DE112018003004T5

DE112018003004T5 - Lasttreibervorrichtung

Info

Publication number: DE112018003004T5
Application number: DE112018003004.0T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nakayama; Krishnachandran Krishnan Nair; Mathew George
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: US11438981B2; US20220394830A1; US11758629B2; JP6765533B2; WO2019009232A1; US20230380032A1; JPWO2019009232A1; US20200133320A1; CN110832426A; CN110832426B; DE112018003004B4

Abstract

Vorgesehen ist eine Lasttreibervorrichtung 100, umfassend: eine erste Eingangsklemme INI zum Empfang eines ersten Eingangsstroms Iin1 von einer Stromversorgung E; eine zweite Eingangsklemme IN2 zum Empfang eines zweiten Eingangsstroms Iin2 von der Stromversorgung E über einen externen Widerstand R; eine Ausgangsklemme OUT zum Ausgeben eines Ausgangsstroms Iout an eine Last Z; eine Stromverteilungseinheit 110 zum Summieren des ersten Eingangsstroms Iin1 und des zweiten Eingangsstroms Iin2 bei einem vorgegebenen Verteilungsverhältnis und zum Erzeugen des Ausgangsstroms Iout; und eine Steuereinheit 120 zum Steuern des Verteilungsverhältnisses. Als Beispiel wäre es angebracht, dass die Steuereinheit 120 das Verteilungsverhältnis entsprechend der Differenz (Vx-Vy) zwischen einer ersten Klemmenspannung Vx in der zweiten Eingangsklemme IN2 und einer zweiten Klemmenspannung Vy in der Ausgangsklemme OUT steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die hier offenbarte Erfindung betrifft eine Lasttreibervorrichtung.
Stand der Technik
17 ist ein Diagramm, das ein herkömmliches Beispiel für eine integrierte Halbleiterschaltung zeigt. Eine Lasttreibervorrichtung X dieses herkömmlichen Beispiels besteht aus einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung (genannt Treiber-IC), die eine Eingangsspannung Vin von einer Stromversorgung E empfängt und eine Ausgangsspannung Vout und einen Ausgangsstrom Iout an eine Last Z ausgibt.
Ein Beispiel herkömmlicher Technologie, die mit dem oben genannten Thema zusammenhängt, ist in dem nachstehend genannten Patentdokument 1 offenbart.
Zitatliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5897768
Überblick über die Erfindung
Technische Aufgabe
18 ist ein Diagramm, das das Ausgangsverhalten der Lasttreibervorrichtung X zeigt und in Reihenfolge von oben nach unten eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout, eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und dem Ausgangsstrom Iout und eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und der Leistungsaufnahme Pc darstellt.
Wie in der Zeichnungsfigur dargestellt, führt die Lasttreibervorrichtung X, ohne von der Eingangsspannung Vin abhängig zu sein, eine Ausgangsrückführsteuerung (Ausgangsregelung) durch, um den Ausgangsstrom Iout auf einem konstanten Wert zu halten. In der Ausgangsregelung wird die Ausgangsspannung Vout in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Last Z bestimmt (z.B. wenn die Last Z eine LED (Leuchtdiode) ist, abhängig von ihrem Durchlassspannungsabfall). Die Leistungsaufnahme Pc ergibt sich als Produkt aus der Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung (Vin - Vout) und dem Ausgangsstrom Iout.
Dementsprechend steigt in der Lasttreibervorrichtung X mit steigender Eingangsspannung Vin die Leistungsaufnahme Pc an, und auch die Wärmeentwicklung wird groß. Für eine ausreichende Wärmeabfuhr aus der Lasttreibervorrichtung X muss die Leiterplatte, auf der die Lasttreibervorrichtung X montiert ist, also eine große Fläche aufweisen, was die Anordnung der Lasttreibervorrichtung X in einem kompakten Modul erschwert.
Angesichts der vorgenannten Aufgabe haben es sich die Erfinder der vorliegenden Anmeldung zur Aufgabe gemacht, eine Lasttreibervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den ihr innewohnenden Stromverbrauch zu verteilen.
Lösung der Aufgabe
Eine hier offenbarte Lasttreibervorrichtung umfasst einen ersten Eingangsanschluss zum Empfang eines ersten Eingangsstroms von einer Stromversorgung, einen zweiten Eingangsanschluss zum Empfang eines zweiten Eingangsstroms von der Stromversorgung über einen externen Widerstand, einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben eines Ausgangsstroms an eine Last, einen Stromverteiler, der eingerichtet ist, den Ausgangsstrom durch Summieren des ersten Eingangsstroms und des zweiten Eingangsstroms bei einem vorgegebenen Verteilungsverhältnis zu erzeugen, und eine Steuerung, die eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis (erste Konfiguration) zu steuern.
Vorzugsweise umfasst der Stromverteiler in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen ersten Konfiguration einen ersten Transistor in einem Pfad, in dem der erste Eingangsstrom fließt, und die Steuerung ist eingerichtet, einen On-Widerstandswert des ersten Transistors (zweite Konfiguration) zu steuern.
Bevorzugt umfasst in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen zweiten Konfiguration der Stromverteiler weiterhin einen zweiten Transistor in einem Pfad, in dem der zweite Eingangsstrom fließt, und die Steuerung ist eingerichtet, die On-Widerstandswerte des ersten Transistors und des zweiten Transistors differentiell zu steuern (dritte Konfiguration).
Vorzugsweise ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit einer der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Konfigurationen eingerichtet, das Verteilungsverhältnis entsprechend einem Differenzwert zwischen einer ersten Klemmenspannung, die an der zweiten Eingangsklemme auftritt, und einer zweiten Klemmenspannung, die an der Ausgangsklemme auftritt, zu steuern (vierte Konfiguration).
Bevorzugt umfasst die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen vierten Konfiguration einen Eingangsdetektor, der eingerichtet ist, aus der ersten Klemmenspannung eine erste differentielle Eingangsspannung zu erzeugen, einen Ausgangsdetektor, der eingerichtet ist, aus der zweiten Klemmenspannung eine zweite differentielle Eingangsspannung zu erzeugen, und einen Differenzverstärker, der eingerichtet ist, entsprechend eines Differenzwerts zwischen der ersten differentiellen Eingangsspannung und der zweiten differentiellen Eingangsspannung (fünfte Konfiguration) ein Steuersignal für den Stromverteiler zu erzeugen.
Vorzugsweise ist der Eingangsdetektor in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen fünften Konfiguration eingerichtet, das erste differentielle Eingangssignal durch Abziehen einer vorgegebenen Schwellenspannung von der ersten Klemmenspannung (sechste Konfiguration) zu erzeugen.
Bevorzugt ist der Ausgangsdetektor in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen fünften oder sechsten Konfiguration eingerichtet, einen Höchstwert einer Vielzahl zweiter Klemmenspannungen als zweites differentielles Eingangssignal (siebte Konfiguration) auszugeben.
Vorzugsweise ist der Ausgangsdetektor in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen fünften oder sechsten Konfiguration eingerichtet, einen Mittelwert aus einer Vielzahl zweiter Klemmenspannungen als zweites differentielles Eingangssignal (achte Konfiguration) auszugeben.
Bevorzugt ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit einer der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Konfigurationen eingerichtet, das Verteilungsverhältnis entsprechend einem Differenzwert zwischen einer an der zweiten Eingangsklemme auftretenden Klemmenspannung und einer vorgegebenen Referenzspannung (neunte Konfiguration) zu steuern.
Vorzugsweise umfasst die Lasttreibervorrichtung mit einer der ersten bis neunten oben beschriebenen Konfigurationen weiterhin einen Stromtreiber, der eingerichtet ist, eine Konstantstromregelung des Ausgangsstroms durchzuführen (zehnte Konfiguration).
Bevorzugt ist in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen zehnten Konfiguration der Stromverteiler auf einer ersten Seite des Halbleiterchips integriert, und der Stromtreiber ist auf einer zweiten Seite des Halbleiterchips gegenüber der ersten Seite des Halbleiterchips integriert (elfte Konfiguration).
Vorzugsweise umfasst der Stromtreiber in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen elften Konfiguration eine Vielzahl von Konstantstromversorgungen, die jeweils zwischen dem Stromverteiler und einer Vielzahl der Ausgangsklemmen verbunden sind (zwölfte Konfiguration).
Bevorzugt ist in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen zwölften Konfiguration in der Draufsicht auf den Halbleiterchip die Vielzahl von Konstantstromversorgungen in einer Richtung entlang der zweiten Seite des Halbleiterchips (dreizehnte Konfiguration) angeordnet.
Vorzugsweise wird in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen dreizehnten Konfiguration in der Draufsicht auf den Halbleiterchip der Stromverteiler zwischen einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgung, die sich am nächsten an einer dritten Seite des Halbleiterchips befindet, und einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgungen integriert, die sich am weitesten von der dritten Seite des Halbleiterchips entfernt befindet (vierzehnte Konfiguration).
Vorzugsweise haben in der Lasttreibervorrichtung mit einer der ersten bis vierzehnten Konfigurationen, die vorstehend beschrieben sind, eine mit der Stromversorgung verbundene Klemme und eine an die Klemme angrenzende Klemme eine Spannungsfestigkeit, die ausreicht, um der Verbindung mit der Stromversorgung standzuhalten (fünfzehnte Konfiguration).
Bevorzugt umfasst der erste Transistor in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen zweiten Konfiguration einen Source-Bereich, ein Source-Pad, das unmittelbar in der Nähe des Source-Bereichs vorgesehen und mit dem ersten Eingangsanschluss drahtgebunden ist, einen Drain-Bereich und ein Drain-Pad, das unmittelbar in der Nähe des Drain-Bereichs vorgesehen und mit dem zweiten Eingangsanschluss drahtgebunden ist (sechzehnte Konfiguration).
