電源装置及び照明器具
【課題】目標電流が小さい場合でも、スイッチング素子が確実にオンできるようにする。
【解決手段】直流変換回路１２０は、スイッチング素子Ｑ２５と、点灯制御ＩＣ１３０（駆動回路）とを有し、光源回路８１０（負荷回路）に対して直流を供給する。電流検出回路１４０は、負荷電流を検出する。オン時間算出回路１６０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、光源回路８１０に流すべき目標電流とに基づいて、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間を算出する。点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間に基づいて、スイッチング素子Ｑ２５を駆動し、オン時間及び負荷電流及び目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、指標値が小さいほど、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くする。
【解決手段】直流変換回路１２０は、スイッチング素子Ｑ２５と、点灯制御ＩＣ１３０（駆動回路）とを有し、光源回路８１０（負荷回路）に対して直流を供給する。電流検出回路１４０は、負荷電流を検出する。オン時間算出回路１６０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、光源回路８１０に流すべき目標電流とに基づいて、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間を算出する。点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間に基づいて、スイッチング素子Ｑ２５を駆動し、オン時間及び負荷電流及び目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、指標値が小さいほど、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力効率の高い電源装置として、スイッチング電源が知られている。
スイッチング電源は、スイッチング素子をオンオフするデューティ比を変えることにより、容易に出力を変えることができる。負荷回路を流れる負荷電流を検出して目標電流と比較し、スイッチング素子のオン時間を調整することにより、負荷電流を目標電流に一致させることができるので、定電流電源として機能させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８０７７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１３４９４５号公報
【特許文献３】特開２００９−１０５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オン時間を短くすれば、負荷電流が小さくなるが、オン時間が短くなり過ぎると、スイッチング素子の特性やその他の原因により、スイッチング素子がオンしなくなる場合がある。スイッチング素子の動作が不安定になると、負荷電流の変動が大きくなり、例えば、ＬＥＤなどの光源を有する負荷回路を接続した場合、光源がちらついて見える場合がある。光源がちらつくのを防ぐためには、目標電流の下限を大きくする必要があるため、光源を暗く点灯することができない。
この発明は、目標電流が小さい場合でも、スイッチング素子が確実にオンできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる電源装置は、スイッチング素子と、上記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを有し、負荷回路に対して直流を供給する直流変換回路と、上記直流変換回路が供給した直流により上記負荷回路を流れる負荷電流を検出する電流検出回路と、上記電流検出回路が検出した負荷電流と、上記負荷回路に流すべき目標電流とに基づいて、上記スイッチング素子のオン時間を算出するオン時間算出回路とを有し、上記駆動回路は、上記オン時間算出回路が算出したオン時間にしたがって、上記スイッチング素子を駆動し、上記オン時間及び上記負荷電流及び上記目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、上記指標値が小さいほど、上記スイッチング素子をオフにしている時間を長くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる電源装置によれば、指標値が小さいほど、スイッチング素子をオフにしている時間を長くするので、目標電流が小さい場合でも、スイッチング素子のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐことができ、スイッチング素子を確実にオンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図２】実施の形態１における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図３】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図４】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図５】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図６】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図７】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図８】実施の形態２における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図９】実施の形態３における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図１０】実施の形態３における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図１１】実施の形態３における遅延生成回路１８０の特性を示す図。
【図１２】実施の形態３における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図１３】実施の形態３における電源回路１００の特性を示す図。
【図１４】実施の形態４における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図１５】実施の形態４における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図１６】実施の形態４における電源回路１００の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
照明器具８００は、商用電源などの交流電源ＡＣから供給される電力により、光源を点灯する。照明器具８００は、光源を点灯する明るさを指示する調光信号を入力し、入力した調光信号による指示にしたがって、光源を点灯する。照明器具８００は、例えば、電源回路１００と、光源回路８１０とを有する。
光源回路８１０（負荷回路）は、例えばＬＥＤなどの光源を有する。光源回路８１０の光源は、電源回路１００から供給された直流電力により点灯する。
電源回路１００（電源装置）は、交流電源ＡＣから供給された交流電力を、光源回路８１０に対して供給する直流電力に変換する。電源回路１００は、例えば、全波整流回路１１０と、直流変換回路１２０と、電流検出回路１４０と、調光入力回路１５０と、オン時間算出回路１６０とを有する。
全波整流回路１１０（整流回路）は、交流電源ＡＣから供給された交流を全波整流して、脈流に変換する。
直流変換回路１２０（直流電源回路）は、全波整流回路１１０が変換した脈流を、光源回路８１０に対して供給する直流に変換する。直流変換回路１２０は、例えばスイッチング電源回路であり、スイッチング素子を有する。
電流検出回路１４０（ＬＥＤ電流検出部）は、直流変換回路１２０が光源回路８１０に対して供給した直流により光源回路８１０に流れた電流（以下「負荷電流」と呼ぶ。）を検出する。電流検出回路１４０は、検出した負荷電流の瞬時値を表わす信号（以下「電流検出信号」と呼ぶ。）を生成する。電流検出信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「電流検出電圧」と呼ぶ。）により負荷電流の瞬時値を表わし、電流検出電圧は、負荷電流の瞬時値に比例する。
調光入力回路１５０（調光指令部）は、調光信号を入力する。調光信号は、例えばリモコンなどからの赤外線信号や、調光器などからの電気信号などである。調光信号は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、オンデューティにより光源を点灯する明るさ（全点灯時の明るさに対する割合）を表わす。調光入力回路１５０は、入力した調光信号に基づいて、負荷電流の目標値（以下「目標電流」と呼ぶ。）を算出する。調光入力回路１５０は、算出した目標電流を表わす信号（以下「目標信号」と呼ぶ。）を生成する。目標信号は、例えば、基準電位に対する電位差（以下「目標電圧」と呼ぶ。）により目標電流を表わし、目標電圧は、目標電流に比例し、負荷電流が目標電流に一致する場合の電流検出電圧に等しい。
オン時間算出回路１６０（ＬＥＤ電流制御回路部）は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、調光入力回路１５０が算出した目標電流とに基づいて、直流変換回路１２０のスイッチング素子をオンすべき時間の長さ（以下「オン時間」と呼ぶ。）を算出する。オン時間算出回路１６０は、算出したオン時間を表わす信号（以下「オン時間信号」と呼ぶ。）を生成する。オン時間信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「オン時間電圧」と呼ぶ。）によりオン時間を表わし、オン時間電圧は、オン時間に比例する。オン時間算出回路１６０は、例えば、負荷電流が目標電流より小さい場合に、オン時間を長くし、負荷電流が目標電流より大きい場合に、オン時間を短くする。
直流変換回路１２０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間にしたがって、スイッチング素子を駆動する。オン時間が長くなれば負荷電流が大きくなり、オン時間が短くなれば負荷電流が小さくなる。これにより、電源回路１００は、目標電流に一致する一定の電流を光源回路８１０に流す定電流電源として機能する。
【００１０】
図２は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
【００１１】
全波整流回路１１０は、例えば、ダイオードブリッジ回路ＤＢと、ノイズ除去コンデンサＣ１１とを有する。
ダイオードブリッジ回路ＤＢは、例えば４つの整流素子をブリッジ接続した回路である。入力側の２つの端子は、交流電源ＡＣに電気接続している。また、低電位側の出力端子は、グランド配線ＧＮＤに電気接続している。グランド配線ＧＮＤの電位は、電源回路１００内の基準電位となる。
ノイズ除去コンデンサＣ１１は、高周波ノイズを除去するためのコンデンサであり、静電容量が比較的小さい。ノイズ除去コンデンサＣ１１は、ダイオードブリッジ回路ＤＢの高電位側の出力端子と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。ノイズ除去コンデンサＣ１１の静電容量が小さいので、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧波形は、交流電源ＡＣから供給された交流の電圧波形を全波整流した波形にほぼ一致する。
【００１２】
直流変換回路１２０は、例えばフライバックコンバータ回路である。直流変換回路１２０は、トランスＴ２１と、スイッチング素子Ｑ２５と、整流素子Ｄ２６と、平滑コンデンサＣ２７と、点灯制御ＩＣ１３０と、起動抵抗Ｒ３１と、ゼロクロス検出回路１３２と、オフ時間調整回路１７０とを有する。
トランスＴ２１（変成器）は、一次巻線Ｌ２２と、二次巻線Ｌ２３と、補助巻線Ｌ２４とを有する。
スイッチング素子Ｑ２５は、例えばＭＯＳＦＥＴである。一次巻線Ｌ２２（一次巻線）と、スイッチング素子Ｑ２５とは、互いに直列に電気接続している。一次巻線Ｌ２２とスイッチング素子Ｑ２５との直列回路は、全波整流回路１１０の出力と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
整流素子Ｄ２６は、例えば半導体ダイオードである。平滑コンデンサＣ２７は、例えば電解コンデンサである。二次巻線Ｌ２３と、整流素子Ｄ２６と、平滑コンデンサＣ２７とは、閉ループ状に電気接続している。
ゼロクロス検出回路１３２（スイッチング制御検出回路）は、二次巻線Ｌ２３から整流素子Ｄ２６を介して平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０か否かを検出する。ゼロクロス検出回路１３２は、検出した結果を表わす信号（以下「ゼロクロス信号」と呼ぶ。）を生成する。ゼロクロス信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「ゼロクロス検出電圧」と呼ぶ。）により検出結果を表わし、ゼロクロス検出電圧がほぼ０のとき、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０であることを表わす。ゼロクロス検出回路１３２は、例えば、トランスＴ２１の補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とにより構成されている。補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とは、互いに直列に電気接続している。補助巻線Ｌ２４と制限抵抗Ｒ３３と整流素子Ｄ３４との直列回路は、点灯制御ＩＣ１３０のゼロクロス信号入力端子と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
起動抵抗Ｒ３１は、点灯制御ＩＣ１３０を起動するための電力を点灯制御ＩＣ１３０に対して供給する。起動抵抗Ｒ３１は、全波整流回路１１０の出力と、点灯制御ＩＣ１３０の電源端子との間に電気接続している。
点灯制御ＩＣ１３０（駆動回路、制御回路ＩＣ）は、スイッチング素子Ｑ２５のオンオフを制御する。点灯制御ＩＣ１３０は、電源端子と、駆動信号出力端子と、オン時間信号入力端子と、ゼロクロス信号入力端子とを有する。電源端子は、起動抵抗Ｒ３１に電気接続し、起動抵抗Ｒ３１を介して、起動のための電力を入力する。駆動信号出力端子は、スイッチング素子Ｑ２５の制御端子（例えばゲート端子）に電気接続し、スイッチング素子Ｑ２５を駆動する駆動信号を出力する。オン時間信号入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続し、オン時間信号を入力する。ゼロクロス信号入力端子は、ゼロクロス検出回路１３２の出力に電気接続し、ゼロクロス信号を入力する。点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにし、オン時間信号が表わすオン時間が経過すると、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。その後、点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス信号に基づいて、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になるまで待ってから、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００１３】
オフ時間調整回路１７０は、スイッチング素子Ｑ２５をオフにしている時間（以下「オフ時間」と呼ぶ。）を調整する。オフ時間調整回路１７０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間（指標値）が所定の閾値（以下「最低オン時間」と呼ぶ。）より小さい場合、スイッチング素子Ｑ２５がオンされないようにする。オフ時間調整回路１７０は、例えば、オン時間が最低オン時間より小さい場合、ゼロクロス検出電圧が０にならないようにすることにより、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンしないようにする。オフ時間調整回路１７０は、例えば、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３と、整流素子Ｄ７４とを有する。
