CN112673710B - Led驱动装置、照明装置及车载显示装置 - Google Patents

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Abstract

该LED驱动装置包括：DC‑DC控制器，其控制输出级，该输出级用于向LED提供输出电压；以及电流驱动器，其生成所述LED的输出电流，其中，所述电流驱动器通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间导通所述输出电流并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间切断所述输出电流来执行PWM调光，所述DC‑DC控制器包括：反馈控制单元，其执行用于将开关脉冲输出至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及脉冲添加控制单元，其执行用于在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定脉冲数的附加开关脉冲的脉冲添加控制。

Description

LED驱动装置、照明装置及车载显示装置
技术领域
本发明涉及一种LED驱动装置。
背景技术
传统上，功耗低且寿命长的LED(发光二极管)被用于多种多样的应用中。在专利文献1中公开了一种驱动LED的LED驱动装置的传统示例。
专利文献1中公开的LED驱动装置包括：DC-DC控制器，其用于控制输出级，该输出级用于从输入电压生成输出电压并将其供给至LED；以及恒流驱动器，其用于生成流经LED的输出电流，并且驱动构成多个通道的LED。
所述DC-DC控制器包括：误差放大器，其将所述多个通道中的LED阴极电压中最低电压与基准电压进行比较；以及PWM比较器，其将所述误差放大器的输出与斜坡信号进行比较以生成内部PWM信号。
所述恒流驱动器基于通过PWM端子输入的外部PWM信号被导通和关断。由此，执行PWM调光控制。在恒流驱动器导通期间，所述误差放大器和PWM比较器以使所述输出级中的开关元件由开关脉冲PWM驱动的方式进行操作，使得所述阴极电压中最低电压等于所述基准电压。这样，控制所述输出电压(LED的阳极电压)保持在等于构成多个通道的LED的正向电压中最大电压和所述基准电压之和的电压值。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开第2013-21117号公报
发明内容
发明所解决的技术问题
然而，当PWM调光控制的占空比非常低时，恒流驱动器导通的时间非常短，以致于由于开关脉冲数不足，所述输出电压在所述恒流驱动器的每个导通期间下降。这会使流过LED的电流不稳定，有可能会阻止LED正常点亮。因此，令人不便地，PWM调光控制只能应对窄范围的导通占空比，而无法实现高的调光系数。
尤其，近年来，例如在车载显示装置中，有对更高的LED调光系数的需求以应对环境光的亮度的大的变化。
在上述背景下，本发明的目的在于，提供一种能够实现PWM调光中的更高调光系数的LED驱动装置。
解决问题的技术方案
根据本发明的一方面，提供一种LED驱动装置，包括：DC-DC控制器，其控制输出级，该输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及电流驱动器，其生成所述LED的输出电流。所述电流驱动器通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断来执行PWM调光。所述DC-DC控制器包括：反馈控制器，其执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及脉冲添加控制器，其执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制。所述预定数量被可变地设定。
发明的效果
根据本发明的LED驱动装置，可以实现PWM调光中的更高的调光系数。
附图说明
图1是示出根据本发明的一实施例的LED驱动装置的配置的电路配置图。
图2是作为关于脉冲添加控制的比较例的时序图。
图3是示出脉冲添加控制的一示例的时序图。
图4是示出关于比较例的输出电流与PWM调光导通占空比的关系的一示例的图表。
图5是示出在执行脉冲添加控制时观察到的输出电流与PWM调光导通占空比的关系的一示例的图表。
图6是示出脉冲添加控制下的详细的波形例的时序图。
图7是示出在脉冲添加控制下的详细的波形例的时序图。
图8是示出用于设定追加的开关脉冲数的配置例的图。
图9是示出电阻值的组合与设定脉冲数的关系的一例的表。
图10是示出根据第一变型例的在脉冲添加控制下的波形例的时序图。
图11是示出根据第二变型例的脉冲添加控制下的波形例的时序图。
图12是示出根据第一变型例的LED驱动装置的配置的一部分的图。
图13是示出在LED电流比阈值被设定为50％的情况下的调光切换的图表。
图14是示出在LED电流比阈值被设定为25％的情况下的调光切换的图表。
图15是示出在LED电流比阈值被设定为100％的情况下的调光切换的图表。
图16是示出LED电流与LED发光强度的关系的一例的图表。
图17是示出LED电流与色度的关系的一例的图表。
图18是示出第二变型例的LED驱动装置的配置的一部分的图。
图19是示出LED电流开/关时间点的延迟控制的一个示例的时序图。
图20是根据第二变型例的LED驱动装置的封装的顶视图。
图21是示出芯片上的电极焊盘的设置及设置有不同电路块的区域的设置的平面图。
图22是示出背光装置的配置例的图。
图23是示出车载显示器的一例的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。应注意的是，在下面的描述中提及的任意的具体的信号值、温度值等仅仅是示例。
<1.LED驱动装置的配置>
图1是示出根据本发明的一实施例的LED驱动装置30的配置的电路配置图。图1所示的LED驱动装置30分别驱动构成多个(在本实施例中为六个)通道的LED阵列41～46。LED驱动装置30是在其中集成有内部电压生成器1、电流传感器2、电荷泵3、振荡器4、斜坡生成器5、频谱扩展器6、PWM比较器7、控制逻辑电路8、高侧驱动器9、晶体管10、低侧驱动器11、施密特触发器12、软起动器13、输出放电器14、误差放大器15、选择器16、保护电路17、恒流驱动器18、LED电流设定器19、基准电压源20、以及施密特触发器21的半导体装置。
LED驱动装置30还包括VCC端子、VREG端子、CSH端子、SD端子、CPP端子、CPM端子、CP端子、BOOT端子、OUTH端子、SW端子、OUTL端子、CSL端子、VDISC端子、LED1～LED6端子、PGND端子、OVP端子、LGND端子、GND端子、ISET端子、PWM端子、SHT端子、FAIL1端子、FAIL2端子、COMP端子、PLSET端子、SYNC端子、RT端子、以及EN端子，作为与外部建立电连接的外部端子。
在LED驱动装置30的外部，设置有用于通过DC-DC转换从输入电压Vin生成输出电压Vout以将输出电压Vout供给至LED阵列41～46的输出级35。输出级35包括电容器Cvcc、电阻器Rsh、开关元件N1、二极管D1、电感器L1、二极管D2、开关元件N2、输出电容器Co、以及电容器Cbt。开关元件N1和N2由LED驱动装置30驱动和控制，从而输出级35由LED驱动装置30控制。输出级35和LED驱动装置30构成DC-DC转换器。在不同类型的DC-DC转换器中，本实施例被配置为升/降压(升压/降压)DC-DC转换器。
