容器C3、電容器C4、電容器C5，電阻器R1、電阻器R2、電阻器R3、電阻器R4、電阻器R5、電阻器R6、電阻器R7、電阻器R8、電阻器R9、電阻器R101、電阻器R102及二極體D1各種電路元件。

整流電路10的一對輸入端與兩個被供電端子T21、被供電端子T22分別連接。在所述兩個被供電端子T21、被供電端子T22上，分別連結著與商用電源等外部電源200連接的兩條電源線。藉由所述連結，自外部電源200向整流電路10的一對輸入端供給交流電力。整流電路10對交流電力進行整流而輸出直流電力。整流電路10輸出至一對輸出端之間的直流電力是藉由電容器C1加以平滑化之後供給至功率因數改善電路20。電容器C1將一端連接於整流電路10的一個輸出端，將另一端連接於主電路的基 準電位即地線。再者，由於電容器C1的電容為數微法(μF)程度，故所述兩端電壓成為對正弦波進行全波整流的脈流電壓。

功率因數改善電路20是對已藉由電容器C1而平滑化的直流電力進行升壓，以改善功率因數。功率因數改善電路20亦稱為功率因數修正(power factor correction，PFC)電路。功率因數改善電路20包括變壓器(transformer)Tr21、開關元件Q21、電解電容器C21、二極體D21及電阻器R21、電阻器R22。

變壓器Tr21包括一次側的線圈L21及二次側的線圈L22。變壓器Tr21將一次側的線圈L21的輸入端連接於電容器C1的一端，將輸出端連接於二極體D21的陽極(anode)。變壓器Tr21將二次側的線圈L22的輸入端連接於地線，將輸出端連接於電阻器R22的一端。電阻器R22將一端連接於線圈L22的輸出端，將另一端連接於控制電路40的ZCD端子。

開關元件Q21是N通道的場效電晶體(FET)。開關元件Q21將汲極端子連接於線圈L21的輸出端與二極體D21的陽極的連接點，將源極端子連接於電阻器R21的一端與控制電路40的CS端子，將閘極端子連接於控制電路40的GD端子。電阻器R21將一端連接於開關元件Q21的源極端子，將另一端連接於地線。二極體D21將陽極連接於線圈L21的另一端與開關元件Q21的汲極端子的連接點，將陰極(cathode)連接於電解電容器C21的一端。電解電容器C21將一端連接於二極體D21的陰極，將另一端連接於地線。電解電容器C21的兩端子成為功率因數改善電路20 的輸出端子。

藉由所述連接，在開關元件Q21的汲極端子與源極端子之間，形成二極體D21與電解電容器C21的串聯電路。另一方面，開關元件Q21在施加至閘極端子的閘極信號接通後導通，形成包含電容器C1、線圈L21及電阻器R21的閉合電路。又，開關元件Q21在施加至閘極端子的閘極信號斷開後打開，切斷所述閉合電路。其結果為，電解電容器C21在開關元件Q21處於切斷狀態時藉由被充入至電容器C1的電壓而充電，在開關元件Q21處於導通狀態時放電。如此一來，功率因數改善電路20藉由開關元件Q21的開關運行而使經整流電路10整流的直流電壓升壓，獲得規定的直流電壓，並輸出至降壓斬波電路30。

降壓斬波電路30包括開關元件(第1開關元件)Q31、蓄電用的電感器L31、輸出用的電容器C31、再生用的二極體D31及電阻器R31、電阻器R32。開關元件Q31是N通道的場效電晶體(FET)。開關元件Q31是將汲極端子連接於功率因數改善電路20的一個輸出端子即電解電容器C21的一端，將源極端子連接於電感器L31的輸入端與二極體D31的陰極的連接點，將閘極端子連接於控制電路40的HO端子。電感器L31將輸入端連接於開關元件Q31的源極端子，將輸出端連接於電容器C31的一端。電容器C31將一端連接於電感器L31的輸出端，將另一端連接於電阻器R31的一端。電阻器R31將一端連接於電容器C31的另一端，將另一端連接於二極體D31的陽極。二極體D31將陰極連接於開 關元件Q31的源極端子與電感器的連接點，將陽極連接於地線。

降壓斬波電路30將電容器C31的兩端連接於電源裝置2的供電端子T31、供電端子T32及供電端子T33。具體而言，降壓斬波電路30將電容器C31的與電感器L31的輸出端連接之側連接於供電端子T31，將電容器C31的與電阻器R31連接之側連接於供電端子T33。又，將電容器C31的與電阻器R31連接之側，經由電阻器R32連接於供電端子T32。

