电源装置和使用该电源装置的照明设备的制造方法

电源装置和使用该电源装置的照明设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电源装置和使用该电源装置的照明设备，并且更具体地涉及被配置为向负载供给电力的电源装置和使用该电源装置的照明设备。
【背景技术】
[0002]迄今为止，已提出了作为电源而包括在各种电子设备中的开关电源电路(例如，参考日本特开2001-339948，以下称为“文献I”)。
[0003]文献I所述的开关电源电路包括:全波整流电路，其包括桥式整流电路和平滑电容器；以及主开关元件。此外，开关电源电路还包括:开关驱动单元，其被配置为驱动主开关元件；以及绝缘换流变压器，其包括一次绕组和二次绕组。
[0004]使用MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)作为主开关元件。在主开关元件的漏极和源极之间连接有并联谐振电容器。此外，在主开关元件的漏极和源极之间还连接有钳位二极管。
[0005]有源钳位电路并联连接至一次绕组。该有源钳位电路包括:辅助开关元件；自激驱动电路，其被配置为驱动该辅助开关元件；钳位电容器；以及钳位二极管。该自激驱动电路包括电容器、两个电阻器以及设置在绝缘换流变压器中的驱动绕组。
[0006]在绝缘换流变压器的二次侧上形成有倍压半波整流电路。该倍压半波整流电路包括二次绕组、串联谐振电路、第一整流二极管、第二整流二极管和平滑电容器。该串联谐振电容器串联连接至二次绕组。第一整流二极管与二次绕组和串联谐振电容器的串联电路并联连接。第二整流二极管和平滑电容器的串联电路与二次绕组和串联谐振电容器的串联电路并联连接。
[0007]如上所述，由于在文献I所述的传统开关电源电路中在绝缘换流变压器的二次侧上形成倍压半波整流电路，因此难以使该开关电源电路进一步小型化。此外，最近期望使作为电源而包括在各种电子设备中的电源装置进一步小型化。

【发明内容】

[0008]本发明是考虑到上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供能够进一步小型化的电源装置和使用该电源装置的照明设备。
[0009]根据本发明的方面的一种电源装置，包括:电源单元，其被配置为根据输入电压来生成第一直流电压；转换单元，其被配置为将从所述电源单元输出的所述第一直流电压转换成与所述第一直流电压不同的第二直流电压；以及控制单元，其被配置为控制所述转换单元，其中，所述转换单元是有源钳位型反激转换器，并且包括:主开关元件；子开关元件；反激型的变压器，其包括一次绕组和二次绕组；以及整流元件，其被配置为对所述二次绕组中产生的第一电压进行半波整流，其中，所述主开关元件和所述子开关元件各自包括第一主端子、第二主端子和控制端子，所述一次绕组与所述主开关元件串联连接，并且所述一次绕组与谐振电容器和所述子开关元件的串联电路并联连接，所述二次绕组与所述整流元件和谐振电感器的串联电路串联连接，所述控制单元被配置为控制所述主开关元件和所述子开关元件，并且包括以下控制模式作为控制模式:所述主开关元件被置于接通状态并且所述子开关元件被置于断开状态的第一控制模式；所述主开关元件被置于断开状态并且所述子开关元件被置于接通状态的第二控制模式；以及所述主开关元件和所述子开关元件这两者都被置于断开状态的第三控制模式，所述控制单元被配置为使所述第一控制模式和所述第二控制模式隔着所述第三控制模式交替进行，以及分别对所述谐振电容器的电容和所述谐振电感器的电感进行设置，以使得在所述主开关元件处于断开状态并且所述子开关元件处于接通状态的时间段中，所述主开关元件的所述第一主端子和所述第二主端子之间所产生的第二电压在所述时间段中随时间经过的波形呈凸曲线形状，其中所述第二电压是由于至少所述谐振电容器、所述一次绕组和所述谐振电感器的谐振现象而产生的。
[0010]根据本发明的另一方面的一种照明设备，包括:上述电源装置；光源单元，其能够利用所述电源装置进行工作；以及设备本体，用于安装所述电源装置和所述光源单元。
【附图说明】
[0011]附图通过仅示例而非限制性的方式示出根据本教导的一个或多个实现方式。在这些附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
[0012]图1是根据实施例1的电源装置的电路图；
[0013]图2是示出根据实施例1的电源装置的操作的时序图；
[0014]图3是根据实施例1的电源装置的模拟模型的电路图；
[0015]图4是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的时序图；
[0016]图5是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的另一时序图；
[0017]图6是作为使用模拟模型所进行的模拟的结果的示出电源装置的操作的又一时序图；
[0018]图7是关于使用电源装置的模拟模型所进行的模拟的结果、变压器的绕组比和谐振电容器的电容之间的相关图；
[0019]图8是根据实施例1的照明设备的安装状态下的示意侧视图；
[0020]图9是根据实施例1的照明设备的示意立体图；
[0021]图10是根据实施例2的电源装置的电路图；
[0022]图11是示出根据实施例2的电源装置中的整流电路、功率因数改善电路和电源单兀的电路图；以及
[0023]图12是用作比较例的电源装置的电路图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]以下将参考图1和2来说明根据本实施例的电源装置10。
[0026]电源装置10被配置为向负载21供给电力。例如，可以使用包括两个以上的固态发光元件22的光源单元23作为负载21。例如，可以使用发光二极管等作为固态发光元件22。注意，电源装置10没有包括负载21作为构成元件。
[0027]光源单元23包括两个以上的固态发光元件22。尽管固态发光元件22的电气连接是串联连接，但该电气连接不限于串联连接。固态发光元件22的电气连接可以是并联连接，或者可以是组合串联连接和并联连接的连接。假定固态发光元件22的发光颜色为白色，但该发光颜色不限于白色。
[0028]尽管在光源单元23中固态发光元件22的数量为两个以上，但该数量也可以为一个。在光源单元23中使用发光二极管作为固态发光元件22，但该发光元件不限于发光二极管。例如，在光源单元23中，可以使用半导体激光元件或有机电致发光元件等作为固态发光元件22。注意，尽管在电源装置10中使用光源单元23作为负载21，但负载不限于发光单元23。例如，在电源装置10中，可以使用二次电池等作为负载21。
[0029]电源装置10包括:电源单元I，其被配置为根据输入电压来生成DC (直流)电压(第一 DC电压);转换单元2，其被配置为将从电源单元I输出的第一 DC电压转换成与该第一 DC电压不同的DC电压(第二 DC电压)；以及控制单元3，其被配置为控制转换单元2。
[0030]用于对正弦波状的AC (交流)电压进行相位控制的相位控制电路11以电气方式连接至电源单元I的输入侧。例如，商用电源25等以电气方式连接至相位控制电路11的输入侧。相位控制电路11被配置为对以电气方式连接至转换单元2的输出侧的光源单元23中的各个固态发光元件22进行调光。例如，可以使用调光器等作为相位控制电路11。
[0031]电源单元I被配置为获取相位控制电路11进行了相位控制的电压作为输入电压，并且根据该输入电压生成第一 DC电压。例如，可以使用包括二极管桥和电容器的整流平滑电路等作为电源单元I。
[0032]转换单元2是有源钳位型反激转换器。转换单元2包括主开关元件Ql、子开关元件Q2、反激变压器Tl和整流元件4。主开关元件Ql和子开关元件Q2各自具有晶体管结构。例如，可以使用常闭型η沟道MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)等作为主开关元件Ql和子开关元件Q2。反激变压器Tl包括一次绕组LI和二次绕组L2。整流元件4被配置为对绕组L2中所产生的电压进行半波整流。例如，可以使用二极管(第一二极管)等作为整流元件4。在变压器Tl的一次侧设置有三次绕组L3和四次绕组L4。三次绕组L3和四次绕组L4磁耦合至一次绕组LI。具体地，四次绕组L4磁耦合至一次绕组LI，以使得可以获得极性与一次绕组LI中所产生的电压的极性相反的电压。