Vorzugsweise sind in der Lasttreibervorrichtung mit einer der oben beschriebenen ersten bis sechzehnten Konfigurationen die erste Eingangsklemme und die zweite Eingangsklemme nebeneinander angeordnet (siebzehnte Konfiguration).
Bevorzugt ist in der Lasttreibervorrichtung mit einer der vorstehend beschriebenen ersten bis siebzehnten Konfigurationen eine externe Klemme, die so ausgelegt ist, dass sie eine hohe Spannungsfestigkeit leichter als andere externe Klemmen aufweist, angrenzend an die erste Eingangsklemme oder die zweite Eingangsklemme angeordnet (achtzehnte Konfiguration).
Vorzugsweise akzeptiert die erste Eingangsklemme in der Lasttreibervorrichtung mit einer der oben beschriebenen ersten bis achtzehnten Konfigurationen den Empfang des ersten Eingangsstroms direkt von der Stromversorgung (eine neunzehnte Konfiguration).
Bevorzugt ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit einer der oben beschriebenen ersten bis neunzehnten Konfigurationen eingerichtet, das Verteilungsverhältnis dynamisch zu steuern (zwanzigste Konfiguration).
Vorzugsweise ist die Lasttreibervorrichtung mit einer der oben beschriebenen ersten bis zwanzigsten Konfigurationen in eine Halbleitervorrichtung integriert (einundzwanzigste Konfiguration).
Bevorzugt ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit der vorstehend beschriebenen zweiten Konfiguration eingerichtet, um den On-Widerstandswert des ersten Transistors dynamisch zu steuern (zweiundzwanzigste Konfiguration).
Vorzugsweise ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen dritten Konfiguration eingerichtet, den On-Widerstandswert des ersten Transistors und des zweiten Transistors jeweils dynamisch unterschiedlich zu steuern (dreiundzwanzigste Konfiguration).
Bevorzugt ist die Steuerung in der Lasttreibervorrichtung mit der oben beschriebenen vierten Konfiguration eingerichtet, das Verteilungsverhältnis entsprechend dem Differenzwert zwischen der ersten Klemmenspannung und der zweiten Klemmenspannung dynamisch zu steuern (vierundzwanzigste Konfiguration).
Ein hier offenbartes elektrisches Gerät umfasst die Lasttreibervorrichtung mit einer der oben beschriebenen ersten bis vierundzwanzigsten Konfigurationen, einen externen Widerstand, der zwischen einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme der Lasttreibervorrichtung geschaltet ist, und eine Last, die mit einer Ausgangsklemme der Lasttreibervorrichtung verbunden ist (fünfundzwanzigste Konfiguration).
Ein hierin offenbartes Lampenmodul umfasst die Lasttreibervorrichtung mit einer der ersten bis vierundzwanzigsten Konfigurationen, einen externen Widerstand, der zwischen einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme der Lasttreibervorrichtung geschaltet ist, und eine Lichtquelle, die als Last mit einer Ausgangsklemme der Lasttreibervorrichtung verbunden ist (eine sechsundzwanzigste Konfiguration).
Ein hier offenbartes Fahrzeug umfasst das Lampenmodul mit der oben beschriebenen sechsundzwanzigsten Konfiguration und eine Batterie als Energiequelle für das Lampenmodul (siebenundzwanzigste Konfiguration).
Vorzugsweise ist das Lampenmodul in dem Fahrzeug mit der oben beschriebenen siebenundzwanzigsten Konfiguration, ein Scheinwerfermodul, ein Rücklichtmodul oder ein Blinklichtmodul (eine achtundzwanzigste Konfiguration).
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Lasttreibervorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, den ihr innewohnenden Stromverbrauch zu verteilen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines elektrischen Gerätes mit einer Lasttreibervorrichtung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs darstellt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung in der zweiten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine dritte Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs darstellt;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung in der dritten Ausführungsform zeigt;
8A ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (16 Pins) in einem LED-Treiber-IC darstellt (ein erstes Beispiel);
8B ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (16 Pins) in einem LED-Treiber-IC darstellt (ein zweites Beispiel);
8C ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (16 Pins) in einem LED-Treiber-IC darstellt (ein drittes Beispiel);
8D ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (16 Pins) in einem LED-Treiber-IC darstellt (ein viertes Beispiel);
9 ist ein Diagramm, das ein erstes Layout in einem Halbleiterchip zeigt;
10 ist ein Diagramm, das ein zweites Layout in einem Halbleiterchip zeigt;
11 ist ein Diagramm, das ein drittes Layout in einem Halbleiterchip zeigt;
12 ist ein Diagramm, das ein viertes Layout in einem Halbleiterchip zeigt;
13 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Pads in einem Stromverteiler darstellt;
14 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (7 Pins) in einem LED-Treiber-IC darstellt;
15 ist eine Außenansicht eines Motorrads;
16 ist eine Außenansicht eines Allrad-Fahrzeugs;
17 ist ein Diagramm, das ein herkömmliches Beispiel für eine Lasttreibervorrichtung zeigt; und
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein im herkömmlichen Beispiel beobachtetes Ausgangsverhalten darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
<Elektronische Vorrichtung >
1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines elektrischen Gerätes mit einer Lasttreibervorrichtung zeigt. Ein elektrisches Gerät 1 dieses Konfigurationsbeispiels weist eine Lasttreibervorrichtung 100, einen externen Widerstand R und eine Last Z auf, wobei die Lasttreibervorrichtung 100 und der externe Widerstand R extern mit der Lasttreibervorrichtung 100 verbunden sind.
Die Lasttreibervorrichtung 100 ist eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung (genannt Treiber-IC), die einen Eingang einer Eingangsspannung Vin von einer Stromversorgung E empfängt und eine Ausgangsspannung Vout und einen Ausgangsstrom Iout an die Last Z ausgibt, und zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Außenseite weist die Lasttreibervorrichtung 100 einen ersten Eingangsanschluss IN1, einen zweiten Eingangsanschluss IN2 und einen Ausgangsanschluss OUT auf. Es versteht sich von selbst, dass die Lasttreibervorrichtung 100 bei Bedarf zusätzlich zu den oben genannten mit weiteren externen Klemmen ausgestattet werden kann.
Ein erstes Ende des externen Widerstandes R ist mit einem positiven Ende (= einem Anwendungsende der Eingangsspannung Vin) der Stromversorgung E und mit der ersten Eingangsklemme IN1 der Lasttreibervorrichtung 100 verbunden. Ein negatives Ende der Stromversorgung E ist mit einem Masseende verbunden. Ein zweites Ende des externen Widerstandes R ist mit der zweiten Eingangsklemme IN2 der Lasttreibervorrichtung 100 verbunden. Auf diese Weise wird der externe Widerstand R zwischen die erste und zweite Eingangsklemme IN1 bzw. IN2 der Lasttreibervorrichtung 100 geschaltet. Dabei können die Lasttreibervorrichtung 100 und der externe Widerstand R beide auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder einzeln auf separaten Leiterplatten montiert werden. Weiterhin ist der externe Widerstand R nicht notwendigerweise ein einzelnes Widerstandselement, sondern kann aus einer Vielzahl von Widerstandselementen bestehen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Ein erstes Ende der Last Z ist mit der Ausgangsklemme OUT (= Anwendungsende der Ausgangsspannung Vout) der Lasttreibervorrichtung 100 verbunden. Ein zweites Ende der Last Z ist mit einem Masseende verbunden.
<Lasttreibervorrichtung>
Noch unter Bezugnahme auf 1 wird eine Beschreibung einer internen Konfiguration der Lasttreibervorrichtung 100 gegeben. Die Lasttreibervorrichtung 100 weist neben der ersten Eingangsklemme IN1, der zweiten Eingangsklemme IN2 und der oben genannten Ausgangsklemme OUT einen Stromverteiler 110, eine Steuerung 120 und einen darin integrierten Stromtreiber 130 auf.
Die erste Eingangsklemme IN1 ist eine externe Klemme zum Empfang eines ersten Eingangsstroms Iin1 direkt von der Stromversorgung E.
Die zweite Eingangsklemme IN2 ist eine externe Klemme zum Empfang eines zweiten Eingangsstroms Iin2 von der Stromversorgung E über den externen Widerstand R.
Die Ausgangsklemme OUT ist eine externe Klemme zur Ausgabe der Ausgangsspannung Vout und des Ausgangsstroms Iout an die Last Z.
Der Stromverteiler 110 summiert basierend auf einem Steuersignal Sc der Steuerung 120 den ersten Eingangsstrom Iin1 und den zweiten Eingangsstrom Iin2 in einem vorgegebenen Verteilungsverhältnis zur Erzeugung des Ausgangsstroms Iout.