差動増幅器Ａ７１（比較器、オペアンプ）は、正入力端子と、負入力端子と、出力端子とを有し、正入力端子と負入力端子との電位差を増幅した電圧を出力端子から出力する。差動増幅器Ａ７１の負入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続して、オン時間算出回路１６０が生成したオン時間電圧を入力する。
基準電圧源Ｖ７２は、所定の基準電圧を生成する。基準電圧源Ｖ７２が生成する基準電圧は、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間に等しいときに、オン時間算出回路１６０が生成するオン時間電圧の値に等しい。基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の正入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
コンデンサＣ７３は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
整流素子Ｄ７４は、例えば半導体ダイオードである。整流素子Ｄ７４のアノード端子は、差動増幅器Ａ７１の出力端子に電気接続し、カソード端子は、点灯制御ＩＣ１３０のゼロクロス信号入力端子に電気接続している。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より長い場合、オン時間電圧が基準電圧より高いので、差動増幅器Ａ７１の出力端子の電位が低くなる。整流素子Ｄ７４がオフになるので、ゼロクロス検出回路１３２が生成したゼロクロス信号がそのまま点灯制御ＩＣ１３０に伝達される。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短い場合、オン時間電圧が基準電圧より低いので、差動増幅器Ａ７１の出力端子の電位が高くなる。整流素子Ｄ７４がオンになるので、補助巻線Ｌ２４の両端電圧に関わらず、ゼロクロス検出電圧が高くなる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流がまだ０になっていないと判断し、スイッチング素子Ｑ２５をオンしない。
【００１４】
電流検出回路１４０は、例えば、電流検出抵抗Ｒ４１を有する。
電流検出抵抗Ｒ４１（検出抵抗）は、例えば所定の抵抗値を有する固定抵抗器である。電流検出抵抗Ｒ４１は、光源回路８１０に対して直列に電気接続している。光源回路８１０を流れる負荷電流（ＬＥＤ電流）と同じ電流が電流検出抵抗Ｒ４１を流れ、負荷電流に比例する電圧が電流検出抵抗Ｒ４１の両端に発生する。電流検出回路１４０は、電流検出抵抗Ｒ４１の両端電圧を、電流検出電圧として出力する。
【００１５】
オン時間算出回路１６０は、例えば、差動増幅器Ａ６１と、コンデンサＣ６２とを有する。
差動増幅器Ａ６１（比較器、オペアンプ）は、正入力端子と、負入力端子と、出力端子とを有し、正入力端子と負入力端子との電位差を増幅した電圧を出力端子から出力する。差動増幅器Ａ６１の負入力端子は、電流検出回路１４０の出力に電気接続して、電流検出回路１４０が生成した電流検出電圧を入力する。差動増幅器Ａ６１の正入力端子は、調光入力回路１５０の出力に電気接続して、調光入力回路１５０が生成した目標電圧を入力する。
コンデンサＣ６２は、差動増幅器Ａ６１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
【００１６】
図３は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電流または電圧を示す。なお、横軸のスケールは、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値がほぼ一定であるとみなせる時間幅であり、例えば、数μｓ（マイクロ秒）〜数十μｓのオーダーである。
実線５１１は、一次巻線Ｌ２２を流れる電流を表わす。実線５２１は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧を表わす。なお、二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４の両端電圧は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する逆極性の電圧である。実線５１２は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流を表わす。実線５２２は、ゼロクロス検出回路１３２が出力するゼロクロス検出電圧を表わす。なお、この例において、オン時間は最低オン時間より大きいものとする。
【００１７】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
一次巻線Ｌ２２の両端には、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧とほぼ等しい電圧が印加される。二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４の両端には、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する逆極性の電圧が発生する。巻線の両端に発生する電圧の比は、巻数比によって定まる。整流素子Ｄ２６及び整流素子Ｄ３４がオフになるので、二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４には、電流が流れない。このため、ゼロクロス検出電圧は、ほぼ０になる。
一次巻線Ｌ２２を流れる電流は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する傾きで増加する。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、時刻５０１からの経過時間がオン時間に到達したことを検知し、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。一次巻線Ｌ２２を流れる電流が０になり、トランスＴ２１内の磁束を維持するための電流が二次巻線Ｌ２３を流れる。二次巻線Ｌ２３を流れる電流の瞬時値は、直前に一次巻線Ｌ２２を流れていた電流の瞬時値に比例する。
整流素子Ｄ２６がオンになり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流で平滑コンデンサＣ２７が充電される。二次巻線Ｌ２３の両端には、平滑コンデンサＣ２７の両端電圧とほぼ等しい電圧が印加される。一次巻線Ｌ２２の両端には、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する逆極性の電圧が発生する。補助巻線Ｌ２４の両端には、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する同極性の電圧が発生する。整流素子Ｄ３４がオンになるので、補助巻線Ｌ２４に電流が流れる。これにより、ゼロクロス検出電圧が高くなる。なお、補助巻線Ｌ２４を流れる電流は、制限抵抗Ｒ３３によって制限される。制限抵抗Ｒ３３の抵抗値が十分大きければ、補助巻線Ｌ２４を流れる電流は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流よりも十分小さいので、無視できる。
二次巻線Ｌ２３を流れる電流は、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する傾きで減少する。
時刻５０３において、二次巻線Ｌ２３を流れる電流が０に達すると、整流素子Ｄ２６がオフになり、二次巻線Ｌ２３の両端電圧は、ほぼ０になる。これに伴い、一次巻線Ｌ２２及び補助巻線Ｌ２４の両端電圧も、ほぼ０になる。整流素子Ｄ３４がオフになり、補助巻線Ｌ２４を流れる電流も０になる。このため、ゼロクロス検出電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
電源回路１００は、この動作を繰り返す。
【００１８】
時刻５０１から時刻５０２までの間において、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の増加率は、ほぼ一定である。オン時間が短ければ、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が小さくなり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も小さくなる。平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が減るので、負荷電流が小さくなる。逆に、オン時間が長ければ、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が大きくなり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も大きくなる。平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が増えるので、負荷電流が大きくなる。
【００１９】
図４は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電流を示す。横軸のスケールは、図３と同じである。
この例は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間が図３とほぼ同じであり、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値が図３より小さい場合を示す。
【００２０】
全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値が小さいと、時刻５０１から時刻５０２までの間において、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の増加率が減るので、オン時間が同じでも、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が小さくなる。二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も小さくなり、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が減るので、負荷電流が小さくなる。
【００２１】
図５は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図３及び図４より大きく、例えば、数ｍｓ（ミリ秒）〜数十ｍｓのオーダーである。
実線５２３は、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧を表わす。破線５１３は、光源回路８１０を流れる負荷電流を表わす。細破線５１４は、負荷電流の平均値を表わす。実線５３１は、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間を表わす。細破線５３２は、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間の最大値を表わす。例えば、差動増幅器Ａ６１が出力できる電圧の範囲により、オン時間電圧の範囲が制限されるので、オン時間信号によって指示できるオン時間の範囲も制限される。
【００２２】
平滑コンデンサＣ２７の静電容量は、電源回路１００のフィードバックループの応答速度を速くするため、平滑目的のコンデンサとしては比較的小さい値に設定する。このため、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧の変化によって、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が変化すると、負荷電流も比較的大きく変化する。
全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が大きいタイミングでは、オン時間が短くても、負荷電流を目標電流に一致させることができるので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を短くする。
全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が小さいタイミングでは、オン時間を長くしなければ、負荷電流を目標電流に一致されることができないので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くする。
このように、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値の変化に合わせて、オン時間算出回路１６０は、オン時間を変化させ、負荷電流を目標電流に一致させる。
しかし、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値があまりにも小さいタイミングでは、オン時間を最大より長くしなければ、負荷電流を目標電流に一致させることができない。オン時間算出回路１６０は、オン時間を最大にするが、負荷電流は目標電流より小さくなる。
このため、負荷電流の平均値は、目標電流よりわずかに小さい値になる。
【００２３】
図６は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図３及び図４と同じである。
細破線５１５は、目標電流の値を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。
この例は、目標電流が小さく、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より小さくなることがある場合を示す。
【００２４】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間が経過したので、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。
平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が流れ、負荷電流が増える。
時刻５０５において、負荷電流の瞬時値が目標電流を超えると、オン時間算出回路１６０は、オン時間を少しずつ短くする。
時刻５０６において、オン時間が最低オン時間より小さくなると、オフ時間調整回路１７０が動作する。
時刻５０３において、平滑コンデンサＣ２７を流れる電流が０になるが、オフ時間調整回路１７０が動作しているので、ゼロクロス検出電圧は０にならない。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオフにしたままである。
時刻５０７において、負荷電流の瞬時値が目標電流を下回ると、オン時間算出回路１６０は、オン時間を少しずつ長くする。
時刻５０８において、オン時間が最低オン時間より大きくなると、オフ時間調整回路１７０が動作しなくなり、ゼロクロス検出電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００２５】
図７は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図５と同じである。
目標電流が小さい場合、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が高いタイミングにおいて、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短くなる場合がある。
オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短いと、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないので、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなる。これにより、負荷電流が減ると、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が長くなり、最低オン時間を上回ると、スイッチング素子Ｑ２５がオンする。
