JP2005086862A - 液晶ディスプレイの駆動電源生成回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 視覚に影響を与えるような電圧変動を抑制し、画面のちらつきを抑えることができる液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を提供する。
【解決手段】 ＣＰＵ等の制御回路を駆動するための低圧電源から液晶ディスプレイの駆動を行うための高圧電源をＤＣ−ＤＣコンバータＩＣであるＩＣ１０１を用いて昇圧して生成するように構成された液晶ディスプレイの駆動電源生成回路１００において、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧変動を防止するために後段に三端子レギュレータ（ＲＥＧ１０９）を付加した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、リプル電圧を効果的に除去することで駆動電圧変動による画面のちらつきを改善することができる液晶ディスプレイの駆動電源生成回路に関する。

例えば、特開平１０−１５０７６６号公報のスイッチングレギュレータに示されている従来技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータの複数段接続において、前段の出力の平滑回路を複数設け、負荷に直接出力するものと次段にもＤＣ−ＤＣコンバータを出力するものとで平滑回路を分けて次段へのリプル低減を行っている（特許文献１参照。）。また、他の技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータＩＣの応用回路を付加回路として設け、出力電流の変動による出力電圧の変動や出力タイミングの適正化により出力の安定化を図っているものもある。
特開平１０−１５０７６６号公報

しかしながら、特開平１０−１５０７６６号公報のスイッチングレギュレータでは、ＣＲの積分回路であり視覚に影響する部分でもないため、完全に出力電圧の変動を抑えることはではない。また、付加回路によって出力電圧を安定化させる技術では、出力電圧をフィードバックしＩＣ内の基準電圧と比較して基準電圧よりも低くなった時にスイッチング回路を駆動してコイルで生成した電力をコンデンサに蓄えるという方式を取るため、時間軸を短くするとその出力電圧は、出力電流の大きさに応じた周期と電圧範囲で常に変動する。この変動は、液晶ディスプレイの駆動電圧変動となるため例えば出力がＳＴＮタイプの液晶ディスプレイでは、輝度及びコントラストが微妙に変動し、変動範囲と周期によってはちらつきとして見えてしまうという問題が生じる。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力段にリプル除去効果の高い平滑回路を付加することで視覚に影響を与えるような電圧変動を抑制し、画面のちらつきを抑えることができる液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＣＰＵ等の制御回路を駆動するための低圧電源から液晶ディスプレイの駆動を行うための高圧電源をＤＣ−ＤＣコンバータＩＣを用いて昇圧して生成するように構成された液晶ディスプレイの駆動電源生成回路において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧変動を防止するために後段に出力電圧安定化回路を付加した液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を最も主要な特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、前記出力電圧安定化回路は三端子レギュレータである液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を主要な特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、前記出力電圧安定化回路は基準電圧を生成するツェナーダイオードと該ツェナ−ダイオードをベース電圧に接続したエミッターフォロア回路により構成される液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を主要な特徴とする。

本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力段にリプル除去効果の高い平滑回路を備えているので電圧変動を抑制し、液晶ディスプレイの画面のちらつきを抑えることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を搭載した画像形成装置の操作パネル１０の平面図である。操作パネル１０には各種入力キー（スタートキー７０１、ストップキー７０２、置数キー７０３、電源キー７０４、割り込みキー７０７、予熱キー７０８、プログラムキー７０９、アプリ切換キー７１１）や、タッチパネル７０６、液晶ディスプレイ７０５、ＬＥＤによるアラート表示部７１０が備えられている。
図２は、操作パネル１０の制御回路のブロック図である。操作部の制御には１チップマイコン（ＣＰＵ１）が使用され、内蔵の通信機能によりシステムコントローラ２と接続されている。ＣＰＵバスには、制御プログラムやデータを格納するＲＯＭ３、処理データの一時的な保存や加工を行うためのワーク用のＲＡＭ４、液晶ディスプレイ７０５の表示制御とタッチパネル７０６の駆動を制御するＬＣＤ／タッチパネルコントローラ５が接続される。ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ５には、液晶ディスプレイ７０５の表示データを格納するＶＲＡＭ６が接続され、表示データはＶＲＡＭ６から逐次読み出し液晶ディスプレイ７０５へ送られる。
タッチパネル７０６は、アナログ式を使用することが多く、ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ５のポートデータによりドライバ７を介してタッチパネル７０６のバイアス制御を行い、押下座標データはＣＰＵ１のアナログポートで検出するようになっている。ＬＥＤやキーはＣＰＵ１の汎用ポートに接続され、点灯制御や入力データの処理を行っている。また、ロジック電圧検出回路８ではロジック回路の電源電圧を監視し、ＣＰＵ１やＬＣＤ／タッチパネルコントローラ５に対して初期化のためのリセット信号を生成し供給している。電源は、ＰＳＵより与えられている。
内部にて３Ｖ系の電源が必要な場合は、レギュレータ９によりローカルレギュレートして生成することが多い。これは、３Ｖ系の電源容量が比較的少ないことと、ＰＳＵからの距離が長いため電圧安定度を確保するために取られている。液晶ディスプレイ７０５のロジック電源（ＶＣＣ）は、ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ５の電源に合わせて、５Ｖか３Ｖ系かのどちらかが供給され、ＬＣＤ駆動電源ＶＥＥは、より高圧の２４Ｖ等の電圧が必要となることが多い。本発明では、この部分に低圧電源であるＶＣＣからＶＥＥを昇圧生成するＬＣＤ電源生成回路１１を付加している。