[0033]一次绕组LI的第一端连接至电源单元I的高电位侧，并且经由谐振电容器Cl连接至子开关元件Q2的第一主端子(在本实施例中为漏极端子)。子开关元件Q2的第二主端子(在本实施例中为源极端子)连接至一次绕组LI的第二端，并且连接至主开关元件Ql的第一主端子(在本实施例中为漏极端子)。简言之，一次绕组LI与主开关元件Ql串联连接，并且与谐振电容器Cl和子开关元件Q2的串联电路并联连接。
[0034]主开关元件Ql的第二主端子(在本实施例中为源极端子)经由电阻器Rl连接至电源单元I的低电位侧。电源单元I的低电位侧接地。
[0035]主开关元件Ql和子开关元件Q2的控制端子(在本实施例中为栅极端子)连接至控制单元3。图1中的二极管7表示用作主开关元件Ql的η沟道MOSFET的寄生二极管。此外，图1中的电容器8表示用作主开关元件Ql的η沟道MOSFET的寄生电容器。图1中的二极管9表示用作子开关元件Q2的η沟道MOSFET的寄生二极管。
[0036]二次绕组L2的第一端连接至整流元件4的第一端(在本实施例中为二极管的阳极)。整流元件4的第二端(在本实施例中为二极管的阴极)连接至谐振电感器L5的第一端。谐振电感器L5的第二端连接至平滑用的电容器C2的高电位侧。电容器C2的低电位侧连接至二次绕组L2的第二端。二次绕组L2的第二端连接至电源单元I的低电位侧。简言之，二次绕组L2与整流元件4和谐振电感器L5的串联电路串联连接。
[0037]控制单元3被配置为控制主开关元件Ql和子开关元件Q2。此外，作为控制模式，控制单元3包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式。第一控制模式是主开关元件Ql被置于接通状态并且子开关元件Q2被置于断开状态的控制模式。第二控制模式是主开关元件Ql被置于断开状态并且子开关元件Q2被置于接通状态的控制模式。第三控制模式是主开关元件Ql和子开关元件Q2这两者都被置于断开状态的控制模式。控制单元3被配置为如图2所示，使第一控制模式和第二控制模式隔着第三控制模式交替进行。注意，图2中的SI表示控制单元3的控制模式是第一控制模式的时间段。此外，图2中的S2表示控制单元3的控制模式是第二控制模式的时间段。此外，图2中的S3表示控制单元3的控制模式是第三控制模式的时间段。
[0038]控制单元3包括第一控制电路5和第二控制电路6。第一控制电路5被配置为控制主开关元件Q1。第二控制电路6被配置为控制子开关元件Q2。
[0039]第一控制电路5被配置为基于转换单元2的输出电流Il的大小来控制主开关元件Q1。第一控制电路5的操作电源是变压器Tl的三次绕组L3中所产生的电压。三次绕组L3的第一端连接至二极管Dl的阳极。 二极管Dl的阴极连接至第一控制电路5。此外，二极管Dl的阴极经由电容器C3连接至电源单元I的低电位侧。三次绕组L3的第二端经由电阻器R2连接至二极管D2的阳极。二极管D2的阳极连接至第一控制电路5。二极管D2的阴极连接至电源单元I的低电位侧。由于在电源装置10中三次绕组L3磁耦合至一次绕组LI，因此在一次绕组LI中电流流动的情况下，在三次绕组L3中电流流动。因此，第一控制电路5可以使用变压器Tl的三次绕组L3中所产生的电压作为操作电源。
[0040]第一控制电路5被配置为接收与转换单元2的输出电流Il相对应的第一检测信号。第一控制电路5经由电阻器R5和电阻器R6的串联电路连接至电容器C2的低电位侧。在电源装置10中，光源单元23连接在电阻器R5和电阻器R6的连接点与电容器C2的高电位侧之间。光源单元23的阳极侧连接至电容器C2的高电位侧。光源单元23的阴极侧连接至电阻器R5和电阻器R6的连接点。
[0041]电阻器R5是用于检测转换单元2的输出电流Il的电阻器。也就是说，在电源装置10中，电阻器R5两端的电压的大小与转换单元2的输出电流Il的大小相对应。也就是说，输出电流Il越大，电阻器R5两端的电压越大。在电源装置10中，电阻器R5两端的电压的电压信号构成了用于检测转换单元2的输出电流Il的第一检测信号。也就是说，第一检测信号的大小与电阻器R5两端的电压的大小相对应。电阻器R5两端的电压越大，第一检测信号越大。因此，第一控制电路5可以检测转换单元2的输出电流11，并且可以基于第一检测信号的大小来控制主开关元件Q1。换句话说，第一控制电路5被配置为基于转换单元2的输出电流Il的大小来控制主开关元件Ql。因此，第一控制电路5可以使转换单元2的输出电流Il恒定。也就是说，控制单元3控制转换单元2，以使得转换单元2的输出电流Il恒定。
[0042]此外，第一控制电路5被配置为接收与主开关元件Ql中流动的电流12相对应的第二检测信号。第一控制电路5连接至主开关元件Ql的源极端子。
[0043]电阻器Rl是用于检测主开关元件Ql中流动的电流12的电阻器。也就是说，在电源装置10中，电阻器Rl两端的电压的大小与主开关元件Ql中流动的电流12的大小相对应。也就是说，电流12越大，电阻器Rl两端的电压越大。在电源装置10中，电阻器Rl两端的电压的电压信号构成了用于检测主开关元件Ql中流动的电流12的第二检测信号。也就是说，第二检测信号的大小与电阻器Rl两端的电压的大小相对应。电阻器Rl两端的电压越大，第二检测信号越大。因此，第一控制电路5可以检测主开关元件Ql中流动的电流12，并且可以基于第二检测信号的大小来控制主开关元件Q1。
[0044]第一控制电路5被配置为接收包括电源信息的电源信息信号。电源信息包括电源单元I的输入电压的波形、电源单元I的输入电压的振幅和电源单元I的输入电压的相位中的至少一个。第一控制电路5连接至相位控制电路11和电源单元I的连接点。在电源装置10中，电源信息信号例如是用于指示固态发光元件22的调光水平的调光信号(第一调光信号)，并且具有利用相位控制电路11进行了相位控制的电压的波形。因此，电源装置10例如可以基于电源信息信号的电源信息(在本实施例中为相位)来对光源单元23进行调光。
[0045]此外，第一控制电路5被配置为接收与转换单元2的输出电压Vl相对应的第三检测信号。电阻器R7和电阻器R8的串联电路与电容器C2并联连接。第一控制电路5连接至电阻器R7和电阻器R8的连接点。
[0046]电阻器R7和电阻器R8的串联电路是用于检测转换单元2的输出电压Vl的分压电路。也就是说，在电源装置10中，电阻器R8两端的电压的大小与转换单元2的输出电压Vl的大小相对应。也就是说，输出电压Vl越大，电阻器R8两端的电压越大。在电源装置10中，电阻器R8两端的电压的电压信号构成了用于检测转换单元2的输出电压Vl的第三检测信号。也就是说，第三检测信号的大小与电阻器R8两端的电压的大小相对应。电阻器R8两端的电压越大，第三检测信号越大。因此，第一控制电路5可以检测转换单元2的输出电压VI，并且可以基于第三检测信号的大小来控制主开关元件Q1。也就是说，第一控制电路5被配置为基于第三检测信号的大小来控制主开关元件Q1。
[0047]第二控制电路6是自激型控制电路。第二控制电路6被配置为基于四次绕组L4中所产生的电压的大小来控制子开关元件Q2。第二控制电路6包括两个电阻器R3和R4以及电容器C4。四次绕组L4的第一端连接至主开关元件Ql的漏极端子和子开关元件Q2的源极端子。四次绕组L4的第二端经由电阻器R3、电容器C4和电阻器R4的串联电路连接至主开关元件Ql的漏极端子和子开关元件Q2的源极端子。电容器C4和电阻器R4的连接点连接至子开关元件Q2的栅极端子。因此，第二控制电路6可以与第一控制电路5所进行的主开关元件Ql的接通和断开连动地接通和断开子开关元件Q2。也就是说，第二控制电路6被配置为与第一控制电路5所进行的主开关元件Ql的接通和断开连动地接通和断开子开关元件Q2。
[0048]第一控制电路5包括第一控制单元12和第二控制单元13。第一控制单元12被配置为控制主开关元件Ql的接通和断开。例如，可以使用第一控制IC等作为第一控制单元12。第二控制单元13被配置为控制第一控制单元12。例如，可以使用微计算机等作为第二控制单元13。
[0049]第一控制单元12连接至主开关元件Ql的栅极端子。此外，第一控制单元12连接至主开关元件Ql的源极端子。此外，第一控制单元12经由电阻器R5和电阻器R6的串联电连接至电容器C2的低电位侧。简言之，第一控制单元12被配置为接收第一检测信号。
[0050]第二控制单元13连接至二极管D2的阳极。此外，第二控制单元13连接至电阻器R7和电阻器R8的连接点。此外，第二控制单元13连接至相位控制电路11和电源单元I的连接点。简言之，第二控制单元13被配置为接收第三检测信号和电源信息信号。
