JP2003061340A - Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその駆動方法 - Google Patents

Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその駆動方法

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JP2003061340A JP2001245153A JP2001245153A JP2003061340A JP 2003061340 A JP2003061340 A JP 2003061340A JP 2001245153 A JP2001245153 A JP 2001245153A JP 2001245153 A JP2001245153 A JP 2001245153A JP 2003061340 A JP2003061340 A JP 2003061340A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば軽負荷時における電力の利用効率を向
上させたＤＣ−ＤＣコンバータを提供すること。 【解決手段】 分圧回路１１により得られる検出電圧
と、基準電圧発生回路１２からの基準電圧との誤差に基
づいて、レギュレータ回路１４はスイッチング素子Ｑ1
を駆動し、コイルＬ1 によって昇圧された電圧を出力端
子Ｖout に出力させるように作用する。レギュレータ回
路１４によってなされるスイッチング素子Ｑ1 の駆動イ
ンターバルがタイミング生成回路１６によって取得さ
れ、そのインターバルが長い場合には、軽負荷の状態で
あると判定する。この場合、タイミング生成回路１６
は、スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 を駆動して出力電圧制御手
段に対する駆動電力を間欠的に供給するように制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＤＣ−ＤＣコンバ
ータに関し、特にコンバータに加わる負荷が軽負荷の状
態においては、コンバータにおいて消費する電力をより
軽減することができるようにしたＤＣ−ＤＣコンバータ
およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＣ−ＤＣコンバータは周知のように、
直流入力電圧を異なる直流電圧に変換するように機能
し、比較的軽負荷の直流駆動回路の駆動電源として多用
されている。このＤＣ−ＤＣコンバータによる出力電圧
は、あらかじめ定められた所定の電圧値に安定している
必要があり、また、携帯端末等に搭載する場合を考える
と、コンバータにおける消費電力をできるだけ小さくす
ることが望まれる。
【０００３】ところで昨今においては、前記した携帯端
末等においては、これに用いる表示手段として、例えば
有機ＥＬ素子を発光源とした有機ＥＬディスプレイが注
目され、これを利用する趨勢にある。前記した有機ＥＬ
素子を点灯駆動させるためには、一般に１０〜２０Ｖ程
度の直流電圧が必要となる。そのために、この有機ＥＬ
ディスプレイを携帯端末あるいは車載用機器に利用する
場合においては、駆動電圧値が不足するため、これをＤ
Ｃ−ＤＣコンバータにより昇圧する必要が生ずる。
【０００４】一方、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流
は、有機ＥＬディスプレイの点灯状態によって大きく変
動する。例えば、点灯画素数が多く、その時の点灯輝度
が高い場合には大きな消費電流となり、点灯画素数が少
なく、その時の点灯輝度が低い場合には、非常に小さな
消費電流となる。
【０００５】図５は、例えば前記したような有機ＥＬデ
ィスプレイを負荷とした場合に好適に用いられる昇圧型
のＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示したものである。図
５において、符号ＶinはＤＣ−ＤＣコンバータの電源入
力端子、すなわち１次側の電電池等よりもたらされる電
圧が供給される端子を示している。この入力端子Ｖinに
は、コイルＬ1 が接続され、このコイルＬ1 と直列にダ
イオードＤ1 が接続されて、ダイオードＤ1 のカソード
側が出力端子Ｖout を構成している。そして、前記出力
端子Ｖout と基準電位点（アース）との間には、電圧保
持用のコンデンサＣ1 が接続されており、このコンデン
サＣ1 によって保持されたコンバータの出力電圧が、負
荷１０に供給されるように構成されている。
【０００６】前記出力端子Ｖout とアースとの間には、
コンバータの出力電圧を検出するための抵抗Ｒ1 および
Ｒ2 からなる分圧回路１１が接続されており、この分圧
回路１１により生成される検出電圧は、誤差検出回路を
構成する誤差増幅器１３の一方の入力端子に供給される
ように構成されている。また、誤差増幅器１３の他方の
入力端子には、基準電圧発生回路１２において生成され
る基準電圧が供給され、これにより、誤差増幅器１３よ
りコンバータ出力電圧の変動に伴う誤差出力信号が生成
される。
【０００７】前記誤差増幅器１３により生成された誤差
出力信号は、出力電圧調整回路を構成するレギュレータ
回路１４に供給される。このレギュレータ回路１４の出
力端には、スイッチング素子としてのｎ型ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ1 のゲート端子が接続されている。また、ＦＥＴＱ1
のドレイン端子は前記したコイルＬ1 の出力端子Ｖout
側に接続され、さらに、そのソース端子はアース接続さ
れている。また、前記したレギュレータ回路１４には、
基準クロック発生回路１５からもたらされる基準クロッ
ク信号が供給されるように構成されている。
【０００８】さらに、コンバータ出力電圧を所定の範囲
に制御する出力電圧制御手段、すなわち、前記した分圧
回路１１、基準電圧発生回路１２、誤差増幅器１３、レ
ギュレータ回路１４には、それぞれ入力端子Ｖinおよび
出力端子Ｖout より動作電源が供給され、この動作電源
によって前記各回路がそれぞれ駆動されるように構成さ
れている。
【０００９】前記した回路構成において、レギュレータ
回路１４からの制御信号（スイッチング信号）により、
ＦＥＴＱ1 がオンされると、前記コイルＬ1 に端子Ｖin
より電流が流れて、コイルＬ1 に電磁エネルギーが蓄積
される。その後、ＦＥＴＱ1がオフされると、コイルＬ1
に蓄積されたエネルギーにより、コイルＬ1 に起電力
が発生し、前記ダイオードＤ1 を介して電流が流れる。