输入电压Vin的施加端连接至电容器Cvcc的一端。电容器Cvcc的另一端连接至接地端。输入电压Vin的施加端连接至电阻器Rsh的一端。电阻器Rsh的另一端连接至被配置为p沟道MOSFET的晶体管M1的源极。晶体管M1的漏极连接至被配置为n沟道MOSFET的开关元件N1的漏极。开关元件N1的源极连接至二极管D1的阴极。二极管D1的阳极连接至接地端。开关元件N1的栅极连接至OUTH端子。
在开关元件N1和二极管D1连接在一起的节点上，连接电感器L1的一端。电感器L1的另一端连接至二极管D2的阳极，并且还连接至被配置为n沟道MOSFET的开关元件N2的漏极。开关元件N2的源极通过电阻器Rsl连接至接地端。开关元件N2的栅极连接至OUTL端子。二极管D2的阴极连接至输出电容器Co的一端。电容器Co的另一端连接至接地端。在输出电容器Co的一端，出现输出电压Vout。
在开关元件N1和二极管D1连接在一起的节点上，连接SW端子和用于自举的电容器Cbt的一端。电容器Cbt的另一端连接至BOOT端子。
LED驱动装置可以被配置为包括开关元件N1、N2中的至少一个。
在出现输出电压Vout的输出电容器Co的一端上，连接LED阵列41～46的阳极。LED阵列41～46分别包括串联连接的多个LED。LED阵列41～46的阴极分别连接至LED1～LED6端子。
LED阵列41～46可以分别包括例如串并联而不是串联连接的LED，或者可以分别仅包括一个LED。并且，可驱动的LED阵列的数量不限于六个；反而，可以是任何数字，例如四个。也可以是仅可以驱动构成单个通道的一个LED阵列的配置。
接下来，对LED驱动装置30的内部配置进行说明。
当EN端子处于高电平时，内部电压生成器1从输送至VCC端子的输入电压Vin生成内部电压Vreg(例如，5V)，并从VREG端子输出内部电压Vreg。内部电压Vreg被用作LED驱动装置30中包括的内部电路的供电电压。电容器Cvg连接至VREG端子。
CSH、CSL、以及SD端子连接至电流传感器2。
CPP、CPM以及CP端子连接至电荷泵3。在CPP与CPM端子之间，连接用于电荷泵浦的电容器Ccp1。在作为电荷泵3的输出端子的CP端子上，连接电容器Ccp2。电荷泵3对输送至电荷泵3的内部电压Vreg进行升压并将结果从CP端子输出。
振荡器4根据输入至SYNC端子的输入信号或RT端子的端子电压来生成预定的时钟信号，并将其输出至斜坡生成器5。
斜坡生成器5基于从振荡器4输送的时钟信号来生成斜坡信号(三角波信号)Vslp，并将其输出至PWM比较器7。电流传感器2具有根据通过电阻器Rsl将流经开关元件N2的电流进行转换而得到的CSL端子电压对斜坡信号Vslp给与偏置的功能。
通过调节连接至RT端子的电阻器Rrt的电阻值，可以确定通过振荡器4中的内部电容器的充电及放电电流，从而设定斜坡信号的振荡频率(因此，升/降压DC-DC转换器的振荡频率FOSC)。LED驱动装置30包括用于接收对升压/降压DC-DC转换器进行外部同步的时钟输入的SYNC端子。通过LED驱动装置30，可以使用RT或SYNC端子来控制自如精确地改变DC-DC转换器的振荡频率。例如，当LED驱动装置30被用作用于控制车载显示装置的背光的装置时，通过根据无线电接收频率的切换控制经由SYNC端子适当地设定外部同步振荡频率，可以防止DC-DC转换器的振荡频率落入无线电噪声的频带，因而可以控制背光而不会降低无线电接收质量。
频谱扩展器6可以改变DC-DC转换器的开关频率，从而降低平均噪声。频谱扩展器6通过SYNC端子打开和关闭。
PWM比较器7通过比较被输送至比较器7的非反相输入端(+)的误差信号Verr与被输送至比较器7的反相输入端(-)的斜坡信号Vslp来生成内部PWM信号，并将内部PWM信号输出至控制逻辑电路8。
控制逻辑电路8基于内部PWM信号生成高侧驱动器9、晶体管10以及低侧驱动器11的驱动信号。
高侧驱动器9基于从控制逻辑电路8输送的驱动信号在BOOT端子电压与SW端子电压之间对OUTH端子电压(开关元件N1的栅极电压)进行脉冲驱动。开关元件N1基于从高侧驱动器9输送的栅极电压来接通和关断。
开关元件10基于从控制逻辑电路8输送的驱动信号来接通和关断，并且在SW端子与接地端之间的路径的导通和断开状态之间进行切换。
低侧驱动器11基于从控制逻辑电路8输送的驱动信号在电荷泵3的输出电压CP与接地电压之间对开关元件N2的栅极电压进行脉冲驱动。
开关元件N2基于从低侧驱动器11输送的栅极电压被接通和关断。
在LED1～LED6端子上，分别施加LED端子电压Vled1～Vled6作为LED阵列41～46的阴极电压。选择器16选择LED端子电压Vled1～Vled6中最低的电压，并将其输出至误差放大器15的反向输入端之一。在误差放大器15的另一个反相输入端(-)，施加通过分压电阻器Rovp1和Rovp2对输出电压Vout进行分压而得到的OVP端子电压。在误差放大器15的非反相输入端(+)上，施加基准电压Vref。误差放大器15通过放大被施加至两个反相输入端(-)的电压中的较低电压与基准电压Vref之间的差来生成误差信号Verr，并将误差信号Verr输出至PWM比较器7。为了加快起动，仅在起动期间基于OVP端子执行反馈控制，而起动后，基于选择器16的输出来执行反馈控制。
误差放大器15的输出端子连接至COMP端子。COMP端子通过在外部串联连接的电阻器Rpc和电容器Cpc连接至接地端。
软起动器13控制误差信号Verr的电压电平以使其缓慢升高。这有助于防止输出电压Vout的过冲和浪涌电流。
保护电路17包括TSD电路(过热保护电路)、OCP电路、OVP电路、LED开路检测电路(OPEN)、LED短路检测电路(SHORT)、输出短路保护电路(SCP)、以及UVLO电路。
当LED驱动装置30的接合温度变为例如175℃以上时，TSD电路关闭除内部电压生成器1之外的电路。当LED驱动装置30的接合温度变为例如等于150℃时，TSD电路恢复电路操作。
电流传感器2监测通过电阻器Rsh将流经开关元件N1的电流转换为电压信号而得到的CSH端子电压(输入电流检测电压)，并指示OCP电路在CSH端子电压变为例如Vin-0.6V以下时执行过电流保护。当执行过电流保护时，OCP电路关闭DC-DC开关。
晶体管M1的栅极连接至SD端子。电流传感器2在检测到流经电阻器Rsh的过电流(流经电感器L1的过电流)时，断开晶体管M1，以切断从输入电压Vin的施加端到电感器L1的路径。
OVP电路监测OVP端子电压，并且在OVP端子电压变为例如2.0V以上时执行过压保护。当执行过压保护时，DC-DC开关被关断。
在LED开路检测电路(OPEN)中，当LED端子电压Vled1～Vled6中的任一个例如为0.3V以下，此外，OVP端子电压例如为2.0V以上时，执行LED开路检测，使得任何被检测为开路的LED阵列被锁定为截止。
在LED短路检测电路(SHORT)中，例如，当LED端子电压Vled1～Vled6中的任一个为4.5V以上时，内置计数器开始计数，约100ms(若FOSC＝300kHz)后，执行锁定，使得任何被检测为短路的LED阵列被锁定为截止。在SHT端子上，连接用于LED短路保护设定的电阻Rsht。