[0051]第二控制单元13被配置为在接收到电源信息信号时，生成用于基于该电源信息信号的电源信息(在本实施例中为相位)来控制第一控制单元12的第一控制信号。例如，可以使用第一 PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)信号等作为第一控制信号。第二控制单元13包括第一存储单元。该第一存储单元存储使电源信息信号的电源信息与第一控制信号的第一占空比相关联的第一数据表。第二控制单元13被配置为根据该第一数据表来生成具有与电源信息信号的电源信息相对应的第一占空比的第一控制信号。
[0052]此外，第二控制单元13被配置为将第一控制信号输出至第一控制单元12。简言之，第二控制单元13被配置为将用于基于电源信息信号的电源信息来控制第一控制单元12的第一控制信号输出至第一控制单元12。
[0053]第一控制单元12被配置为基于从第二控制单元13输出的第一控制信号的第一占空比以及第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。在一个示例中，第一控制单元12被配置为控制主开关元件Ql的接通和断开，以使得根据从第二控制单元13输出的第一控制信号的第一占空比来改变转换单元2的输出电流Il (改变第一检测信号的大小)。因此，电源装置10例如可以对光源单元23进行调光，并且可以抑制转换单元2的输出电流Il的波动。因而，电源装置10可以对光源单元23进行调光，并且可以抑制从光源单元23发出的光的闪烁。
[0054]第二控制单元13被配置为在第三检测信号的大小为预设阈值以上的情况下，停止第一控制单元12所进行的主开关元件Ql的接通和断开、或者停止转换单元2的操作。因此，例如在向电源单元I的输入电压施加雷击浪涌(lightning surge)的情况下，电源装置10可以抑制过电流在光源单元23中流动。注意，可以预先将该阈值存储在第二控制单元13的第一存储单元中。
[0055]电源装置10包括接收器15。接收器15例如可以从无线远程控制器24接收无线信号。该无线信号的示例包括红外线信号和无线电信号。在电源装置10中，将调光信号(第二调光信号)叠加在无线信号上。该第二调光信号是用于指示固态发光元件22的点亮、熄灭或调光的信号。例如，可以使用第二 PWM信号作为第二调光信号。
[0056]接收器15以电气方式连接至第二控制单元13。此外，接收器15被配置为在从远程控制器24接收到无线信号时，将叠加在无线信号上的第二调光信号输出至第二控制单元13。简言之，第二控制单元13被配置为接收用于指示固态发光元件22的调光水平的第二调光信号。
[0057]第二控制单元13被配置为在从接收器15接收到第二调光信号时，生成用于基于第二调光信号的第二占空比来控制第一控制单元12的第二控制信号。例如，可以使用第三PWM信号作为第二控制信号。第二控制单元13的第一存储单元存储使第二调光信号的第二占空比与第二控制信号的第三占空比相关联的第二数据表。第二控制单元13根据该第二数据表来生成具有与第二调光信号的第二占空比相对应的第三占空比的第二控制信号。
[0058]此外，第二控制单元13被配置为将第二控制信号输出至第一控制单元12。简言之，第二控制单元13被配置为将用于基于第二调光信号的第二占空比来控制第一控制单元12的第二控制信号输出至第一控制单元12。
[0059]第一控制单元12被配置为基于从第二控制单元13输出的第二控制信号的第三占空比以及第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。换句话说，第一控制单元12还包括用于基于从第二控制单元13输出的第二控制信号的第三占空比以及第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开的功能。在一个示例中，第一控制单元12被配置为在从第二控制单元13接收到第二控制信号时，控制主开关元件Ql的接通和断开，以使得根据第二控制信号的第三占空比来改变转换单元2的输出电流Il (改变第一检测信号的大小)。因此，电源装置10例如可以对光源单元23进行调光，并且可以抑制转换单元2的输出电流Il的波动。因而，电源装置10可以对光源单元23进行调光，并且可以抑制从光源单元23发出的光的闪烁。注意，尽管电源装置10包括接收器15，但结构并非特别局限于此。电源装置10可以不包括接收器15。
[0060]第一控制电路5包括第三控制单元14。第三控制单元14被配置为输出用于调节转换单元2的输出电流Il的大小的调节信号。例如，可以使用第二控制IC等作为第三控制单元14。第三控制单元14被配置为基于输入至第二控制单元13的电源信息信号的电源信息来输出调节信号。第三控制单元14以电气方式连接至第二控制单元13。第二控制单元13被配置为在接收到电源信息信号时，将电源信息信号输出至第三控制单元14。第三控制单元14包括第二存储单元。该第二存储单元存储使电源信息信号的电源信息(在本实施例中为相位)与调节信号的大小相关联的第三数据表。第三控制单元14被配置为根据该第三数据表来输出与电源信息信号的电源信息相对应的调节信号。在一个示例中，第三控制单元14被配置为输出用于根据电源信息信号的电源信息来调节转换单元2的输出电流Il 的大小的调节信号。
[0061]第一控制单元12被配置为接收包括第一检测信号和调节信号的第四检测信号。第三控制单元14经由电阻器R9连接至电阻器R6。此外，第三控制单元14经由电阻器R9连接至第一控制单元12。在电源装置10中，第四检测信号由调节信号叠加在第一检测信号上的信号构成。
[0062]第一控制单元12被配置为基于第四检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。换句话说，第一控制单元12还包括用于基于第四检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开的功能。因此，在电源装置10中，可以任意改变转换单元2的输出电流
Ilo
[0063]顺便提及，分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的漏极端子和源极端子之间所产生的电压(第二电压)V2的波形Al呈凸曲线形状(参考图2)，其中该电压V2是由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而产生的。对谐振电容器Cl的电容进行设置，以使得由于谐振电容器Cl的谐振现象以及一次绕组LI和谐振电感器L5的等效电感而在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压。因此，在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时可以在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压，并且可以使转换单元2的输出电压Vl升压。因而，在电源装置10中，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数，并且可以使变压器Tl小型化。因此，可以使电源装置10小型化。注意，对谐振电容器Cl的电容进行设置，以使得由于谐振电容器Cl的谐振现象以及一次绕组LI和谐振电感器L5的等效电感而在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压，但可以以不同方式设置谐振电容器Cl的电容。例如，可以对谐振电容器Cl的电容进行设置，以使得由于谐振电容器Cl的谐振现象以及一次绕组L1、谐振电感器L5、二次绕组L2和变压器Tl的漏电感的等效电感而在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压。在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的电压V2的波形Al呈凸曲线形状。换句话说，在时间段S2 (参考图2)中，主开关元件Ql的电压V2的波形Al呈如下波形:电压V2的电压值根据时间经过而逐渐增大，然后在达到电压V2的峰值之后根据时间经过而逐渐减小。也就是说，电压V2的电压值在时间段S2的中间点(例如，图2中的时刻t5)处相比时间段S2的起始点(例如，图2中的时刻t3)或结束点(例如，图2中的时刻t4)处变大。