これにより出力端子Ｖout の電圧を上昇させる。したが
って、出力端子Ｖout には、入力端子Ｖinよりも高い電
圧が発生する。
【００１０】前記したＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
出力電圧をほぼ一定の範囲に保つための制御方法とし
て、一般に２つの方法が知られている。その１つはＰＷ
Ｍ方式（pulse width modulation＝パルス幅変調）であ
り、他の１つはＰＦＭ（pulsefrequency modulation＝
周波数変調）方式である。前者のＰＷＭ方式は、出力電
圧を分圧した電圧（検出電圧）と、基準電圧との差に基
づいて、前記したスイッチング素子としてのＦＥＴＱ1
をオンさせる時間を変化させるように制御される。すな
わち、基準電圧＞検出電圧の状態で、その差が大きい場
合には、ＦＥＴＱ1 をオン状態とする時間を長くするよ
うに制御させる。これにより、コイルＬ1に蓄積される
電磁エネルギーが増大し、結果として検出電圧が基準電
圧に等しくなるように制御され、コンバータ出力電圧が
所定の範囲にとどまるようになされる。
【００１１】一方、後者のＰＦＭ方式は、前記したＦＥ
ＴＱ1 をオンさせる時間は一定になされ、基準電圧＞検
出電圧の状態の時は、ＦＥＴＱ1 を周期的にオンさせて
昇圧動作を行い、基準電圧≦検出電圧となった場合に
は、スイッチング素子Ｑ1 のオン動作を一時的に停止さ
せることで、昇圧動作を行わないように制御する。これ
により、結果として検出電圧が基準電圧に等しくなるよ
うに制御され、コンバータ出力電圧が所定の範囲にとど
まるようになされる。前記したいずれの方式を採用する
にしても、昇圧動作（スイッチング素子Ｑ1 のオン動
作）を開始するタイミングは、前記した基準クロック発
生回路１５よりもたらされる基準クロックにより設定さ
れる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータにおいては、前記したとおり、コン
バータ出力電圧を所定の範囲に制御する出力電圧制御手
段、すなわち、分圧回路１１、基準電圧発生回路１２、
誤差増幅器１３、レギュレータ回路１４には、それぞれ
入力端子Ｖinおよび出力端子Ｖout より常時動作電源が
供給され、この動作電源によって前記各回路が駆動され
るようになされる。換言すれば、前記各回路からなる出
力電圧制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働中にお
いては、常時電力を消費していることになる。
【００１３】そこで、前記したＤＣ−ＤＣコンバータの
出力電圧により駆動される有機ＥＬ表示パネルを考察し
た場合、点灯画素数が少なくその時の点灯輝度が低い場
合には、非常に小さな消費電流となり、表示パネルの発
光のために消費される電力に対して、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータの前記した出力電圧制御手段において消費される電
力が上回るような状態が発生する。種々の条件に依存さ
れるが、コンバータの前記した出力電圧制御手段におい
て消費される電力は、表示パネルを駆動する電力に対し
て数倍から数十倍になることもある。
【００１４】以上のように、前記した従来の構成のＤＣ
−ＤＣコンバータにおいては、コンバータからの出力電
力の大小にかかわらず、常にコンバータ内の出力電圧制
御手段において所定の電力を消費することとなり、負荷
に供給される出力電力が小さい場合においては、前記し
たコンバータの出力電圧制御手段において消費される電
力は、負荷における消費電力に対して大きな割合を占め
ることになる。換言すれば、負荷を駆動することに寄与
する以外の無駄な電力が、コンバータ内において消費さ
れることになる。
【００１５】この発明は、前記した問題点に着目してな
されたものであり、負荷において消費される電力が小さ
い場合（軽負荷時）においては、コンバータ内において
消費される電力も低減することができるように構成し、
これにより電力の利用効率を向上させることができるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータおよびその駆動方法を提供すること
を目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ためになされたこの発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ
は、コンバータ出力電圧を取得して、当該電圧に基づい
てコンバータ出力電圧を所定の範囲に制御する出力電圧
制御手段を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであって、前記
出力電圧制御手段を動作させるための動作電源を、前記
出力電圧制御手段に対して間欠的に供給する動作電源供
給手段を備えた点に特徴を有する。
【００１７】この場合、好ましくは前記出力電圧制御手
段が、コンバータ出力電圧を検出するための分圧回路
と、基準電圧発生回路と、前記分圧回路により生成され
る検出電圧と前記基準電圧発生回路により生成される基
準電圧とを比較して誤差出力信号を生成する誤差検出回
路と、前記誤差検出回路により生成される誤差出力信号
に基づいて、コンバータ出力電圧を調整する出力電圧調
整回路とにより構成される。
【００１８】そして、一つの好ましい実施の形態におい
ては、前記動作電源供給手段は、前記分圧回路、基準電
圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回路のうちの
いずれかの回路への動作電源を間欠的に供給するように
構成される。
【００１９】また、他の一つの好ましい実施の形態にお
いては、前記動作電源供給手段は、前記分圧回路、基準
電圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回路のうち
の複数の回路に対する動作電源の供給を同時に停止させ
ると共に、当該複数の各回路に対して同時に動作電源を
供給するように構成される。
【００２０】さらにまた、他の一つの好ましい実施の形
態においては、前記動作電源供給手段は、前記分圧回
路、基準電圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回
路に対する動作電源の供給を同時に停止させると共に、
前記各回路に対して同時に動作電源を供給するように構
成される。
【００２１】そして、前記した各形態における前記出力
電圧調整回路は、好ましくは前記誤差検出回路からもた