在输出短路保护电路(SCP)中，当OVP端子电压变为例如0.57V以下时，或者当LED端子电压Vled1～Vled6中的任一个变为例如0.3V以下时，内置计数器开始计数，约100ms(若FOSC＝300kHz)后，执行锁定，使得除内部电压生成器1外的电路被关闭。在LED阵列41～46在阳极侧(DC-DC输出端子侧)接地短路的情况和LED阵列41～46在阴极侧接地短路的情况下，输出短路保护电路均可以提供接地短路保护。
当输入电压Vin变为例如3.5V以下或内部电压Vreg变为例如2.0V以下时，UVLO电路关闭除内部电压生成器1外的电路。
保护电路17基于OVP和OCP电路中的故障检测状态将故障检测信号从FAIL1端子输出至外部。在FAIL1端子上，通过电阻器Rf1连接VREG端子。当OVP和OCP电路中的任一个检测到故障时，保护电路17导通连接至FAIL1端子的未示出的晶体管，由此将来自FAIL1端子的输出变为低电平。
保护电路17基于LED开路检测电路、LED短路检测电路以及输出短路保护电路(SCP)中的故障检测状态将故障检测信号从FAIL2端子输出至外部。在FAIL2端子上，通过电阻器Rf2连接VREG端子。当LED开路检测电路、LED短路检测电路以及输出短路保护电路(SCP)中的任一个检测到故障时，保护电路17导通连接至FAIL2端子的未示出的晶体管，由此将来自FAIL2端子的输出变为低电平。
施密特触发器21将从外部输送至PWM端子的PWM调光信号发送至恒流驱动器18。PWM调光信号作为脉冲信号输入。
LED电流设定器19根据连接至ISET端子的电阻Riset的电阻值在恒流驱动器18中设置恒流值。基准电压源20生成基准电压Vref。
恒流驱动器18包括分别设置于LED1～LED6端子与连接至接地端的LGND端子之间的用于六个通道的恒流电路181。恒流驱动器18还包括PWM控制逻辑电路182。PWM控制逻辑电路182根据PWM调光信号所表示的PWM调光的导通占空比来导通和断开恒流电路181。具体地，根据PWM调光的导通占空比在LED电流导通期间保持恒流电路181导通，并且根据PWM的导通占空比在LED电流切断期间保持恒流电路181断开。当恒流电路181导通时，具有由LED电流设定器19设定的恒流值的输出电流ILED流过。
VDISC端子连接至输出放电器14。VDISC端子连接至出现输出电压Vout的输出电容器Co的一端。在输出电容器Co中残留有电荷的状态下起动可能会导致LED闪烁。为了避免这种情况，需要在起动时对输出电容器Co进行放电，但是仅通过用于OVP设定的电阻Rovp1和Rovp2在放电路径上进行放电可能会花费时间，因而用输出放电器14也对输出电容器Co中的残留电荷进行放电。该放电在DC-DC转换器关闭时(当施加于EN端子的信号下降到低电平或保护生效时)执行。
GND端子是用于施加LED驱动装置30内部的小信号块的GND电平的端子。
<2.DC-DC控制器>
接下来，对LED驱动装置30中包括的DC-DC控制器301(包括振荡器4、斜坡生成器5、PWM比较器7、控制逻辑电路8、高侧驱动器9、晶体管10、低侧驱动器11、以及误差放大器15的电路块)进行详细说明。
误差放大器15对基准电压Vref与由选择器16选择的LED端子电压Vled1～Vled6中的最低值和OVP端子电压中较低的值之间的差进行放大，以生成误差电压Verr。上述两个电压中较低的电压越低于基准电压Vref，误差电压Verr的电压值越高。
PWM比较器7将误差电压Verr与斜坡信号Vslp进行比较以生成内部PWM信号。当误差电压Verr高于斜坡信号Vslp时，内部PWM信号为高电平，而当误差电压Verr低于斜坡信号Vslp时，内部PWM信号为低电平。
控制逻辑电路8基于内部PWM信号来接通和关断开关元件N1、晶体管10以及开关元件N2。具体地，当内部PWM信号为高电平时，控制逻辑电路8保持开关元件N1、N2导通，并且保持晶体管10断开。相反，当内部PWM信号为低电平时，控制逻辑电路8保持开关元件N1、N2关断，并且保持晶体管10导通。
从而，误差放大器15、PWM比较器7、控制逻辑电路8、高侧驱动器9、以及低侧驱动器11构成反馈控制控制器，所述反馈控制控制器执行将开关脉冲从OUTH、OUTL端子输出至开关元件N1、N2，以使LED端子电压Vled1～Vled6中的最低值等于基准电压Vref的反馈控制。即，DC-DC控制器301包括反馈控制单元。
当开关元件N1、N2被保持接通且晶体管10被保持断开时，电流在从输入电压Vin的施加端经由电阻器Rsh、开关元件N1、电感器L1以及开关元件N2延伸至接地端的路径流过，由此电能被储存在电感器L1中。这里，若电荷已蓄积在输出电容器Co中，则输出电流ILED从输出电容器Co流向LED阵列41～46的阳极。由于二极管D2被反向偏置，因而电流不从输出电容器Co流入开关元件N2。
当开关元件N1、N2被保持关断且晶体管10被保持导通时，由于在电感器L1中生成的反电动势，电流流过从接地端经由晶体管10、电感器L1以及二极管D2的路径。该电流作为输出电流ILED流入LED阵列41～46，并且还经由输出电容器Co流入接地端，由此对输出电容器Co进行充电。
重复上述操作，从而将通过对输入电压Vin进行升压和降压而获得的输出电压Vout供给至LED阵列41～46。
当开关元件N1的占空比(一个周期中导通期间的比例)低于50％时，对输入电压Vin进行降压，而当开关元件N1的占空比高于50％时，对输入电压Vin进行升压。这样，利用LED驱动装置30，能够以简单的配置容易且适当地在升压和降压操作之间进行切换。
因此，通过LED驱动装置30，无论输入电压Vin高于还是低于期望的输出电压Vout，总是能够获得期望的输出电压Vout。例如，即使在输入电压Vin在6～18V的范围内变化而输出电压Vout的期望值为16V的情况下，也可以获得期望的输出电压Vout。这样的配置适合于例如需要处理直接从电池供给的输入电压Vin的应用(例如，用于控制汽车导航监视器的背光的LED驱动IC)。
LED驱动装置30包括晶体管10，作为用于在轻负载或无负载条件下防止振铃的装置。优选地，将晶体管10设计成具有拔出构成振铃噪声的微小电流所需的最小电流能力，以避免不必要的芯片面积的增加或转换效率的下降。晶体管10与开关N1、N2被控制为互补地(排他地)进行切换。
通过这种配置，即使在轻负载或无负载条件下，输出电流ILED下降进入具有称为振铃(所谓的不连续模式)的干扰波形的状态时，振铃噪声也可以通过晶体管10被转移至接地端，因此可以增强升压及降压操作的稳定性。
以上描述中使用的术语“互补地(排他地)”不仅涵盖开关元件N1、N2以及晶体管10的通/断状态完全相反的操作，还包括确保开关元件N1、N2以及晶体管10均断开的期间以防止直通电流等的操作。
<3.开关脉冲添加控制>
接下来，对作为根据本实施例的LED驱动装置30中提供的功能的开关脉冲添加控制进行说明。
图2是作为脉冲添加控制的比较例的时序图，其由上至下地表示PWM调光信号、从OUTH端子和OTUTL端子输出的开关脉冲、输出电压Vout、以及输出电流ILED。PWM调光信号在高电平(导通电平)时表示LED电流被导通，而在低电平(切断电平)时表示LED电流被切断。