したがって、スイッチング素子Ｑ２５をオンするタイミングでは、オン時間が必ず最低オン時間より長いことが保証されている。
【００２６】
オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が短か過ぎると、点灯制御ＩＣ１３０やスイッチング素子Ｑ２５の特性などにより、スイッチング素子Ｑ２５がオンしない可能性がある。意図せずしてスイッチング素子Ｑ２５がオンしない場合、利用者に光源のちらつきとして認識される可能性がある。
【００２７】
この実施の形態における電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が最低オン時間より長いことを保証できる。スイッチング素子Ｑ２５が確実にオンするので、光源のちらつきが発生するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短い間は、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないので、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなる。これにより、オン時間が最低オン時間より長くても、負荷電流の平均値を小さくすることができる。すなわち、オン時間を最低オン時間より短くしたのと実質的に同様の効果を得られる。このため、目標電流を小さく設定することができ、深い調光（光源を暗く点灯すること）を実現することができる。
【００２９】
なお、オフ時間調整回路１７０は、オン時間算出回路１６０の出力を入力するのでオン時間算出回路１６０より速い応答速度は必要ないが、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンオフする周波数に追随する必要がある。点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンオフする周波数は、例えば数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚであるから、オン時間算出回路１６０及びオフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、１０ｋＨｚ以上であることが必要であり、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下であることが望ましい。
【００３０】
このように、オン時間が最低オン時間を下回る可能性がない場合、電源回路１００は、二次巻線Ｌ２３を流れて平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったら、すぐにスイッチング素子Ｑ２５をオンにする（いわゆる臨界モードで動作）することにより、電力効率が高くなる。
また、オン時間が最低オン時間を下回った場合、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないことにより、負荷電流を減少させる。オン時間算出回路１６０がオン時間を増加させるので、オン時間が最低オン時間を上回り、スイッチング素子Ｑ２５が確実にオンする。光源を暗く点灯するために目標電流を小さくしても、光源がちらつくのを防ぐことができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態２について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図８は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
【００３３】
オフ時間調整回路１７０は、部品の接続が実施の形態１と異なっている。すなわち、差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続して、オン時間電圧を入力する。基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。整流素子Ｄ７４のカソード端子は、差動増幅器Ａ７１の出力端子に電気接続し、アノード端子は、スイッチング素子Ｑ２５の制御端子に電気接続している。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より大きい場合、整流素子Ｄ７４がオフになる。スイッチング素子Ｑ２５は、点灯制御ＩＣ１３０が生成した駆動信号にしたがってオンオフする。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より小さい場合、整流素子Ｄ７４がオンになる。スイッチング素子Ｑ２５は、点灯制御ＩＣ１３０が生成した駆動信号にかかわらず、スイッチング素子Ｑ２５がオンしない。
なお、整流素子Ｄ７４がオンのとき、点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子から整流素子Ｄ７４へ電流が流れないようにするため、点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子とスイッチング素子Ｑ２５の制御端子との間に整流素子を挿入し、カソード端子を点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子に接続し、アノード端子をスイッチング素子Ｑ２５の制御端子に接続する構成であってもよい。
【００３４】
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短い場合、実施の形態１では、点灯制御ＩＣ１３０が入力するゼロクロス信号を加工することにより、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンしないようにするのに対し、この実施の形態では、点灯制御ＩＣ１３０が出力する駆動信号を加工することにより、スイッチング素子Ｑ２５がオンにならないようにする。このように構成しても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００３５】
すなわち、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短い場合に、スイッチング素子Ｑ２５がオンしないようにすることが重要であり、それを実現するための具体的な構成は、これと異なる構成であってもよい。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態３について、図９〜図１３を用いて説明する。
なお、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図９は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
直流変換回路１２０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間とに基づいて、スイッチング素子をオンオフする。直流変換回路１２０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流（指標値）が小さいほど、スイッチング素子のオフ時間を長くする。
【００３８】
図１０は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
実施の形態１と比較すると、オフ時間調整回路１７０及びゼロクロス検出回路１３２の構成が異なっている。
オフ時間調整回路１７０は、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３と、２つの分圧抵抗Ｒ７５，Ｒ７６とを有する。
差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、電流検出回路１４０の出力に電気接続して、電流検出回路１４０が生成した電流検出電圧を入力する。
分圧抵抗Ｒ７５と、基準電圧源Ｖ７２とは、互いに直列に電気接続している。分圧抵抗Ｒ７５と基準電圧源Ｖ７２との直列回路は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
分圧抵抗Ｒ７６と、コンデンサＣ７３とは、互いに並列に電気接続している。分圧抵抗Ｒ７６とコンデンサＣ７３との並列回路は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
ゼロクロス検出回路１３２は、補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とに加えて、遅延生成回路１８０を有する。
遅延生成回路１８０は、補助巻線Ｌ２４の両端電圧の変化が少し遅れてゼロクロス信号に反映されるよう、遅延を生成する。遅延生成回路１８０は、例えば、コンデンサＣ８１と、抵抗Ｒ８２と、整流素子Ｄ８３と、スイッチング素子Ｑ８４とを有する。
コンデンサＣ８１は、制限抵抗Ｒ３３と整流素子Ｄ３４との接続点と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
抵抗Ｒ８２と、整流素子Ｄ８３と、スイッチング素子Ｑ８４とは、互いに並列に電気接続している。抵抗Ｒ８２と整流素子Ｄ８３とスイッチング素子Ｑ８４との並列回路は、補助巻線Ｌ２４とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
抵抗Ｒ８２は、コンデンサＣ８１を充放電する電流を制限することにより、遅延を生じさせる。
整流素子Ｄ８３は、コンデンサＣ８１を充電する向きの電流が流れるときにオンになり、抵抗Ｒ８２をバイパスする。
スイッチング素子Ｑ８４は、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ８４の制御端子（例えばゲート端子）は、オフ時間調整回路１７０の出力に電気接続している。
【００３９】
図１１は、この実施の形態における遅延生成回路１８０の特性を示す図である。
横軸は、電圧を示す。縦軸は、時定数を示す。
実線５４１は、オフ時間調整回路１７０の出力電圧と、コンデンサＣ８１の放電時定数との関係を表わす。細破線５２５は、スイッチング素子Ｑ８４が完全にオフになる電圧を表わす。細破線５２６は、スイッチング素子Ｑ８４が完全にオンになる電圧を表わす。
【００４０】
スイッチング素子Ｑ８４が完全にオフの場合、放電時定数は、大きい値になる。
スイッチング素子Ｑ８４が完全にオンの場合、抵抗Ｒ８２がバイパスされるので、放電時定数は、充電時定数とほぼ同じ、小さい値になる。
スイッチング素子Ｑ８４が中間状態の場合、放電時定数は、中間の値になる。
【００４１】
図１２は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流を示す。横軸のスケールは、図３及び図４及び図６と同じである。
実線５１１は、一次巻線Ｌ２２を流れる電流を表わす。実線５１２は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流を表わす。実線５２２は、ゼロクロス検出回路１３２が出力するゼロクロス検出電圧を表わす。破線５２４は、補助巻線Ｌ２４の両端電圧を表わす。
【００４２】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンする。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間が経過したのでスイッチング素子Ｑ２５をオフにする。
補助巻線Ｌ２４の両端に、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する同極性の電圧が発生する。整流素子Ｄ８３がオンになり、制限抵抗Ｒ３３を介してコンデンサＣ８１を充電する電流が流れる。コンデンサＣ８１の充電時定数が小さいので、コンデンサＣ８１はすぐに充電される。オフ時間調整回路１７０が出力するゼロクロス検出電圧は、コンデンサＣ８１の両端電圧にほぼ等しい電圧になる。
時刻５０３において、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になり、補助巻線Ｌ２４の両端電圧は、ほぼ０になる。
スイッチング素子Ｑ８４がオフである場合、整流素子Ｄ８３がオフになるので、コンデンサＣ８１を放電する電流は、制限抵抗Ｒ３３及び抵抗Ｒ８２を介して流れる。コンデンサＣ８１の放電時定数が大きいので、コンデンサＣ８１は、ゆっくり放電する。
時刻５０８において、コンデンサＣ８１の両端電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００４３】
このように、スイッチング素子Ｑ８４をオフにすると、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が実際に０になってから、そのことを点灯制御ＩＣ１３０が検知してスイッチング素子Ｑ２５をオンするまでに、遅延を生じさせることができる。
【００４４】
これに対し、スイッチング素子Ｑ８４がオンの場合は、コンデンサＣ８１を放電する電流がスイッチング素子Ｑ８４を流れ、抵抗Ｒ８２をバイパスするので、放電時定数が小さくなり、コンデンサＣ８１はすぐに放電する。このため、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になると、そのことを点灯制御ＩＣ１３０がすぐに検知してスイッチング素子Ｑ２５をオンする。
【００４５】
基準電圧源Ｖ７２が生成する基準電圧は、負荷電流が所定の基準電流に等しいときに電流検出回路１４０が生成する電流検出電圧に等しい。
負荷電流の平均値が基準電流より大きい場合、オフ時間調整回路１７０の出力電圧が高くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になると、すぐにスイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
負荷電流の平均値が基準電流より小さい場合、オフ時間調整回路１７０の出力電圧が低くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから少し遅れて、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなるので、オン時間が同じなら、負荷電流は小さくなる。このため、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くする。
【００４６】
図１３は、この実施の形態における電源回路１００の特性を示す図である。
横軸は、電流を示す。縦軸は、時間を示す。
破線５４２は、電流検出回路１４０が検出する負荷電流と、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンにするまでの遅延時間との関係を表わす。実線５４３は、目標電流と、負荷電流が目標電流に一致するオン時間との関係を表わす。細破線５１６は、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる電圧に対応する負荷電流を表わす。細破線５１７は、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる電圧に対応する負荷電流を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。細破線５１８，５１９は、最小目標電流を表わす。
【００４７】
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より大きい場合、遅延時間がほとんどなく、負荷電流とオン時間との間には、比例関係が成り立つ。
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さい場合、遅延によりオフ時間が長くなるので、負荷電流を目標電流に一致させるためには、オン時間を長くする必要がある。
このため、目標電流が細破線５１８で表わした最小目標電流より大きければ、オン時間が最低オン時間より長くなる。
【００４８】
これに対し、負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さくてもオフ時間を長くしない場合、オン時間が最低オン時間より長いことを保証するためには、目標電流が細破線５１９で表わした最小目標電流より大きい必要がある。
【００４９】
オン時間が最低オン時間より短いと、スイッチング素子Ｑ２５がオンしなくなり、光源がちらつく可能性がある場合、光源のちらつきを防止するには、オン時間が最低オン時間より長い必要がある。
負荷電流が小さい場合にオフ時間を長くすることにより、オン時間が最低オン時間より長いことが保証される最小目標電流を小さくすることができるので、深い調光を実現することができる。