らされる誤差出力信号に基づいてコンバータ出力電圧を
制御するスイッチング素子の駆動動作を実行するように
構成され、前記スイッチング素子の駆動動作の周期に応
じて、前記動作電源供給手段からの動作電源の供給を停
止させるように構成される。
【００２２】この場合、好ましくは前記スイッチング素
子の駆動動作の周期を検出するタイミング生成回路が具
備され、前記タイミング生成回路は、前記スイッチング
素子の駆動動作の周期に応じて、前記動作電源供給手段
からの動作電源の供給を停止させるように構成される。
【００２３】さらに、前記タイミング生成回路は、前記
スイッチング素子の駆動動作の周期に応じて、前記動作
電源供給手段からの動作電源の供給停止期間を変更する
ように制御することが望ましい。
【００２４】加えて、前記タイミング生成回路は、前記
スイッチング素子の駆動タイミングを管理する基準クロ
ックを利用して、前記動作電源供給手段を構成するスイ
ッチ手段を開閉動作するように構成することが望まし
い。
【００２５】また、前記タイミング生成回路には、コン
バータ出力電圧を利用する負荷回路における負荷状態を
示す制御信号がさらに供給されるように構成することが
望ましく、これにより前記タイミング生成回路は、前記
負荷状態を示す制御信号に応じて、前記動作電源供給手
段を構成するスイッチ手段の開閉動作を制御するように
なされる。
【００２６】また、前記タイミング生成回路は、前記ス
イッチング素子の開閉動作を実行する以前に、前記基準
クロックを利用して動作電源供給手段を構成するスイッ
チ手段をオン制御し、前記出力電圧制御手段に対して動
作電源を供給するように構成することが望ましい。
【００２７】そして、前記した各構成は、前記スイッチ
ング素子のオン動作により、１次側の直流電源よりコイ
ルに電流を流して電磁エネルギーの蓄積動作を実行し、
前記スイッチング素子のオフ動作により、コイルに蓄積
されたエネルギーを放出させることで、出力電圧を昇圧
させるＤＣ−ＤＣコンバータに好適に利用することがで
きる。
【００２８】さらに、前記した各構成は、前記出力電圧
調整回路から前記スイッチング素子に供給されるスイッ
チング駆動信号が、ＰＦＭ方式またはＰＷＭ方式により
変調された構成のＤＣ−ＤＣコンバータに好適に利用す
ることができる。
【００２９】一方、前記した目的を達成するためになさ
れたこの発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方法
は、コンバータ出力電圧を取得して、当該電圧に基づい
てコンバータ出力電圧を所定の範囲に制御する出力電圧
制御手段を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方法であ
って、前記出力電圧制御手段を動作させるための動作電
源を、前記出力電圧制御手段に対して間欠的に供給する
ようになされる。
【００３０】この場合、一つの好ましい駆動方法におい
ては、前記出力電圧制御手段を構成するコンバータ出力
電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発生回路、前
記分圧回路により生成される検出電圧と前記基準電圧発
生回路により生成される基準電圧とを比較して誤差出力
信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出回路により
生成される誤差出力信号に基づいてコンバータ出力電圧
を調整する出力電圧調整回路のうちのいずれかの回路へ
の動作電源を間欠的に供給するようになされる。
【００３１】また、他の一つの好ましい駆動方法におい
ては、前記出力電圧制御手段を構成するコンバータ出力
電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発生回路、前
記分圧回路により生成される検出電圧と前記基準電圧発
生回路により生成される基準電圧とを比較して誤差出力
信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出回路により
生成される誤差出力信号に基づいてコンバータ出力電圧
を調整する出力電圧調整回路のうちの複数の回路に対す
る動作電源の供給を同時に停止させると共に、当該複数
の各回路に対して同時に動作電源を供給するようになさ
れる。
【００３２】さらにまた、他の一つの好ましい駆動方法
においては、前記出力電圧制御手段を構成するコンバー
タ出力電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発生回
路、前記分圧回路により生成される検出電圧と前記基準
電圧発生回路により生成される基準電圧とを比較して誤
差出力信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出回路
により生成される誤差出力信号に基づいてコンバータ出
力電圧を調整する出力電圧調整回路に対する動作電源の
供給を同時に停止させると共に、前記各回路に対して同
時に動作電源を供給するようになされる。
【００３３】そして、前記したいずれの駆動方法を採用
した場合であっても、好ましくは前記出力電圧制御手段
を動作させるための動作電源を間欠的に供給する動作電
源供給手段が具備され、前記動作電源供給手段は、出力
電圧制御手段によるコンバータ出力電圧の制御動作に応
じて、動作電源の供給タイミングが決定されるようにな
される。
【００３４】加えて、前記動作電源供給手段は、コンバ
ータ出力電圧を利用する負荷回路における負荷状態を示
す制御信号によって、動作電源の供給タイミングが決定
されるようになされることが望ましい。
【００３５】前記した駆動方法を採用したＤＣ−ＤＣコ
ンバータによると、コンバータ出力電圧を所定の範囲に
制御する前記出力電圧調整回路は、誤差検出回路からも
たらされる誤差出力信号によって制御され、基準クロッ
ク発生回路からもたらされる基準クロック信号にタイミ
ングを合わせて、スイッチング素子を駆動する。これに
より、コンバータの出力電圧を所定の範囲に制御するこ
とができる。
【００３６】一方、前記出力電圧調整回路からはタイミ
ング生成回路に対して、スイッチング素子の駆動状態を
示す信号が供給される。タイミング生成回路は、スイッ
チング素子の駆動動作の周期を把握して、その周期が所
定よりも大きな場合においては、動作電源供給手段を構
成するスイッチ手段を開放することで、前記出力電圧制
御手段に対する動作電源の供給を停止させる操作がなさ
れる。
【００３７】すなわち、スイッチング素子の駆動動作の
周期が所定よりも大きな場合においては、負荷が軽い状
態になされていると判定することができる。この場合、