如图2所示，在时间点t1，在PWM控制逻辑电路182的控制下，恒流电路181使输出电流ILED导通。结果，由于LED阵列41～46上的正向电压，LED端子电压Vled1～Vled6急剧下降，随着误差放大器15和PWM比较器7运作，DC-DC控制器301开始从OUTH、OUT端子输送出开关脉冲。在时间点t2，在PWM控制逻辑电路182的控制下，恒流电路181切断输出电流ILED。这导致LED端子电压Vled1～Vled6急剧上升，因而DC-DC控制器301从OUTH、OUTL端子输送的开关脉冲停止在切断电平。
在开始输出开关脉冲时，由于LED阵列41～46上的LED负载，输出电压Vout下降。这是因为，在开始输出开关脉冲时，流经电感器L1的电流从零开始增加，从而能量逐渐被储存在电感器L1中，但与此同时出现LED负载。如图2所示，当PWM调光的导通占空比非常低并且在时间点t1与t2之间的期间很短时，由于开关脉冲数不足，在输出电压Vout处于下降的过程中时，在时间点t2，输出电流ILED被切断，并且保持输出电压Vout。
然后，当LED电流在时间点t3再次导通时，开始输出开关脉冲，但由于LED负载，输出电压Vout进一步下降。这使输出电流ILED不稳定，可能会阻止LED的正常点亮。因此，当PWM调光的导通占空比非常低时，由于开关脉冲数不足，输出电压Vout在每当LED电流导通时下降，可能会导致输出电压Vout不足。
为了避免这种情况，在本实施例中，如图3所示的时序图，在PWM调光从LED电流导通期间切换到LED电流切断期间的时间点t2之后，控制逻辑电路8(即，DC-DC控制器301)从OUTH、OUTL端子输出预定数量的附加开关脉冲。即，控制逻辑电路8充当执行脉冲添加控制的脉冲添加控制器。结果，如图3所示，在LED电流切断之后，输出电容器Co被充电，输出电压Vout增加。因此，即使在输出电压Vout在时间点t3～t4之间的LED电流导通期间下降时，输出电流ILED也保持稳定。
因此，即使在PWM调光的导通占空比非常低时，也可以通过追加的开关脉冲来补偿LED电流导通期间下降的输出电压Vout。因此，可以保持输出电压Vout，从而稳定输出电流ILED并确保LED的正常点亮。
DC-DC控制器301保持并使用紧接在前的LED电流导通期间(t1至t2)中的最后一个开关脉冲的占空比，作为附加的开关脉冲的占空比。DC-DC控制器301使用前一个LED电流导通期间(t1至t2)中的最后一个开关脉冲的占空比，作为LED电流导通期间(t3至t4)开始时的开关脉冲的占空比。
图4是示出采用如图2所示的不涉及开关脉冲添加的控制观察到的输出电流ILED与PWM调光导通占空比的关系的一例的图表。在图4的示例中，当PWM调光导通占空比变为低于0.1％时，输出电流ILED呈现急剧下降。
相反，图5是示出执行根据本实施例的如图3所示的涉及开关脉冲添加的脉冲添加控制时观察到的输出电流ILED与PWM调光导通占空比的关系的一例的图。在图5中，相对于图4，即使在PWM调光导通占空比低于0.1％左右时，也可以抑制输出电流ILED的急剧下降。因此，通过图5所示的示例，可以应对100％～0.01％范围内的PWM调光导通占空比。因此，可以实现高达10,000倍的调光系数。
优选上述脉冲添加控制在PWM调光导通占空比从下限(例如0.01％)到上限(例如100％)的整个范围内执行。这样，可以防止由于PWM调光导通占空比的变更引起的控制模式的切换导致的LED电流的下降致使亮度不稳定。然而，当PWM调光导通占空比高时，输出电压Vout可能会在LED电流导通期间被充分地保持。在那种情况下，例如，仅在PWM调光导通占空比低于预定阈值时执行脉冲添加控制。
<4.追加脉冲数的可变控制>
图6是示出上述脉冲添加控制的一例的时序图，由上至下地表示输出电压Vout、从OUTH端子和OUTL端子输出的开关脉冲、PWM调光信号、以及流过LED的输出电流。图6示出比前述图3更具体的波形。
图6示出PWM调光导通占空比低的情况，即，作为LED电流导通期间的时间点t11至t12之间的期间短的情况。尽管在该期间输出开关脉冲，但开关脉冲的数量不足，因此输出电压Vout因LED负载而下降。在LED电流切断的时间点t12之后，添加具有十二个脉冲的开关脉冲。由此，补偿输出电压Vout。
图7是类似于图6的图，但示出与图6中的情况相比LED负载轻的情况。在这种情况下，在作为LED电流导通期间的时间点t11和t12之间的期间内，输出电压Vout的下降较小。在这种情况下，若如图6的情况那样添加十二个开关脉冲，则输出电压Vout会被过度补偿。这可能会增加输出电压Vout中的波纹。波纹增加可能会在输出电容器Co中产生更大的可听噪声。
在该LED驱动装置30中，也可以根据可以由LED驱动装置30驱动的最重的LED负载，通过设定固定数量的添加脉冲来优先补偿输出电压Vout。然而，在这种情况下，当如上所述LED负载轻时，输出电压Vout可能会被过度补偿，从而可能会导致输出电压Vout的波纹增加。或者，需要调节输出电容器Co的电容以减小波纹。
有鉴于此，在本实施例中，追加脉冲数被可变地设定。具体地，在图7中，LED负载比在图6中轻，并且LED电流导通期间期间的输出电压Vout的下降更小。因此，添加少于图6的四个脉冲数的开关脉冲。因此，输出电压Vout通过追加的脉冲被适当地补偿。因此，可以减小输出电压Vout中的波纹，并且可以减小输出电容器Co中的可听噪声。
这样，根据由LED驱动装置30驱动的LED负载(LED的数量、额定的LED电流值)，控制逻辑电路8改变追加的开关脉冲中的脉冲数。例如，若LED驱动装置30被用于车载显示装置的背光，则LED负载根据车载显示装置的显示尺寸而变化。
控制逻辑电路8使用PLSET端子改变追加脉冲数。更具体地，如图8所示，电阻器R11和R12串联连接在VREG端子和接地端之间，并且PLSET端子连接至电阻器R11和R12之间的连接节点。施加于PLSET端子的电压通过施密特触发器12被输送至控制逻辑电路8。根据电阻器R11和R12的电阻值的组合，出现在VREG端子的内部电压Vreg的分压比发生变化，因此施加于PLSET端子的电压发生变化。这样，控制逻辑电路12根据施加于PLSET端子的电压来改变从OUTH、OUTL端子输出的追加脉冲数。
图9是示出电阻器R11、R12的电阻值的组合与追加脉冲数的组合的关系的一例的表。如该处所示，根据电阻器R11、R12的电阻值的组合，追加脉冲数在0、4、8、12、16之间被可变地设定。
之所以选择内部电压Vreg作为由电阻器R11、R12分压的电压，是因为在控制逻辑电路8内部设有将施加于PLSET端子的电压与基准电压进行比较的比较器，并且基准电压基于内部电压Vreg。这意味着，即使内部电压Vreg发生变化，基准电压也会发生变化，因此可以避免将施加于PLSET端子的电压与阈值进行核对时的错误，从而可以避免追加脉冲数的错误的设定。密特触发器12具有在将接近上述比较器的阈值的电压施加于PLSET端子时防止不定信号的功能。
追加脉冲数不一定需要用电阻器设置的，而是可以用例如外部连接的电容器的电容值或寄存器来设定。
<5.开关脉冲添加控制的变型例>
图10是类似于图6的时序图，但示出根据第一变型例的开关脉冲添加控制的一例。
在该变型例中，如图10所示，当PWM调光信号处于导通电平时，在时间点t22与t23之间的期间内在LED中流过的输出电流ILED被导通。在图10中，不同于图6，在紧接在PWM调光信号切换到导通电平之前的时间点t21和t22之间的期间添加切换脉冲。
由于紧接在PWM调光信号切换至导通电平之前的期间内没有LED负载，因而添加开关脉冲会提升输出电压Vout。当PWM调光信号变为导通电平且输出电流ILED流过LED时，继续生成开关脉冲，并且输出电压Vout在反馈控制下会下降至稳定值。