【００５０】
なお、負荷電流が小さいほどオフ時間を長くすると更に負荷電流が小さくなる（すなわち、正帰還がかかる）から、オフ時間調整回路１７０の応答速度があまり速いと、負荷電流の微小な変化が増幅されて電源回路１００の動作が不安定になる可能性がある。このため、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、１０ｋＨｚ以下であることが必要である。特に、負荷電流は、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値の影響を受けるため、交流電源ＡＣの周波数（例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）の２倍の周波数を基本周波数とする変動がある。このため、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、その周波数（例えば１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）よりも低いことが望ましい。
また、オン時間算出回路１６０は、オフ時間調整回路１７０がオフ時間を変えた場合に、それを補償する形でオン時間を変える必要があるので、オン時間算出回路１６０の応答上限周波数は、オフ時間調整回路１７０よりも高い必要がある。
【００５１】
なお、負荷電流が小さい場合にオフ時間を長くすることが重要であり、それを実現するための具体的な回路構成は、他の構成であってもよい。
【００５２】
また、負荷電流が小さくなるにしたがって、オフ時間が連続的に長くなっていく構成であってもよいし、負荷電流が所定の閾値より小さくなった場合に、オフ時間が段階的に長くなる構成であってもよい。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、分圧抵抗Ｒ７６をなくし、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間には、コンデンサＣ７３だけを接続する構成とする。これにより、オフ時間調整回路１７０は、直流に対する増幅率が非常に大きい積分回路として機能する。
【００５３】
なお、負荷電流が０またはそれに近い所定の閾値より小さい場合は、逆に遅延時間を小さくし、あるいは、遅延時間をなくす構成であってもよい。そうすれば、電源投入時の立ち上がりを速くすることができる。電源投入時には、負荷電流が０であることから、遅延時間が大きいと、立ち上がりが遅くなるためである。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、オフ時間調整回路１７０とは別に、電流検出電圧と閾値電圧とを比較する比較回路を設け、スイッチング素子Ｑ８４と並列に、比較回路の比較結果に基づいて、電流検出電圧が閾値電圧より小さい場合にオンするスイッチング素子を設ける。負荷電流がほぼ０である場合、電流検出電圧が閾値電圧より小さくなるから、スイッチング素子がオンになり、コンデンサＣ８１の放電時定数が小さくなるので、遅延時間が小さくなる。
【００５４】
また、電源投入時の立ち上がりを速くするための別の構成として、例えば、基準電圧源Ｖ７２の電圧が、電源投入時には０であり、その後、ゆっくりと大きくなって基準電圧に達する構成としてもよい。そうすれば、電源投入時には、スイッチング素子Ｑ８４がオンになり、遅延時間が小さくなる。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、全波整流回路１１０の出力により充電されるコンデンサを設け、コンデンサの両端電圧が基準電圧を超えないようにする構成（例えばコンデンサと並列に接続したツェナーダイオードなど）を設けて、基準電圧源Ｖ７２とする。コンデンサの充電時定数を大きくすれば、基準電圧源Ｖ７２の出力電圧は、電源投入時には０であり、ゆっくりと上昇して基準電圧に達する。なお、電源切断時には、コンデンサが速やかに放電されるよう構成することが望ましい。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態４について、図１４〜図１６を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１４は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
直流変換回路１２０は、調光入力回路１５０が算出した目標電流と、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間とに基づいて、スイッチング素子をオンオフする。直流変換回路１２０は、調光入力回路１５０が算出した目標電流（指標値）が小さいほど、スイッチング素子のオフ時間を長くする。
【００５７】
図１５は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
ゼロクロス検出回路１３２は、実施の形態３で説明したものと同様である。
オフ時間調整回路１７０は、例えば、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３とを有する。
差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、調光入力回路１５０の出力に電気接続して、調光入力回路１５０が生成した目標電圧を入力する。
基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
コンデンサＣ７３は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
【００５８】
目標電圧が基準電圧源Ｖ７２の基準電圧より高い場合、オフ時間調整回路１７０の出力が高くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる。これにより、コンデンサＣ８１の放電時定数が小さくなり、遅延時間が小さくなる。
目標電圧が基準電圧源Ｖ７２の基準電圧より低い場合、オフ時間調整回路１７０の出力が低くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる。これにより、コンデンサＣ８１の放電時定数が大きくなり、遅延時間が大きくなる。オフ時間が長くなる分、負荷電流が小さくなるので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くして、負荷電流を目標電流に一致させる。
【００５９】
図１６は、この実施の形態における電源回路１００の特性を示す図である。
横軸は、電流を示す。縦軸は、時間を示す。
破線５４２は、調光入力回路１５０が算出する目標電流と、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンにするまでの遅延時間との関係を表わす。実線５４３は、目標電流と、負荷電流が目標電流に一致するオン時間との関係を表わす。細破線５１７は、スイッチング素子Ｑ８４のオンオフが切り替わる電圧に対応する目標電流を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。細破線５１８は、最小目標電流を表わす。
【００６０】
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より大きい場合、遅延時間がほとんどなく、負荷電流とオン時間との間には、比例関係が成り立つ。
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さい場合、遅延によりオフ時間が長くなるので、負荷電流を目標電流に一致させるためには、オン時間を長くする必要がある。
このため、目標電流が細破線５１８で表わした最小目標電流より大きければ、オン時間が最低オン時間より長くなる。
【００６１】
このように、負荷電流ではなく目標電流に基づいて、目標電流が小さい場合にオフ時間を長くする構成としても、実施の形態３と同様、最小目標電流を小さくすることができ、深い調光を実現することができる。
【００６２】
また、目標電流が小さいとオフ時間を長くするので、オン時間を変えなくても負荷電流が小さくなる（すなわち、フィードフォワード制御である）から、目標電流の変化に対して、電源回路１００の応答速度が速くなる。
また、フィードフォワード制御であるから、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数を制限する必要がなく、オフ時間調整回路１７０の部品数を削減し、電源回路１００の製造コストを抑えることができる。
【００６３】
なお、目標電流が小さい場合にオフ時間を長くすることが重要であり、それを実現するための具体的な回路構成は、他の構成であってもよい。
【００６４】
また、目標電流が閾値より小さくなった場合に、オフ時間を段階的に大きくするのではなく、目標電流が小さくなるにしたがって、オフ時間を連続的に大きくする構成であってもよい。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と基準電圧源Ｖ７２との間に分圧抵抗を設け、コンデンサＣ７３の代わりに、もう一つの分圧抵抗を設ける。これにより、オフ時間調整回路１７０は、目標電圧と基準電圧との差を、分圧抵抗の分圧比に基づく増幅率で増幅する増幅器として機能する。
【００６５】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。
【００６６】
例えば、直流変換回路１２０は、フライバックコンバータ回路ではなく、フォワードコンバータ回路やバックコンバータ回路やブーストコンバータ回路やその他のスイッチング電源回路であってもよい。
あるいは、直流変換回路１２０は、複数段のスイッチング電源回路を組み合わせた構成であってもよい。ただし、直流変換回路１２０は、１段のスイッチング電源回路（いわゆる１コンバータ方式）で構成するほうが、部品数を減らすことができるので、電源回路１００を小型化し、製造コストを抑え、電力損失を抑えることができる。
【００６７】
あるいは、実施の形態３で説明した構成において、オフ時間調整回路１７０が、負荷電流ではなく、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間を入力する構成であってもよい。そうすれば、オン時間が最低オン時間より長いことを確実に保証することができる。オフ時間調整回路１７０が負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、負荷電流や目標電流とオン時間との関係があらかじめわかっている必要がある。これに対し、オフ時間調整回路１７０がオン時間を入力する構成であれば、負荷電流や目標電流とオン時間との関係があらかじめわかる必要がなく、電源回路１００の設計が容易になる。また、負荷電流や目標電流とオン時間との関係は、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値によって変化する。電源回路１００が、海外など、交流電源ＡＣの電圧実効値が異なる地域でも正常に動作することを保証する、いわゆる電源電圧フリーの設計である場合、交流電源ＡＣの電圧実効値は、例えば、１００Ｖ〜２５４Ｖの範囲の値をとる可能性がある。オフ時間調整回路１７０が負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、オン時間がもっとも短くなる場合（すなわち、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値がもっとも高い場合）に、オン時間が最低オン時間より長くなるように、基準電圧を設定する必要がある。このため、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値が低く、オン時間が比較的長い場合でも、遅延時間が生じるので、電源回路１００の電力効率が下がる場合がある。オフ時間調整回路１７０がオン時間を入力する構成であれば、オン時間が比較的長い場合には、遅延時間が生じないので、電源回路１００の電力効率を高めることができる。
【００６８】
あるいは、オフ時間調整回路１７０が、オン時間ではなく、負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、基準電圧源Ｖ７２が出力する基準電圧を、交流電源ＡＣの電圧実効値に応じて変化させる構成であってもよい。例えば、基準電圧源Ｖ７２は、交流電源ＡＣの電圧実効値に比例する基準電圧を生成する。そうすれば、交流電源ＡＣの電圧実効値が低い場合には、それに応じて、基準電圧が低くなる。負荷電流や目標電流が同じであっても、交流電源ＡＣの電圧実効値が高い場合には、遅延時間が生じて、オン時間が短くなり過ぎるのを防ぎ、交流電源ＡＣの電圧実効値が低い場合には、遅延時間が生じず、電源回路１００の電力効率を高くすることができる。
【００６９】
なお、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐため、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くする代わりに、例えば、スイッチング素子Ｑ２５の駆動周波数を低くする構成であってもよい。上述した実施の形態においても、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くすると、それを補うために、オン時間算出回路１６０がスイッチング素子Ｑ２５のオン時間を長くするので、スイッチング素子Ｑ２５の駆動周波数が低くなる。
【００７０】
あるいは、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐため、一次巻線Ｌ２２に印加される電圧の実効値を小さくする構成であってもよい。上述した実施の形態においても、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くすると、全波整流回路１１０が出力した脈流が一次巻線Ｌ２２に印加される期間の割合（デューティ比）が減るので、一次巻線Ｌ２２に印加される電圧の実効値が小さくなる。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 電源回路、１１０ 全波整流回路、１２０ 直流変換回路、１３０ 点灯制御ＩＣ、１３２ ゼロクロス検出回路、１４０ 電流検出回路、１５０ 調光入力回路、１６０ オン時間算出回路、１７０ オフ時間調整回路、１８０ 遅延生成回路、５０１〜５０８ 時刻、５１１，５１２，５２１〜５２３，５３１，５４１，５４３ 実線、５１３，５２４，５４２ 破線、５１４〜５１９，５２５，５２６，５３２，５３３ 細破線、８００ 照明器具、８１０ 光源回路、Ａ６１，Ａ７１ 差動増幅器、ＡＣ 交流電源、Ｃ１１ ノイズ除去コンデンサ、Ｃ２７ 平滑コンデンサ、Ｃ６２，Ｃ７３，Ｃ８１ コンデンサ、Ｄ２６，Ｄ３４，Ｄ７４，Ｄ８３ 整流素子、ＤＢ ダイオードブリッジ回路、ＧＮＤ グランド配線、Ｌ２２ 一次巻線、Ｌ２３ 二次巻線、Ｌ２４ 補助巻線、Ｑ２５，Ｑ８４ スイッチング素子、Ｒ３１ 起動抵抗、Ｒ３３ 制限抵抗、Ｒ４１ 電流検出抵抗、Ｒ７５，Ｒ７６ 分圧抵抗、Ｒ８２ 抵抗、Ｔ２１ トランス、Ｖ７２ 基準電圧源。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力効率の高い電源装置として、スイッチング電源が知られている。
スイッチング電源は、スイッチング素子をオンオフするデューティ比を変えることにより、容易に出力を変えることができる。負荷回路を流れる負荷電流を検出して目標電流と比較し、スイッチング素子のオン時間を調整することにより、負荷電流を目標電流に一致させることができるので、定電流電源として機能させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８０７７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１３４９４５号公報
【特許文献３】特開２００９−１０５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オン時間を短くすれば、負荷電流が小さくなるが、オン時間が短くなり過ぎると、スイッチング素子の特性やその他の原因により、スイッチング素子がオンしなくなる場合がある。スイッチング素子の動作が不安定になると、負荷電流の変動が大きくなり、例えば、ＬＥＤなどの光源を有する負荷回路を接続した場合、光源がちらついて見える場合がある。光源がちらつくのを防ぐためには、目標電流の下限を大きくする必要があるため、光源を暗く点灯することができない。