Die Steuerung 120 erfasst kontinuierlich den Differenzwert Vx - Vy (entsprechend dem Spannungsabfall zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen) zwischen einer ersten Klemmenspannung Vx, die an der zweiten Eingangsklemme IN2 auftritt, und einer zweiten Klemmenspannung Vy, die an der Ausgangsklemme OUT auftritt, und steuert das vorgenannte Verteilungsverhältnis dynamisch durch Erzeugen des Steuersignals Sc, sodass der erfasste Wert einen vorgegebenen oberen Grenzwert nicht überschreitet. Konkret wird bis zum Erreichen des vorgegebenen oberen Grenzwertes des Differenzwertes Vx - Vy grundsätzlich nur der erste Eingangsstrom Iin1 durchgelassen und der zweite Eingangsstrom Iin2 abgeschaltet; andererseits wird nach Erreichen des vorgegebenen oberen Grenzwertes des Differenzwertes Vx - Vy das vorgenannte Verteilungsverhältnis automatisch und stufenlos so eingestellt, dass der erste Eingangsstrom Iin1 reduziert und der zweite Eingangsstrom Iin2 erhöht wird. Hierbei ist hinsichtlich der Erfassung der zweiten Klemmenspannung Vy eine Modifizierung möglich, wenn diese weggelassen wird. Ein derart modifiziertes Beispiel wird im Zusammenhang mit einer dritten Ausführungsform (6) behandelt, die später beschrieben wird.
Der Stromtreiber 130 führt eine Konstantstromregelung des Ausgangsstroms Iout durch. Das heißt, der Stromtreiber 130 führt, ohne Abhängigkeit von der Eingangsspannung Vin, eine Ausgangsrückführung (Ausgangsregelung) des Ausgangsstroms Iout durch, um den Ausgangsstrom Iout auf einem konstanten Wert zu halten.
Somit hat die Lasttreibervorrichtung 100 dieses Konfigurationsbeispiels eine Funktion (im Folgenden als „die Stromverbrauchsverteilungsfunktion“ bezeichnet) dahingehend, dass bei ansteigender Eingangsspannung Vin absichtlich einen Verlust eines Teils der überschießenden Leistung, die herkömmlich in der Vorrichtung verbraucht wird, zu erzeugen, indem sie beispielsweise den außerhalb der Vorrichtung (auf Eingangsseite) vorgesehenen externen Widerstand R verwendet.
Die Übernahme dieser Konfiguration ermöglicht es, den Stromverbrauch im Inneren des Gerätes konstant auf oder unter einem vorgegebenen oberen Grenzwert zu halten und damit die Wärmeentwicklung in der Lasttreibervorrichtung 100 zu reduzieren. Dies bietet einen ausreichenden Spielraum mit Blick auf die zulässige Verlustleistung der Lasttreibervorrichtung 100, so dass die Lasttreibervorrichtung 100 nicht auf einer unnötig großen Leiterplatte montiert werden muss und einfach in ein kompaktes Modul eingebaut werden kann.
Darüber hinaus wird auch der Eingangsdynamikbereich der Lasttreibervorrichtung 100 (= der Bereich der Eingangsspannung Vin, der der Lasttreibervorrichtung 100 zugeführt werden kann) erweitert, so dass beispielsweise auch eine Batterie, die eine instabile Eingangsspannung Vin liefert, als Stromversorgung E verwendet werden kann.
Darüber hinaus ist es mit der Lasttreibervorrichtung 100 dieses Konfigurationsbeispiels, welche im Innern nicht mit übermäßiger Kraft beaufschlagt wird, möglich, die Belastung der inneren Elemente zu reduzieren und so zu einer höheren Zuverlässigkeit und einer längeren Lebensdauer beizutragen.
Der externe Widerstand R ist ein diskretes Element und hitzebeständiger als die Lasttreibervorrichtung 100, die eine Halbleitervorrichtung ist, somit verursacht die Wärmeentwicklung bis zu einem gewissen Grad keine besondere Beschädigung des externen Widerstands R.
Im Folgenden werden in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen genauere Beschreibungen angegeben, die sich mit Anwendungsbeispielen für einen mehrkanaligen LED-Treiber-IC befassen.
<Erste Ausführungsform>
2 ist ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs zeigt. In dieser Ausführungsform ist das zuvor beschriebene elektrische Gerät 1 als LED-Lampenmodul und die Lasttreibervorrichtung 100 als vierkanaliger LED-Treiber-IC mit den Ausgangsklemmen OUT1 bis OUT4 eingerichtet. Als Stromversorgung E wird eine Batterie und als Last Z eine LED-Lichtquelle verwendet, die mit parallel zueinander angeordneten LED-Strängen Z1 bis Z4 versehen ist.
Es verstehen sich mithin in der folgenden Beschreibung das Elektrogerät 1, die Lasttreibervorrichtung 100, die Stromversorgung E und die Last Z als LED-Lampenmodul 1, ein LED-Treiber IC 100, eine Batterie E bzw. eine LED-Lichtquelle Z und werden dementsprechend ausführlich beschrieben.
Der LED-Treiber IC 100 kann, zusammen mit der LED-Lichtquelle Z als dessen Ansteuerziel, als LED-Lampenmodul 1 oder als separater IC unabhängig von der LED-Lichtquelle Z bereitgestellt werden.
Zunächst wird unter den Komponenten des LED-Treibers IC 100 ein Stromverteiler 110 beschrieben. Der Stromverteiler 110 umfasst P-Kanal-MOS (Metalloxid-Halbleiter-)-Feldeffekttransistoren 111 und 112 als Mittel zur dynamischen Differenzsteuerung des Verteilungsverhältnisses zwischen dem ersten Eingangsstrom Iin1 und dem zweiten Eingangsstrom Iin2. Der Transistor 111 entspricht einem ersten Transistor, der in einem Pfad (= Direktpfad) vorgesehen ist, in dem der erste Eingangsstrom Iin1 fließt. Zum anderen entspricht der Transistor 112 einem zweiten Transistor, der in einem Pfad (= einem Verlustpfad) vorgesehen ist, in dem der zweite Eingangsstrom Iin2 fließt.
Es wird nun eine konkrete Beschreibung der Verbindung zwischen diesen gegeben. Die Source und das Rücktor des Transistors 111 sind mit der ersten Eingangsklemme IN1 (= ein erstes Eingangsende des Eingangsstroms Iin1) verbunden. Die Source und das Rücktor des Transistors 112 sind mit der zweiten Eingangsklemme IN2 (= ein Eingangsende des zweiten Eingangsstroms Iin2) verbunden. Die Drains der Transistoren 111 und 112 sind miteinander verbunden, und der Verbindungsknoten zwischen ihnen ist als Ausgangsende des Ausgangsstroms Iout mit dem Stromtreiber 130 auf einer letzten Stufe verbunden.
Das Gate des Transistors 111 empfängt ein erstes Steuersignal Sei. Dementsprechend wird mit zunehmender Höhe des ersten Steuersignals Sc1 der On-Widerstandswert des Transistors 111 größer und der erste Eingangsstrom Iin1 kleiner. Wird umgekehrt das erste Steuersignal Sc1 niedriger, so wird der On-Widerstandswert des Transistors 111 kleiner und der erste Eingangsstrom Iin1 steigt.
Andererseits empfängt das Gate des Transistors 112 ein zweites Steuersignal Sc2. Dementsprechend wird mit zunehmender Höhe des zweiten Steuersignals Sc2 der On-Widerstandswert des Transistors 112 größer und der zweite Eingangsstrom Iin2 kleiner. Wird umgekehrt das zweite Steuersignal Sc2 kleiner, so wird der On-Widerstandswert des Transistors 112 kleiner und der zweite Eingangsstrom Iin2 steigt.
Zwischen dem Gate und der Source jedes der Transistoren 111 und 112 kann ein Spannungsklemmelement angeschlossen werden.
Als nächstes wird die Steuerung 120 beschrieben. Die Steuerung 120 umfasst einen Eingangsdetektor 121, einen Ausgangsdetektor 122 und einen Differenzverstärker 123 und erzeugt als das vorgenannte Steuersignal Sc das erste Steuersignal Sc1 und das zweite Steuersignal Sc2, um dadurch eine dynamische Differenzsteuerung der On-Widerstandswerte der Transistoren 111 und 112 durchzuführen.
Der Eingangsdetektor 121 umfasst einen Widerstand 121a und eine Stromversorgung 121b, die zwischen der zweiten Eingangsklemme IN2 und einem Masseende in Reihe geschaltet sind, und erzeugt eine erste differentielle Eingangsspannung Vx' (= Vx - Vth), indem er eine vorgegebene Schwellenspannung Vth (= eine Spannung, die über dem Widerstand 121a auftritt) von der ersten Klemmenspannung Vx, die an der zweiten Eingangsklemme IN2 auftritt, abzieht. Um die Schwellenspannung Vth beliebig einzustellen, ist es z.B. sinnvoll, als Stromversorgung 121b eine variable Stromversorgung zu verwenden.
Der Ausgangsdetektor 122 erzeugt eine zweite differentielle Eingangsspannung Vy' aus den zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 (entsprechend der vorgenannten zweiten Klemmenspannung Vy), die an den Ausgangsklemmen OUT1 bis OUT4 auftreten. Die zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 werden in Abhängigkeit von den Durchlassspannungsabfällen der LED-Stränge Z1 bis Z4 bestimmt.
Vorzugsweise ist beispielsweise der Ausgangsdetektor 122 eingerichtet, den höchsten Wert der zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 als zweite differentielle Eingangsspannung Vy' auszugeben. In einer solchen Konfiguration bleibt die vorgenannte Stromverbrauchsverteilungsfunktion ausgeschaltet, bis die erste differentielle Eingangsspannung Vx' die größte der zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 erreicht. Selbst wenn die LED-Stränge Z1 bis Z4 eine unterschiedliche Anzahl von in Reihe geschalteten LED-Stufen oder unterschiedliche Spannungsabfälle aufweisen, ist es daher möglich, alle LED-Stränge Z1 bis Z4 sicher einzuschalten.