在该变型例中，即使在PWM调光导通占空比非常低时，也可以通过追加的开关脉冲补偿在LED电流导通期间下降的输出电压。因此，可以保持输出电压Vout，从而可以稳定输出电流ILED并确保LED的正常点亮。尤其，在该变型例中，在出现LED负载之前预先添加开关脉冲以在电感器L1中蓄积能量，然后才出现LED负载。这有助于减少LED电流导通期间的输出电压Vout的下降，并且有助于减少输出电压Vout的波纹。因此，可以减少输出电容器Co中的可听噪声。
在该变型例中，对PWM调光信号进行采样以测量从PWM调光信号关闭到开启的期间，使用测得的期间和追加的开关脉冲数，可以确定何时添加开关脉冲。
接下来，图11是类似于图6的时序图，但示出根据第二变型例的开关脉冲添加控制的一例。
在图11中，在时间点t32导通输出电流ILED，该时间点t32是从PWM调光信号为导通电平的时间点t31延迟了紧接在PWM调光信号切换至切断电平的时间点t33之后追加开关脉冲PS的期间。输出电流ILED被导通的时间点t32～t34之间的期间等于PWM调光信号处于导通电平的时间点t31～t33之间的期间。在时间点t31至t32之间的期间追加开关脉冲，并且在时间点t32～t34之间的期间，由于LED负载的出现，生成开关脉冲。除了PWM调光信号外，描绘该变型例的图11示出与描绘第一变型例的图10相同的波形。
该变型例还提供与前述第一变型例所提供的类似的作用和益处。
在上述第一、第二变型例中，追加开关脉冲数可以根据LED负载用如前所述的电阻器等可变地设定。
<6.PWM调光/DC调光>
根据本实施例的第一变型例的LED驱动装置具有通过设定的输入在PWM调光与DC调光之间进行切换的功能。下面对该功能进行说明。DC调光是一种在恒流驱动器18的控制下保持输出电流ILED导通并改变LED电流的电流值的调光方法。即，DC调光等效于当导通占空比为100％时的PWM调光。
图12是示出关于PWM调光与DC调光之间的切换功能的配置的图。图12示出LED驱动装置311的内部配置的一部分，LED驱动装置311是根据上述实施例的LED驱动装置30(图1)的第一变型例。LED驱动装置311在基于LED驱动装置30的配置的基础上，还包括：作为外部端子的ADIM端子；以及作为内部电路块的调光控制器22。输送至PWM端子的PWM调光信号通过施密特触发器21被输送至调光控制器22。电阻器R21和R22串联连接在VREG端子与接地端之间，并且在电阻器R21与R22之间的连接节点上，连接ADIM端子。根据电阻器R21和R22的电阻值的组合，出现在VREG端子处的内部电压Vreg的分压比发生变化，并且施加于ADIM端子的电压(模拟调光信号)发生变化。
根据施加于ADIM端子的电压来设定在PWM调光与DC调光之间进行切换所依据的LED电流比阈值。即，可以通过电阻器R21和R22的电阻值的组合来设定LED电流比阈值。LED电流比是假定通过ISET端子设定的LED电流值为100％的比率。例如，根据电阻器R21和R22的电阻值的组合，LED电流比阈值被设定为100％、50％、25％或12.5％。
设定LED电流比是根据PWM调光信号的占空比来设定的。调光控制器22将所设定的LED电流比阈值与所设定的设定LED电流比进行比较。当设定LED电流比为LED电流比阈值以上时，调光控制器22指示恒流驱动器18以与假定通过ISET端子设定的LED电流值为100％的所述设定LED电流比对应的恒流值来执行DC调光。
另一方面，当所述设定LED电流比低于LED电流比阈值时，调光控制器22指示恒流驱动器18将基于假定通过ISET端子设定的LED电流值为100％的LED电流比阈值的电流值作为恒流值，以基于所述设定LED电流比的占空比进行PWM调光。当执行PWM调光时，执行如前所述的脉冲添加控制。
下面参照图13至图15对在PWM调光和DC调光之间进行切换的具体例进行说明。图11示出LED电流比阈值被设定为50％的情况。在这种情况下，当所述设定LED电流比为50％以上时，执行DC调光；当所述设定LED电流比低于50％时，执行PWM调光。因此，当所述设定LED电流比为例如80％时，执行DC调光；当所述设定LED电流比为例如40％时，执行PWM调光。
在图13所示的情况下，若如前述一示例那样通过PWM调光可以实现高达10,000倍的调光系数，则连同DC调光的两倍的调光系数，可以实现高达20,000倍的调光系数。
同样地，图14示出将LED电流比阈值设定为25％的情况。在这种情况下，当所述设定LED电流比为例如40％时，不同于图13所示的情况，将执行DC调光。图15示出LED电流比阈值被设定为100％的情况。在这种情况下，在几乎所有设定LED电流比下执行PWM调光。
图16是示出LED电流与LED发光强度之间的关系的一例的图表。在图16中，实线表示DC调光，而虚线表示PWM调光。如图16所示，DC调光往往会在低LED电流区域中显示出更显著的LED发光强度的下降。相比之下，PWM调光倾向于保持线性的LED发光强度，并且即使在低LED电流区域中也显示出更缓慢的LED发光强度的下降。因此，如上所述，在高LED电流值区域中执行DC调光并且在低LED电流值区域中执行PWM调光使得能够减少LED发光强度的变化。
另外，LED电流强度呈现出显著的下降的LED电流的区域根据所使用的LED的特性而不同，因此，采用如上所述允许可变地设定LED电流比阈值的配置。
图17是示出LED电流与色度的关系的一例的图表。在图17中，实线表示DC调光，而虚线表示PWM调光。如图17所示，根据DC调光，与PWM调光相比，LED电流的变化更小却导致色度的变化更大。因此，如上所述，在DC调光与PWM调光之间进行切换有助于在实现高调光系数的同时减少色度的变化。
<7.LED电流导通/切断时间的延迟控制>
根据本实施例的第二变型例的LED驱动装置具有用于LED电流导通/切断时间点延迟控制的功能。下面对该功能进行说明。
图18是示出根据第二变型例的LED驱动装置312的内部配置的一部分的图。与根据上述第一变型例的LED驱动装置311(图12)相比，LED驱动装置312被配置为进一步包括：作为外部端子的PD端子；以及作为内部电路块的施密特触发器23。
VREG端子通过电阻器R31连接到PD端子。施加于PD端子的信号经由施密特触发器23被输送至恒流驱动器18。PD端子用于设定LED电流导通/切断时间点延迟控制中的延迟时间，这一点将在后面进行描述。
图19是示出LED电流导通/切断时间点延迟控制的一例的时序图，由上至下地表示PWM调光信号、分别流过LED阵列41～46的输出电流ILED、以及开关脉冲。
如图19所示，在PWM调光信号切换至导通电平的时间点T1，恒流驱动器18接通对应于LED阵列41的恒流电路181，以开始使输出电流ILED流过LED阵列41。此时，DC-DC控制器301开始生成开关脉冲。
在从时间点T1延迟了预定延迟时间Δt的时间点T2，恒流驱动器18接通对应于LED阵列42的恒流电路181，并开始使输出电流ILED流过LED阵列42。这里，延迟时间Δt通过PD端子来设定。之后，在从T2开始分别从前一个感兴趣时间点延迟了预定延迟时间Δt的时间点T3至T6，恒流驱动器21接通对应于LED阵列42～46的恒流电路181，以开始使输出电流ILED流过LED阵列42～46。