スイッチング素子の駆動動作を実行する必要がない期間
においては、このスイッチング素子を駆動させるための
出力電圧調整回路を含む他の回路も継続して動作させる
必要はない。したがって、前記期間において動作電源供
給手段を構成するスイッチ手段を開放することで、出力
電圧制御手段の各回路に対する供給電力は一時的に停止
され、これにより軽負荷の場合における電力の利用効率
を向上させることができる。
【００３８】前記した制御を実行する場合においては、
出力電圧制御手段を構成する分圧回路、基準電圧発生回
路、誤差検出回路、出力電圧調整回路のうちのいずれか
の回路への動作電源の供給を一時的に停止させるように
してもよく、また、全ての回路への動作電源の供給を一
時的に停止させるようにしてもよい。
【００３９】さらに、前記したタイミング生成回路にお
いて、スイッチング素子の駆動動作の周期を把握し、ス
イッチング素子の駆動動作の周期に対応して、動作電源
の供給停止期間を変更するように制御すると、電力の利
用効率をより向上させることができる。また、タイミン
グ生成回路に対して、負荷の状態を示す制御信号を導入
するように構成すると、前記した出力電圧制御手段によ
る出力電圧の制御動作に頼らずに、あらかじめ負荷変動
の状況を把握することができる。したがって、この手段
を採用すると、特に負荷の変動が激しい状況下において
も、コンバータ出力電圧を所定の範囲に管理することが
できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータについて、好ましい実施の形態を図に基づ
いて説明する。図１はそのＤＣ−ＤＣコンバータの構成
をブロック図によって示したものである。なお、図１に
おいてはすでに説明した図５の各構成要素に対応する部
分は同一符号で示しており、したがって、その詳細な説
明は適宜省略する。
【００４１】図１において、符号Ｓ1 ，Ｓ2 は動作電源
供給手段を構成するスイッチ手段であり、このスイッチ
手段Ｓ1 ，Ｓ2 は後述するタイミング生成回路１６から
の制御信号により同時に開閉操作がなされるように構成
されている。そしてスイッチ手段Ｓ1 は、電源入力端子
Ｖinに供給される１次側の例えば電池からの電源を、出
力電圧制御手段を構成する基準電圧発生回路１２、誤差
検出回路としての誤差増幅器１３、出力電圧調整回路を
構成するレギュレータ回路１４に対して供給するように
なされている。また、スイッチ手段Ｓ2 は、出力端子Ｖ
out より、出力電圧を分圧回路１１に対して供給するよ
うになされている。
【００４２】タイミング生成回路１６は、前記スイッチ
手段Ｓ1 ，Ｓ2 を開閉動作するように機能し、このタイ
ミング生成回路１６には、レギュレータ回路１４による
スイッチング素子Ｑ1 の駆動動作を示す信号が供給され
るように構成されている。また、タイミング生成回路１
６には基準クロック発生回路からもたらされる基準クロ
ック信号も供給されるように構成されており、タイミン
グ生成回路１６はこの基準クロック信号を利用して前記
スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 を開閉動作することで、出力電
圧制御手段に対して動作電源を間欠的に供給するように
機能する。
【００４３】この実施の形態においては、タイミング生
成回路１６に対してさらに演算回路４より、コンバータ
の負荷状態を示す制御信号が供給されるように構成され
ている。したがって、タイミング生成回路１６は、演算
回路４よりもたらされる負荷状態を示す制御信号によっ
ても、前記スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 の開閉動作が制御さ
れる。
【００４４】図２は、図１に示したコンバータの負荷１
０として動作する負荷回路の一例を示したものであり、
主に、前記したタイミング生成回路１６に対して制御信
号をもたらす演算回路４の機能について説明するもので
ある。図２に示す負荷回路は有機ＥＬディスプレイを発
光駆動させるための駆動回路を示している。すなわち、
有機ＥＬディスプレイを構成する表示パネル１には、ｎ
本のドライブ線としての陽極線Ａ1 〜Ａn が縦方向に、
ｍ本の走査線としての陰極線Ｂ1 〜Ｂm が横方向に配列
され、各々の交差した部分（計ｎ×ｍ箇所）に、ダイオ
ードのシンボルマークで示した有機ＥＬ素子ＯＥＬが配
置されている。
【００４５】そして、画素を構成する各ＥＬ素子は、格
子状に配列され、垂直方向に沿う陽極線Ａ1 〜Ａn と水
平方向に沿う陰極線Ｂ1 〜Ｂm との交差位置に対応して
一端（等価ダイオードのアノード端子）が陽極線に、他
端（等価回路ダイオードのカソード端子）が陰極線に接
続される。また、陽極線は陽極線ドライブ回路２に接続
され、陰極線は陰極線走査回路３に接続されてそれぞれ
駆動される。
【００４６】前記陰極線走査回路３には、各陰極走査線
Ｂ1 〜Ｂm に対応して走査スイッチＳY1〜ＳYmが備えら
れ、クロストーク発光を防止するための逆バイアス電圧
生成回路５からの逆バイアス電圧（ＶM ）または基準電
位点としてのアース電位のうちのいずれか一方を、対応
する陰極走査線に接続するように作用する。また、陽極
線ドライブ回路２には、各陽極線を通じて駆動電流を個
々のＥＬ素子に供給する定電流回路Ｉ1 〜Ｉn およびド
ライブスイッチＳX1〜ＳXnが備えられている。
【００４７】このドライブスイッチＳX1〜ＳXnは、定電
流回路Ｉ1 〜Ｉn からの電流またはアース電位のうちの
いずれか一方をそれぞれに対応する陽極線に接続するよ
うに作用する。したがって、ドライブスイッチＳX1〜Ｓ
Xnが前記定電流回路側に接続されることにより、定電流
回路Ｉ1 〜Ｉn からの電流が、陰極走査線に対応して配
置された個々のＥＬ素子に対して供給されるように作用
する。
【００４８】そして、前記陽極線ドライブ回路２におけ
る各定電流回路Ｉ1 〜Ｉn には、図１に示すＤＣ−ＤＣ
コンバータからもたらされるＤＣ出力が供給されるよう
に構成されている。また、逆バイアス電圧生成回路５
は、コンバータからもたらされるＤＣ電圧を分圧する分
圧回路により構成されている。すなわち、この分圧回路
は、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 、およびエミッタフォロアとして機
能するｎｐｎトランジスタＱ2 により構成されている。
これにより生成される逆バイアス電圧は、非走査状態の
陰極線に供給されて、各ＥＬ素子のクロストーク発光を
防止するために利用される。
【００４９】前記陽極線ドライブ回路２および陰極線走