因此，在將作為負載的光源單元1連接於電源裝置2的情況下，在供電端子T31上連接光源單元1的端子T11，在供電端子T32上連接光源單元1的端子T12，在供電端子T33上連接光源單元1的端子T13。端子T11是光源單元1的電流輸入端子。端子T12是光源單元1的電流輸出端子。

藉由所述連接，開關元件Q31在施加至閘極端子的閘極信號接通後導通，將功率因數改善電路20的輸出電流導引至電感器L31。開關元件Q31在施加至閘極端子的閘極信號斷開後打開，將功率因數改善電路20的輸出電流加以切斷。電感器L31在開關元件Q31接通而施加有直流電壓時蓄積所述直流電力，若開關元件Q31斷開而無法施加直流電壓，則釋放所蓄積的直流電力。自電感器L31釋放的直流電力藉由電容器C31加以平滑，而供給至與供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33連接的負載，例如光源單元1。

安裝檢測電路50包括二極體D51以及電阻器R51、電 阻器R52、電阻器R53及電阻器R54。安裝檢測電路50將電阻器R54的一端連接於控制電路40的VC2端子，將另一端連接於二極體D51的陽極，將二極體D51的陰極連接於電源裝置2的供電端子T31。又，安裝檢測電路50利用電阻器R51及電阻器R52形成串聯電阻電路R51-R52，將所述串聯電阻電路R51-R52的一端連接於二極體D51的陽極，將另一端連接於地線。因此，串聯電阻電路R51-R52與降壓斬波電路30的電容器C31並聯。

安裝檢測電路50將電阻器R53的一端連接於串聯電阻電路R51-R52的中點，將所述電阻器R53的另一端連接於控制電路40的Lamp端子。在此處，安裝檢測電路50是如下的電路：可藉由經串聯電阻電路R51-R52的電阻比分壓的電壓的變化，而利用控制電路40判斷是否在電源裝置2的供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33上連接有負載。

控制電路40由類比的積體電路(Integrated Circuit，IC)構成。控制電路40中，作為用以與外部連接的外部端子，包含MULT端子、GD端子、ZCD端子、CS端子、Vcc端子、VS端子、HO端子、VB端子、VFB端子、VDC端子、OCP端子、VC2端子、LGND端子、Vref端子、OP+端子、OP-端子、ABN端子、Lamp端子、DISin端子及DIS端子。再者，控制電路40所含的外部端子當然並不限定於所述各端子。

MULT端子連接於由電阻器R1及電阻器R2形成的串聯電阻電路R1-R2的中點。串聯電阻電路R1-R2連接於電容器C1 的兩端子之間。藉由所述連接，MULT端子的電位取決於藉由串聯電阻電路R1-R2的電阻比將電容器C1的輸出電壓加以分壓而獲得的電壓。控制電路40利用MULT端子的電位，檢測對功率因數改善電路20的輸入電壓。

GD端子連接於開關元件Q21的閘極端子。控制電路40生成開關元件Q21的閘極信號。然後，控制電路40自GD端子向開關元件Q21的閘極端子輸出閘極接通或閘極斷開的閘極信號。

ZCD端子經由電阻器R22連接於線圈L22的輸出端。線圈L22對ZCD端子供給與流入至線圈L21的電流變化量所對應的電位。控制電路40利用ZCD端子的電位，檢測在變壓器Tr21的一次側的線圈L21內流動的電流變為零的時序，生成用以接通開關元件Q21的觸發信號。

CS端子連接於開關元件Q21的源極端子。CS端子的電位取決於在開關元件Q21的汲極-源極之間流動的電流。控制電路40利用CS端子的電位，檢測在開關元件Q21內流動的電流即所謂開關電流。

Vcc端子連接於二極體D1的陽極。二極體D1的陰極連接於VB端子，並且連接於自舉用的電容器C2的一端。電容器C2的另一端連接於VS端子，並且連接於開關元件Q31的源極端子。控制電路40對Vcc端子施加規定的電路運行電壓Vcc。當所述電路運行電壓Vcc的電位高於開關元件Q31的源極端子的電位時，對電容器C2進行充電。控制電路40自VB端子檢測電容器C2的 一端側(與二極體D1的陰極連接之側)的電位，自VS端子檢測電容器C2的另一端側(與開關元件Q31的源極端子連接之側)的電位。

HO端子連接於開關元件Q31的閘極端子。控制電路40根據電容器C2的兩端的電位差，生成開關元件Q31的閘極信號。然後，控制電路40自HO端子向開關元件Q31的閘極端子輸出閘極接通或閘極斷開的閘極信號。