当自时间点T1经过LED电流导通期间Ton时，恒流驱动器18切断对应于LED阵列41的恒流电路181，以切断流过LED阵列41的输出电流ILED。之后，自切断流过LED阵列41的输出电流ILED的时间点起，在分别从上一个感兴趣时间点延迟了延迟时间Δt的时间点，恒流驱动器18切断对应于LED阵列42～46的恒流电路181，以关闭LED阵列42～46的输出电流ILED。
如上所述的延迟控制提供诸如减少输出负载变化、减少输入电压变化、减少输入阻抗等优点。
在本实施例中，如图19所示，在与对应于最后使LED电流导通的LED阵列46的LED电流导通期间Ton结束的时间点一致的时间点T7之后，所述DC-DC控制器301添加开关脉冲。因此，当PWM调光导通占空比非常低时，即，当LED电流导通期间Ton短时，即使输出电压Vout在时间点T1与T7之间的期间下降，也可以补偿输出电压Vout。
<8.LED驱动装置的封装结构>
图20是示出从上方观察作为根据上述第二变型例的LED驱动装置312的一配置例的封装产品的图。图20所示的LED驱动装置312被配置为QFN(方形扁平无引脚)封装。
在LED驱动装置312中，IC芯片通过Ag膏等固定于支撑体(例如铜框架)上。IC芯片通过Au线等连接至引线框(铜框等)。引线框的一部分涂覆有金属(例如，锡)以形成外部端子。外部端子的镀面暴露于封装的底面。IC芯片、支撑体、以及引线框被封装在成型树脂中。
如图20所示，在LED驱动装置312中，从上方观察时，封装于成型树脂中的密封体3121形成为正方形。沿密封体3121的第一边312A，设置有包括GND端子、PD端子、VCC端子、CSH端子、SD端子、FAIL2端子、CPP端子、CPM端子、CP端子、以及FAIL1端子的外部端子。
沿密封体3121中以与第一边312A正交的方式从第一边312A的一端延伸的第二边312B，设置有非连接端子(N/C)、BOOT端子、OUTH端子、SW端子、VDISC2端子、VDISC1端子、OVP端子、OUTL端子、CSL端子、以及PGND端子。PGND端子是高侧驱动器9、开关元件10以及低侧驱动器11的接地端。
沿着密封体312中与第一边312A相对的第三边312C，设置有ISET端子、LGND端子、LED1端子、LED2端子、LED3端子、LGND端子、LED4端子、LED5端子、LED6端子、以及LGND端子。
沿着密封体312中与第二边312B相对的第四边312D，设置有VREG25端子、RT端子、EN端子、SYNC端子、VREG端子、PLSET端子、COMP端子、SHT端子、PWM端子、以及ADIM端子。VREG25端子是输出由内部电压生成器1生成的2.5V的电压的端子。
如图1和图12所示，PLSET端子和ADIM端子两者均通过电阻器连接至VREG端子，因此它们与VREG端子沿相同的边设置，即沿第四边312D设置于VREG端子附近。
如图20所示，LED驱动装置312包括底侧散热焊盘3122和3122A～3123D。底侧散热焊盘3122在封装的底面的中间形成为正方形。底侧散热焊盘3123A～3123D设置于封装的四个角。底侧散热焊盘3122连接至安装有封装的电路板的GND。底侧散热焊盘3122和底侧散热焊盘3123A～3123D在封装内部彼此短路。
<9.芯片布置的配置>
图21是示出在上述图20所示的LED驱动装置312中包括的芯片101上的电极焊盘和设置有不同电路块的区域的布置的平面图。
在图21中，示出X轴方向和垂直于X轴方向的Y轴方向。更具体地，作为X方向，示出X1、X2方向；作为Y轴方向，示出Y1、Y2方向。X2方向和Y2方向是轴彼此靠近的方向。
图21所示的芯片101具有矩形的轮廓。该矩形具有在X2方向侧沿Y方向延伸的第一边S1、在Y2方向侧沿X方向延伸的第二边S2、在X1方向侧沿Y方向延伸的第三边S3、以及在Y1方向侧沿X方向延伸的第四边S4。
芯片101包括诸如EN焊盘的多个焊盘，作为电极焊盘。这些焊盘被布置为一对一地对应于图20所示的IC封装上的端子。
沿第一边S1，在Y2方向上依次设置有EN焊盘、SYNC焊盘、VREG25焊盘、VREG焊盘、RT焊盘、PLSET焊盘、COMP焊盘、SHT焊盘、PWM焊盘、ADIM焊盘、ISET焊盘、LGND焊盘、LED1焊盘、以及LED2焊盘。沿第二边S2，在X1方向上依次设置有LED3焊盘、LGND焊盘、以及LED4焊盘。沿第三边S3，在Y1方向上依次设置有LED5焊盘、LED6焊盘、LGND焊盘、PGND焊盘、CSL焊盘、OUTL焊盘、OVP焊盘、VDISC1焊盘、VDISC2焊盘、SW焊盘、OUTH焊盘、以及BOOT焊盘。沿第四边S4，在X2方向上依次设置有FAIL1焊盘、CP焊盘、CPM焊盘、CPP焊盘、FAIL2焊盘、SD焊盘、CSH焊盘、VCC焊盘、PD焊盘、以及GND焊盘。
芯片101包括区域R1～R16，作为用于设置不同电路块的区域。
区域R1是用于设置内部电压生成器1的区域。区域R2是用于设置频谱扩展器6的区域。区域R3是用于设置振荡器4的区域。区域R4是用于设置选择器16的区域。区域R1～R4在第一边S1附近沿Y2方向排列。
区域R5是用于设置误差放大器15的区域。区域R6是用于设置斜坡生成器5的区域。区域R7是用于设置PWM比较器7的区域。区域R8是用于设置软起动器13的区域。区域R9是用于设置LED电流设定器19的区域。
区域R5设置于区域R3的X1方向侧，在X方向上与区域R3相向。区域R5设置于区域R4的X1方向侧，在X方向上与区域R4相向。区域R6设置于区域R5的X1方向侧，在X方向上与区域R5相向。区域R7设置于区域R5的X1方向侧，在X方向上与区域R5相向。区域R7设置于区域R6的Y2方向侧。区域R8设置于区域R6、R7的X1方向侧，在X方向上与区域R6、R7相向。区域R9设置于区域R5、R7、R8的Y2方向侧。
区域R10是用于设置保护电路17的区域。区域R11是用于设置低侧驱动器11的区域。区域R12是用于设置输出放电器14的区域。区域R13是用于设置高侧驱动器9的区域。区域R10～R13在第三边S3附近沿Y1方向排列。
区域R14是用于设置电荷泵3的区域。区域R15是用于设置电流传感器2的区域。区域R14～R15在第四边S4附近沿X2方向排列。
区域R16是用于设置逻辑电路的区域。区域R16被设置为被区域R1、R2、R5、R6、R8、R12、R13、R14、R15包围。
在区域R4、R9、R10的Y2方向侧，设置有Y2方向侧端部区域R17(预定区域)。在Y2方向侧端部区域R17中，设置有用于设置恒流驱动器18中包括的MOSFET的区域，即PR11、PR12、PR21、PR22、PR31、PR32、以及用于设置恒定电流驱动器18中包括的驱动器放大器的区域，即DR11、DR12、DR21、DR22、DR31、DR32。
区域PR31、DR31对应于LED阵列41。区域PR21、DR21对应于LED阵列42。区域PR11、DR11对应于LED阵列43。区域PR12、DR12对应于LED阵列44。区域PR22、DR22对应于LED阵列45。区域PR32、DR32对应于LED阵列46。
区域DR11和区域DR12形成为关于沿芯片101的Y轴方向延伸的中线CL彼此对称。区域PR11和区域PR12以关于上述中线CL彼此对称的方式分别形成于区域DR11和DR12的X轴方向侧的外侧。
由区域PR21、PR22以及区域DR21、DR22组成的组设置于由区域PR11、PR12以及区域DR11、DR12组成的组的Y1方向侧。区域DR21、DR22形成为关于上述中线CL彼此对称。区域PR21和区域PR22以关于上述中线CL彼此对称的方式分别形成于区域DR21和DR22的X轴方向的外侧。