Oder beispielsweise kann der Ausgangsdetektor 122 eingerichtet werden, den Mittelwert der zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 als zweite differentielle Eingangsspannung Vy' auszugeben. In einer solchen Konfiguration wird die vorgenannte Stromverbrauchsverteilungsfunktion zu einem Zeitpunkt eingeschaltet, zu dem die erste differentielle Eingangsspannung Vx' den Mittelwert der zweiten Klemmenspannungen Vy1 bis Vy4 erreicht hat. Selbst wenn die LED-Stränge Z1 bis Z4 eine unterschiedliche Anzahl von in Reihe geschalteten LED-Stufen oder unterschiedliche Durchgangsspannungsabfälle aufweisen, ist es daher unwahrscheinlich, dass die LED-Stränge Z1 bis Z4 jeweils eine zu hohe Spannung erhalten.
Der Differenzverstärker 123 erzeugt das erste Steuersignal Sc1 und das zweite Steuersignal Sc2 gemäß dem Differenzwert Vx' - Vy' zwischen der ersten differentiellen Eingangsspannung Vx', die seinem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) zugeführt wird, und der zweiten differentiellen Eingangsspannung V', die seinem invertierenden Eingangsanschluss (-) zugeführt wird. Eine statische Elektrizitätsschutzvorrichtung kann an die Eingangsstufe des Differenzverstärkers 123 angeschlossen werden.
Es wird nun eine spezifische Beschreibung des Betriebs des Differenzverstärkers 123 angegeben. Ist Vx' - Vy' ≤ 0 (d.h. Vx - Vy ≤ Vth), so bleibt das erste Steuersignal Sei, das von der invertierenden Ausgangsklemme (-) des Differenzverstärkers 123 ausgegeben wird, auf niedrigem Niveau, und das zweite Steuersignal Sc2, das von der nicht invertierenden Ausgangsklemme (+) des Differenzverstärkers 123 ausgegeben wird, bleibt auf hohem Niveau. Dementsprechend ist im Stromverteiler 110 der Transistor 111 voll eingeschaltet und der Transistor 112 voll ausgeschaltet, d.h. es wird nur der erste Eingangsstrom Iin1 im Direktpfad durchgelassen und der zweite Eingangsstrom Iin2 im Verlustpfad wird abgeschaltet.
Ist andererseits Vx' - Vy' > 0 (d.h. Vx - Vy > Vth), so steigt das erste Steuersignal Sei, nachdem es auf niedrigem Niveau geblieben ist, von diesem niedrigen Niveau aus an, und das zweite Steuersignal Sc2 sinkt, nachdem es auf hohem Niveau geblieben ist, von diesem hohen Niveau, und somit wird der Widerstandswert des Transistors 111 von seinem niedrigsten Wert angehoben und der Widerstandswert des Transistors 112 von seinem höchsten Wert gesenkt. Dadurch wird im Stromverteiler 110 das Verteilungsverhältnis zwischen dem ersten Eingangsstrom Iin1 und dem zweiten Eingangsstrom Iin2 automatisch und stufenlos so eingestellt, dass der erste Eingangsstrom Iin1 reduziert und der zweite Eingangsstrom Iin2 erhöht wird.
Auf diese Weise wird in der Steuerung 120 das Verteilungsverhältnis zwischen dem ersten Eingangsstrom Iin1 und dem zweiten Eingangsstrom Iin2 entsprechend dem Differenzwert Vx - Vy dynamisch differentiell zwischen der ersten Klemmenspannung Vx und der zweiten Klemmenspannung Vy gesteuert.
Als nächstes wird der Stromtreiber 130 beschrieben. Der Stromtreiber 130 umfasst die parallel geschalteten Konstantstromversorgungen 131 bis 134. Die Konstantstromversorgungen 131 bis 134 erzeugen jeweils vorgegebene Konstantströme I1 bis 14 und geben die Konstantströme an die Ausgangsklemmen OUT1 bis OUT4 aus. Dementsprechend ist der vom Stromverteiler 110 an den Stromtreiber 130 eingespeiste Ausgangsstrom Iout ein Summenstrom (Iout = 11 + 12 + 13 + 13 + 14), der sich aus der Summe aller Konstantströme 11 bis 14 ergibt. Obwohl in dieser Abbildung nicht deutlich dargestellt, kann der Stromtreiber 130 eine Logikeinheit oder dergleichen als Leitmittel umfassen, um die Ausgangsrückführung der Konstantströme 11 bis 14 durchzuführen.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung im LED-Treiber-IC 100 der ersten Ausführungsform (2) darstellt und in der Reihenfolge von oben nach unten eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Spannungen (Vx, Vy), eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Strömen (Iin1, Iin2, Iout) und eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Stromverbrauchern (Pc1, Pc2, Pc) veranschaulicht. Hierbei stellt Pc1 die interne Leistungsaufnahme dar, die die Leistungsaufnahme im LED-Treiber IC 100 ist, und Pc2 die externe Leistungsaufnahme, die die Leistungsaufnahme im externen Widerstand R ist. Pc stellt die herkömmliche Leistungsaufnahme dar (entspricht also der internen Leistungsaufnahme in einem Fall, in dem keine Stromverbrauchsverteilungssteuerung durchgeführt wird).
In einem ersten Spannungsbereich (0≤Vin<V11) steigen mit steigender Eingangsspannung Vin die erste Klemmenspannung Vx und die zweite Klemmenspannung Vy an. Im ersten Spannungsbereich überschreitet die zweite Klemmenspannung Vy jedoch nicht den Durchlassspannungsabfall der LED-Lichtquelle Z (genauer gesagt den niedrigsten Wert der Durchlassspannungsabfälle der LED-Stränge Z1 bis Z4), der Ausgangsstrom Iout fließt nicht. Dementsprechend bleiben der erste Eingangsstrom Iin1 und der zweite Eingangsstrom Iin2 beide auf dem Nullwert, und die interne Leistungsaufnahme Pc1 und die externe Leistungsaufnahme Pc2 bleiben ebenfalls auf dem Nullwert.
Bei einer zweiten Spannung (V11≤Vin <V12) wird die zweite Klemmenspannung Vy größer als der Durchlassspannungsabfall der LED-Lichtquelle Z, und der Ausgangsstrom Iout beginnt zu steigen. Im zweiten Spannungsbereich ist jedoch Vx - Vy < Vth, und somit funktioniert die Stromverbrauchsverteilungsfunktion nicht, und der zweite Eingangsstrom Iin2 fließt nicht. Dementsprechend wird der Ausgangsstrom Iout vollständig aus dem ersten Eingangsstrom Iin1 erzeugt. Dadurch beginnt die interne Leistungsaufnahme Pc1 zu steigen, aber die externe Leistungsaufnahme Pc2 wird auf dem Nullwert gehalten.
In einem dritten Spannungsbereich (V12≤Vin<V13) erreicht der Ausgangsstrom Iout seinen Sollwert (z.B. 450 mA) und die zweite Klemmenspannung Vy hört auf zu steigen, so dass mit steigendem Eingangsspannungswert Vin die Differenz zwischen der ersten Klemmenspannung Vx und der zweiten Klemmenspannung Vy zu steigen beginnt. Im dritten Spannungsbereich gilt jedoch noch Vx - Vy < Vth, so dass, wie im zweiten oben beschriebenen Spannungsbereich, die Stromverbrauchsverteilungssteuerung nicht funktioniert und der zweite Eingangsstrom Iin2 nicht fließt. Dementsprechend steigt die interne Leistungsaufnahme Pc1 weiter an, andererseits wird die externe Leistungsaufnahme Pc2 auf dem Nullwert gehalten.
In einem vierten Spannungsbereich (V13≤Vin<V14) ist Vx - Vy > Vth, und die Stromverbrauchsverteilungsfunktion beginnt zu funktionieren. Genauer gesagt, arbeiten die Transistoren 111 und 112 im vierten Spannungsbereich so, dass Vx - Vy = Vth ist, und das Verteilungsverhältnis zwischen dem ersten Eingangsstrom Iin1 und dem zweiten Eingangsstrom Iin2 automatisch und stufenlos so eingestellt wird, dass, wenn die Eingangsspannung Vin höher wird, der erste Eingangsstrom Iin1 reduziert und der zweite Eingangsstrom Iin2 erhöht wird.
Die Bereitstellung einer solchen Stromverbrauchsverteilungsfunktion ermöglicht es, mit dem Stromverbrauch Pc2 bewusst einen Verlust eines Teils der von der Batterie E zugeführten überschüssigen Leistung zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, den internen Stromverbrauch Pc1 im Wesentlichen auf einem konstanten Wert (etwa ein Sechstel des konventionellen Wertes) zu halten und so die Leiterplatte, auf der der LED-Treiber IC 100 angebracht ist, zu verkleinern und einen großen Ausgangsstrom aus dem LED-Treiber IC 100 zu beziehen.
Insbesondere im LED-Modul 1, dessen Stromversorgung die Batterie E ist, ist es wahrscheinlich, dass die Eingangsspannung Vin instabil wird und die zulässige Verlustleistung des LED-Treibers IC 100 mit hoher Wahrscheinlichkeit überschritten wird, so dass es sehr vorteilhaft ist, die interne Leistungsaufnahme Pc1 durch die Stromverbrauchsverteilungsfunktion zu regeln.
Wie in dieser Zeichnungsfigur dargestellt, sind die Eigenschaften des Ausgangsstroms Iout, der durch Summierung des ersten Eingangsstroms Iin1 und des zweiten Eingangsstroms Iin2 erzeugt wird, äquivalent zum herkömmlichen Beispiel ( 18). Dementsprechend entfällt bei der Einführung der Stromverbrauchsverteilungsfunktion die Notwendigkeit, den aktuellen Treiber 130 neu zu gestalten.