[0064]在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，子开关元件Q2中流动的电流13的波形A2呈S形状(参考图2)。也就是说，分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，子开关元件Q2中流动的电流13的波形A2呈S形状。在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，子开关元件Q2中流动的电流13的波形A2呈S形状。换句话说，在时间段S2中，子开关元件Q2中流动的电流13的波形A2呈如下波形:子开关元件Q2中流动的电流13的电流值根据时间经过而从负的最大值逐渐改变为正的最大值。也就是说，电流13的电流值在时间段S2的起始点(例如，图2中的时刻t2)处为负的最大值。电流13的电流值从负的最大值起逐渐增大并且在中间点(例如，图2的时刻t5)处变为零。然后，电流13的电流值从零起逐渐增大并且在结束点(例如，图2的时刻t4)处变为正的最大值。
[0065]此外，分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的电压V2的峰值大于或等于电源单元I的输出电平V3、并且小于主开关元件Ql的击穿电压。因此，在电源装置10中，可以选择击穿电压相对较低的开关元件作为主开关元件Q1，并且可以使转换单元2的输出电压Vl升压。因而，可以实现电源装置10的小型化和低成本化。
[0066]以下将参考图1和2来说明根据本实施例的电源装置10的操作。注意，以下将假定从商用电源25向电源装置I供给电力来进行说明。图2示出谐振电容器Cl两端的电压V4、子开关元件Q2的栅极和源极之间的电压V5以及子开关元件Q2的漏极和源极之间的电压V6。
[0067]在电源装置10中主开关元件Ql从断开状态转变为接通状态时(图2中的时刻tl)，电流12经由变压器Tl的一次绕组LI在主开关元件Ql中流动。因此，在电源装置10中，磁能累积在一次绕组LI中。
[0068]此外，在电源装置10中主开关元件Ql从接通状态转变为断开状态时(图2中的时刻t2)，在一次绕组LI中产生反电动势。因此，在电源装置10中，对电容器8进行充电，并且主开关元件Ql的电压V2上升(图2中的时刻t2?时刻t3的时间段)。此外，在电源装置10中对电容器8进行充电的情况下(图2中的时刻t3?时刻t4的时间段)，电流在二极管9中流动并且谐振电容器Cl被反向充电。
[0069]此外，在电源装置10中对谐振电容器Cl进行反向充电的情况下，如果变压器Tl的四次绕组L4中所产生的感应电压(子开关元件Q2的栅极和源极之间的电压V5)变为子开关元件Q2的栅极阈值电压Vth以上(图2中的时刻t3)，则子开关元件Q2从断开状态转变为接通状态。因此，在电源装置10中，电流13从一次绕组LI经由谐振电容器Cl在子开关元件Q2中流动，并且主开关元件Ql的电压V2的波形Al呈凸曲线形状。因而，在电源装置10中，可以抑制主开关元件Ql的电压V2快速上升，并且可以抑制主开关元件Ql的介电击穿。此外，在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，子开关元件Q2中流动的电流13的波形A2呈S形状。
[0070]此外，在电源装置10中主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时(图2中的时刻t3?时刻t4的时间段)，由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压。此外，在电源装置10中主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，将一次绕组LI中所产生的谐振电压传递至二次绕组L2。因此，在电源装置10中，电流14在谐振电感器L5中流动，并且对电容器C2进行充电。因而，在电源装置10中，在电容器C2两端的电压变为各个固态发光元件22的正向电压的总和以上的情况下，可以使光源单元23进行工作。
[0071]此外，在电源装置10中变压器Tl的四次绕组L4中所产生的感应电压变得小于子开关元件Q2的栅极阈值电压Vth的情况下(图2中的时刻t4)，子开关元件Q2从接通状态转变为断开状态。因此，在电源装置10中，谐振电容器Cl中所累积的电荷经由电源单元I被放电至接地端。此外，在电源装置10中，电容器8中所累积的电荷经由一次绕组LI和电源单元I的路径被放电至接地端。
[0072]顺便提及，如图3所示，本发明人构思了作为根据本实施例的电源装置10的模拟模型的电源装置16。电源单元I是输出固定的DC电压的DC电源。注意，在电源装置16中，向与电源装置10的构成元件相同的构成元件设置相同的附图标记，并且将适当省略针对这些构成元件的说明。图3中的电容器17表示子开关元件Q2中的寄生电容器。此外，图3中的开关元件Ql和Q2的图形符号以简化形式表示MOSFET。
[0073]在电源装置16中，将电源单元I的输出电压设置为140V，将主开关元件Ql的开关频率设置为200kHz，并且将子开关元件Q2的开关频率设置为200kHz，但没有具体限制这些参数的值。作为示例，将开关元件Ql和Q2的占空比分别设置为38%。
[0074]此外，本发明人通过在电源装置16中在除谐振电容器Cl以外的电路组件的常数固定的状态下改变谐振电容器Cl的电容，进行了模拟。注意，例如在对电源装置16进行模拟的情况下，本发明人使用了电路模拟器等。
[0075]在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为10nF的情况下，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，如图4所示，主开关元件Ql的漏极和源极之间的电压V7的波形A3平坦。电压V7的峰值为246.6V。转换单元2的输出电流15的平均值为151.1mA。图4还示出主开关元件Ql中流动的电流16、子开关元件Q2的漏极和源极之间的电压V8以及子开关元件Q2中流动的电流17。
[0076]此外，在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1nF的情况下，在开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，如图5所示，主开关元件Ql的漏极和源极之间的电压V7的波形A4呈凸曲线形状(以下称为第一凸曲线)。电压V7的峰值为257.1V。转换单元2的输出电流15的平均值为149.8mA。图5还示出主开关元件Ql中流动的电流16、子开关元件Q2的漏极和源极之间的电压V8以及子开关元件Q2中流动的电流17。
[0077]此外，在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1.5nF的情况下，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，如图6所示，主开关元件Ql的漏极和源极之间的电压V7的波形A5呈凸曲线形状(以下称为第二凸曲线)。第二凸曲线的曲率大于第一凸曲线的曲率。电压V7的峰值为426.1V。转换单元2的输出电流15的平均值为151.6mA。图6还示出主开关元件Ql中流动的电流16、子开关元件Q2的漏极和源极之间的电压V8以及子开关元件Q2中流动的电流17。
[0078]因此，在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1nF和1.5nF的情况下，电压V7的波形A4和波形A5呈凸曲线形状，并且电压V7的峰值相比谐振电容器Cl的电容被设置为10nF的情况变大。因此，在电源装置16中，在谐振电容器Cl的电容充分小于电压V7的波形A3平坦的情况下的谐振电容器Cl的电容的情况下，电压V7的波形A4和A5可以呈凸曲线形状，并且电压V7的峰值可以变大。也就是说，在电源装置10中，在谐振电容器Cl的电容充分小于电压V2的波形平坦的情况下的谐振电容器Cl的电容的情况下，电压V2的波形呈凸曲线形状，并且电压V2的峰值可以变大。例如，相比在电压V2的波形平坦的情况下的谐振电容器Cl的电容充分小的电容优选是在电压V2的波形平坦的情况下的谐振电容器Cl的电容的1/100?1/10的范围内的电容。注意，在以下说明中，为了便于说明，将谐振电容器Cl的电容充分小于在电压V7的波形A3平坦的情况下的谐振电容器Cl的电容简称为“谐振电容器Cl的电容充分小”。
[0079]图7是针对电源装置16所进行的模拟结果的示例，并且示出在转换单元2的输出电流15的平均值设置为150mA和75mA的情况下变压器Tl的绕组比和谐振电容器Cl的电容之间的相关图。变压器Tl的绕组比是二次绕组L2的绕组数相对于一次绕组LI的绕组数的比。图7中的BI所指定的曲线是在转换单元2的输出电流15的平均值 为150mA的情况下的模拟结果。此外，图7中的B2所指定的曲线是在转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下的模拟结果。