由区域PR31、PR32以及区域DR31、DR32组成的组设置于由区域PR21、PR22以及区域DR21、DR22组成的组的Y1方向侧。区域DR31和区域DR32形成为关于上述中线CL彼此对称。区域PR31和区域PR32以关于上述中线CL彼此对称的方式分别形成于区域DR31和DR32的X轴方向的外侧。
在Y2方向侧端部区域R17中的这样的区域设置使得例如在LED通道的数量从六个增加至八个或从六个减少至四个的情况下容易进行设计变更。这意味着更容易建立产品阵容。
在区域PR31中，设置有LGND焊盘LG1和ED1焊盘。在区域PR21中，设置有LED2焊盘。在区域PR11中，设置有LED3焊盘。在区域PR12中，设置有LED4焊盘。在区域PR22中，设置有LED5焊盘。在区域PR32中，设置有LGND焊盘LG2和LED6焊盘。
LGND焊盘LG3在X方向上设置于区域DR11与区域DR12之间。LED焊盘LG1和焊盘LG2通过未示出的沿X方向延伸的第一线连接在一起。所述第一线通过沿Y方向延伸的未示出的第二线连接至LGND焊盘LG3。对所述第一线和所述第二线使用较粗的导体以减小阻抗。
由于对应于所有LED通道的区域集中在Y2方向侧端部区域R17，因而可以抑制由于接地的粗线引起的芯片尺寸的增大。
设置LGND焊盘LG1～LG3有助于在减少焊盘数量的同时减小每个LED通道中的阻抗。
如图21所示，优选地，用于设置TSD电路的区域TD设置于Y2方向侧端部区域R17的中央。这样，可以在相对于产生热量的Y2方向侧端部区域R17没有温度梯度的位置处感测温度。然而，为了通过缩短从TSD电路到逻辑电路的导体的长度来抑制噪声的影响，优选将区域TD设置于Y2方向侧端部区域R17与用于设置逻辑电路的区域R16之间。
<10.背光设备中的应用>
作为上述根据本发明的LED驱动装置的一应用例，下面对背光装置进行说明。图22示出可以应用根据本发明实施例的LED驱动装置的背光装置的结构例。尽管图22所示的结构是所谓的边缘光型，但这并不意味着任何限制，而还可以采用直下式背光结构。
图22所示的背光装置70是从后方对液晶面板81进行照明的照明装置。背光装置70包括LED光源71、导光板72、反射板73、以及光学片74。LED光源71包括LED、以及安装有LED的板。从LED光源71发出的光通过导光板72的侧面进入导光板72。由例如丙烯酸板形成的导光板72在使进入内部的光全反射的同时将其引导至其内部整体。然后，导光板72使光通过设置有光学片74的侧面以面状发出。反射板73反射从导光板72引出的光，然后将其送回至导光板72。光学片74由扩散片、透镜片等构成，并且用来使照向液晶面板81的光均匀并提高亮度。所述LED光源71包括根据本发明实施例的LED驱动装置、输出级、以及LED。
<11.车载显示器>
采用上述根据本发明实施例的LED驱动装置的背光装置尤其可以被适当地并入车载显示器中。通过上述LED驱动装置，可以扩大LED调光范围，因此适用于例如根据车辆是在白天还是在夜间驾驶，或者，在白天车辆是在露天驾驶还是在隧道内驾驶而需要调节显示器的亮度的车载显示器。
车载显示器例如如图23所示的车载显示器85设于车辆中驾驶席前方的仪表板上。车载显示器85可以通过显示例如汽车导航信息、从车辆后方的拍摄图、车速表、燃油表、油耗表、以及换档位置的不同的图像向用户传达不同种类的信息。这种车载显示器亦称为集群面板或中心信息显示器(CID)。所述车载显示器还可以用于例如设置在驾驶席或乘客席后面的后座娱乐设备。
<12.其他>
上述实施例应在所有方面被理解为是说明性的，而不是限制性的。本发明的技术范围不由以上给出的实施例的描述定义，而是由所附权利要求书定义，并且应理解为包含在与权利要求书等同的意义和范围内进行的所有修改。
工业实用性
本发明可以用作驱动例如车载LED的装置。
附图标记列表
1 内部电压生成器
2 电流传感器
3 电荷泵
4 振荡器
5 斜坡生成器
6 频谱扩展器
7 PEM比较器
8 控制逻辑电路
9 高侧驱动器
10 晶体管
11 低侧驱动器
12 施密特触发器
13 软起动器
14 输出放电器
15 误差放大器
16 选择器
17 保护电路
18 恒流驱动器
19 LED电流设定器
20 基准电压源
21 施密特触发器
22 调光控制器
23 施密特触发器
30、311、312 LED驱动装置
301 DC-DC控制器
35 输出级
Co 输出电容器
N1、N2 开关元件
D1、D2 二极管
L1 电感器
3121：密封体
3122、3123A～3123D 底侧散热焊盘
312A 第一边
312B 第二边
312C 第三边
312D 第四边
70 背光装置
71 LED光源
72 导光板
73 反射板
74 光学片
81 液晶面板
85 车载显示器
101 芯片

Claims (28)

1.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量根据LED负载被可变地设定。
2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，
所述电流驱动器被配置为在与所述LED电流导通期间相同的期间内保持所述输出电流导通，并且
所述脉冲添加控制器被配置为紧接在从所述LED电流导通期间切换到所述LED电流切断期间之后添加所述附加开关脉冲。
3.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，
所述电流驱动器被配置为在与所述LED电流导通期间相同的期间内保持所述输出电流导通，并且
所述脉冲添加控制器被配置为在紧接在从所述LED电流切断期间切换到所述LED电流导通期间之前添加所述附加开关脉冲。
4.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，
所述脉冲添加控制器被配置为紧接在从所述LED电流导通期间切换到所述LED电流切断期间之后添加所述附加开关脉冲，并且
所述电流驱动器被配置为从所述LED电流导通期间的开始有延迟地导通所述输出电流，所述延迟是对应于所述附加开关脉冲的期间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的LED驱动装置，还包括：
第一外部端子，其能够施加利用第一分压电阻器对第一预定电压进行分压而得到的电压，
其中，所述预定数量根据施加于所述第一外部端子的电压而可变地设定。
6.根据权利要求5所述的LED驱动装置，还包括：
内部电压生成器，其被配置为基于所述输入电压生成内部电压，其中，
所述第一预定电压是所述内部电压。
7.根据权利要求1至4、6中任一项所述的LED驱动装置，其中，
所述附加开关脉冲的占空比是紧接在前的LED电流导通期间中的最后一个开关脉冲的占空比。
8.根据权利要求1至4、6中任一项所述的LED驱动装置，其中，
所述脉冲添加控制器被配置为在PWM调光导通占空比的下限到上限的整个范围内执行所述脉冲添加控制。
9.根据权利要求1至4、6中任一项所述的LED驱动装置，还包括：
调光控制器，其被配置为指示所述电流驱动器进行如下操作：
在设定LED电流比为LED电流比阈值以上时执行DC调光以保持所述输出电流导通，并且
在所述设定LED电流比低于所述LED电流比阈值时执行PWM调光。