VFB端子連接於由電阻器R3及電阻器R4形成的串聯電阻電路R3-R4的中點。串聯電阻電路R3-R4連接於電容器C21的兩端子之間。藉由所述連接，VFB端子的電位取決於藉由串聯電阻電路R3-R4的電阻比將電容器C21的輸出電壓加以分壓而獲得的電壓。控制電路40自VFB端子，檢測自功率因數改善電路20輸出至降壓斬波電路30的直流電壓的每固定時間的變化量。

VDC端子連接於功率因數改善電路20中的二極體D21的陰極與降壓斬波電路30中的開關元件Q31的汲極端子的連接點。藉由所述連接，對VDC端子施加自功率因數改善電路20輸出的高電壓。控制電路40根據施加至VDC端子的高電壓，以降壓器(dropper)方式生成電路運行電壓Vcc等。

OCP端子經由電阻器R5，連接於降壓斬波電路30的電容器C31與電阻器R31的連接點。OCP端子的電位取決於在電阻器R31內流動的電流。在電阻器R31內流動的電流是在降壓斬波電路30內流動的電流。控制電路40利用OCP端子的電位，檢測 在降壓斬波電路30內流動的電流。

VC2端子經由電容器C3連接於地線。又，VC2端子經由電阻器R54及二極體D51連接於電源裝置2的供電端子T31。藉由所述連接，對電源裝置2的供電端子T31與供電端子T33之間，施加將VC2端子的電位，即，將相當於電容器C3的充電電壓的電位加以分壓而獲得的電壓。

LGND端子連接於地線。

Vref端子經由串聯電阻電路R101-R102與電容器C4的並聯電路連接於地線，所述串聯電阻電路R101-R102由電阻器R101及電阻器R102形成。OP+端子連接於串聯電阻電路R101-R102的中點。又，OP+端子經由電容器C5亦連接於地線。藉由該些連接，OP+端子的電位成為藉由電阻器R101及電阻器R102的電阻分壓而確定的基準電壓的電位。

OP-端子經由電阻器R9連接於電源裝置2的供電端子T32。OP-端子的電位取決於在電阻器R11、電阻器R31、電阻器R32的合成電阻內流動的電流。在電阻器R11、電阻器R31、電阻器R32的合成電阻內流動的電流是在供電端子T31內流動的電流，即，是將作為負載的光源單元1安裝至電源裝置2時在光源單元1的發光二極體D11內流動的電流。控制電路40利用OP-端子的電位，檢測在光源單元1的發光二極體D11內流動的電流即所謂負載電流。

ABN端子連接於由電阻器R7與電阻器R8形成的串聯 電阻電路R7-R8的中點。串聯電阻電路R7-R8連接於降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點和地線之間。即，串聯電阻電路R7-R8相對於電容器C31而並聯。藉由所述連接，ABN端子的電位取決於藉由串聯電阻電路R7-R8的電阻比將自降壓斬波電路30供給至負載的直流電壓加以分壓而獲得的電位。控制電路40藉由ABN端子的電位，來檢測自降壓斬波電路30供給至光源單元1的電壓。

Lamp端子經由電阻器R53連接於串聯電阻電路R51-R52的中點。串聯電阻電路R51-R52經由防逆流用的二極體D51連接於電源裝置2的供電端子T31與供電端子T33之間。藉由所述連接，Lamp端子的電位取決於藉由串聯電阻電路R51-R52的電阻比將相當於電源裝置2的供電端子T31與供電端子T33之間的電位差的電壓加以分壓而獲得的電壓。若包含電阻元件的負載連接於供電端子T31與供電端子T33之間，則電流會流入至負載而使供電端子T31與供電端子T33之間的電壓下降。若未連接負載，則電壓不會下降。控制電路40利用Lamp端子的電位，檢測供電端子T31與供電端子T33之間的電壓下降。

DISin端子為開路(open)。作為DISin端子，例如用於將半導體元件連接於控制電路40的外部的情況。

DIS端子經由電阻器R6而連接於降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點。在控制電路40的DIS端子-GND之間內置有開關，控制電路40對開關進行接通或斷開控制。 若DIS端子-GND之間的開關接通，則經由電阻器R6使電容器C31的電壓放電，從而電感器L31與電容器C31的連接點電位下降至大致GND電位為止。

電阻器R6雖可省略，但是為了抑制電容器C31的放電電流，緩和針對內置於DIS端子-GND之間的開關的應力(stress)而連接。再者，GND是控制電路40的基準電位，經由LGND端子連接於作為主電路的基準電位的地線。

圖2是表示控制電路40的主要部分構成的方塊圖。

控制電路40包括PFC控制電路41、點燈控制電路42、保護電路43、電源電路44、運算放大器(operational amplifier)45、監視電路46、判定電路47及啟動電路48。控制電路40利用類比電路構成各電路41~電路48。再者，控制電路40利用數位電路構成各電路41~電路48的至少一部分，藉由使用電腦的軟體處理來實現各電路41~電路48中所進行的處理的至少一部分。