<Zweite Ausführungsform>
4 ist ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs darstellt. Obwohl diese Ausführungsform auf der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (2) basiert, entfällt im LED-Treiber IC 100 dieser Ausführungsform der Transistor 112 des Stromverteilers 110, somit steuert die Steuerung 120 den On-Widerstandswert des Transistors 111 dynamisch, indem sie lediglich das erste Steuersignal Sc1 verwendet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, auf einfache Weise die Stromverbrauchsverteilungsfunktion im Wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform zu implementieren.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung im LED-Treiber IC 100 der zweiten Ausführungsform zeigt und, wie in 3, in der Reihenfolge von oben nach unten eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Spannungen (Vx, Vy), eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Strömen (Iin1, Iin2, Iout) und eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Leistungsverbräuchen (Pc1, Pc2, Pc) darstellt.
Die grundlegende Funktionsweise dieser Ausführungsform erfolgt auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben und kann durch einfaches Ablesen der Spannungswerte V11 bis V14 in 3 als die Spannungswerte V21 bis V24 in dieser Abbildung verstanden werden.
Da der Transistor 112 im LED-Treiber IC 100 dieser Ausführungsform weggelassen wird, fließt auch in einem Eingangsspannungsbereich (V21<Vin< V23), in dem die Stromverbrauchsverteilungsfunktion nicht funktioniert, der zweite Eingangsstrom Iin2 im Verlustpfad, um welchen Betrag der erste Eingangsstrom Iin1 abnimmt.
Durch Einstellen des Widerstandswertes des externen Widerstandes R auf einen ausreichend großen Wert (ca. 10Ω) gegenüber dem Widerstandswert (ca. 0,5Ω) des Transistors 111 im eingeschalteten Zustand ist es jedoch möglich, den zweiten Eingangsstrom Iin2 ausreichend niedrig zu halten und somit den Betrieb des LED-Treibers IC 100 störungsfrei zu gestalten.
<Dritte Ausführungsform>
6 ist ein Diagramm, das eine dritte Ausführungsform eines LED-Treiber-ICs darstellt. Obwohl diese Ausführungsform auf der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (2) basiert, entfallen im LED-Treiber-IC 100 dieser Ausführungsform sowohl der Eingangsdetektor 121 als auch der Ausgangsdetektor 122 der Steuerung 120, so dass die Steuerung 120 das Verteilungsverhältnis zwischen dem ersten Eingangsstrom Iin1 und dem zweiten Eingangsstrom Iin2 entsprechend dem Differenzwert Vx - Vref zwischen der ersten Klemmenspannung Vx und einer vorgegebenen Referenzspannung Vref dynamisch steuert. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Stromverbrauchsverteilungsfunktion auf einfache Weise im Wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform zu implementieren.
Hierbei kann die Referenzspannung Vref auf einen Spannungswert eingestellt werden, der um die zuvor genannte Schwellenspannung Vth höher ist als der erwartete Wert der zweiten Klemmenspannung Vy.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Steuerung der Stromverbrauchsverteilung im LED-Treiber IC 100 der dritten Ausführungsform zeigt und, wie in 3, in der Reihenfolge von oben nach unten eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Spannungen (Vx, Vy), eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Strömen (Iin1, Iin2, Iout) und eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und verschiedenen Leistungsaufnahmen (Pc1, Pc2, Pc) veranschaulicht.
Die grundlegende Funktionsweise dieser Ausführungsform erfolgt auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben und kann durch einfaches Ablesen der Spannungswerte V11 bis V14 in 3 als die Spannungswerte V31 bis V34 in dieser Abbildung verstanden werden.
Im LED-Treiber IC 100 dieser Ausführungsform wird die Stromverbrauchsverteilungsfunktion jedoch nicht aufgrund des Vergleichsergebnisses zwischen dem Differenzwert Vx - Vy und der Schwellenspannung Vth, sondern aufgrund des Vergleichsergebnisses zwischen der ersten Klemmenspannung Vx und der Referenzspannung Vref ein- und ausgeschaltet. Dementsprechend sollte „Vx - Vy < Vth“ in der Beschreibung der ersten Ausführungsform als „Vx < Vref“ und „Vx - Vy > Vth“ in der Beschreibung der ersten Ausführungsform als "Vx > Vref' gelesen werden.
Weiterhin basiert das in dieser Ausführungsform behandelte Beispiel auf der ersten Ausführungsform (2), kann aber auch auf der zweiten Ausführungsform (4) basieren. Insbesondere kann im LED-Modul 1 dieser Ausführungsform der Transistor 112 des Stromverteilers 110 weiter weggelassen werden.
< Anordnung der Klemmen (16 Pins)>
8A bis 8D sind Diagramme, die die Anordnung der Klemmen (16 Pins) im LED-Treiber IC 100 zeigen. In jedem der Diagramme, im LED-Treiber IC 100, wird ein 16-poliger HTSSOP (Heat-sink thin shrink small outline package (Kühlkörper/Dünnschrumpfung/schmaler Umriss-Gehäuse) als Gehäuse verwendet. Dieses Gehäuse weist insgesamt 16 Stifte auf, die aus seinen beiden gegenüberliegenden Seiten in zwei Richtungen (linke und rechte Richtung auf dem Zeichenblatt) herausgezogen sind, so dass auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten acht Stifte angeordnet sind. Im Folgenden werden die Anordnungen der Klemmen im Wesentlichen mit Bezug auf 8A beschrieben.
Eine VINRES-Klemme (Pin 1) ist eine Anschlussklemme für einen Leistungsverteilungswiderstand und entspricht der vorgenannten zweiten Eingangsklemme IN2. Eine VIN-Klemme (Pin 2) ist eine Quellspannungseingangsklemme und entspricht der vorgenannten ersten Eingangsklemme INI. Eine PBUS-Klemme (Pin 3) ist ein Steuereingang für abnormale Zustandsflagsausgabe/Ausgangsstromausschaltung. Ein CRT-Anschluss (Pin 4) und ein DISC-Anschluss (Pin 5) sind CR-Timer-Einstellanschlüsse. Ein MSET1-Anschluss (Pin 6) und ein MSET2-Anschluss (Pin 11) sind Moduseinstellanschlüsse. Eine SET1-Klemme (Pin 7), eine SET2-Klemme (Pin 8), eine SET3-Klemme (Pin 10) und eine SET4-Klemme (Pin 9) sind Ausgangsstrom-Einstellklemmen für vier Kanäle. Eine GND-Klemme (Pin 12) ist eine Erdungsklemme. Ein OUT1-Anschluss (Pin 16), ein OUT2-Anschluss (Pin 15), ein OUT3-Anschluss (Pin 14) und ein OUT4-Anschluss (Pin 13) sind Stromausgangsklemmen für vier Kanäle. Eine EXP-PAD-Klemme, gekennzeichnet durch eine gestrichelte Linie, fungiert als Wärmeableitfläche.
Vorzugsweise werden die VINRES-Klemme und die VIN-Klemme nebeneinander angeordnet, wie in 8A bis 8D dargestellt. Wie aus dem Vergleich zwischen 8A und 8B (oder 8D) ersichtlich ist, können diese beiden Klemmen jedoch in umgekehrter Reihenfolge angeordnet werden. Bevorzugt sind ebenso der CRT-Anschluss und der DISC-Anschluss nebeneinander angeordnet, wie in 8A bis 8D dargestellt. Wie aus dem Vergleich zwischen 8A und 8C (oder 8D) ersichtlich ist, können diese beiden Klemmen jedoch auch in umgekehrter Reihenfolge angeordnet werden.
Die oben beschriebenen vier externen Anschlüsse (VINRES, VIN, CRT und DISC) sind alle an die Stromversorgung E (eine Batterie) angeschlossen. Dementsprechend ist es wünschenswert, diese vier externen Anschlüsse (VINRES, VIN, CRT und DISC) so auszulegen, dass sie eine höhere Spannungsfestigkeit aufweisen als die anderen externen Anschlüsse, so dass sie dem Anschluss an die Stromversorgung E standhalten.
Andererseits sind die externen Anschlüsse (PBUS, GND, MSET1 und MSET2, SET1 bis SET4 und OUT1 bis OUT4), die nicht die oben beschriebenen vier externen Anschlüsse sind, nicht an die Stromversorgung E angeschlossen. Dementsprechend ist es grundsätzlich ausreichend, wenn diese externen Anschlüsse (PBUS, GND, MSET1 und MSET2, SET1 bis SET4 und OUT1 bis OUT4) so ausgelegt sind, dass sie eine geringere Spannungsfestigkeit als die anderen externen Anschlüsse aufweisen.
Was jedoch die externen Anschlüsse (PBUS, MSET1) betrifft, die an die vier oben genannten externen Anschlüsse (VINRES, VIN, CRT und DISC) angrenzen, so ist es wünschenswert, die externen Anschlüsse (PBUS, MSET1) als Maßnahme gegen einen Kurzschluss zwischen benachbarten Anschlüssen so auszulegen, dass sie höhere Spannungsfestigkeit aufweisen als die anderen externen Anschlüsse.
Das heißt, um eine hohe Spannungsfestigkeit zu erreichen, ist es wünschenswert, als externe Klemme, die angrenzend an die vier oben genannten externen Klemmen (VINRES, VIN, CRT und DISC) angeordnet werden soll, eine externe Klemme (z.B. PBUS, MSET1 oder MSET2) auszuwählen, die vergleichsweise einfach zu gestalten ist.