査回路３には、演算回路としてのＣＰＵを含む発光制御
回路４よりコントロールバスが接続されており、発光制
御回路４に供給される表示すべき画像信号に基づいて、
前記走査スイッチＳY1〜ＳYmおよびドライブスイッチＳ
X1〜ＳXnが操作される。これにより、画像信号に基づい
て陰極走査線を所定の周期でアース電位に設定しながら
所望の陽極線に対して定電流回路が接続される。したが
って、前記各発光素子は選択的に発光し、表示パネル１
上に前記画像信号に基づく画像が再生される。
【００５０】前記発光制御回路を構成する演算回路４は
前記したとおり、これに供給される画像信号に基づいて
陽極線ドライブ回路２および陰極線走査回路３を駆動す
るように機能するものである。したがって、この演算回
路４においては、供給される画像信号に基づいて各ＥＬ
素子を選択的に点灯駆動させることによる負荷状態を逐
次把握することができる。そして、その負荷状態を示す
制御信号は、図１に示すようにタイミング生成回路１６
に供給され、前記スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 の開閉動作を
制御するようになされる。
【００５１】図３は、図１に示したＤＣ−ＤＣコンバー
タにおける出力電圧の制御態様を説明するものであり、
図３においては出力電圧の制御方法として、ＰＦＭ方式
を利用した例が示されている。ここで、図３（Ａ）はコ
ンバータの負荷として重い負荷が加わった状態を示して
おり、また図３（Ｂ）は軽い負荷状態の場合を示してい
る。そして、図３に示す基準クロックは、前記した基準
クロック発生回路１５からもたらされるものであり、出
力電圧として示す波形は、コンバータの出力端子Ｖout
における出力電圧を示している。また、昇圧動作として
示す波形は前記したスイッチング素子がオンおよびオフ
動作することにより、コイルＬ1 に蓄積される電磁エネ
ルギーに基づいて、出力電圧を昇圧させるタイミングを
示している。
【００５２】なお、図３に示す出力電圧として示す波形
は、前記分圧回路１１により得られる検出電圧というこ
とができる。また、出力電圧を示す波形における破線で
示した基準線は、前記基準電圧発生回路１２からもたら
される基準電圧の電圧レベルであるということができ
る。
【００５３】ここで、レギュレータ回路１４は、図３
（Ａ）に示すように基準クロックの立上がり時点（ａ）
において、誤差増幅器１３による誤差出力を取り込む。
すなわち、誤差増幅器１３はレギュレータ回路１４に対
して、基準電圧に対する出力電圧（検出電圧）の差分に
対応する誤差出力信号を供給しており、時点ｂに示すよ
うに基準電圧に対して検出電圧が低ければ、ｃに示すよ
うに昇圧動作を実行する。この場合、レギュレータ回路
１４よりスイッチング素子Ｑ1 をオン制御する駆動信号
を送出し、スイッチング素子Ｑ1 を所定時間オン動作さ
せた後、オフする操作がなされる。
【００５４】これにより、１次側の直流電源よりコイル
Ｌ1 に電流が流れ、コイルＬ1 には電磁エネルギーの蓄
積動作がなされる。そして、前記スイッチング素子Ｑ1
のオフ動作により、コイルＬ1 に蓄積されたエネルギー
が放出される。この場合、前記コンデンサＣ1 を充電す
ることで出力電圧は昇圧する。また、レギュレータ回路
１４は次の基準クロックの立上がり時点（ｄ）におい
て、再び同様に誤差増幅器１３による誤差出力を取り込
む。この時においては、ｅに示すように基準電圧に対す
る検出電圧は高い状態であり、この場合においては、昇
圧動作は実行しない。このような繰り返しにより、出力
電圧値は所定の範囲となるように制御される。
【００５５】図３（Ｂ）は、前記したように軽負荷の状
態を示しており、出力電圧の低下は、図３（Ａ）に示し
た動作態様に比較すると、きわめて緩慢になる。したが
って、昇圧動作が実行される周期はそれに応じて長くな
る。換言すれば、このような軽負荷の状態においては、
昇圧動作の実行後から次の昇圧動作が実行される期間Ｔ
においては、出力電圧制御手段を構成する前記した分圧
回路１１、基準電圧発生回路１２、誤差増幅器１３、レ
ギュレータ回路１４は、その動作を停止しても、コンバ
ータ出力電圧の制御動作に支障を与えることはない。
【００５６】そこで、図１に示すタイミング生成回路１
６は、レギュレータ回路１４より前記した昇圧動作が実
行されるタイミング情報を取得して、その周期を割り出
すように動作する。そして、前記周期が長い状態がある
程度連続していると判定した場合においては、基準クロ
ック発生回路１５からの基準クロックに同期して、動作
電源供給手段を構成する前記スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 を
一時的にオフする操作を実行する。そして、基準クロッ
クをカウントアップし、あらかじめ定められた基準クロ
ックをカウントした状態で、スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 を
オン操作する。これにより、再び出力電圧制御手段には
動作電源が投入され、次の昇圧動作が実行できる態勢に
なる。
【００５７】したがって、コンバータが軽負荷の状態に
おいては、前記したように出力電圧制御手段に対する動
作電源が間欠的に供給されるようになり、出力電圧制御
手段において消費する電力を削減することができる。こ
れにより、軽負荷の状態における電力の利用効率を向上
させることができる。
【００５８】図４は、前記したような軽負荷の状態にお
いて、タイミング生成回路１６によってなされる前記ス
イッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 のオン・オフ制御を実行する場合
の一つの好ましい実施の形態を説明するタイミング図で
ある。この実施の形態においては、基準クロックの１６
周期ごとに前記スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 をオン動作させ
ることで、昇圧動作が実行できる態勢を作り出すように
している。
【００５９】すなわち、タイミング生成回路１６は、図
４にとして示す基準クロックの到来時に前記スイッチ
手段Ｓ1 ，Ｓ2 をオンするように動作する。これによ
り、分圧回路１１、基準電圧発生回路１２、誤差増幅器
１３、レギュレータ回路１４からなる出力電圧制御手段
には、動作電源が投入されて動作可能な状態となる。そ
して、図３に基づいてすでに説明したように、レギュレ
ータ回路１４は基準電圧に対して出力電圧（検出電圧）
が小さければ、昇圧動作を実行する。図４における下段
のタイミング図は、レギュレータ回路１４からスイッチ