PFC控制電路41根據MULT端子、ZCD端子、CS端子及VFB端子的各自的電位，生成用以使開關元件Q21接通/斷開的閘極信號。然後，PFC控制電路41藉由自GD端子將閘極信號輸出至開關元件Q21的閘極端子而使開關元件Q21接通/斷開，來控制功率因數改善電路20的運行。再者，關於PFC控制電路41對功率因數改善電路20的控制以及藉由所述控制的功率因數改善電路20的運行為眾所周知，故而在此省略說明。

點燈控制電路42根據VS端子及VB端子的各自的電 位，生成用以使開關元件Q31接通/斷開的閘極信號。又，點燈控制電路42藉由自運算放大器45輸出的電壓信號，確定閘極信號的頻率及占空比。然後，點燈控制電路42藉由自HO端子將閘極信號輸出至開關元件Q31的閘極端子而使開關元件Q31接通/斷開，來控制降壓斬波電路30的運行。再者，關於點燈控制電路42對降壓斬波電路30的控制以及藉由所述控制的降壓斬波電路30的運行為眾所周知，故而在此省略說明。

保護電路43通常是將VDC端子連接於電源電路44。又，保護電路43利用OCP端子的電位，監視在降壓斬波電路30內流動的電流。然後，在檢測出過電流等電流異常時，保護電路43使PFC控制電路41及點燈控制電路42的運行停止，而切斷VDC端子與電源電路44的連接。又，保護電路43可自監視電路46接收異常信號。然後，在接收到異常信號的情況下，保護電路43亦使PFC控制電路41及點燈控制電路42的運行停止，而切斷VDC端子與電源電路44的連接。

電源電路44在控制電路40的開動之前，利用經由VDC端子而擷取的高電壓的全波整流電壓，以降壓器方式生成電路運行電壓Vcc等。然後，電源電路44對Vcc端子施加電路運行電壓Vcc。又，電源電路44將包含電路運行電壓Vcc的降壓器電壓適當地施加至其他電路。

運算放大器45將正極端子(+)連接於OP+端子，將負極端子(-)連接於OP-端子，將輸出端子連接於點燈控制電路42 及監視電路46。運算放大器45將OP-端子的電位與OP+端子的電位的差分所對應的大小的電壓信號輸出至點燈控制電路42及監視電路46。如上所述，點燈控制電路42根據來自運算放大器45的電壓信號，調整開關元件Q31的開關頻率及占空比。所述調整是以相當於OP-端子的電位的負載電流與相當於OP+端子的電位的目標電流相一致的方式，對降壓斬波電路30的輸出電流進行反饋控制。此處，運算放大器45作為誤差放大器(error amplifier)而發揮作用。又，在發光二極體中，由於具有定電壓特性，故藉由對輸出電流進行控制，而使輸出電壓增減。

監視電路46根據自運算放大器45輸出的電壓信號，監視負載電流是否正常。又，監視電路46利用ABN端子的電位，監視降壓斬波電路30的輸出電壓是否正常。然後，當探測到負載電流或輸出電壓的異常時，監視電路46將異常信號輸出至保護電路43及啟動電路48。

判定電路47監視Lamp端子的電位、即串聯電阻電路R51-R52的中點電位。當在電源裝置2上未安裝負載時，將自VC2端子施加的電壓、以及藉由電阻器R7、電阻器R8、電阻器R51、電阻器R52、電阻器R54及二極體D51的可變頻率(variable frequency，VF)而確定的電壓施加至Lamp端子。當在電源裝置2上安裝有負載時，由於與串聯電阻電路R7-R8並聯地連接有與作為負載的光源單元1的發光二極體D11並聯的電阻器，故而對Lamp端子，施加低於未安裝負載時的電壓。檢測出所述電壓差， 判定電路47判定為在電源裝置2上安裝有負載。然後，當判定為在電源裝置2上安裝有負載時，判定電路47對啟動電路48輸出啟動信號。

啟動電路48包含開關元件(第2開關元件)Q48。開關元件Q48是N通道的場效電晶體(FET)。開關元件Q48將汲極端子連接於DIS端子，將源極端子連接於地線(ground，GND)。又，開關元件Q48將閘極端子分別連接於自判定電路47輸出的啟動信號的輸出端、以及自監視電路46輸出的異常信號的輸出端。開關元件Q48在對閘極端子輸入啟動信號或異常信號後導通，將DIS端子的電位下拉至地線電位。在此處，開關元件Q48構成將電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位的短路電路。