[0080]在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.58。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为4.7nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.575。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为2.2nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.518。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1.5nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.462。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1.2nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.42。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为InF并且转换单元2的输出电流15的平均值为150mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.382。
[0081]此外，在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.479。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为4.7nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.472。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为2.2nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.43。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1.5nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.385。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为1.2nF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.352。在电源装置16中将谐振电容器Cl的电容设置为InF并且转换单元2的输出电流15的平均值为75mA的情况下，变压器Tl的绕组比为0.32。
[0082]因此，在电源装置16中，在变压器Tl的一次绕组LI的绕组数固定并且将谐振电容器Cl的电容设置为充分小的值的情况下，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数。也就是说，在电源装置10中，在变压器Tl的一次绕组LI的绕组数固定并且将谐振电容器Cl的电容设置为充分小的值的情况下，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数。因而，在电源装置10中，可以使变压器Tl小型化。
[0083]在电源装置10中，在谐振电容器Cl的电容设置为充分小的值的情况下，主开关元件Ql的电压V2的波形Al呈凸曲线形状，并且可以增大电压V2的峰值。此外，在电源装置10中，在谐振电容器Cl的电容设置为充分小的值的情况下，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数，并且可以使变压器Tl小型化。
[0084]此外，在电源装置10中，二次绕组L2与整流元件4和谐振电感器L5的串联电路串联连接。在电源装置10中，分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的电压V2的波形Al呈凸曲线形状，其中该电压V2是由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而产生的。因此，在电源装置10中，不需要包括图12所示的结构的用作比较例的电源装置70中的倍压半波整流电路，并且与用作比较例的电源装置70相比，可以实现进一步的小型化。
[0085]如上所述的根据本实施例的电源装置10包括电源单元1、转换单元2和控制单元3。电源单元I被配置为根据输入电压来生成第一 DC电压。转换单元2被配置为将从电源单元I输出的第一 DC电压转换成具有不同电压值的第二 DC电压。控制单元3被配置为控制转换单元2。转换单元2是有源钳位型反激转换器。转换单元2包括主开关元件Q1、子开关元件Q2、反激变压器Tl和整流元件4。变压器Tl包括一次绕组LI和二次绕组L2。整流元件4被配置为对二次绕组L2中所产生的第一电压进行半波整流。主开关元件Ql和子开关元件Q2各自包括第一主端子、第二主端子和控制端子。一次绕组LI与主开关元件Ql串联连接，并且与谐振电容器Cl和子开关元件Q2的串联电路并联连接。二次绕组L2与整流元件4和谐振电感器L5的串联电路串联连接。控制单元3被配置为控制主开关元件Ql和子开关元件Q2。控制单元3包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式作为控制模式。第一控制模式是主开关元件Ql被置于接通状态并且子开关元件Q2被置于断开状态的模式。第二控制模式是主开关元件Ql被置于断开状态并且子开关元件Q2被置于接通状态的模式。第三控制模式是主开关元件Ql和子开关元件Q2这两者都被置于断开状态的模式。控制单元3被配置为使第一控制模式和第二控制模式隔着第三控制模式交替进行。分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态的时间段S2中，主开关元件Ql的第一主端子(漏极端子)和的第二主端子(源极端子)之间所产生的电压V2在时间段S2中随时间经过的波形Al呈凸曲线波形，其中该第二电压(电压V2)是由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而产生的。
[0086]因此，在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，可以在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压并且可以使转换单元2的输出电压Vl升压。因而，在电源装置10中，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数，可以使变压器Tl小型化，并且与用作比较例的电源装置70相比，可以实现电源装置10的进一步小型化。此外，在电源装置10中，可以选择击穿电压相对较低的开关元件作为主开关元件Ql，并且可以使变压器Tl小型化。
[0087]换句话说，在电源装置10中，分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的第一主端子和第二主端子之间所产生的电压V2的波形Al呈凸曲线波形，其中该电压V2是由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而产生的。因此，在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，可以在变压器Tl的一次绕组LI中产生谐振电压并且可以使转换单元2的输出电压Vl升压。因此，在电源装置10中，可以减少变压器Tl的二次绕组L2的绕组数，并且可以使变压器Tl小型化。因而，可以使电源装置10进一步小型化。
[0088]此外，在电源装置10中，控制单元3被配置为使第一控制模式和第二控制模式隔着第三控制模式交替进行。因此，在电源装置10中，可以进行开关元件Ql和Q2的软切换。因此，在电源装置10中，可以抑制开关元件Ql和Q2的切换损失。此外，在电源装置10中，由于可以进行开关元件Ql和Q2的软切换，因此可以抑制噪声的产生。因而，在电源装置10中，例如无需噪声滤波器等，并且可以实现进一步小型化。