この発明は、目標電流が小さい場合でも、スイッチング素子が確実にオンできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる電源装置は、スイッチング素子と、上記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを有し、負荷回路に対して直流を供給する直流変換回路と、上記直流変換回路が供給した直流により上記負荷回路を流れる負荷電流を検出する電流検出回路と、上記電流検出回路が検出した負荷電流と、上記負荷回路に流すべき目標電流とに基づいて、上記スイッチング素子のオン時間を算出するオン時間算出回路とを有し、上記駆動回路は、上記オン時間算出回路が算出したオン時間にしたがって、上記スイッチング素子を駆動し、上記オン時間及び上記負荷電流及び上記目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、上記指標値が小さいほど、上記スイッチング素子をオフにしている時間を長くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる電源装置によれば、指標値が小さいほど、スイッチング素子をオフにしている時間を長くするので、目標電流が小さい場合でも、スイッチング素子のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐことができ、スイッチング素子を確実にオンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図２】実施の形態１における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図３】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図４】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図５】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図６】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図７】実施の形態１における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図８】実施の形態２における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図９】実施の形態３における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図１０】実施の形態３における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図１１】実施の形態３における遅延生成回路１８０の特性を示す図。
【図１２】実施の形態３における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図。
【図１３】実施の形態３における電源回路１００の特性を示す図。
【図１４】実施の形態４における照明器具８００の構成を示す構成図。
【図１５】実施の形態４における電源回路１００の構成を示す回路図。
【図１６】実施の形態４における電源回路１００の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
照明器具８００は、商用電源などの交流電源ＡＣから供給される電力により、光源を点灯する。照明器具８００は、光源を点灯する明るさを指示する調光信号を入力し、入力した調光信号による指示にしたがって、光源を点灯する。照明器具８００は、例えば、電源回路１００と、光源回路８１０とを有する。
光源回路８１０（負荷回路）は、例えばＬＥＤなどの光源を有する。光源回路８１０の光源は、電源回路１００から供給された直流電力により点灯する。
電源回路１００（電源装置）は、交流電源ＡＣから供給された交流電力を、光源回路８１０に対して供給する直流電力に変換する。電源回路１００は、例えば、全波整流回路１１０と、直流変換回路１２０と、電流検出回路１４０と、調光入力回路１５０と、オン時間算出回路１６０とを有する。
全波整流回路１１０（整流回路）は、交流電源ＡＣから供給された交流を全波整流して、脈流に変換する。
直流変換回路１２０（直流電源回路）は、全波整流回路１１０が変換した脈流を、光源回路８１０に対して供給する直流に変換する。直流変換回路１２０は、例えばスイッチング電源回路であり、スイッチング素子を有する。
電流検出回路１４０（ＬＥＤ電流検出部）は、直流変換回路１２０が光源回路８１０に対して供給した直流により光源回路８１０に流れた電流（以下「負荷電流」と呼ぶ。）を検出する。電流検出回路１４０は、検出した負荷電流の瞬時値を表わす信号（以下「電流検出信号」と呼ぶ。）を生成する。電流検出信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「電流検出電圧」と呼ぶ。）により負荷電流の瞬時値を表わし、電流検出電圧は、負荷電流の瞬時値に比例する。
調光入力回路１５０（調光指令部）は、調光信号を入力する。調光信号は、例えばリモコンなどからの赤外線信号や、調光器などからの電気信号などである。調光信号は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、オンデューティにより光源を点灯する明るさ（全点灯時の明るさに対する割合）を表わす。調光入力回路１５０は、入力した調光信号に基づいて、負荷電流の目標値（以下「目標電流」と呼ぶ。）を算出する。調光入力回路１５０は、算出した目標電流を表わす信号（以下「目標信号」と呼ぶ。）を生成する。目標信号は、例えば、基準電位に対する電位差（以下「目標電圧」と呼ぶ。）により目標電流を表わし、目標電圧は、目標電流に比例し、負荷電流が目標電流に一致する場合の電流検出電圧に等しい。
オン時間算出回路１６０（ＬＥＤ電流制御回路部）は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、調光入力回路１５０が算出した目標電流とに基づいて、直流変換回路１２０のスイッチング素子をオンすべき時間の長さ（以下「オン時間」と呼ぶ。）を算出する。オン時間算出回路１６０は、算出したオン時間を表わす信号（以下「オン時間信号」と呼ぶ。）を生成する。オン時間信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「オン時間電圧」と呼ぶ。）によりオン時間を表わし、オン時間電圧は、オン時間に比例する。オン時間算出回路１６０は、例えば、負荷電流が目標電流より小さい場合に、オン時間を長くし、負荷電流が目標電流より大きい場合に、オン時間を短くする。
直流変換回路１２０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間にしたがって、スイッチング素子を駆動する。オン時間が長くなれば負荷電流が大きくなり、オン時間が短くなれば負荷電流が小さくなる。これにより、電源回路１００は、目標電流に一致する一定の電流を光源回路８１０に流す定電流電源として機能する。
【００１０】
図２は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
【００１１】
全波整流回路１１０は、例えば、ダイオードブリッジ回路ＤＢと、ノイズ除去コンデンサＣ１１とを有する。
ダイオードブリッジ回路ＤＢは、例えば４つの整流素子をブリッジ接続した回路である。入力側の２つの端子は、交流電源ＡＣに電気接続している。また、低電位側の出力端子は、グランド配線ＧＮＤに電気接続している。グランド配線ＧＮＤの電位は、電源回路１００内の基準電位となる。
ノイズ除去コンデンサＣ１１は、高周波ノイズを除去するためのコンデンサであり、静電容量が比較的小さい。ノイズ除去コンデンサＣ１１は、ダイオードブリッジ回路ＤＢの高電位側の出力端子と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。ノイズ除去コンデンサＣ１１の静電容量が小さいので、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧波形は、交流電源ＡＣから供給された交流の電圧波形を全波整流した波形にほぼ一致する。
【００１２】
直流変換回路１２０は、例えばフライバックコンバータ回路である。直流変換回路１２０は、トランスＴ２１と、スイッチング素子Ｑ２５と、整流素子Ｄ２６と、平滑コンデンサＣ２７と、点灯制御ＩＣ１３０と、起動抵抗Ｒ３１と、ゼロクロス検出回路１３２と、オフ時間調整回路１７０とを有する。
トランスＴ２１（変成器）は、一次巻線Ｌ２２と、二次巻線Ｌ２３と、補助巻線Ｌ２４とを有する。
スイッチング素子Ｑ２５は、例えばＭＯＳＦＥＴである。一次巻線Ｌ２２（一次巻線）と、スイッチング素子Ｑ２５とは、互いに直列に電気接続している。一次巻線Ｌ２２とスイッチング素子Ｑ２５との直列回路は、全波整流回路１１０の出力と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
整流素子Ｄ２６は、例えば半導体ダイオードである。平滑コンデンサＣ２７は、例えば電解コンデンサである。二次巻線Ｌ２３と、整流素子Ｄ２６と、平滑コンデンサＣ２７とは、閉ループ状に電気接続している。
ゼロクロス検出回路１３２（スイッチング制御検出回路）は、二次巻線Ｌ２３から整流素子Ｄ２６を介して平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０か否かを検出する。ゼロクロス検出回路１３２は、検出した結果を表わす信号（以下「ゼロクロス信号」と呼ぶ。）を生成する。ゼロクロス信号は、例えば基準電位に対する電位差（以下「ゼロクロス検出電圧」と呼ぶ。）により検出結果を表わし、ゼロクロス検出電圧がほぼ０のとき、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０であることを表わす。ゼロクロス検出回路１３２は、例えば、トランスＴ２１の補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とにより構成されている。補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とは、互いに直列に電気接続している。補助巻線Ｌ２４と制限抵抗Ｒ３３と整流素子Ｄ３４との直列回路は、点灯制御ＩＣ１３０のゼロクロス信号入力端子と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
起動抵抗Ｒ３１は、点灯制御ＩＣ１３０を起動するための電力を点灯制御ＩＣ１３０に対して供給する。起動抵抗Ｒ３１は、全波整流回路１１０の出力と、点灯制御ＩＣ１３０の電源端子との間に電気接続している。
点灯制御ＩＣ１３０（駆動回路、制御回路ＩＣ）は、スイッチング素子Ｑ２５のオンオフを制御する。点灯制御ＩＣ１３０は、電源端子と、駆動信号出力端子と、オン時間信号入力端子と、ゼロクロス信号入力端子とを有する。電源端子は、起動抵抗Ｒ３１に電気接続し、起動抵抗Ｒ３１を介して、起動のための電力を入力する。駆動信号出力端子は、スイッチング素子Ｑ２５の制御端子（例えばゲート端子）に電気接続し、スイッチング素子Ｑ２５を駆動する駆動信号を出力する。オン時間信号入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続し、オン時間信号を入力する。ゼロクロス信号入力端子は、ゼロクロス検出回路１３２の出力に電気接続し、ゼロクロス信号を入力する。点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにし、オン時間信号が表わすオン時間が経過すると、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。その後、点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス信号に基づいて、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になるまで待ってから、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００１３】
オフ時間調整回路１７０は、スイッチング素子Ｑ２５をオフにしている時間（以下「オフ時間」と呼ぶ。）を調整する。オフ時間調整回路１７０は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間（指標値）が所定の閾値（以下「最低オン時間」と呼ぶ。）より小さい場合、スイッチング素子Ｑ２５がオンされないようにする。オフ時間調整回路１７０は、例えば、オン時間が最低オン時間より小さい場合、ゼロクロス検出電圧が０にならないようにすることにより、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンしないようにする。オフ時間調整回路１７０は、例えば、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３と、整流素子Ｄ７４とを有する。
差動増幅器Ａ７１（比較器、オペアンプ）は、正入力端子と、負入力端子と、出力端子とを有し、正入力端子と負入力端子との電位差を増幅した電圧を出力端子から出力する。差動増幅器Ａ７１の負入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続して、オン時間算出回路１６０が生成したオン時間電圧を入力する。
基準電圧源Ｖ７２は、所定の基準電圧を生成する。基準電圧源Ｖ７２が生成する基準電圧は、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間に等しいときに、オン時間算出回路１６０が生成するオン時間電圧の値に等しい。基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の正入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
コンデンサＣ７３は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
整流素子Ｄ７４は、例えば半導体ダイオードである。整流素子Ｄ７４のアノード端子は、差動増幅器Ａ７１の出力端子に電気接続し、カソード端子は、点灯制御ＩＣ１３０のゼロクロス信号入力端子に電気接続している。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より長い場合、オン時間電圧が基準電圧より高いので、差動増幅器Ａ７１の出力端子の電位が低くなる。整流素子Ｄ７４がオフになるので、ゼロクロス検出回路１３２が生成したゼロクロス信号がそのまま点灯制御ＩＣ１３０に伝達される。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短い場合、オン時間電圧が基準電圧より低いので、差動増幅器Ａ７１の出力端子の電位が高くなる。整流素子Ｄ７４がオンになるので、補助巻線Ｌ２４の両端電圧に関わらず、ゼロクロス検出電圧が高くなる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流がまだ０になっていないと判断し、スイッチング素子Ｑ２５をオンしない。
【００１４】
電流検出回路１４０は、例えば、電流検出抵抗Ｒ４１を有する。
電流検出抵抗Ｒ４１（検出抵抗）は、例えば所定の抵抗値を有する固定抵抗器である。電流検出抵抗Ｒ４１は、光源回路８１０に対して直列に電気接続している。光源回路８１０を流れる負荷電流（ＬＥＤ電流）と同じ電流が電流検出抵抗Ｒ４１を流れ、負荷電流に比例する電圧が電流検出抵抗Ｒ４１の両端に発生する。電流検出回路１４０は、電流検出抵抗Ｒ４１の両端電圧を、電流検出電圧として出力する。
【００１５】
オン時間算出回路１６０は、例えば、差動増幅器Ａ６１と、コンデンサＣ６２とを有する。
差動増幅器Ａ６１（比較器、オペアンプ）は、正入力端子と、負入力端子と、出力端子とを有し、正入力端子と負入力端子との電位差を増幅した電圧を出力端子から出力する。差動増幅器Ａ６１の負入力端子は、電流検出回路１４０の出力に電気接続して、電流検出回路１４０が生成した電流検出電圧を入力する。差動増幅器Ａ６１の正入力端子は、調光入力回路１５０の出力に電気接続して、調光入力回路１５０が生成した目標電圧を入力する。