10.根据权利要求9所述的LED驱动装置，其中，
所述LED电流比阈值被可变地设定。
11.根据权利要求10所述的LED驱动装置，还包括：
第二外部端子，其能够施加利用第二分压电阻器对第二预定电压进行分压而得到的电压，
其中，所述LED电流比阈值根据施加于所述第二外部端子的电压而可变地设定。
12.根据权利要求11所述的LED驱动装置，还包括：
内部电压生成器，其被配置为基于所述输入电压生成内部电压，
其中，所述第二预定电压是所述内部电压。
13.根据权利要求9所述的LED驱动装置，还包括：
第三外部端子，
其中，根据输送至所述第三外部端子的所述PWM调光信号的占空比而设定所述设定LED电流比。
14.根据权利要求1至4、6、10至13中任一项所述的LED驱动装置，其中，
所述LED包括构成多个通道的LED，
从所述LED电流导通期间的开始到所述输出电流被导通的时间点的延迟时间逐个通道地增加，并且
所述脉冲添加控制器被配置为在所述多个通道中的最后一个通道的所述输出电流从导通切换到切断的时间点添加所述附加开关脉冲。
15.根据权利要求6所述的LED驱动装置，所述LED驱动装置是包括密封体的IC封装，还包括：
调光控制器，其被配置为指示所述电流驱动器执行如下操作：
在设定LED电流比为所述LED电流比阈值以上时执行DC调光以保持所述输出电流导通，并且
在所述设定LED电流比低于所述LED电流比阈值时执行PWM调光；
第四外部端子，其能够施加利用第三分压电阻器对第三预定电压进行分压而得到的电压；以及
第五外部端子，其能够输出所述内部电压，
其中，
所述LED电流比阈值根据施加于第四外部端子的电压而可变地设定，
所述第三预定电压是所述内部电压，并且
在所述密封体中，所述第一外部端子和所述第四外部端子沿与设置所述第五外部端子所沿的边相同的边进行设置。
16.根据权利要求1至4、6、10至13、15中任一项所述的LED驱动装置，所述LED驱动装置具有芯片，
其中，
所述芯片呈矩形形状，具有在第一方向上延伸的两个边和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的两个边，
所述芯片在所述第二方向的一侧的端部具有预定区域，并且
多个组，每个组包括：
第一区域，所述第一区域设置有所述电流驱动器中包括的驱动放大器，并且形成为关于沿所述芯片的所述第二方向延伸的中线彼此对称；
第二区域，所述第二区域设置有所述电流驱动器中包括的晶体管，并且在所述第一方向上形成于所述第一区域的外侧，从而关于所述中线彼此对称，所述多个组在所述预定区域内沿所述第二方向设置。
17.根据权利要求16所述的LED驱动装置，其中，
所设置的所述多个组分别对应于构成通道的所述LED。
18.根据权利要求16所述的LED驱动装置，其中，
在所设置的所述多个组中，位于所述第二方向的另一侧的一端的组中包括的每个所述第二区域设置有第一接地端，并且
在所设置的所述多个组中，位于所述第二方向的一侧的一端的组中包括的所述第一区域之间的位置设置有第二接地端。
19.根据权利要求16所述的LED驱动装置，其中，
在所述预定区域的中央设置有过热保护电路。
20.根据权利要求16所述的LED驱动装置，其中，
所述芯片具有第三区域，所述第三区域设置有逻辑电路且位于所述第二方向上的所述预定区域的另一侧，并且
在所述预定区域与所述第三区域之间设置有过热保护电路。
21.一种照明装置，包括：
根据权利要求1至20中任一项所述的LED驱动装置；
所述输出级；以及
所述LED。
22.一种车载显示装置，包括根据权利要求21所述的照明装置。
23.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
其中，所述电流驱动器被配置为在与所述LED电流导通期间相同的期间内保持所述输出电流导通，并且
所述脉冲添加控制器被配置为在紧接在从所述LED电流切断期间切换到所述LED电流导通期间之前添加所述附加开关脉冲。
24.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
其中，所述脉冲添加控制器被配置为紧接在从所述LED电流导通期间切换到所述LED电流切断期间之后添加所述附加开关脉冲，并且
所述电流驱动器被配置为从所述LED电流导通期间的开始有延迟地导通所述输出电流，所述延迟是对应于所述附加开关脉冲的期间。
25.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
所述LED驱动装置还包括：
第一外部端子，其能够施加利用第一分压电阻器对第一预定电压进行分压而得到的电压，
其中，所述预定数量根据施加于所述第一外部端子的电压而可变地设定。
26.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
所述LED驱动装置还包括：
调光控制器，其被配置为指示所述电流驱动器进行如下操作：
在设定LED电流比为LED电流比阈值以上时执行DC调光以保持所述输出电流导通，并且
在所述设定LED电流比低于所述LED电流比阈值时执行PWM调光。
27.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
其中，所述LED包括构成多个通道的LED，
从所述LED电流导通期间的开始到所述输出电流被导通的时间点的延迟时间逐个通道地增加，并且
所述脉冲添加控制器被配置为在所述多个通道中的最后一个通道的所述输出电流从导通切换到切断的时间点添加所述附加开关脉冲。
28.一种LED驱动装置，包括：
DC-DC控制器，其被配置为控制输出级，所述输出级用于从输入电压生成输出电压并将所述输出电压供给至LED；以及
电流驱动器，其被配置为生成用于所述LED的输出电流，
其中，所述电流驱动器被配置为通过根据PWM调光信号的LED电流导通期间保持所述输出电流导通并且根据所述PWM调光信号的LED电流切断期间保持所述输出电流切断，来执行PWM调光，
所述DC-DC控制器包括：
反馈控制器，其被配置为执行将开关脉冲输送至所述输出级以使所述LED的阴极电压等于基准电压的反馈控制；以及
脉冲添加控制器，其被配置为执行在所述LED电流导通期间与所述LED电流切断期间之间的切换时添加预定数量的附加开关脉冲的脉冲添加控制，并且
所述预定数量被可变地设定，
所述LED驱动装置具有芯片，
其中，
所述芯片呈矩形形状，具有在第一方向上延伸的两个边和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的两个边，
所述芯片在所述第二方向的一侧的端部具有预定区域，并且
多个组，每个组包括：
第一区域，所述第一区域设置有所述电流驱动器中包括的驱动放大器，并且形成为关于沿所述芯片的所述第二方向延伸的中线彼此对称；
第二区域，所述第二区域设置有所述电流驱动器中包括的晶体管，并且在所述第一方向上形成于所述第一区域的外侧，从而关于所述中线彼此对称，所述多个组在所述预定区域内沿所述第二方向设置。
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驱动LED串的DCM升压转换器简化分析之实际考虑;Christophe Basso等;《今日电子》;20130715(第07期);46-49 *

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