又，判定電路47判定為在電源裝置2上安裝有負載後，對PFC控制電路41、點燈控制電路42、保護電路43及監視電路46輸出開動信號。藉由所述開動信號，PFC控制電路41、點燈控制電路42、保護電路43及監視電路46被重置。

又，啟動電路48將開關元件Q48的閘極端子與控制電路40的DISin端子加以短路。藉由所述短路，自DISin端子輸出供給至開關元件Q48的閘極端子的信號，即，輸出啟動信號或異常信號。因此，在DISin端子上連接有例如N通道的場效電晶體(FET)的基極端子時，所述場效電晶體與開關元件Q48同樣地運行。

再者，對PFC控制電路41、點燈控制電路42、保護電路43及監視電路46，自電源電路44施加電路運行電壓，但對判定電路47及啟動電路48則不施加。判定電路47及啟動電路48將電源線連接於VC2端子，將在所述VC2端子上產生的電壓設為電路運行電壓。因此，判定電路47及啟動電路48在電源電路44利用經由VDC端子而擷取的高電壓的全波整流電壓生成電路運行電壓Vcc等之前亦可運行。

其次，利用圖3及圖4，對控制電路40的主要運行次序進行說明。

圖3是表示電源接通時的控制電路40的運行次序的流程圖。當藉由未圖示的電源開關的接通而接通外部電源200時，控制電路40開始圖3的流程圖所示的順序的運行。

首先，控制電路40確認是否在電源裝置2上安裝有光源單元1，作為步驟ST1。即，藉由外部電源200的接通而將產生於控制電路40的VC2端子上的電壓經由電阻器R54施加至電源裝置2的供電端子T31與供電端子T33之間，因此在控制電路40中，判定電路47監視Lamp端子的電位。當在電源裝置2的供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33上安裝光源單元1的端子T11、端子T12、端子T13後，電流流入至與發光二極體D11並聯的未圖示的電阻元件，供電端子T31與供電端子T33之間的電壓下降。藉由所述電壓下降，連接於供電端子T31與供電端子T33之間的串聯電阻電路R51-R52的中點的電位發生變動。Lamp端子 的電位取決於串聯電阻電路R51-R52的中點電位。因此，藉由判定電路47監視Lamp端子的電位，控制電路40可確認是否在電源裝置2上安裝有光源單元1。

再者，在供電端子T31與供電端子T33之間經由電阻器R54而施加的電壓，即，在控制電路40的VC2端子上產生的電壓是設為發光二極體D11的正向電壓以下。藉由如此設置，可防止只要將光源單元1安裝至電源裝置2，發光二極體D11即點燈的故障。

當在電源裝置2上未安裝光源單元1時(步驟ST1中為否(NO))，控制電路40繼續進行步驟ST1的監視運行。

在電源裝置2上安裝有光源單元1的情況下，或在確認到已安裝的情況下(步驟ST1中為是(YES))，控制電路40接通啟動電路48，作為步驟ST2。即，在控制電路40中，當判定電路47確認安裝有光源單元1時，所述判定電路47對啟動電路48輸出啟動信號。藉由所述啟動信號，而在啟動電路48中使開關元件Q48導通。因此，藉由判定電路47對啟動電路48輸出啟動信號，控制電路40可使啟動電路48接通。

當啟動電路48的開關元件Q48導通時，控制電路40的DIS端子的電位成為地線電位。當DIS端子的電位成為地線電位時，將降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線電位為止。其結果等同於使開關元件Q31的源極端子與地線短路的情況。

因此，控制電路40使功率因數改善電路20的開關元件Q21開始開關運行，作為步驟ST3，接著使降壓斬波電路30的開關元件Q31開始開關，作為步驟ST4。即，在控制電路40中，若判定電路47判斷為在電源裝置2上安裝有負載時，自啟動電路48向PFC控制電路41、點燈控制電路42、保護電路43及監視電路46輸出開動信號。藉由所述開動信號，PFC控制電路41生成針對開關元件Q21的閘極信號，且將所生成的閘極信號自GD端子輸出至功率因數改善電路20的開關元件Q21。如此一來，開關元件Q21開始開關運行。因此，藉由PFC控制電路41開始控制運行，控制電路40可使開關元件Q21開始開關運行。

同樣地，藉由開動信號，點燈控制電路42生成針對開關元件Q31的閘極信號，且將所生成的閘極信號自HO端子輸出至降壓斬波電路30的開關元件Q31。如此一來，開關元件Q31開始開關運行。因此，藉由點燈控制電路42開始控制運行，控制電路40可使開關元件Q31開始開關運行。