コンデンサＣ６２は、差動増幅器Ａ６１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
【００１６】
図３は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電流または電圧を示す。なお、横軸のスケールは、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値がほぼ一定であるとみなせる時間幅であり、例えば、数μｓ（マイクロ秒）〜数十μｓのオーダーである。
実線５１１は、一次巻線Ｌ２２を流れる電流を表わす。実線５２１は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧を表わす。なお、二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４の両端電圧は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する逆極性の電圧である。実線５１２は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流を表わす。実線５２２は、ゼロクロス検出回路１３２が出力するゼロクロス検出電圧を表わす。なお、この例において、オン時間は最低オン時間より大きいものとする。
【００１７】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
一次巻線Ｌ２２の両端には、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧とほぼ等しい電圧が印加される。二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４の両端には、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する逆極性の電圧が発生する。巻線の両端に発生する電圧の比は、巻数比によって定まる。整流素子Ｄ２６及び整流素子Ｄ３４がオフになるので、二次巻線Ｌ２３及び補助巻線Ｌ２４には、電流が流れない。このため、ゼロクロス検出電圧は、ほぼ０になる。
一次巻線Ｌ２２を流れる電流は、一次巻線Ｌ２２の両端電圧に比例する傾きで増加する。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、時刻５０１からの経過時間がオン時間に到達したことを検知し、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。一次巻線Ｌ２２を流れる電流が０になり、トランスＴ２１内の磁束を維持するための電流が二次巻線Ｌ２３を流れる。二次巻線Ｌ２３を流れる電流の瞬時値は、直前に一次巻線Ｌ２２を流れていた電流の瞬時値に比例する。
整流素子Ｄ２６がオンになり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流で平滑コンデンサＣ２７が充電される。二次巻線Ｌ２３の両端には、平滑コンデンサＣ２７の両端電圧とほぼ等しい電圧が印加される。一次巻線Ｌ２２の両端には、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する逆極性の電圧が発生する。補助巻線Ｌ２４の両端には、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する同極性の電圧が発生する。整流素子Ｄ３４がオンになるので、補助巻線Ｌ２４に電流が流れる。これにより、ゼロクロス検出電圧が高くなる。なお、補助巻線Ｌ２４を流れる電流は、制限抵抗Ｒ３３によって制限される。制限抵抗Ｒ３３の抵抗値が十分大きければ、補助巻線Ｌ２４を流れる電流は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流よりも十分小さいので、無視できる。
二次巻線Ｌ２３を流れる電流は、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する傾きで減少する。
時刻５０３において、二次巻線Ｌ２３を流れる電流が０に達すると、整流素子Ｄ２６がオフになり、二次巻線Ｌ２３の両端電圧は、ほぼ０になる。これに伴い、一次巻線Ｌ２２及び補助巻線Ｌ２４の両端電圧も、ほぼ０になる。整流素子Ｄ３４がオフになり、補助巻線Ｌ２４を流れる電流も０になる。このため、ゼロクロス検出電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
電源回路１００は、この動作を繰り返す。
【００１８】
時刻５０１から時刻５０２までの間において、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の増加率は、ほぼ一定である。オン時間が短ければ、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が小さくなり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も小さくなる。平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が減るので、負荷電流が小さくなる。逆に、オン時間が長ければ、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が大きくなり、二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も大きくなる。平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が増えるので、負荷電流が大きくなる。
【００１９】
図４は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電流を示す。横軸のスケールは、図３と同じである。
この例は、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間が図３とほぼ同じであり、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値が図３より小さい場合を示す。
【００２０】
全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値が小さいと、時刻５０１から時刻５０２までの間において、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の増加率が減るので、オン時間が同じでも、一次巻線Ｌ２２を流れる電流の最大値が小さくなる。二次巻線Ｌ２３を流れる電流の最大値も小さくなり、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が減るので、負荷電流が小さくなる。
【００２１】
図５は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図３及び図４より大きく、例えば、数ｍｓ（ミリ秒）〜数十ｍｓのオーダーである。
実線５２３は、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧を表わす。破線５１３は、光源回路８１０を流れる負荷電流を表わす。細破線５１４は、負荷電流の平均値を表わす。実線５３１は、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間を表わす。細破線５３２は、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間の最大値を表わす。例えば、差動増幅器Ａ６１が出力できる電圧の範囲により、オン時間電圧の範囲が制限されるので、オン時間信号によって指示できるオン時間の範囲も制限される。
【００２２】
平滑コンデンサＣ２７の静電容量は、電源回路１００のフィードバックループの応答速度を速くするため、平滑目的のコンデンサとしては比較的小さい値に設定する。このため、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧の変化によって、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が変化すると、負荷電流も比較的大きく変化する。
全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が大きいタイミングでは、オン時間が短くても、負荷電流を目標電流に一致させることができるので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を短くする。
全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が小さいタイミングでは、オン時間を長くしなければ、負荷電流を目標電流に一致されることができないので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くする。
このように、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値の変化に合わせて、オン時間算出回路１６０は、オン時間を変化させ、負荷電流を目標電流に一致させる。
しかし、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値があまりにも小さいタイミングでは、オン時間を最大より長くしなければ、負荷電流を目標電流に一致させることができない。オン時間算出回路１６０は、オン時間を最大にするが、負荷電流は目標電流より小さくなる。
このため、負荷電流の平均値は、目標電流よりわずかに小さい値になる。
【００２３】
図６は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図３及び図４と同じである。
細破線５１５は、目標電流の値を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。
この例は、目標電流が小さく、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より小さくなることがある場合を示す。
【００２４】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間が経過したので、スイッチング素子Ｑ２５をオフにする。
平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が流れ、負荷電流が増える。
時刻５０５において、負荷電流の瞬時値が目標電流を超えると、オン時間算出回路１６０は、オン時間を少しずつ短くする。
時刻５０６において、オン時間が最低オン時間より小さくなると、オフ時間調整回路１７０が動作する。
時刻５０３において、平滑コンデンサＣ２７を流れる電流が０になるが、オフ時間調整回路１７０が動作しているので、ゼロクロス検出電圧は０にならない。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオフにしたままである。
時刻５０７において、負荷電流の瞬時値が目標電流を下回ると、オン時間算出回路１６０は、オン時間を少しずつ長くする。
時刻５０８において、オン時間が最低オン時間より大きくなると、オフ時間調整回路１７０が動作しなくなり、ゼロクロス検出電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００２５】
図７は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流またはオン時間を示す。横軸のスケールは、図５と同じである。
目標電流が小さい場合、全波整流回路１１０が出力する脈流の電圧瞬時値が高いタイミングにおいて、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短くなる場合がある。
オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短いと、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないので、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなる。これにより、負荷電流が減ると、オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が長くなり、最低オン時間を上回ると、スイッチング素子Ｑ２５がオンする。
したがって、スイッチング素子Ｑ２５をオンするタイミングでは、オン時間が必ず最低オン時間より長いことが保証されている。
【００２６】
オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が短か過ぎると、点灯制御ＩＣ１３０やスイッチング素子Ｑ２５の特性などにより、スイッチング素子Ｑ２５がオンしない可能性がある。意図せずしてスイッチング素子Ｑ２５がオンしない場合、利用者に光源のちらつきとして認識される可能性がある。
【００２７】
この実施の形態における電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が最低オン時間より長いことを保証できる。スイッチング素子Ｑ２５が確実にオンするので、光源のちらつきが発生するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短い間は、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないので、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなる。これにより、オン時間が最低オン時間より長くても、負荷電流の平均値を小さくすることができる。すなわち、オン時間を最低オン時間より短くしたのと実質的に同様の効果を得られる。このため、目標電流を小さく設定することができ、深い調光（光源を暗く点灯すること）を実現することができる。
【００２９】
なお、オフ時間調整回路１７０は、オン時間算出回路１６０の出力を入力するのでオン時間算出回路１６０より速い応答速度は必要ないが、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンオフする周波数に追随する必要がある。点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンオフする周波数は、例えば数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚであるから、オン時間算出回路１６０及びオフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、１０ｋＨｚ以上であることが必要であり、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下であることが望ましい。
【００３０】
このように、オン時間が最低オン時間を下回る可能性がない場合、電源回路１００は、二次巻線Ｌ２３を流れて平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったら、すぐにスイッチング素子Ｑ２５をオンにする（いわゆる臨界モードで動作）することにより、電力効率が高くなる。
また、オン時間が最低オン時間を下回った場合、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５をオンしないことにより、負荷電流を減少させる。オン時間算出回路１６０がオン時間を増加させるので、オン時間が最低オン時間を上回り、スイッチング素子Ｑ２５が確実にオンする。光源を暗く点灯するために目標電流を小さくしても、光源がちらつくのを防ぐことができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態２について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図８は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
【００３３】