[0089]此外，在电源装置10中，在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的第一主端子和第二主端子之间所产生的电压V2的波形Al呈凸曲线形状，其中该电压V2是由于至少谐振电容器Cl、一次绕组LI和谐振电感器L5的谐振现象而产生的。因此，在电源装置10中，可以抑制主开关元件Ql的第一主端子和第二主端子之间所产生的电压V2的谐波分量，并且可以抑制噪声的产生。因而，在电源装置10中，例如无需噪声滤波器等，并且可以实现进一步小型化。
[0090]此外，在电源装置10中，二次绕组L2与整流元件4和谐振电感器L5的串联电路串联连接。因此，在电源装置10中，例如，可以使谐振电感器L5中流动的电流14恒定，并且可以抑制从光源单元23发出的光的闪烁。
[0091]分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态的时间段S2中，子开关元件Q2中流动的电流13在时间段S2中随时间经过的波形A2呈S形状。因此，在电源装置10中，可以选择击穿电压相对较低的开关元件作为主开关元件Ql，并且可以使变压器Tl小型化。
[0092]分别对谐振电容器Cl的电容和谐振电感器L5的电感进行设置，以使得在主开关元件Ql处于断开状态并且子开关元件Q2处于接通状态时，主开关元件Ql的第一主端子和第二主端子之间所产生的第二电压(电压V2)的峰值大于或等于电源单元I的输出电平V3且小于主开关元件Ql的击穿电压。因此，在电源装置10中，可以抑制主开关元件Ql的电压V2的峰值变为主开关元件Ql的击穿电压以上的情况。
[0093]控制单元3被配置为控制转换单元2，以使得转换单元2的输出电流Il恒定。因此，在电源装置10中，可以抑制转换单元2的输出电流Il的波动。因而，例如，在电源装置10向光源单元23供给电力的情况下，可以抑制从光源单元23发出的光的闪烁。
[0094]优选地，变压器Tl的耦合系数大于等于0.9且小于等于I。因此，在电源装置10中，与变压器Tl的耦合系数小于0.9的情况相比，可以实现变压器Tl的进一步小型化。
[0095]控制单元3包括第一控制电路5和第二控制电路6。第一控制电路5被配置为控制主开关元件Q1。第二控制电路6被配置为控制子开关元件Q2。三次绕组L3和四次绕组L4设置在变压器Tl的一次侧。三次绕组L3和四次绕组L4磁耦合至一次绕组LI。第一控制电路5采用三次绕组L3中所产生的电压作为操作电源。第一控制电路5被配置为基于转换单元2的输出电流Il的大小来控制主开关元件Ql。第二控制电路6被配置为基于四次绕组L4中所产生的电压的大小来控制子开关元件Q2。
[0096]因此，在电源装置10中，第一控制电路5可以根据转换单元2的输出电流Il来控制主开关元件Ql。此外，在电源装置10中，第二控制电路6可以根据一次绕组LI中流动的电流来控制子开关元件Q2。
[0097]第二控制电路6是自激型控制电路。第二控制电路6被配置为与第一控制电路5所进行的主开关元件Ql的接通和断开连动地接通和断开子开关元件Q2。因此，与第二控制电路6是他励型控制电路的情况相比，可以使电源装置10小型化。
[0098]第一控制电路5被配置为接收第一检测信号、第二检测信号和电源信息信号。第一检测信号与转换单元2的输出电流Il相对应。第二检测信号与主开关元件Ql中流动的电流12相对应。电源信息信号包括电源信息。电源信息包括如下信息中的至少一个:电源单元I的输入电压的波形；该输入电压的波形的振幅；以及该输入电压的波形的相位。
[0099]因此，第一控制电路5可以控制主开关元件Q1，以使得例如基于第一检测信号、第二检测信号和电源信息信号中的至少一个信号来改变转换单元2的输出电流II。
[0100]第一控制电路5被配置为接收 与转换单元2的输出电压Vl相对应的第三检测信号。第三检测信号与转换单元2的输出电压Vl相对应。第一控制电路5被配置为基于第三检测信号的大小来控制主开关元件Q1。因此，第一控制电路5例如可以抑制向光源单元23施加过电压。
[0101 ] 相位控制电路11以电气方式连接至电源单元I的输入侧。相位控制电路11对正弦波状的AC电压进行相位控制。电源单元I被配置为根据相位控制电路11进行了相位控制的电压作为输入电压来生成第一 DC电压。因此，电源装置10可以使用相位控制电路11进行了相位控制的电压作为操作电源。
[0102]相位控制电路11被配置为对要以电气方式连接至转换单元2的输出侧的固态发光元件22进行调光。因此，例如在光源单元23连接至转换单元2的输出侧的情况下，电源装置10可以对固态发光元件22进行调光。
[0103]第一控制电路5被配置为接收电源信息信号。电源信息信号包括电源信息。电源信息包括如下信息中的至少一个:电源单元I的输入电压的波形；该输入电压的波形的振幅；以及该输入电压的波形的相位。电源信息信号是用于指示固态发光元件22的调光水平的第一调光信号，并且由相位控制电路11进行了相位控制的电压的波形构成。因此，例如在光源单元23连接至转换单元2的输出侧的情况下，第一控制电路5可以通过基于电源信息信号的电源信息(相位)控制主开关元件Q1，来对固态发光元件22进行调光。
[0104]第一控制电路5包括第一控制单元12和第二控制单元13。第一控制单元12被配置为控制主开关元件Ql的接通和断开。第二控制单元13被配置为控制第一控制单元12。第一控制单元12被配置为接收第一检测信号。第一检测信号与转换单元2的输出电流Il相对应。第二控制单元13被配置为接收电源信息信号，并且将用于基于电源信息信号的电源信息来控制第一控制单元12的第一控制信号输出至第一控制单元12。电源信息信号包括电源信息。电源信息包括如下信息中的至少一个:电源单元I的输入电压的波形；该输入电压的波形的振幅；该输入电压的波形的相位。第一控制信号是第一 PWM信号。第一控制单元12被配置为基于从第二控制单元13输出的第一控制信号的第一占空比以及第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。
[0105]因此，第一控制单元12可以基于第一控制信号的第一占空比和第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。因而，电源装置10例如可以基于从用作相位控制电路11的调光器所输出的电源信息信号的电源信息(相位)，来对光源单元23进行调光。
[0106]第二控制单元13被配置为接收第三检测信号。第三检测信号与转换单元2的输出电压Vl相对应。第二控制单元13被配置为在第三检测信号的大小为预定阈值以上的情况下，停止第一控制单元12所进行的主开关元件Ql的接通和断开、或者停止转换单元2的操作。因此，电源装置10例如可以抑制过电流在光源单元23中流动。
[0107]第二控制单元13被配置为接收用于指示要以电气方式连接至转换单元2的输出侧的固态发光元件22的调光水平的第二调光信号。第二调光信号是第二 PWM信号。第二控制单元13被配置为将用于基于第二调光信号的第二占空比来控制第一控制单元12的第二控制信号输出至第一控制单元12。第二控制信号是第三PWM信号。第一控制单元12还包括用于基于从第二控制单元13所输出的第二控制信号的第三占空比以及第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开的功能。
[0108]因此，第一控制单元12可以基于第二控制信号的第三占空比和第一检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开。因而，电源装置10例如可以基于叠加在来自远程控制器24的上述无线信号上的第二调光信号的第二占空比，来对光源单元23进行调光。
[0109]第一控制电路5包括第三控制单元14。第三控制单元14被配置为输出用于基于输入至第二控制单元13的电源信息信号的电源信息来调节转换单元2的输出电流Il的大小的调节信号。第一控制单元12被配置为接收包括第一检测信号和调节信号的第四检测信号。第一控制单元12还包括用于基于第四检测信号的大小来控制主开关元件Ql的接通和断开的功能。因此，在电源装置10中，可以任意改变转换单元2的输出电流II。
[0110]以下将参考图8和9来简要说明包括根据本实施例的电源装置10的照明设备30的示例。
[0111]照明设备30例如被配置为直接安装至天花板构件40。照明设备30包括电源装置
10、以及包括利用该电源装置10可以点亮的两个以上的固态发光元件22的光源单元23。