在此處，控制電路40使啟動電路48接通之前，開關元件Q31的源極電位為不固定。然而，在點燈控制電路42開始運行的步驟ST4的時點，在步驟ST2中啟動電路48接通而將開關元件Q31的源極電位下拉成地線電位為止，故可利用自舉電路充分確保驅動電源。因此，可藉由點燈控制電路42的控制而使開關元件Q31穩定地啟動。即，可使降壓斬波電路30穩定地開動。再者，啟動電路48的開關元件Q48在降壓斬波電路30即將開動之前打 開運行。

其後，控制電路40進行定電流控制，作為步驟ST5。即，在控制電路40中，根據運算放大器45的電壓信號，點燈控制電路42對開關元件Q31的開關頻率與占空比進行調整，以使輸入至OP-端子的負載電流成為輸入至OP+端子的目標定電流。藉由重複進行所述調整，負載電流接近於目標定電流。因此，藉由將運算放大器45設為誤差放大器而進行反饋控制，控制電路40可進行定電流控制。

其次，利用圖4的流程圖，對在進行定電流控制的期間內，控制電路40檢測出異常時的運行次序進行說明。

首先，在進行定電流控制的期間內，控制電路40判定異常的有無，作為步驟ST11。即，藉由來自啟動電路48的啟動信號而啟動的監視電路46利用自運算放大器45輸出的電壓信號，監視負載電流是否正常。然後，在例如負載電流超過預先設定的上限的臨限值或下限的臨限值時，監視電路46判定為有異常。因此，藉由監視電路46監視負載電流，控制電路40可判定異常的有無。在無異常的情況下(步驟ST11中為否(NO))，控制電路40繼續進行異常有無的判定。

在有異常的情況下(步驟ST11中為是)，控制電路40使保護電路43運行，作為步驟ST12。即，在控制電路40中，若監視電路46判定為有異常，則所述監視電路46對保護電路43亦輸出異常信號。當接收到異常信號時，保護電路43將VDC端子 與電源電路44的連接加以切斷。又，保護電路43使PFC控制電路41及點燈控制電路42的運行停止。即，使開關元件Q21及Q31的開關停止。因此，藉由監視電路46對保護電路43輸出異常信號，控制電路40可使保護電路43運行。

控制電路40使啟動電路48接通，作為步驟ST13。即，在控制電路40中，若監視電路46判定為有異常，則所述監視電路46對啟動電路48亦輸出異常信號。藉由所述異常信號，使點燈控制電路42的運行停止後，即，使開關元件Q31的開關停止後，啟動電路48的開關元件Q48導通。因此，藉由監視電路46對啟動電路48輸出異常信號，控制電路40可使啟動電路48接通，即，使短路電路(開關元件Q48)運行。再者，在啟動電路48使開關元件Q48導通的時點，由於將VDC端子與電源電路44的連接加以切斷，而失去虛擬通道連接(virtual channel connection，VCC)供給，故監視電路46使運行停止。然而，雖未圖示，但在啟動電路48中具有保持監視電路46的信號的功能，故即使監視電路46已使運行停止，啟動電路48亦可對開關元件Q48進行接通或斷開控制。

且說，當啟動電路48的開關元件Q48導通後，如上所述，控制電路40的DIS端子的電位成為地線電位，從而將降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線電位為止。

例如當已進行定電流控制時若將光源單元1自電源裝置 2拆下，則電源裝置2的輸出端子變為開路，輸出電壓上升，直至保護電路43使點燈控制電路42的運行停止為止，伴隨於此，電容器C31的電壓亦上升。然後，所述電壓在電容器C31的電荷跑完為止的期間內，按照衰減特性而花時間下降。在此處，若在電壓已下降時再次安裝光源單元1，則有可能衝擊電流會流入至光源單元1側而使發光二極體D11產生故障。

在本實施形態中，若監視電路46判定為有異常，則藉由啟動電路48的作用，使降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點與地線短路。因此，被充入至電容器C31的電荷瞬間變為零，故即使再次安裝光源單元1，衝擊電流亦不會流入至光源單元1側。因此，光源單元1的發光二極體D11不可能藉由衝擊電流而產生故障。

然而，啟動電路48中所含的開關元件Q48藉由來自監視電路46的異常信號而導通時，為了抽出被充入至電容器C31的電荷，需要具有可承受抽出電容器C31被充滿電時的電荷的能力(耐電流特性)的元件。反而言之，藉由結合電容器C31的電容來確定開關元件Q48的能力，並裝入至啟動電路48，可省去使用能力強(高價)的開關元件的浪費。

另一方面，根據作為供電對象的光源單元1的性能等，存在必須使電容器C31的電容大於現狀的情況。例如，當將使在發光二極體內流動的電流的平滑度高於現狀而設為平坦的波形的光源單元1作為控制對象時，必須增大電容器C31的電容。然後， 當增大電容器C31的電容時，開關元件Q48亦需要變更為耐電流特性大的能力強的開關元件。然而，開關元件Q48是裝入至經IC化的控制電路40，故若出現變更，則必須重新製作控制電路40自身。