<Chip-Layout>
9 bis 12 sind Diagramme, die Beispiele für das Layout in einem Halbleiterchip zeigen, der im LED-Treiber IC 100 versiegelt ist. Ein Halbleiterchip 200 ist ein in Draufsicht rechteckig ausgeschnittenes Element und hat neben dem Stromverteiler 110, der Steuerung 120 und dem bereits beschriebenen Stromtreiber 130 einen Stromrichter 140, der zum Einstellen der Konstantströme 11 bis 14 für die Kanäle eingerichtet ist, und einen weiteren Schaltungsabschnitt 150 (einschließlich einer Referenzstromversorgung, eines CR-Timers, einer Schutzbussteuerung und verschiedener Schutzschaltungen usw.) integriert.
In der folgenden Beschreibung ist von den vier Seiten, die den äußeren Rand des Halbleiterchips 200 bilden, die linke Seite auf dem Zeichenblatt als eine erste Seite 201 definiert, die rechte Seite, die der ersten Seite 201 gegenüberliegt, als eine zweite Seite 202, die obere Seite als eine dritte Seite 203 und die untere Seite, die der dritten Seite 203 gegenüberliegt, als eine vierte Seite 204.
In diesem Layout ist der Stromverteiler 110 in Draufsicht auf den Halbleiterchip 200 auf der ersten Seite 201 des Halbleiterchips 200 integriert (= näher an der ersten Seite 201 als der Stromtreiber 130). In diesem Layout ist ein Pad P11 (= entsprechend dem Source-Pad des Transistors 111 drahtgebunden an der ersten Eingangsklemme INI) des Stromverteilers 110 nahe der ersten Seite 201 und ein Pad P12 (= entsprechend dem Drain-Pad des Transistors 111 drahtgebunden an der zweiten Eingangsklemme IN2) nahe der dritten Seite 203 vorgesehen. Eine solche Anordnung von Pads wird später im Detail beschrieben.
Andererseits ist im vorliegenden Layout der Stromtreiber 130 in Draufsicht auf den Halbleiterchip 200 auf der zweiten Seite des Halbleiterchips 200 integriert (= näher an der zweiten Seite 202 als der Stromverteiler 110).
Das heißt, der Stromverteiler 110 und der Stromtreiber 130 sind getrennt voneinander auf der ersten Seite 201 und auf der zweiten Seite 202 des Halbleiterchips 200 angeordnet.
Die Verwendung eines solchen Chip-Layouts ermöglicht es, die Pins der Leistungseingangsseite (z.B. die Pins 1, 2, 4 und 5 in 8) der Vielzahl von Pins, die im LED-Treiber IC 100 auf der ersten Seite des Halbleiterchips 200 vorgesehen sind, zu versammeln, damit diese sich in eine erste Richtung erstrecken, und die Pins der Leistungsausgangsseite (z.B. die Pins 13 bis 16 in 8) auf der zweiten Seite des Halbleiterchips 200 zu versammeln, damit diese sich in eine zweite Richtung erstrecken, die entgegengesetzt der ersten Richtung verläuft. Dadurch überschneiden sich die mit den Pins der Leistungseingangsseite verbundenen Leiter und die mit den Pins der Leistungsausgangsseite nicht, wodurch es möglich wird, das Layout des PCB (Leiterplatte), auf der der LED-Treiber IC 100 angebracht ist, zu vereinfachen.
Weiterhin umfasst der zuvor erwähnte Stromtreiber 130, wie auch in 2 dargestellt, die Konstantstromversorgungen 131 bis 134, die jeweils zwischen dem Stromverteiler 110 und den Ausgangsklemmen OUT1 bis OUT4 geschaltet sind. Insbesondere sind im vorliegenden Layout die Konstantstromversorgungen 131 bis 134 in einer Richtung (= X-Achsenrichtung) angeordnet, die in der Draufsicht auf den Halbleiterchip 200 entlang der zweiten Seite 202 liegt. Hier sind die Pads P31 bis P34 (=Ausgangspads, die jeweils mit den Ausgangsklemmen OUT1 bis OUT4 drahtgebunden sind) der Konstantstromversorgungen 131 bis 134 nahe der zweiten Seite 202 vorgesehen. Weiterhin kann, wie in 12 dargestellt, der andere Schaltungsabschnitt 150 zwischen den Konstantstromversorgungen 131 bis 134 verlegt werden.
Bevorzugt wird hierbei der Stromverteiler 110, in Draufsicht auf den Halbleiterchip 200, an einer Position zwischen einer Position (siehe 9) angrenzend an die Konstantstromversorgung 131, die sich zunächst der dritten Seite 203 des Halbleiterchips 200 befindet, und einer Position (siehe 11) angrenzend an die Konstantstromversorgung 134, die sich am weitesten von der dritten Seite 203 entfernt befindet, integriert und es ist wünschenswert, dass der Stromverteiler 110 nahe der Mittelstellung (siehe 10, 12) zwischen zwei gegenüberliegenden Enden der Konstantstromversorgungen 131 bis 134 in der Richtung (der x-Achsrichtung), in der sie angeordnet sind, integriert wird.
Insbesondere ist es gemäß den in 10 und 12 dargestellten Layouts im Vergleich zu den in 9 und 11 dargestellten Layouts hinsichtlich der Widerstandskomponente eines vom Stromverteiler 110 durch die Konstantstromversorgungen 131 bis 134 verlegten Leiters L1 möglich, deren Maximalwert zu reduzieren (= der Leitungswiderstand gegenüber einer solchen der Konstantstromversorgungen, die sich am weitesten vom Stromverteiler 110 entfernt befindet).
So ist es beispielsweise mit der in 9 dargestellten Anordnung möglich, den Leitungswiderstand gegenüber der Konstantstromversorgung 131, die an den Stromverteiler 110 angrenzt, zu minimieren, jedoch wird der Leitungswiderstand gegenüber der Konstantstromversorgung 134, die am weitesten vom Stromverteiler 110 entfernt ist, sehr groß. Andererseits ist es mit der in 11 dargestellten Anordnung möglich, den Leitungswiderstand gegenüber der Konstantstromversorgung 134, die an den Stromverteiler 110 angrenzt, zu minimieren, jedoch wird aber der Leitungswiderstand gegenüber der Konstantstromversorgung 131, die am weitesten vom Stromverteiler 110 entfernt ist, sehr groß.
Im Gegensatz dazu kann bei den in 10 und 12 dargestellten Layouts die Länge des Leiters vom Stromverteiler 110 zu den Konstantstromversorgungen 131 und 134, die am weitesten vom Leiterstromverteiler 110 entfernt sind, reduziert und damit auch der Leitungswiderstand gegenüber ihnen reduziert werden.
Der LED-Treiber IC 100 soll eine möglichst kleine Eingangs-Ausgangsspannung aufweisen. Zu diesem Zweck ist es wichtig, den On-Widerstand des Transistors 111 (oder 112), der den Stromverteiler 110 bildet, zu verringern und ferner den Leitungswiderstand gegenüber einer Konstantstromversorgung zu reduzieren, die am weitesten vom Stromverteiler 110 entfernt ist. So kann man sagen, dass es wünschenswert ist, das in 10 oder 12 dargestellte Layout unter denen in 9 bis 12 zu übernehmen.
<Anordnung der Pads>
13 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Pads im Stromverteiler 110 (= der Transistor 111) gemäß 4 darstellt. Wie in dieser Abbildung dargestellt, umfasst der Transistor 111 einen Source-Bereich S, ein Source-Pad P11, das unmittelbar nahe dem Source-Bereich S vorgesehen und über einen Draht 1 mit der VIN-Klemme (= der ersten Eingangsklemme IN1) verbunden ist, einen Drain-Bereich D und ein Drain-Pad P12, das unmittelbar nahe dem Drain-Bereich D vorgesehen und über einen Draht W2 mit der VINRES-Klemme (= der zweite Eingangsanschluss IN2) verbunden ist.
Daher ist es für das Source-Pad P11 und das Drain-Pad P12 des Transistors 111 wünschenswert, dass die beiden Pads, ohne unnötig langen Leiter im Inneren des Halbleiterchips 200 zu verlegen, jeweils unmittelbar in der Nähe des Source-Bereichs S und des Drain-Bereichs D bereitgestellt und mit Leadframes (= die VIN-Klemme und die VINRES-Klemme) drahtgebunden werden.
< Anordnung der Klemmen (7 Pins)>
14 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Klemmen (7 Pins) im LED-Treiber IC 100 zeigt. 8, auf die zuvor verwiesen wurde, zeigt beispielhaft ein 16-poliges HTSSOP-Gehäuse, wenn jedoch, wie in dieser Abbildung gezeigt, die Anzahl der Ausgangskanäle klein ist, ist es möglich, ein Gehäuse mit nur in eine Richtung herausgezogenen Pins anzunehmen.
Hier sind eine SET1-Klemme (Pin 1) und eine SET2-Klemme (Pin 2) Ausgangsstrom-Einstellklemmen für zwei Kanäle. Eine OUT1-Klemme (Pin 3) und eine OUT2-Klemme (Pin 4) sind Stromausgangsklemmen für zwei Kanäle. Eine GND-Klemme (Pin 5) ist eine Erdungsklemme. Eine IN1-Klemme (Pin 6) ist eine Quellspannungseingangsklemme und entspricht der vorgenannten ersten Eingangsklemme INI. Eine IN2-Klemme (Pin 7) ist eine Stromverteiler-Widerstandsanschlussklemme und entspricht der vorgenannten zweiten Eingangsklemme IN2.
Vorzugsweise sind die IN1-Klemme und die IN2-Klemme nebeneinander angeordnet. Hierbei können die beiden Klemmen in umgekehrter Reihenfolge angeordnet werden. Dabei ist es wünschenswert, diese beiden externen Klemmen (IN1, IN2) so auszulegen, dass sie hohe Spannungsfestigkeit aufweisen, so dass sie dem Anschluss an die Stromversorgung E standhalten.