ング素子Ｑ1 に対してオン動作を指令する昇圧動作のゲ
ート信号（駆動信号）が発生した状態を示している。
【００６０】そして、前記した昇圧動作のゲート信号の
送出が終了した時点、すなわち図４に示す例では、基準
クロックの立下がりのタイミングにおいて、タイミン
グ生成回路１６は、前記スイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 のオフ
制御を実行する。続いて、基準クロックの１６周期目に
おいて、前記と同様な動作が実行される。なお、図４に
おいては次の１６周期目においても、昇圧動作のゲート
信号が発生した状態を示しているが、この時点におい
て、基準電圧に対して出力電圧（検出電圧）が大きけれ
ば、昇圧動作は実行されない。
【００６１】ここで、図４に示すように前記タイミング
生成回路１６は、昇圧動作を実行するタイミング以前
に、前記基準クロックを利用して動作電源供給手段を構
成するスイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 をオン制御し、出力電圧
制御手段に対して前もって動作電源を供給するように構
成されている。すなわち、出力電圧制御手段に対して、
動作電源を投入した後の時間ｔの経過後に昇圧動作を実
行するタイミングが到来するように設定されている。こ
れは、誤差増幅器１３やレギュレータ回路１４にはアナ
ログアンプが用いられていることが多く、動作電源を供
給してから回路が安定に動作するまでに、ある程度のウ
ォームアップ時間を必要とする場合があるためである。
【００６２】前記した実施の形態においては、軽負荷時
の動作を実行する場合において、あらかじめ想定した負
荷により、昇圧動作の間隔が決められている。そして、
想定していた負荷よりも重くなり、昇圧タイミングごと
（図４の例では基準クロックの１６周期ごと）に毎回昇
圧動作を実行するような動作が生じた場合においては、
タイミング生成回路１６はこれを検知して、前記スイッ
チ手段Ｓ1 ，Ｓ2 のオン制御を継続させるようになされ
る。また、前記した実施の形態においては、想定した負
荷よりもさらに軽い負荷となり、昇圧タイミングごとに
昇圧動作を行わない頻度が高くなっても、基準クロック
の１６周期ごとに出力電圧制御手段を構成する各回路に
動作電源を投入するように動作する。
【００６３】したがって、昇圧タイミングの間隔を負荷
に応じて自動追従するように構成すると、より電力の利
用効率を向上させることができる。これを実現させるた
めには、タイミング生成回路１６は、昇圧タイミングご
とに実際に昇圧動作が行われたか否かの情報をレギュレ
ータ回路１４から取得し、タイミング生成回路１６は、
この情報をもとにあらかじめ決められた判断ルーチンに
より昇圧タイミングの間隔、すなわち、基準クロックに
対応した昇圧タイミングの設定周期を可変するように制
御することが望ましい。
【００６４】前記した方法を実現させるアルゴリズムと
しては、次のような手段を採用することができる。例え
ば次のような場合には、昇圧タイミングの周期を長くす
る操作を行う。すなわち、 （１）昇圧タイミングｇ回連続で、昇圧動作を行ってい
ない。 （２）昇圧タイミングｈ回中、昇圧動作を行ったのはｉ
回以下である。また、例えば次のような場合には、昇圧
タイミングの周期を短くする操作を行う。すなわち、 （３）昇圧タイミング２回連続で、昇圧動作を行った。 （４）昇圧タイミングｊ回中、ｋ回以上昇圧動作を行っ
た。
【００６５】前記した各パラメータｇ〜ｋを適切に設定
することにより、適切な余裕度を持ちつつ、出力電圧制
御手段を構成する各回路において消費する無駄な電力を
極力削減させることができる。そして、昇圧タイミング
の間隔が基準クロックと同一になるまで周期を短くする
と、従来例と同様に出力電圧制御手段に対しては、常に
動作電源が供給され、連続動作するようになされる。
【００６６】一方、前記タイミング生成回路１６には、
前記したとおり演算回路４より負荷情報が供給されるよ
うになされている。これによると、例えば有機ＥＬ表示
パネル１の発光輝度を低くして表示していた状態から、
輝度を高く制御する場合等においては、表示パネル１を
発光制御している前記演算回路４より、その制御切り替
えの情報をタイミング生成回路１６に対して即時に供給
することができる。このように、例えば負荷が重くなる
ような情報を得た場合においては、タイミング生成回路
１６は、動作電源供給手段を構成する前記スイッチ手段
Ｓ1 ，Ｓ2 のオン制御を継続させるように制御すること
ができ、急激な負荷の変動に対して、コンバータ出力電
圧が低下するのを効果的に抑えることができる。
【００６７】また、前記演算回路４より負荷の度合いに
対応する信号を得ることで、タイミング生成回路１６
は、前もって負荷の度合いを把握することができるの
で、出力電圧制御手段を構成する各回路に対する動作電
源の投入インターバルを、それに応じて適切に可変させ
ることもできる。
【００６８】なお、図１に示した構成においては、出力
電圧制御手段を構成する分圧回路１１、基準電圧発生回
路１２、誤差増幅器１３、レギュレータ回路１４に対す
る動作電源を遮断している状態においても、タイミング
生成回路１６は動作していなければならない。しかしな
がら、前記したタイミング生成回路においては、その消
費電力を非常に小さくするように設計することが可能で
あり、軽負荷時における総合的な消費電力を大幅に削減
することが可能となる。
【００６９】また、前記した実施の形態においては、出
力電圧制御手段を構成する分圧回路１１、基準電圧発生
回路１２、誤差増幅器１３、レギュレータ回路１４に対
してスイッチ手段Ｓ1 ，Ｓ2 によって同時に動作電源を
供給し、また同時に遮断するようになされているが、例
えば前記各回路のうちのいずれかに対して動作電源を間
欠的に供給する構成としても、電力の利用効率を向上さ
せることに寄与できる。また、前記した実施の形態にお
いては、負荷回路として有機ＥＬ表示パネルの点灯駆動
回路を採用しているが、この発明の利用はこのような特
定なものにかぎられることはなく、負荷が変動するよう
な回路に対して好適に利用することができる。また、実
施の形態においては、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを
示しているが、降圧型または極性反転型のＤＣ−ＤＣコ
ンバータに採用することもできる。
【００７０】さらに、実施の形態においては、スイッチ
ング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いているが、これはバ
イポーラトランジスタなどのスイッチング素子を用いる