關於此點，本實施形態的電源裝置2是使開關元件Q48的閘極端子與控制電路40的外部端子即DISin端子短路。因此，相對於控制電路40外置適合於電容器C31的電容的能力的開關元件，將所述開關元件的閘極端子連接於DISin端子。又，將所述開關元件的汲極端子連接於DIS端子，將源極端子連接於地線。藉由如上所述，可不變更現狀的控制電路40，而使用能力強的開關元件作為短路用的開關元件。

如以上所詳述，一實施形態的電源裝置2包括降壓斬波電路30、短路電路(開關元件Q48)、判定電路47及控制電路40。並且，短路電路與降壓斬波電路30的電容器C31並聯，且構成為運行時將降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位。又，判定電路47構成為藉由與電容器C31並聯的串聯電阻電路R51-R52的中點電位，判定是否在供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33上連接有作為負載的光源單元1。此外，控制電路40構成為在開始降壓斬波電路30的開關元件Q31的開關控制之前，以已藉由判定電路47而確認連接有光源單元1為條件，使短路電路運行。

因此，設為在開動時，使短路電路(開關元件Q48)運 行而將電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位之前，藉由判定電路47而進行光源單元1的拆裝檢測，故電源裝置2可確實地進行光源單元1的拆裝檢測。然後，以已確認安裝有光源單元1為條件，電源裝置2使短路電路運行而將電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位，故可使降壓斬波路30穩定地開動。因此，可提高電源裝置2的可靠性。

又，在電源裝置2中，短路電路包含導通時將電感器L31與電容器C31的連接點連接於地線的開關元件Q48。然後，控制電路40藉由判定電路47將用以使開關元件Q48導通的信號輸出至短路電路，而使短路電路運行。因此，根據電源裝置2，判定電路47可對應於已檢測出光源單元1的安裝，使開關元件Q48導通而將降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位。即，光源單元1的拆裝檢測結束之前，電感器L31與電容器C31的連接點不會與地線短路，故可防止錯誤運行於未然。

又，一實施形態的電源裝置2進而包含監視電路46。監視電路46構成為利用ABN端子的電位，監視自降壓斬波電路30供給至光源單元1(負載)的輸出電壓，當探測到過電壓等輸出電壓的異常時，使所述短路電路運行。

因此，根據電源裝置2，即使在已產生輸入至光源單元11的電壓變為過電壓等異常的情況下，亦會將降壓斬波電路30的電感器L31與電容器C31的連接點的電位拉攏至地線的電位。因此， 電容器31被立即放電而使剩餘電容變小，故即使例如再次安裝暫被拆下的光源單元1，亦不存在衝擊電流流入至所述光源單元1的危險性。

如上所述，根據電源裝置2，可兼用一個短路電路來實現降壓斬波電路30的穩定開動及對過電壓的保護功能。因此，可節約電路構成零件，故可提供一種不給小型化、低成本化帶來障礙，進而可靠性高的電源裝置2。

又，電源裝置2包括保護電路43，所述保護電路43在藉由監視電路46探測到異常時，使功率因數改善電路20及降壓斬波電路30的各開關元件Q21、開關元件Q31的開關停止。因此，當探測到輸出電壓的異常時，在功率因數改善電路20及降壓斬波電路30中進行的電力轉換作用會停止，因此可進一步提高電源裝置2的安全性。

又，一實施形態的電源裝置2利用積體電路構成包含短路電路等的控制電路40。並且，電源裝置2將外部端子，即，將DISin端子設置於積體電路，所述外部端子是將為了使短路電路運行而自控制電路40輸出至短路電路的信號輸出至積體電路的外部的端子。

因此，根據電源裝置2，可將與控制電路40中所含的短路電路為相同構成的電路，經由DISin端子設置於積體電路的外部。因此，當對構成短路電路的電路元件(開關元件Q48)的耐電流特性產生有障礙時，可不變更積體電路，而將新的短路電路容易地設置 在積體電路的外部，所述新的短路電路是由耐電流特性優異且能力強的電路元件構成。例如，即使有必須增大降壓斬波電路30的電容器C31的電容的設計變更，亦可將適合於電容器C31的電容的開關元件以具有與開關元件Q48同等的功能的方式外置於控制電路40上。其結果為，可獲得伴隨著設計變更而產生的成本的節約、設計期間的縮短等優異效果。因此，可提供實用性優異的電源裝置2。