オフ時間調整回路１７０は、部品の接続が実施の形態１と異なっている。すなわち、差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、オン時間算出回路１６０の出力に電気接続して、オン時間電圧を入力する。基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。整流素子Ｄ７４のカソード端子は、差動増幅器Ａ７１の出力端子に電気接続し、アノード端子は、スイッチング素子Ｑ２５の制御端子に電気接続している。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より大きい場合、整流素子Ｄ７４がオフになる。スイッチング素子Ｑ２５は、点灯制御ＩＣ１３０が生成した駆動信号にしたがってオンオフする。
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より小さい場合、整流素子Ｄ７４がオンになる。スイッチング素子Ｑ２５は、点灯制御ＩＣ１３０が生成した駆動信号にかかわらず、スイッチング素子Ｑ２５がオンしない。
なお、整流素子Ｄ７４がオンのとき、点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子から整流素子Ｄ７４へ電流が流れないようにするため、点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子とスイッチング素子Ｑ２５の制御端子との間に整流素子を挿入し、カソード端子を点灯制御ＩＣ１３０の駆動信号出力端子に接続し、アノード端子をスイッチング素子Ｑ２５の制御端子に接続する構成であってもよい。
【００３４】
オン時間算出回路１６０が指示するオン時間が最低オン時間より短い場合、実施の形態１では、点灯制御ＩＣ１３０が入力するゼロクロス信号を加工することにより、点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンしないようにするのに対し、この実施の形態では、点灯制御ＩＣ１３０が出力する駆動信号を加工することにより、スイッチング素子Ｑ２５がオンにならないようにする。このように構成しても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００３５】
すなわち、オン時間算出回路１６０が指示したオン時間が最低オン時間より短い場合に、スイッチング素子Ｑ２５がオンしないようにすることが重要であり、それを実現するための具体的な構成は、これと異なる構成であってもよい。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態３について、図９〜図１３を用いて説明する。
なお、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図９は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
直流変換回路１２０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流と、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間とに基づいて、スイッチング素子をオンオフする。直流変換回路１２０は、電流検出回路１４０が検出した負荷電流（指標値）が小さいほど、スイッチング素子のオフ時間を長くする。
【００３８】
図１０は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
実施の形態１と比較すると、オフ時間調整回路１７０及びゼロクロス検出回路１３２の構成が異なっている。
オフ時間調整回路１７０は、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３と、２つの分圧抵抗Ｒ７５，Ｒ７６とを有する。
差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、電流検出回路１４０の出力に電気接続して、電流検出回路１４０が生成した電流検出電圧を入力する。
分圧抵抗Ｒ７５と、基準電圧源Ｖ７２とは、互いに直列に電気接続している。分圧抵抗Ｒ７５と基準電圧源Ｖ７２との直列回路は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
分圧抵抗Ｒ７６と、コンデンサＣ７３とは、互いに並列に電気接続している。分圧抵抗Ｒ７６とコンデンサＣ７３との並列回路は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
ゼロクロス検出回路１３２は、補助巻線Ｌ２４と、制限抵抗Ｒ３３と、整流素子Ｄ３４とに加えて、遅延生成回路１８０を有する。
遅延生成回路１８０は、補助巻線Ｌ２４の両端電圧の変化が少し遅れてゼロクロス信号に反映されるよう、遅延を生成する。遅延生成回路１８０は、例えば、コンデンサＣ８１と、抵抗Ｒ８２と、整流素子Ｄ８３と、スイッチング素子Ｑ８４とを有する。
コンデンサＣ８１は、制限抵抗Ｒ３３と整流素子Ｄ３４との接続点と、グランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
抵抗Ｒ８２と、整流素子Ｄ８３と、スイッチング素子Ｑ８４とは、互いに並列に電気接続している。抵抗Ｒ８２と整流素子Ｄ８３とスイッチング素子Ｑ８４との並列回路は、補助巻線Ｌ２４とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
抵抗Ｒ８２は、コンデンサＣ８１を充放電する電流を制限することにより、遅延を生じさせる。
整流素子Ｄ８３は、コンデンサＣ８１を充電する向きの電流が流れるときにオンになり、抵抗Ｒ８２をバイパスする。
スイッチング素子Ｑ８４は、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ８４の制御端子（例えばゲート端子）は、オフ時間調整回路１７０の出力に電気接続している。
【００３９】
図１１は、この実施の形態における遅延生成回路１８０の特性を示す図である。
横軸は、電圧を示す。縦軸は、時定数を示す。
実線５４１は、オフ時間調整回路１７０の出力電圧と、コンデンサＣ８１の放電時定数との関係を表わす。細破線５２５は、スイッチング素子Ｑ８４が完全にオフになる電圧を表わす。細破線５２６は、スイッチング素子Ｑ８４が完全にオンになる電圧を表わす。
【００４０】
スイッチング素子Ｑ８４が完全にオフの場合、放電時定数は、大きい値になる。
スイッチング素子Ｑ８４が完全にオンの場合、抵抗Ｒ８２がバイパスされるので、放電時定数は、充電時定数とほぼ同じ、小さい値になる。
スイッチング素子Ｑ８４が中間状態の場合、放電時定数は、中間の値になる。
【００４１】
図１２は、この実施の形態における電源回路１００の動作の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧または電流を示す。横軸のスケールは、図３及び図４及び図６と同じである。
実線５１１は、一次巻線Ｌ２２を流れる電流を表わす。実線５１２は、二次巻線Ｌ２３を流れる電流を表わす。実線５２２は、ゼロクロス検出回路１３２が出力するゼロクロス検出電圧を表わす。破線５２４は、補助巻線Ｌ２４の両端電圧を表わす。
【００４２】
時刻５０１において、点灯制御ＩＣ１３０は、スイッチング素子Ｑ２５をオンする。
時刻５０２において、点灯制御ＩＣ１３０は、オン時間が経過したのでスイッチング素子Ｑ２５をオフにする。
補助巻線Ｌ２４の両端に、二次巻線Ｌ２３の両端電圧に比例する同極性の電圧が発生する。整流素子Ｄ８３がオンになり、制限抵抗Ｒ３３を介してコンデンサＣ８１を充電する電流が流れる。コンデンサＣ８１の充電時定数が小さいので、コンデンサＣ８１はすぐに充電される。オフ時間調整回路１７０が出力するゼロクロス検出電圧は、コンデンサＣ８１の両端電圧にほぼ等しい電圧になる。
時刻５０３において、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になり、補助巻線Ｌ２４の両端電圧は、ほぼ０になる。
スイッチング素子Ｑ８４がオフである場合、整流素子Ｄ８３がオフになるので、コンデンサＣ８１を放電する電流は、制限抵抗Ｒ３３及び抵抗Ｒ８２を介して流れる。コンデンサＣ８１の放電時定数が大きいので、コンデンサＣ８１は、ゆっくり放電する。
時刻５０８において、コンデンサＣ８１の両端電圧がほぼ０になる。
点灯制御ＩＣ１３０は、ゼロクロス検出電圧が０になったので、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になったと判定し、時刻５０４において、スイッチング素子Ｑ２５を再びオンにする。
【００４３】
このように、スイッチング素子Ｑ８４をオフにすると、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が実際に０になってから、そのことを点灯制御ＩＣ１３０が検知してスイッチング素子Ｑ２５をオンするまでに、遅延を生じさせることができる。
【００４４】
これに対し、スイッチング素子Ｑ８４がオンの場合は、コンデンサＣ８１を放電する電流がスイッチング素子Ｑ８４を流れ、抵抗Ｒ８２をバイパスするので、放電時定数が小さくなり、コンデンサＣ８１はすぐに放電する。このため、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になると、そのことを点灯制御ＩＣ１３０がすぐに検知してスイッチング素子Ｑ２５をオンする。
【００４５】
基準電圧源Ｖ７２が生成する基準電圧は、負荷電流が所定の基準電流に等しいときに電流検出回路１４０が生成する電流検出電圧に等しい。
負荷電流の平均値が基準電流より大きい場合、オフ時間調整回路１７０の出力電圧が高くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になると、すぐにスイッチング素子Ｑ２５をオンにする。
負荷電流の平均値が基準電流より小さい場合、オフ時間調整回路１７０の出力電圧が低くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる。このため、点灯制御ＩＣ１３０は、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから少し遅れて、スイッチング素子Ｑ２５をオンにする。スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間が長くなるので、オン時間が同じなら、負荷電流は小さくなる。このため、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くする。
【００４６】
図１３は、この実施の形態における電源回路１００の特性を示す図である。
横軸は、電流を示す。縦軸は、時間を示す。
破線５４２は、電流検出回路１４０が検出する負荷電流と、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンにするまでの遅延時間との関係を表わす。実線５４３は、目標電流と、負荷電流が目標電流に一致するオン時間との関係を表わす。細破線５１６は、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる電圧に対応する負荷電流を表わす。細破線５１７は、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる電圧に対応する負荷電流を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。細破線５１８，５１９は、最小目標電流を表わす。
【００４７】
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より大きい場合、遅延時間がほとんどなく、負荷電流とオン時間との間には、比例関係が成り立つ。
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さい場合、遅延によりオフ時間が長くなるので、負荷電流を目標電流に一致させるためには、オン時間を長くする必要がある。
このため、目標電流が細破線５１８で表わした最小目標電流より大きければ、オン時間が最低オン時間より長くなる。
【００４８】
これに対し、負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さくてもオフ時間を長くしない場合、オン時間が最低オン時間より長いことを保証するためには、目標電流が細破線５１９で表わした最小目標電流より大きい必要がある。
【００４９】
オン時間が最低オン時間より短いと、スイッチング素子Ｑ２５がオンしなくなり、光源がちらつく可能性がある場合、光源のちらつきを防止するには、オン時間が最低オン時間より長い必要がある。
負荷電流が小さい場合にオフ時間を長くすることにより、オン時間が最低オン時間より長いことが保証される最小目標電流を小さくすることができるので、深い調光を実現することができる。
【００５０】
なお、負荷電流が小さいほどオフ時間を長くすると更に負荷電流が小さくなる（すなわち、正帰還がかかる）から、オフ時間調整回路１７０の応答速度があまり速いと、負荷電流の微小な変化が増幅されて電源回路１００の動作が不安定になる可能性がある。このため、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、１０ｋＨｚ以下であることが必要である。特に、負荷電流は、全波整流回路１１０が出力した脈流の電圧瞬時値の影響を受けるため、交流電源ＡＣの周波数（例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）の２倍の周波数を基本周波数とする変動がある。このため、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数は、その周波数（例えば１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）よりも低いことが望ましい。
また、オン時間算出回路１６０は、オフ時間調整回路１７０がオフ時間を変えた場合に、それを補償する形でオン時間を変える必要があるので、オン時間算出回路１６０の応答上限周波数は、オフ時間調整回路１７０よりも高い必要がある。
【００５１】
なお、負荷電流が小さい場合にオフ時間を長くすることが重要であり、それを実現するための具体的な回路構成は、他の構成であってもよい。
【００５２】
また、負荷電流が小さくなるにしたがって、オフ時間が連続的に長くなっていく構成であってもよいし、負荷電流が所定の閾値より小さくなった場合に、オフ時間が段階的に長くなる構成であってもよい。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、分圧抵抗Ｒ７６をなくし、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間には、コンデンサＣ７３だけを接続する構成とする。これにより、オフ時間調整回路１７０は、直流に対する増幅率が非常に大きい積分回路として機能する。
【００５３】
なお、負荷電流が０またはそれに近い所定の閾値より小さい場合は、逆に遅延時間を小さくし、あるいは、遅延時間をなくす構成であってもよい。そうすれば、電源投入時の立ち上がりを速くすることができる。電源投入時には、負荷電流が０であることから、遅延時間が大きいと、立ち上がりが遅くなるためである。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、オフ時間調整回路１７０とは別に、電流検出電圧と閾値電圧とを比較する比較回路を設け、スイッチング素子Ｑ８４と並列に、比較回路の比較結果に基づいて、電流検出電圧が閾値電圧より小さい場合にオンするスイッチング素子を設ける。負荷電流がほぼ０である場合、電流検出電圧が閾値電圧より小さくなるから、スイッチング素子がオンになり、コンデンサＣ８１の放電時定数が小さくなるので、遅延時間が小さくなる。
【００５４】
また、電源投入時の立ち上がりを速くするための別の構成として、例えば、基準電圧源Ｖ７２の電圧が、電源投入時には０であり、その後、ゆっくりと大きくなって基準電圧に達する構成としてもよい。そうすれば、電源投入時には、スイッチング素子Ｑ８４がオンになり、遅延時間が小さくなる。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、全波整流回路１１０の出力により充電されるコンデンサを設け、コンデンサの両端電圧が基準電圧を超えないようにする構成（例えばコンデンサと並列に接続したツェナーダイオードなど）を設けて、基準電圧源Ｖ７２とする。コンデンサの充電時定数を大きくすれば、基準電圧源Ｖ７２の出力電圧は、電源投入時には０であり、ゆっくりと上昇して基準電圧に達する。なお、電源切断時には、コンデンサが速やかに放電されるよう構成することが望ましい。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態４について、図１４〜図１６を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１４は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す構成図である。