Andererseits ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die externen Klemmen (SET1, SET2, OUT1, OUT2, OUT2, GND) mit Ausnahme der beiden oben genannten Klemmen so ausgelegt sind, dass sie eine niedrige Spannungsfestigkeit aufweisen. Was jedoch die externe Klemme (GND) angrenzend an die beiden oben genannten externen Klemmen (IN1, IN2) betrifft, so ist es als Maßnahme gegen einen Kurzschluss zwischen benachbarten Klemmen wünschenswert, die externe Klemme (GND) so auszulegen, dass sie eine hohe Spannungsfestigkeit aufweist.
Das heißt, es ist wünschenswert, als externe Klemme, die angrenzend an die beiden oben genannten externen Klemmen (IN1, IN2) angeordnet werden soll, eine externe Klemme (z.B. GND) auszuwählen, die vergleichsweise einfach für eine hohe Spannungsfestigkeit auszulegen ist.
<Fahrzeug (Motorrad, Allrad-Auto)>
15 ist eine Außenansicht eines Motorrads. Ein in dieser Abbildung dargestelltes Motorrad A ist ein Beispiel für ein so genanntes mittelgroßes Motorrad (= entspricht einem gewöhnlichen Motorrad, das im Straßenverkehrsgesetz Japans als zur Klasse der Motorräder mit einem Hubraum über 50 ccm, aber nicht über 400 ccm gehört). Das Motorrad A verfügt über LED-Lampenmodule A1 bis A3 (insbesondere ein LED-Scheinwerfermodul A1, ein LED-Rücklichtmodul A2 und LED-Blinklichtmodule A3) und eine Batterie A4 als Stromversorgung für diese Lampenmodule.
16 ist eine Außenansicht eines Allrad-Fahrzeugs. Ein in dieser Abbildung dargestelltes Allrad-Fahrzeug B weist die LED-Lampenmodule B1 bis B3 (insbesondere LED-Scheinwerfermodule B1, LED-Rücklichtmodule B2 und LED-Blinklichtmodule B3) und eine Batterie A4 als Stromversorgung für diese Lampenmodule auf.
Zur Veranschaulichung können die Einbaulagen der LED-Lampenmodule A1 bis A3 und B1 bis B3 sowie der Batterien A4 und B4 in den 15 und 16 dabei von der Realität abweichen.
Wie bereits erwähnt, ist mit dem LED-Lampenmodul 1 (siehe 2, 4 und 6) unter Verwendung des mit der Stromverbrauchsverteilungsfunktion ausgestatteten LED-Treibers IC 100 keine unnötig große Leiterplatte erforderlich. Dementsprechend kann das LED-Lampenmodul 1 vorzugsweise in jedem der LED-Scheinwerfermodule A1 und B1, den LED-Rücklichtmodulen A2 und B2 und den LED-Blinklichtmodulen A3 und B3 eingesetzt werden, von denen jedes Einschränkungen hinsichtlich der Platinenfläche aufweist.
<Zusätzliche Beschreibung A>
Im Zusammenhang mit den zuvor genannten 8A bis 8D wird eine zusätzliche Beschreibung angegeben. Was eine erste Klemme zum Empfangen eines ersten Stroms von einer Stromversorgung und eine zweite Klemme zum Empfangen eines zweiten Stroms von der Stromversorgung über einen externen Widerstand betrifft, so ist es wünschenswert, dass diese Klemmen beide auf einer ersten Seite eines Gehäuses vorgesehen sind.
Hier ist vorzugsweise die erste Klemme an einem Ende der ersten Seite und die zweite Klemme angrenzend an die erste Klemme vorgesehen.
Es kann auch die zweite Klemme an einem Ende der ersten Seite vorgesehen sein, und die erste Klemme kann benachbart zur zweiten Klemme vorgesehen sein.
Auf der ersten Seite kann neben der ersten und zweiten Klemme auch eine dritte Klemme vorgesehen sein, die an die Stromversorgung angeschlossen ist.
Auf der ersten Seite kann neben der ersten bis dritten Klemme auch eine vierte Klemme vorgesehen werden, die nicht an die Stromversorgung angeschlossen ist.
Bevorzugt ist weiterhin auf einer zweiten Seite von vier Seiten des Gehäuses eine fünfte Klemme zur Ausgabe eines Stroms an eine Last vorgesehen, wobei die zweite Seite eine andere Seite als die erste Seite ist.
Dabei ist die zweite Seite vorzugsweise eine Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Als fünfte Klemme können eine Vielzahl von fünften Klemmen vorgesehen werden.
Vorzugsweise sind die Vielzahl der fünften Klemmen nebeneinander vorgesehen.
Vorzugsweise ist die fünfte Klemme an einem Ende der zweiten Seite vorgesehen.
Bevorzugt ist weiter neben der fünften Klemme eine sechste Klemme zum Anschluss einer Erdungsklemme vorgesehen.
Weiterhin, vorzugsweise, ist auf der Rückseite des Gehäuses eine siebte Klemme zur Wärmeabfuhr vorgesehen.
<Zusätzliche Beschreibung B>
Nun wird eine zusätzliche Beschreibung im Zusammenhang mit den zuvor genannten 9 bis 13 angegeben. Vorzugsweise können ein Stromverteiler und ein Stromtreiber getrennt voneinander derart angeordnet sein, dass einer auf einer ersten Seite eines Halbleiterchips und der andere auf einer zweiten Seite des Halbleiterchips angeordnet ist.
Dabei werden in Draufsicht auf den Halbleiterchip vorzugsweise eine Vielzahl von im Stromtreiber enthaltenen Konstantstromversorgungen in einer Richtung entlang der zweiten Seite des Halbleiterchips angeordnet.
In Draufsicht auf den Halbleiterchip wird bevorzugt der Stromverteiler an einer Position zwischen einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgungen, die sich am nächsten an einer dritten Seite des Halbleiterchips befindet, und einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgungen integriert, die sich am weitesten von der dritten Seite entfernt befindet.
Weiterhin ist vorzugsweise ein weiterer Schaltungsabschnitt in einem Bereich integriert, der in Draufsicht auf den Halbleiterchip sowohl an den Stromverteiler als auch an den Stromtreiber angrenzt, wobei der weitere Schaltungsabschnitt eine Referenzstromversorgung umfasst, die zum Erzeugen einer internen Referenzspannung eingerichtet ist, einen CR-Timer für PWM (Pulsweitenmodulation), der einen der Last zugeführten Ausgangsstrom steuert, eine Schutzbussteuerung, die zum Austausch von Fehlersignalen mit außerhalb der Vorrichtung eingerichtet ist, verschiedene Schutzschaltungen usw.
Weiterhin ist bevorzugt in Draufsicht auf den Halbleiterchip der Stromverteiler an einer Position zwischen einer Vielzahl von Teilen integriert, in die der weitere Schaltungsabschnitt unterteilt ist.
Weiterhin ist in Draufsicht auf den Halbleiterchip bevorzugt mindestens ein Teil des weiteren Schaltungsabschnitts an einer Position zwischen der Vielzahl von Konstantstromversorgungen integriert.
Vorzugsweise sind der Stromverteiler, der Stromtreiber und der weitere Schaltungsabschnitt auf einer dritten Seite angeordnet, und eine Steuerung, die eingerichtet ist, den Betrieb des Halbleiterchips integral zu steuern, und ein Stromgeber, der eingerichtet ist, den Stromwert eines einer Last zugeführten Ausgangsstroms einzustellen, sind auf einer vierten Seite angeordnet, wobei die dritte Seite und die vierte Seite einander gegenüberliegen.
Dabei ist der Stromsteller vorzugsweise näher an der vierten Seite als die Steuerung angeordnet.
Bei einem Transistor, der den Stromverteiler bildet, ist auf der ersten Seite vorzugsweise ein mit einem Source-Bereich verbundenes erstes Pad und auf der dritten Seite ein mit einem Drain-Bereich verbundenes Pad angeordnet.
Vorzugsweise ist ein erster Draht, über den das erste Pad und die erste Klemme miteinander verbunden sind, kürzer als ein zweiter Draht, über den das zweite Pad und die zweite Klemme miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise erstreckt sich in der Draufsicht auf den Halbleiterchip der erste Draht vom ersten Pad in eine Richtung parallel zur dritten Seite, die mit dem ersten Anschluss zu verbinden ist, und der zweite Draht vom zweiten Pad in die Richtung parallel zur dritten Seite, die mit dem zweiten Anschluss zu verbinden ist.
<Zusätzliche Beschreibung C>
Nun wird eine zusätzliche Beschreibung im Zusammenhang mit der zuvor erwähnten 14 gegeben. Vorzugsweise sind auf einer Seite eines Gehäuses alle Klemmen vorzusehen, die einen ersten Anschluss zum Empfangen eines ersten Stroms von einer Stromversorgung und einen zweiten Anschluss zum Empfangen eines zweiten Stroms von der Stromversorgung über einen externen Widerstand umfassen.
Hierbei wird vorzugsweise die zweite Klemme an einem Ende der einen Seite des Gehäuses und die erste Klemme benachbart zur zweiten Klemme vorgesehen.
Andererseits kann auch die erste Klemme an einem Ende der einen Seite des Pakets und die zweite Klemme kann benachbart zur ersten Klemme vorgesehen werden.
Vorzugsweise ist neben der ersten oder zweiten Klemme eine dritte Klemme zum Verbinden eines Masseendes vorgesehen.