而且，電源裝置2是利用開關元件Q48構成短路電路，使得控制電路40的判定電路47或監視電路46只要輸出用以使開關元件Q48導通的信號，即可使短路電路運行。因此，在利用另外的開關元件將短路電路構成於積體電路的外部的情況下，亦只要以開關元件藉由來自DISin端子的信號而導通的方式構成短路電路即可，故而電路構成簡單。

另一方面，在所述電源裝置2的供電端子T31、供電端子T32、供電端子T33上連接光源單元1而成的照明裝置100可一面使電源裝置2的光源單元1的拆裝檢測功能有效，一面使電源裝置2的降壓斬波電路30穩定地開動。又，可不給電源裝置2的小型化、低成本化帶來障礙，一面發揮對過電壓的保護功能，一面使電源裝置2的降壓斬波電路30穩定地開動。因此，可提高照明裝置100的可靠性。

再者，本發明並不直接限定於所述實施形態，在實施階段中可在不脫離其主旨的範圍內對構成要素進行變形而加以具體 化。

例如在所述實施形態中，是利用場效電晶體來構成作為短路電路的開關元件Q48，但亦可應用場效電晶體以外的開關元件。

又，在所述實施形態中，是將包含短路電路的啟動電路48設置在控制電路40內，但亦可將包含所述短路電路的啟動電路48設置在控制電路40的外部。或者，亦可將短路電路設置在控制電路40的外部，將短路電路以外的啟動電路48設置在控制電路40的內部。

又，在所述實施形態中，是將負載設為光源單元1，但亦可為對光源單元1以外的負載供給直流電力的電源裝置2。

又，在所述實施形態中，是將負載(光源單元1)設為相對於電源裝置2拆裝自如，但亦可將負載固定地安裝在電源裝置2上。在此情況下，可省略圖1的安裝檢測電路50。而且，在已省略的情況下，控制電路40代替判定電路47，在開始開關元件Q31的開關控制之前使短路電路運行。

此外，可藉由所述實施形態中所揭示的多個構成要素的適當組合來形成各種發明。例如，亦可自實施形態中所示的所有構成要素刪除若干個構成要素。此外，亦可使跨不同實施形態的構成要素組合起來。

Claims (7)

1. 一種電源裝置，包括：降壓斬波電路，在第1開關元件的輸出端子與地線之間連接有電感器與電容器的串聯電路，將所述電容器的兩端設為對負載的供電端子，藉由所述第1開關元件的開關而將輸入電壓轉換為與所述負載相對應的輸出電壓，並供給至與所述供電端子連接的所述負載；短路電路，與所述電容器並聯，在運行時將所述電感器與所述電容器的連接點的電位拉攏至所述地線的電位；控制電路，在開始所述第1開關元件的開關控制之前，且以在所述供電端子上連接有所述負載為條件，使所述短路電路運行；以及監視電路(46)，監視所述輸出電壓，當探測到所述輸出電壓的異常時使所述短路電路運行。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電源裝置，其中進而包括：判定電路，藉由與所述電容器並聯的串聯電阻電路的中點電位來判定是否在所述供電端子上連接有所述負載。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電源裝置，其中進而包括：保護電路，當利用所述監視電路探測到異常時，使所述第1開關元件(Q31)的開關停止。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電源裝置，其中所述控制電路及所述短路電路由積體電路構成，所述電源裝置進而包括：外部端子，用以將為了使所述短路電路運行而自所述控制電路向所述短路電路輸出的信號輸出至所述積體電路的外部。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電源裝置，其中所述監視電路，監視所述輸出電壓，當探測到所述輸出電壓的異常時，將使所述短路電路運行的信號輸出至所述短路電路；且所述外部端子進而將自所述監視電路向所述短路電路輸出的信號輸出至所述積體電路的外部。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電源裝置，其中所述短路電路包括：第2開關元件，在導通時將所述電感器與所述電容器的連接點連接於所述地線；且所述控制電路藉由將用以使所述短路電路的所述第2開關元件導通的信號輸出至所述短路電路而使所述短路電路運行。
7. 一種照明裝置，包括：電源裝置，包括：降壓斬波電路，在開關元件的輸出端子與地線之間連接有電感器與電容器的串聯電路，將所述電容器的兩端設為對負載的供電端子，藉由所述開關元件的開關而將輸入電壓轉換為與所述負載相對應的輸出電壓，並供給至與所述供電端子連接的所述負載；短路電路，與所述電容器並聯，在運行時將所述電感器與所述電容器的連接點的電位拉攏至所述地線的電位；控制電路，在開始所述開關元件的開關控制之前，且以在所述供電端子上連接有所述負載為條件，使所述短路電路運行；及監視電路(46)，監視所述輸出電壓，當探測到所述輸出電壓的異常時使所述短路電路運行；以及發光負載，與所述電源裝置的所述供電端子連接而被控制點燈。