直流変換回路１２０は、調光入力回路１５０が算出した目標電流と、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間とに基づいて、スイッチング素子をオンオフする。直流変換回路１２０は、調光入力回路１５０が算出した目標電流（指標値）が小さいほど、スイッチング素子のオフ時間を長くする。
【００５７】
図１５は、この実施の形態における電源回路１００の構成を示す回路図である。
ゼロクロス検出回路１３２は、実施の形態３で説明したものと同様である。
オフ時間調整回路１７０は、例えば、差動増幅器Ａ７１と、基準電圧源Ｖ７２と、コンデンサＣ７３とを有する。
差動増幅器Ａ７１の正入力端子は、調光入力回路１５０の出力に電気接続して、調光入力回路１５０が生成した目標電圧を入力する。
基準電圧源Ｖ７２は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子とグランド配線ＧＮＤとの間に電気接続している。
コンデンサＣ７３は、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と出力端子との間に電気接続している。
【００５８】
目標電圧が基準電圧源Ｖ７２の基準電圧より高い場合、オフ時間調整回路１７０の出力が高くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオンになる。これにより、コンデンサＣ８１の放電時定数が小さくなり、遅延時間が小さくなる。
目標電圧が基準電圧源Ｖ７２の基準電圧より低い場合、オフ時間調整回路１７０の出力が低くなり、スイッチング素子Ｑ８４がオフになる。これにより、コンデンサＣ８１の放電時定数が大きくなり、遅延時間が大きくなる。オフ時間が長くなる分、負荷電流が小さくなるので、オン時間算出回路１６０は、オン時間を長くして、負荷電流を目標電流に一致させる。
【００５９】
図１６は、この実施の形態における電源回路１００の特性を示す図である。
横軸は、電流を示す。縦軸は、時間を示す。
破線５４２は、調光入力回路１５０が算出する目標電流と、平滑コンデンサＣ２７を充電する電流が０になってから点灯制御ＩＣ１３０がスイッチング素子Ｑ２５をオンにするまでの遅延時間との関係を表わす。実線５４３は、目標電流と、負荷電流が目標電流に一致するオン時間との関係を表わす。細破線５１７は、スイッチング素子Ｑ８４のオンオフが切り替わる電圧に対応する目標電流を表わす。細破線５３３は、最低オン時間を表わす。細破線５１８は、最小目標電流を表わす。
【００６０】
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より大きい場合、遅延時間がほとんどなく、負荷電流とオン時間との間には、比例関係が成り立つ。
負荷電流が細破線５１７で表わした電流より小さい場合、遅延によりオフ時間が長くなるので、負荷電流を目標電流に一致させるためには、オン時間を長くする必要がある。
このため、目標電流が細破線５１８で表わした最小目標電流より大きければ、オン時間が最低オン時間より長くなる。
【００６１】
このように、負荷電流ではなく目標電流に基づいて、目標電流が小さい場合にオフ時間を長くする構成としても、実施の形態３と同様、最小目標電流を小さくすることができ、深い調光を実現することができる。
【００６２】
また、目標電流が小さいとオフ時間を長くするので、オン時間を変えなくても負荷電流が小さくなる（すなわち、フィードフォワード制御である）から、目標電流の変化に対して、電源回路１００の応答速度が速くなる。
また、フィードフォワード制御であるから、オフ時間調整回路１７０の応答上限周波数を制限する必要がなく、オフ時間調整回路１７０の部品数を削減し、電源回路１００の製造コストを抑えることができる。
【００６３】
なお、目標電流が小さい場合にオフ時間を長くすることが重要であり、それを実現するための具体的な回路構成は、他の構成であってもよい。
【００６４】
また、目標電流が閾値より小さくなった場合に、オフ時間を段階的に大きくするのではなく、目標電流が小さくなるにしたがって、オフ時間を連続的に大きくする構成であってもよい。
これを実現するための具体的な回路構成は限定しないが、例えば、差動増幅器Ａ７１の負入力端子と基準電圧源Ｖ７２との間に分圧抵抗を設け、コンデンサＣ７３の代わりに、もう一つの分圧抵抗を設ける。これにより、オフ時間調整回路１７０は、目標電圧と基準電圧との差を、分圧抵抗の分圧比に基づく増幅率で増幅する増幅器として機能する。
【００６５】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。
【００６６】
例えば、直流変換回路１２０は、フライバックコンバータ回路ではなく、フォワードコンバータ回路やバックコンバータ回路やブーストコンバータ回路やその他のスイッチング電源回路であってもよい。
あるいは、直流変換回路１２０は、複数段のスイッチング電源回路を組み合わせた構成であってもよい。ただし、直流変換回路１２０は、１段のスイッチング電源回路（いわゆる１コンバータ方式）で構成するほうが、部品数を減らすことができるので、電源回路１００を小型化し、製造コストを抑え、電力損失を抑えることができる。
【００６７】
あるいは、実施の形態３で説明した構成において、オフ時間調整回路１７０が、負荷電流ではなく、オン時間算出回路１６０が算出したオン時間を入力する構成であってもよい。そうすれば、オン時間が最低オン時間より長いことを確実に保証することができる。オフ時間調整回路１７０が負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、負荷電流や目標電流とオン時間との関係があらかじめわかっている必要がある。これに対し、オフ時間調整回路１７０がオン時間を入力する構成であれば、負荷電流や目標電流とオン時間との関係があらかじめわかる必要がなく、電源回路１００の設計が容易になる。また、負荷電流や目標電流とオン時間との関係は、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値によって変化する。電源回路１００が、海外など、交流電源ＡＣの電圧実効値が異なる地域でも正常に動作することを保証する、いわゆる電源電圧フリーの設計である場合、交流電源ＡＣの電圧実効値は、例えば、１００Ｖ〜２５４Ｖの範囲の値をとる可能性がある。オフ時間調整回路１７０が負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、オン時間がもっとも短くなる場合（すなわち、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値がもっとも高い場合）に、オン時間が最低オン時間より長くなるように、基準電圧を設定する必要がある。このため、交流電源ＡＣから入力する交流の電圧実効値が低く、オン時間が比較的長い場合でも、遅延時間が生じるので、電源回路１００の電力効率が下がる場合がある。オフ時間調整回路１７０がオン時間を入力する構成であれば、オン時間が比較的長い場合には、遅延時間が生じないので、電源回路１００の電力効率を高めることができる。
【００６８】
あるいは、オフ時間調整回路１７０が、オン時間ではなく、負荷電流や目標電流を入力する構成の場合、基準電圧源Ｖ７２が出力する基準電圧を、交流電源ＡＣの電圧実効値に応じて変化させる構成であってもよい。例えば、基準電圧源Ｖ７２は、交流電源ＡＣの電圧実効値に比例する基準電圧を生成する。そうすれば、交流電源ＡＣの電圧実効値が低い場合には、それに応じて、基準電圧が低くなる。負荷電流や目標電流が同じであっても、交流電源ＡＣの電圧実効値が高い場合には、遅延時間が生じて、オン時間が短くなり過ぎるのを防ぎ、交流電源ＡＣの電圧実効値が低い場合には、遅延時間が生じず、電源回路１００の電力効率を高くすることができる。
【００６９】
なお、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐため、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くする代わりに、例えば、スイッチング素子Ｑ２５の駆動周波数を低くする構成であってもよい。上述した実施の形態においても、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くすると、それを補うために、オン時間算出回路１６０がスイッチング素子Ｑ２５のオン時間を長くするので、スイッチング素子Ｑ２５の駆動周波数が低くなる。
【００７０】
あるいは、電源回路１００は、スイッチング素子Ｑ２５のオン時間が短くなり過ぎるのを防ぐため、一次巻線Ｌ２２に印加される電圧の実効値を小さくする構成であってもよい。上述した実施の形態においても、スイッチング素子Ｑ２５のオフ時間を長くすると、全波整流回路１１０が出力した脈流が一次巻線Ｌ２２に印加される期間の割合（デューティ比）が減るので、一次巻線Ｌ２２に印加される電圧の実効値が小さくなる。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 電源回路、１１０ 全波整流回路、１２０ 直流変換回路、１３０ 点灯制御ＩＣ、１３２ ゼロクロス検出回路、１４０ 電流検出回路、１５０ 調光入力回路、１６０ オン時間算出回路、１７０ オフ時間調整回路、１８０ 遅延生成回路、５０１〜５０８ 時刻、５１１，５１２，５２１〜５２３，５３１，５４１，５４３ 実線、５１３，５２４，５４２ 破線、５１４〜５１９，５２５，５２６，５３２，５３３ 細破線、８００ 照明器具、８１０ 光源回路、Ａ６１，Ａ７１ 差動増幅器、ＡＣ 交流電源、Ｃ１１ ノイズ除去コンデンサ、Ｃ２７ 平滑コンデンサ、Ｃ６２，Ｃ７３，Ｃ８１ コンデンサ、Ｄ２６，Ｄ３４，Ｄ７４，Ｄ８３ 整流素子、ＤＢ ダイオードブリッジ回路、ＧＮＤ グランド配線、Ｌ２２ 一次巻線、Ｌ２３ 二次巻線、Ｌ２４ 補助巻線、Ｑ２５，Ｑ８４ スイッチング素子、Ｒ３１ 起動抵抗、Ｒ３３ 制限抵抗、Ｒ４１ 電流検出抵抗、Ｒ７５，Ｒ７６ 分圧抵抗、Ｒ８２ 抵抗、Ｔ２１ トランス、Ｖ７２ 基準電圧源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、上記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを有し、負荷回路に対して直流を供給する直流変換回路と、
上記直流変換回路が供給した直流により上記負荷回路を流れる負荷電流を検出する電流検出回路と、
上記電流検出回路が検出した負荷電流と、上記負荷回路に流すべき目標電流とに基づいて、上記スイッチング素子のオン時間を算出するオン時間算出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記オン時間算出回路が算出したオン時間にしたがって、上記スイッチング素子を駆動し、上記オン時間及び上記負荷電流及び上記目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、上記指標値が小さいほど、上記スイッチング素子をオフにしている時間を長くすることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記駆動回路は、上記指標値が所定の閾値より小さい場合に、上記スイッチング素子をオンしないことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記直流変換回路は、
上記負荷回路を流れる電流を平滑化する平滑コンデンサと、
上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを検出するゼロクロス検出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記スイッチング素子をオフしたのち、上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを上記ゼロクロス検出回路が検出した場合に、上記スイッチング素子をオンにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
上記直流変換回路は、
上記負荷回路を流れる電流を平滑化する平滑コンデンサと、
上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを検出するゼロクロス検出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記指標値が小さいほど長い遅延時間を算出し、上記スイッチング素子をオフしたのち、上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを上記ゼロクロス検出回路が検出してから、上記遅延時間が経過した場合に、上記スイッチング素子をオンにすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置と、
上記電源装置から供給された直流によって点灯する光源を有する負荷回路とを有することを特徴とする照明器具。
【請求項１】
スイッチング素子と、上記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを有し、負荷回路に対して直流を供給する直流変換回路と、
上記直流変換回路が供給した直流により上記負荷回路を流れる負荷電流を検出する電流検出回路と、
上記電流検出回路が検出した負荷電流と、上記負荷回路に流すべき目標電流とに基づいて、上記スイッチング素子のオン時間を算出するオン時間算出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記オン時間算出回路が算出したオン時間にしたがって、上記スイッチング素子を駆動し、上記オン時間及び上記負荷電流及び上記目標電流のうち少なくともいずれかを指標値とし、上記指標値が小さいほど、上記スイッチング素子をオフにしている時間を長くすることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記駆動回路は、上記指標値が所定の閾値より小さい場合に、上記スイッチング素子をオンしないことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記直流変換回路は、
上記負荷回路を流れる電流を平滑化する平滑コンデンサと、
上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを検出するゼロクロス検出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記スイッチング素子をオフしたのち、上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを上記ゼロクロス検出回路が検出した場合に、上記スイッチング素子をオンにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
上記直流変換回路は、
上記負荷回路を流れる電流を平滑化する平滑コンデンサと、
上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを検出するゼロクロス検出回路とを有し、
上記駆動回路は、上記指標値が小さいほど長い遅延時間を算出し、上記スイッチング素子をオフしたのち、上記平滑コンデンサを充電する電流が零になったことを上記ゼロクロス検出回路が検出してから、上記遅延時間が経過した場合に、上記スイッチング素子をオンにすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置と、
上記電源装置から供給された直流によって点灯する光源を有する負荷回路とを有することを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−８０６４０（Ｐ２０１３−８０６４０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０５９５（Ｐ２０１１−２２０５９５）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
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