Vorzugsweise ist die dritte Klemme zwischen der ersten oder zweiten Klemme und einer vierten Klemme vorgesehen, um einen Strom an eine Last auszugeben.
Als vierte Klemme können eine Vielzahl von vierten Klemmen vorgesehen werden.
Vorzugsweise sind die Vielzahl der vierten Klemmen nebeneinander vorgesehen.
Am anderen Ende der einen Seite des Gehäuses ist vorzugsweise eine fünfte Klemme vorgesehen, die nicht an die Stromversorgung angeschlossen ist.
<Weitere modifizierte Beispiele>
Die oben genannten Ausführungsformen haben sich mit Beispielen beschäftigt, bei denen die vorliegende Erfindung auf einen mehrkanaligen LED-Treiber-IC angewendet wird. Das Anwendungsziel der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf einen mehrkanaligen LED-Treiber-IC beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Lasttreiber im Allgemeinen anwendbar, wenn der Stromverbrauch eingeschränkt werden muss.
Die oben genannten Ausführungsformen haben sich beispielhaft mit Konfigurationen befasst, bei denen eine LED als lichtemittierendes Element verwendet wird, es ist aber beispielsweise auch möglich, ein organisches EL-Element (Elektrolumineszenz) als lichtemittierendes Element zu verwenden.
Somit ist es möglich, zusätzlich zu den oben genannten Ausführungsformen verschiedene Modifikationen an den verschiedenen hierin offenbarten technischen Merkmalen vorzunehmen, ohne von der Idee der technologischen Gestaltung abzuweichen. Mit anderen Worten versteht es sich, dass die oben genannten Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht Beispiele sind, die nicht einschränken; der technologische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben genannte Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt; es sind vielmehr alle Abwandlungen im Rahmen der Ansprüche und deren Äquivalenten abgedeckt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die hierin offenbarte Erfindung ist beispielsweise in einem mehrkanaligen LED-Treiber-IC verwendbar, der in ein LED-Lampenmodul für Fahrzeuge (Motorräder, Allrad-Fahrzeuge usw.) integriert ist.
Bezugszeichenliste

1: Elektrogerät (LED-Lampenmodul)
100: Lasttreibervorrichtung (mehrkanaliger LED- Treiber-IC)
110: Stromverteiler
111, 112: P-Kanal MOS-Feldeffekttransistor
120: Steuerung
121: Eingangsdetektor
121a: Widerstand
121b: Stromversorgung
122: Ausgangsdetektor
123: Differenzverstärker
130: Stromtreiber
131 bis 134: Konstantstromversorgung
140: Stromsteller
150: anderer Schaltungsabschnitt
200: Halbleiterchip
201: erste Seite
202: zweite Seite
203: dritte Seite
204: vierte Seite
A: Motorrad (Fahrzeug)
B: Allrad-Automobil (Fahrzeug)
A1, B1: LED-Scheinwerfermodul
A2, B2: LED-Rücklichtmodul
A3, B3: LED-Blinker-Lampenmodul
A4, B4: Akku
D: Drain-Bereich
E: Stromversorgung (Batterie)
IN1, IN2: Eingangsklemme
L1: Leiter (Strompfad)
OUT, OUT1 bis OUT4: Ausgangsklemme
P11: Pad (Quellpad)
P12: Pad (Drainpad)
P31, P32, P33, P33, P34: Unterlage
R: externer Widerstand
S: Quellgebiet
W1, W2: Draht
Z: Last (LED-Lichtquelle)
Z1 bis Z4: LED-Strang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5897768 [0004]

Claims

Lasttreibervorrichtung, umfassend: eine erste Eingangsklemme zum Empfang eines ersten Eingangsstroms von einer Stromversorgung; eine zweite Eingangsklemme zum Empfang eines zweiten Eingangsstroms von der Stromversorgung über einen externen Widerstand; eine Ausgangsklemme zur Ausgabe eines Ausgangsstroms an eine Last; einen Stromverteiler, der eingerichtet ist, den Ausgangsstrom durch Summieren des ersten Eingangsstroms und des zweiten Eingangsstroms in einem vorgegebenen Verteilungsverhältnis zu erzeugen; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stromverteiler einen ersten Transistor in einem Pfad umfasst, in dem der erste Eingangsstrom fließt, und die Steuerung eingerichtet ist, einen On-Widerstandswert des ersten Transistors zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Stromverteiler ferner einen zweiten Transistor in einem Pfad umfasst, in dem der zweite Eingangsstrom fließt, und die Steuerung eingerichtet ist, die On-Widerstandswerte des ersten Transistors und des zweiten Transistors unterschiedlich zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis entsprechend eines Differenzwerts zwischen einer ersten Klemmenspannung, die an der zweiten Eingangsklemme auftritt, und einer zweiten Klemmenspannung, die an der Ausgangsklemme auftritt, zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung umfasst: einen Eingangsdetektor, der eingerichtet ist, aus der ersten Klemmenspannung eine erste differentielle Eingangsspannung zu erzeugen, einen Ausgangsdetektor, der eingerichtet ist, aus der zweiten Klemmenspannung eine zweite differentielle Eingangsspannung zu erzeugen, und einen Differenzverstärker, der eingerichtet ist, entsprechend eines Differenzwerts zwischen der ersten differentiellen Eingangsspannung und der zweiten differentiellen Eingangsspannung ein Steuersignal für den Stromverteiler zu erzeugen.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Eingangsdetektor eingerichtet ist, das erste differentielle Eingangssignal durch Abziehen einer vorgegebenen Schwellenspannung von der ersten Klemmenspannung zu erzeugen.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Ausgangsdetektor eingerichtet ist, einen Höchstwert einer Vielzahl zweiter Klemmenspannungen als zweites differentielles Eingangssignal auszugeben.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Ausgangsdetektor eingerichtet ist, einen Mittelwert aus einer Vielzahl der zweiten Klemmenspannungen als zweites differentielles Eingangssignal auszugeben.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis entsprechend eines Differenzwerts zwischen einer an der zweiten Eingangsklemme auftretenden Klemmenspannung und einer vorgegebenen Referenzspannung zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lasttreibervorrichtung ferner einen Stromtreiber umfasst, der eingerichtet ist, eine Konstantstromregelung des Ausgangsstroms durchzuführen.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 10, wobei in der Draufsicht eines Halbleiterchips, der Stromverteiler an einer ersten Seite des Halbleiterchips integriert ist und der Stromtreiber an einer zweiten Seite des Halbleiterchips gegenüber der ersten Seite des Halbleiterchips integriert ist.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Stromtreiber eine Vielzahl von Konstantstromversorgungen umfasst, die jeweils zwischen dem Stromverteiler und einer der Vielzahl von Ausgangsklemmen verbunden sind.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 12, wobei in der Draufsicht auf den Halbleiterchip, die Vielzahl von Konstantstromversorgungen in einer Richtung entlang der zweiten Seite des Halbleiterchips angeordnet ist.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 13, wobei in der Draufsicht auf den Halbleiterchip, der Stromverteiler zwischen einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgungen, die sich am nächsten an einer dritten Seite des Halbleiterchips befindet, und einer Position angrenzend an eine solche Konstantstromversorgung der Vielzahl von Konstantstromversorgungen integriert ist, die sich am weitesten von der dritten Seite des Halbleiterchips entfernt befindet.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine mit der Stromversorgung verbundener Klemme und eine an dieser klemme angrenzende Klemme eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die ausreicht, um der Verbindung mit der Stromversorgung standzuhalten.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Transistor umfasst einen Quellen-Bereich, ein Quellen-Pad, das unmittelbar in der Nähe des Quellen-Bereichs vorgesehen und mit der ersten Eingangsklemme drahtgebunden ist, einen Drain-Bereich und ein Drain-Pad, das unmittelbar in der Nähe des Drain-Bereichs vorgesehen und mit der zweiten Eingangsklemme drahtgebunden ist.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Eingangsklemme und die zweite Eingangsklemme nebeneinander angeordnet sind.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei, eine externe Klemme, die so konzipiert ist, dass sie leichter eine hohe Spannungsfestigkeit als andere externe Klemmen aufweist, angrenzend an die erste Eingangsklemme oder die zweite Eingangsklemme angeordnet ist.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die erste Eingangsklemme den Empfang des ersten Eingangsstroms direkt von der Stromversorgung akzeptiert.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis dynamisch zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Lasttreibervorrichtung in eine Halbleitervorrichtung integriert ist.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den On-Widerstandswert des ersten Transistors dynamisch zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den On-Widerstandswert des ersten Transistors und des zweiten Transistors jeweils dynamisch unterschiedlich zu steuern.
Lasttreibervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Verteilungsverhältnis entsprechend des Differenzwerts zwischen der ersten Klemmenspannung und der zweiten Klemmenspannung dynamisch zu steuern.
Elektrisches Gerät, umfassend: die Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24; einen externen Widerstand, der zwischen einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme der Lasttreibervorrichtung geschaltet ist; und eine Last, die an eine Ausgangsklemme der Lasttreibervorrichtung angeschlossen ist.
Lampenmodul, umfassend: die Lasttreibervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24; einen externen Widerstand, der zwischen eine erste Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme der Lasttreibervorrichtung geschaltet ist; und eine Lichtquelle, die als Last mit einer Ausgangsklemme der Lasttreibervorrichtung verbunden ist.
Ein Fahrzeug, umfassend: das Lampenmodul nach Anspruch 26; und eine Batterie als Stromversorgung für das Lampenmodul.
Das Fahrzeug nach Anspruch 27, wobei das Lampenmodul ein Scheinwerfermodul, ein Rücklichtmodul oder ein Blinklichtmodul ist.