[0112]光源单元23包括固态发光元件22和安装基板26。例如，可以使用印刷线路板等作为安装基板26。将固态发光元件22安装在安装基板26的第一面侧(在图8中为下面侧)。固态发光元件22按等间隔配置在安装基板26的第一面中的虚拟圆的圆周上。安装基板26经由一对第一连接线以电气方式连接至电源装置10。注意，在图9中没有示出固态发光元件22和安装基板26。
[0113]此外，照明设备30包括设备本体31和扩散部32。电源装置10和光源单元23安装至设备本体31。扩散部32使从固态发光元件22发出的光扩散。
[0114]设备本体31包括:底部具有筒形状(在本实施例中为底部具有圆筒形状)的主体33 ;以及凸缘部34，其从主体33的侧壁的位于开口侧(在图8中为下侧)的端部向外突出。例如，可以使用金属(例如，铁、铝或不锈钢等)等作为设备本体31的材料。
[0115]在主体33的底壁中形成使电气方式连接至商用电源25 (参考图1)的一对第二连接线35和36穿过所用的第一孔。该对第二连接线35和36经由预先设置在天花板构件40中的第二孔41而引出。在照明设备30中，该对第二连接线35和36以电气方式连接至电源装置10。
[0116]例如，可以使用透光性材料(例如，丙烯酸树脂或玻璃等)等作为扩散部32的材料。扩散部32可拆卸地安装至设备本体31的凸缘部34。
[0117]例如，在照明设备30中，使用螺杆等作为用于将设备本体31直接安装至天花板构件40的部件。在主体33的底壁中形成第三孔以使螺杆穿过。因此，可以将照明设备30中的设备本体31直接安装至天花板构件40。
[0118]如上所述，根据本实施例的照明设备30包括:电源装置10 ;光源单元23，其包括利用电源装置10可以点亮的固态发光元件22 ;以及设备本体31，其用于安装电源装置10和光源单元23。因此，可以使照明设备30进一步小型化。
[0119]实施例2
[0120]根据本实施例的电源装置20与根据实施例1的电源装置10的不同之处在于:如图10和11所示，电源单元I的输入侧以电气方式连接有用于对由于正弦波状的AC电压的全波整流而产生的电压(全波整流电压)的功率因数进行改善的功率因数改善电路18。根据本实施例的电源装置20的基本结构与根据实施例1的电源装置10相同。注意，在本实施例中，向与实施例1中的构成元件相同的构成元件设置相同的附图标记，并且将适当省略针对这些构成元件的说明。
[0121]电源单元I被配置为使用功率因数改善电路18的输出电压作为输入电压来生成第一 DC电压。
[0122]功率因数改善电路18的输入侧以电气方式连接有被配置为对正弦波状的AC电压进行全波整流的整流电路19。整流电路19对正弦波状的AC电压进行全波整流。商用电源25例如以电气方式连接至整流电路19的输入侧。注意，在整流电路19和商用电源25之间的供电路径中设置有壁式开关。该壁式开关被配置为接通和断开从商用电源25向电源装置20的供电。
[0123]例如，如图11所示，可以使用二极管桥等作为整流电路19。用作整流电路19的二极管桥的一对输入端子19a和19b连接至商用电源25。用作整流电路19的二极管桥的一对输出端子19c和19d连接至功率因数改善电路18。
[0124]例如，作为功率因数改善电路18，可以使用被配置为对由于整流电路19所进行的全波整流而产生的全波整流电压的波形中的谷部进行平滑的平滑电路。例如，如图11所示，该平滑电路包括三个二极管D3?D5以及两个电容器C5和C6。简言之，功率因数改善电路18是用于对由于整流电路19所进行的全波整流而产生的全波整流电压的波形中的谷部进行平滑的平滑电路，并且包括两个以上的二极管D3?D5 (在本实施例中为三个)以及两个以上的电容器C5和C6 (在本实施例中为两个)。
[0125]电容器C5和二极管D3的串联电路连接在整流电路19的一对输出端子19c和19d之间。电容器C5的高电位侧连接至整流电路19的输出端子19c。电容器C5的低电位侧连接至二极管D3的阴极。二极管D3的阳极连接至整流电路19的输出端子19d。
[0126]二极管D4和电容器C6的串联电路连接在电容器C5的高电位侧和整流电路19的输出端子19c的连接点Pl与二极管D3的阳极和整流电路19的输出端子19d的连接点P2之间。二极管D4的阴极连接至连接API。二极管D4的阳极经由电容器C6连接至连接点P2。
[0127]二极管D5连接在电容器C5和二极管D3的连接点P3与二极管D4和电容器C6的连接点P4之间。二极管D5的阳极连接至连接点P3。二极管D5的阴极连接至连接点P4。
[0128]在功率因数改善电路18中，来自整流电路19的输出端子19c的输出电流18经由由电容器C5、二极管D5和电容器C6构成的路径流向整流电路19的输出端子19d。在功率因数改善电路18中，将电容器C5和电容器C6设置成具有相同的电容。因此，在功率因数改善电路18中，在由于整流电路19所进行的全波整流而产生的全波整流电压的电压值相对较大的时间段内各自对电容器C5和电容器C6进行充电。
[0129]电容器C5和电容器C6各自在全波整流电压的电压值相对较小的时间段内，使电容器C5和C6各自中进行充电后的充电电压V9向功率因数改善电路18的高电位侧放电。因此，功率因数改善电路18可以对由于全波整流而产生的电压的波形中的谷部进行平滑。也就是说，功率因数改善电路18被配置为对由于整流电路19所进行的全波整流而产生的全波整流电压的波形中的谷部进行平滑。
[0130]注意，在本实施例中，尽管使用平滑电路作为功率因数改善电路18，但功率因数改善电路18不限于平滑电路。此外，在本实施例中，尽管在电源单元I的输入侧设置功率因数改善电路18，但功率因数改善电路18不限于设置在电源单元I的输入侧。此外，也可以无需向电源装置20设置功率因数改善电路18。在这种情况下，例如，优选使用AC/DC转换器等作为电源单元I。
[0131]在以上所述的根据本实施例的电源装置20中，功率因数改善电路18以电气方式连接至电源单元I的输入侧。功率因数改善电路18改善由于对正弦波状的AC电压进行全波整流而产生的全波整流电压的功率因数。电源单元I被配置为使用功率因数改善电路18的输出电压作为输入电压来生成第一 DC电压。
[0132]因此，与功率因数改善电路18没有连接至电源单元I的 输入侧的情况相比，在电源装置20中可以获得更高的功率因数。因而，电源装置20可以满足谐波规定(例如，日本工业标准 JIS C 61000-3-2) ο
[0133]此外，在电源装置20中，整流电路19以电气方式连接至功率因数改善电路18的输入侧。整流电路19对正弦波状的AC电压进行全波整流。功率因数改善电路18是用于对由于整流电路19所进行的全波整流而产生的全波整流电压的波形中的谷部进行平滑的平滑电路。因此，在电源装置20中，可以利用简单结构来获得高功率因数。
[0134]注意，例如，根据本实施例的电源装置20还可应用于根据实施例1的照明设备30。
[0135]尽管前述已经说明了被认为是最佳模式的实施例和/或其它示例，但应当理解，可以对这些实施例进行各种修改且可以以各种形式和示例实现这里所公开的主题，并且可以将这些变形应用于多个用途，而这里仅说明了这些用途中的一些用途。所附权利要求书意图要求保护落在本教导的真实范围内的任何及所有变形和变化。
【主权项】
1.一种电源装置，包括: 电源单元，其被配置为根据输入电压来生成第一直流电压； 转换单元，其被配置为将从所述电源单元输出的所述第一直流电压转换成与所述第一直流电压不同的第二直流电压；以及 控制单元，其被配置为控制所述转换单元， 其中，所述转换单元是有源钳位型反激转换器，并且包括: 主开关元件； 子开关元件； 反激型的变压器，其包括一次绕组和二次绕组；以及 整流元件，其被配置为对所述二次绕组中产生的第一电压进行半波整流， 其中，所述主开关元件和所述子开关元件各自包括第一主端子、第二主端子和控制端子， 所述一次绕组与所述主开关元件串联连接，并且所述一次绕组与谐振电容器和所述子开关元件的串联电路并联连接， 所述二次绕组与所述整流元件和谐振电感器的串联电路串联连接， 所述控制单元被配置为控制所述主开关元件和所述子开关元件，并且包括以下控制模式作为控制模式: 所述主开关元件被置于接通状态并且所述子开关元件被置于断开状态的第一控制模式； 所述主开关元件被置于断开状态并且所述子开关元件被置于接通状态的第二控制模式；以及 所述主开关元件和所述子开关元件这两者都被置于断开状态的第三控制模式， 所述控制单元被配置为使所述第一控制模式和所述第二控制模式隔着所述第三控制模式交替进行，以及 分别对所述谐振电容器的电容和所述谐振电感器的电感进行设置，以使得在所述主开关元件处于断开状态并且所述子开关元件处于接通状态的时间段中，所述主开关元件的所述第一主端子和所述第二主端子之间所产生的第二电压在所述时间段中随时间经过的波形呈凸曲线形状，其中所述第二电压是由于至少所述谐振电容器、所述一次绕组和所述谐振电感器的谐振现象而产生的。