ことも可能である。加えて、実施の形態においては、コ
イルによる出力をダイオードを介して出力端子に導出す
るようにしているが、ダイオードに代えてトランジスタ
などのスイッチング素子を用い、オン・オフのタイミン
グを制御するいわゆる同期整流方式としてもよい。さら
にまた、前記した説明は、コンバータ出力電圧の制御方
式としてＰＦＭ方式を用いた例にしたがっているが、こ
れはＰＷＭ方式を採用することもできる。
【００７１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
にかかる駆動方法を採用したＤＣ−ＤＣコンバータによ
ると、コンバータの出力電圧を制御する出力電圧制御手
段に対する動作電源を、間欠的に供給することができる
ように構成したので、例えば軽負荷時においては、前記
出力電圧制御手段において消費する電力を削減すること
ができる。これにより、電力の利用効率を向上させたＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータの実施
の形態を示したブロック図である。
【図２】図１に示すコンバータに接続される負荷回路の
一例を示した結線図である。
【図３】図１に示すコンバータにおける出力電圧の制御
態様を説明するタイミング図である。
【図４】同じくコンバータにおける出力電圧制御手段に
対する動作電源の投入動作を説明するタイミング図であ
る。
【図５】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示したブ
ロック図である。
【符号の説明】
４ 演算回路 １０ 負荷 １１ 分圧回路 １２ 基準電圧発生回路 １３ 誤差検出回路（誤差増幅器） １４ 出力電圧調整回路（レギュレータ回路） １５ 基準クロック発生回路 １６ タイミング生成回路 Ｄ1 ダイオード Ｌ1 コイル Ｑ1 スイッチング素子 Ｖin 電源入力端子 Ｖout 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 直樹 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア ビデオ株式会社国母事業所内 (72)発明者 栗木 伸治 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア ビデオ株式会社国母事業所内 Ｆターム(参考） 5H730 AA14 AS04 BB14 DD04 EE59 FD01 FF01 FG05 FV05 FV09

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンバータ出力電圧を取得して、当該電
    圧に基づいてコンバータ出力電圧を所定の範囲に制御す
    る出力電圧制御手段を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであ
    って、 前記出力電圧制御手段を動作させるための動作電源を、
    前記出力電圧制御手段に対して間欠的に供給する動作電
    源供給手段を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバ
    ータ。
  2. 【請求項２】 前記出力電圧制御手段が、コンバータ出
    力電圧を検出するための分圧回路と、基準電圧発生回路
    と、前記分圧回路により生成される検出電圧と前記基準
    電圧発生回路により生成される基準電圧とを比較して誤
    差出力信号を生成する誤差検出回路と、前記誤差検出回
    路により生成される誤差出力信号に基づいて、コンバー
    タ出力電圧を調整する出力電圧調整回路とにより構成し
    た請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  3. 【請求項３】 前記動作電源供給手段は、前記分圧回
    路、基準電圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回
    路のうちのいずれかの回路への動作電源を間欠的に供給
    するように構成した請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバ
    ータ。
  4. 【請求項４】 前記動作電源供給手段は、前記分圧回
    路、基準電圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回
    路のうちの複数の回路に対する動作電源の供給を同時に
    停止させると共に、当該複数の各回路に対して同時に動
    作電源を供給するように構成した請求項２に記載のＤＣ
    −ＤＣコンバータ。
  5. 【請求項５】 前記動作電源供給手段は、前記分圧回
    路、基準電圧発生回路、誤差検出回路、出力電圧調整回
    路に対する動作電源の供給を同時に停止させると共に、
    前記各回路に対して同時に動作電源を供給するように構
    成した請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  6. 【請求項６】 前記出力電圧調整回路は、前記誤差検出
    回路からもたらされる誤差出力信号に基づいてコンバー
    タ出力電圧を制御するスイッチング素子の駆動動作を実
    行するように構成され、前記スイッチング素子の駆動動
    作の周期に応じて、前記動作電源供給手段からの動作電
    源の供給を停止させるように構成した請求項３ないし請
    求項５のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  7. 【請求項７】 前記スイッチング素子の駆動動作の周期
    を検出するタイミング生成回路が具備され、前記タイミ
    ング生成回路は、前記スイッチング素子の駆動動作の周
    期に応じて、前記動作電源供給手段からの動作電源の供
    給を停止させるように構成した請求項６に記載のＤＣ−
    ＤＣコンバータ。
  8. 【請求項８】 前記タイミング生成回路は、前記スイッ
    チング素子の駆動動作の周期に応じて、前記動作電源供
    給手段からの動作電源の供給停止期間を変更するように
    構成した請求項７に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  9. 【請求項９】 前記タイミング生成回路は、前記スイッ
    チング素子の駆動タイミングを管理する基準クロックを
    利用して、前記動作電源供給手段を構成するスイッチ手