2.根据权利要求1所述的电源装置，其中， 所述整流元件包括第一二极管， 所述一次绕组的第一端连接至所述电源单元的高电位侧，并且所述一次绕组的第一端经由所述谐振电容器连接至所述子开关元件的所述第一主端子， 所述子开关元件的所述第二主端子连接至所述一次绕组的第二端，并且所述子开关元件的所述第二主端子连接至所述主开关元件的所述第一主端子， 所述主开关元件的所述第二主端子连接至所述电源单元的低电位侧， 所述主开关元件和所述子开关元件各自的所述控制端子连接至所述控制单元，以及所述二次绕组的第一端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至所述谐振电感器，并且所述二次绕组的第二端连接至所述电源单元的低电位侧。3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，对所述谐振电容器的电容和所述谐振电感器的电感进行设置，以使得在所述主开关元件处于断开状态并且所述子开关元件处于接通状态的情况下，所述主开关元件的所述第一主端子和所述第二主端子之间所产生的所述第二电压的峰值大于或等于所述电源单元的输出电压并且小于所述主开关元件的击穿电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其中，对所述谐振电容器的电容和所述谐振电感器的电感进行设置，以使得在所述主开关元件处于断开状态并且所述子开关元件处于接通状态的所述时间段中，所述子开关元件中流动的电流在所述时间段中随时间经过的波形呈S形状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其中，所述控制单元被配置为控制所述转换单元，以使得所述转换单元的输出电流恒定。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其中，所述变压器的耦合系数处于大于等于0.9且小于等于I的范围内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电源装置，其中， 所述控制单元包括: 第一控制电路，其被配置为控制所述主开关元件；以及 第二控制电路，其被配置为控制所述子开关元件， 在所述变压器的一次侧上设置与所述一次绕组磁耦合的三次绕组和四次绕组， 所述第一控制电路被配置为使用所述三次绕组中产生的电压作为操作电源，并且基于所述转换单元的输出电流的大小来控制所述主开关元件，以及 所述第二控制电路被配置为基于所述四次绕组中产生的电压的大小来控制所述子开关元件。8.根据权利要求7所述的电源装置，其中，所述第二控制电路是自激型控制电路，并且被配置为与所述第一控制电路所进行的所述主开关元件的接通和断开连动地来接通和断开所述子开关元件。9.根据权利要求7或8所述的电源装置，其中，所述第一控制电路被配置为接收与所述转换单元的输出电流相对应的第一检测信号、与所述主开关元件中流动的电流相对应的第二检测信号、以及具有电源信息的电源信息信号，其中所述电源信息包括如下信息中的至少一个:所述电源单元的所述输入电压的波形；所述输入电压的波形的振幅；以及所述输入电压的波形的相位。10.根据权利要求7至9中任一项所述的电源装置，其中， 所述第一控制电路被配置为接收与所述转换单元的输出电压相对应的第三检测信号，以及 所述第一控制电路被配置为基于所述第三检测信号的大小来控制所述主开关元件。11.根据权利要求7至10中任一项所述的电源装置，其中， 所述电源单元的输入侧以电气方式连接有被配置为对正弦波状的交流电压进行相位控制的相位控制电路，以及 所述电源单元被配置为使用通过所述相位控制电路进行了相位控制的电压作为所述输入电压来生成所述第一直流电压。12.根据权利要求11所述的电源装置，其中，所述相位控制电路被配置为对以电气方式连接至所述转换单元的输出侧的固态发光元件进行调光。13.根据权利要求12所述的电源装置，其中， 所述第一控制电路被配置为接收具有电源信息的电源信息信号，其中所述电源信息包括如下信息中的至少一个:所述电源单元的所述输入电压的波形；所述输入电压的波形的振幅；以及所述输入电压的波形的相位，以及 所述电源信息信号是用于指示所述固态发光元件的调光水平的第一调光信号，并且所述电源信息信号由通过所述相位控制电路进行了相位控制的电压的波形构成。14.根据权利要求7至10中任一项所述的电源装置，其中， 所述电源单元的输入侧以电气方式连接有被配置为对由于正弦波状的交流电压的全波整流而产生的全波整流电压的功率因数进行改善的功率因数改善电路，以及 所述电源单元被配置为使用所述功率因数改善电路的输出电压作为所述输入电压来生成所述第一直流电压。15.根据权利要求14所述的电源装置，其中， 所述功率因数改善电路的输入侧以电气方式连接有被配置为对所述正弦波状的交流电压进行全波整流的整流电路，以及 所述功率因数改善电路是被配置为对通过所述整流电路进行了全波整流的所述全波整流电压的波形中的谷部进行平滑的平滑电路。16.根据权利要求9至15中任一项所述的电源装置，其中， 所述第一控制电路包括: 第一控制单元，其被配置为控制所述主开关元件的接通和断开；以及 第二控制单元，其被配置为控制所述第一控制单元，所述第一控制单元被配置为接收与所述转换单元的输出电流相对应的第一检测信号，所述第二控制单元被配置为接收具有电源信息的电源信息信号，并且将用于基于所述电源信息信号的所述电源信息来控制所述第一控制单元的第一控制信号输出至所述第一控制单元，其中所述电源信息包括如下信息中的至少一个:所述电源单元的所述输入电压的波形；所述输入电压的波形的振幅；以及所述输入电压的波形的相位， 所述第一控制信号是第一脉冲宽度调制信号即第一 PWM信号，以及所述第一控制单元被配置为基于从所述第二控制单元输出的所述第一控制信号的第一占空比以及所述第一检测信号的大小，来控制所述主开关元件的接通和断开。17.根据权利要求16所述的电源装置，其中， 所述第二控制单元被配置为接收与所述转换单元的输出电压相对应的第三检测信号，以及 所述第二控制单元被配置为在所述第三检测信号的大小为预设阈值以上的情况下，停止所述第一控制单元所进行的所述主开关元件的接通和断开、或者停止所述转换单元的操作。18.根据权利要求16或17所述的电源装置，其中， 所述第二控制单元被配置为接收用于指示以电气方式连接至所述转换单元的输出侧的固态发光元件的调光水平的第二调光信号， 所述第二调光信号是第二脉冲宽度调制信号即第二 PWM信号， 所述第二控制单元被配置为将用于基于所述第二调光信号的第二占空比来控制所述第一控制单元的第二控制信号输出至所述第一控制单元， 所述第二控制信号是第三脉冲宽度调制信号即第三PWM信号，以及所述第一控制单元还包括用于基于从所述第二控制单元输出的所述第二控制信号的第三占空比以及所述第一检测信号的大小来控制所述主开关元件的接通和断开的功能。19.根据权利要求16至18中任一项所述的电源装置，其中， 所述第一控制电路还包括第三控制单元，所述第三控制单元被配置为输出用于基于输入至所述第二控制单元的所述电源信息信号的所述电源信息来调节所述转换单元的输出电流的大小的调节信号， 所述第一控制单元被配置为接收包括所述第一检测信号和所述调节信号的第四检测信号，以及 所述第一控制单元还包括用于基于所述第四检测信号的大小来控制所述主开关元件的接通和断开的功能。20.—种照明设备，包括: 根据权利要求1至19中任一项所述的电源装置； 光源单元，其能够利用所述电源装置进行工作；以及 设备本体，用于安装所述电源装置和所述光源单元。
【专利摘要】本发明涉及一种电源装置和使用该电源装置的照明设备。在该电源装置中，变压器的一次绕组与主开关元件串联连接，并且与谐振电容器和子开关元件的串联电路并联连接。变压器的二次绕组与整流元件和谐振电感器的串联电路串联连接。分别对谐振电容器的电容和谐振电感器的电感进行设置，以使得在子开关元件处于接通状态的情况下，主开关元件的第一主端子和第二主端子之间所产生的电压的波形呈凸曲线形状，其中该电压是由于至少谐振电容器和谐振电感器的谐振现象而产生的。
【IPC分类】H05B37/02, H02M3/335
【公开号】CN104883064
【申请号】CN201510089914
【发明人】小笠原洁, 藤野崇史, 后藤弘通, 武田辉人, 细见聪彦, 光安启, 土井胜之, 安倍秀明
【申请人】松下知识产权经营株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】DE102015102507A1, US20150249397