    段を開閉動作するように構成した請求項７または請求項
    ８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  10. 【請求項１０】 前記タイミング生成回路には、コンバ
    ータ出力電圧を利用する負荷回路における負荷状態を示
    す制御信号がさらに供給され、前記タイミング生成回路
    は、前記負荷状態を示す制御信号に応じて、前記動作電
    源供給手段を構成するスイッチ手段の開閉動作を制御す
    るように構成した請求項７ないし請求項９のいずれかに
    記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  11. 【請求項１１】 前記タイミング生成回路は、前記スイ
    ッチング素子の開閉動作を実行する以前に、前記基準ク
    ロックを利用して動作電源供給手段を構成するスイッチ
    手段をオン制御し、前記出力電圧制御手段に対して動作
    電源を供給するように構成した請求項９または請求項１
    ０に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  12. 【請求項１２】 前記スイッチング素子のオン動作によ
    り、１次側の直流電源よりコイルに電流を流して電磁エ
    ネルギーの蓄積動作を実行し、前記スイッチング素子の
    オフ動作により、コイルに蓄積されたエネルギーを放出
    させることで、出力電圧を昇圧させるように構成した請
    求項６ないし請求項１１のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣ
    コンバータ。
  13. 【請求項１３】 前記出力電圧調整回路から前記スイッ
    チング素子に供給されるスイッチング駆動信号が、ＰＦ
    Ｍ方式またはＰＷＭ方式により変調されたスイッチング
    駆動信号である請求項６ないし請求項１２のいずれかに
    記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
  14. 【請求項１４】 コンバータ出力電圧を取得して、当該
    電圧に基づいてコンバータ出力電圧を所定の範囲に制御
    する出力電圧制御手段を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの
    駆動方法であって、 前記出力電圧制御手段を動作させるための動作電源を、
    前記出力電圧制御手段に対して間欠的に供給することを
    特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方法。
  15. 【請求項１５】 前記出力電圧制御手段を構成するコン
    バータ出力電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発
    生回路、前記分圧回路により生成される検出電圧と前記
    基準電圧発生回路により生成される基準電圧とを比較し
    て誤差出力信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出
    回路により生成される誤差出力信号に基づいてコンバー
    タ出力電圧を調整する出力電圧調整回路のうちのいずれ
    かの回路への動作電源を間欠的に供給することを特徴と
    する請求項１４に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記出力電圧制御手段を構成するコン
    バータ出力電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発
    生回路、前記分圧回路により生成される検出電圧と前記
    基準電圧発生回路により生成される基準電圧とを比較し
    て誤差出力信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出
    回路により生成される誤差出力信号に基づいてコンバー
    タ出力電圧を調整する出力電圧調整回路のうちの複数の
    回路に対する動作電源の供給を同時に停止させると共
    に、当該複数の各回路に対して同時に動作電源を供給す
    ることを特徴とする請求項１４に記載のＤＣ−ＤＣコン
    バータの駆動方法。
  17. 【請求項１７】 前記出力電圧制御手段を構成するコン
    バータ出力電圧を検出するための分圧回路、基準電圧発
    生回路、前記分圧回路により生成される検出電圧と前記
    基準電圧発生回路により生成される基準電圧とを比較し
    て誤差出力信号を生成する誤差検出回路、前記誤差検出
    回路により生成される誤差出力信号に基づいてコンバー
    タ出力電圧を調整する出力電圧調整回路に対する動作電
    源の供給を同時に停止させると共に、前記各回路に対し
    て同時に動作電源を供給することを特徴とする請求項１
    ４に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方法。
  18. 【請求項１８】 前記出力電圧制御手段を動作させるた
    めの動作電源を間欠的に供給する動作電源供給手段が具
    備され、前記動作電源供給手段は、出力電圧制御手段に
    よるコンバータ出力電圧の制御動作に応じて、動作電源
    の供給タイミングが決定されるようになされる請求項１
    ４ないし請求項１７のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコン
    バータの駆動方法。
  19. 【請求項１９】 前記出力電圧制御手段を動作させるた
    めの動作電源を間欠的に供給する動作電源供給手段が具
    備され、前記動作電源供給手段は、コンバータ出力電圧
    を利用する負荷回路における負荷状態を示す制御信号に
    よって、動作電源の供給タイミングが決定されるように
    なされる請求項１４ないし請求項１８のいずれかに記載
    のＤＣ−ＤＣコンバータの駆動方法。
JP2001245153A 2001-08-13 2001-08-13 Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその駆動方法 Expired - Fee Related JP4721388B2 (ja)

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