図３は実施例１における液晶ディスプレイの駆動電源生成回路１００の回路図であり、図４はＩＣ１０１の内部構成を示す回路図である。図３において、ＩＣ１０１は汎用のＤＣ−ＤＣコンバータＩＣである。ＩＣ１０１のＶＩＮ端子には制御電圧と同じ５Ｖや３．３Ｖなどの低圧電源（ＶＣＣ）が接続される。ＥＮ端子はイネーブル信号の入力でありディセーブルレベルの場合、ＩＣ１０１の昇圧動作は停止する。本例のＩＣ１０１ではオープン状態で動作するようになっている。
ＧＮＤ端子は接地である。ＳＷ端子はＩＣ内部（図４）のＭＯＳ−ＦＥＴのドレインに接続されており、ＦＥＴがＯＮするとＶＣＣからＧＮＤへ電流を引き込む。ＦＢ端子はフィードバック端子であり、所望の出力電圧の時にＩＣ内部のリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）と略同じになるように図３の抵抗（Ｒａ１０２及びＲｂ１０３）の抵抗比により設定される。
図４に示すように、ＶＩＮから電源が供給されると図示しない内部のタイマーが動作を始める。１周期のうちの最大ＯＮ時間と最小ＯＦＦ時間は内部ブロックで既定されているが、基本的にはＦＢの入力レベルがＶｒｅｆより低い（出力電圧が所望のレベルより低い）場合にＯＮ時間が長くなる。また、ＦＥＴの引き込み電流が規定値よりも大きいとＯＦＦになるようにスイッチングされることになる。このように内部ＦＥＴがスイッチングを行うと、ＶＩＮとＳＷ端子間に接続されているインダクタ（Ｌ１０４）には逆起電力が誘起され、それをダイオード（Ｄ１０５）を介してコンデンサ（Ｃ１０６）に充電することにより、所望の出力電圧が得られることとなる。

図３において、破線で囲まれた部分はＩＣ１０１を使用するときの基本回路である。Ｃ１０７及びＣ１０８はＶＩＮとＦＢのレベルを安定化するためのコンデンサである。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力は、数百ｍｓ以上の時間オーダーでは、設定電圧に略等しく変動していないように見えるが、時間軸を拡大すると図５の上段の波形のように、変動している。これは、コンバータがスイッチング動作によりＣ１０６に充電する動作と、負荷側が電流を消費することにより放電する動作が繰り返されるためである。通常、変動周期は数百μｓのオーダーであるが、消費電流が大きくなると充電に時間がかかるため伸びることになる。また、電圧変動幅も例えば５Ｖを２４Ｖまで昇圧する場合１Ｖ弱の範囲で変動するため、周期が長くなると液晶ディスプレイの画面の輝度変動等が見えてくるようになる。
これを防止するため、図３のように、出力電圧安定化回路として汎用の三端子レギュレータ（ＲＥＧ１０９）をＤＣ−ＤＣコンバータの後段に設けている。これにより、ＬＣＤ駆動電源ＶＥＥを図５のように安定化させることが出来る。但し、三端子レギュレータは周知のように入力と出力の間に０．５Ｖ〜３Ｖ程度の電位差が必要であるため、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧設定電圧は所望のＶＥＥの電圧よりも高く設定する必要がある。三端子レギュレータ（ＲＥＧ１０９）を使用した平滑回路は部品点数が少なく、精度の良い出力を得られる。このように、実施例１における液晶ディスプレイの駆動電源生成回路１００では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力段にリプル除去効果の高い平滑回路（出力電圧安定化回路）を備えているので電圧変動を抑制し、画面のちらつきを抑えることができる。

図６は実施例２における液晶ディスプレイの駆動電源生成回路２００の回路図である。なお、図３と同様の部分については同一符号を付し、その説明は省略する。実施例２では図６のように平滑回路にツェナ−ダイオード２０１を基準電圧としたエミッタフォロア−回路を用いている。これにより、図７のようにＶＥＥにはツェナ−電圧と略同等な出力が安定的に得られる事となる。
但し、ツェナ−電圧は素子の特性によりある程度の幅を持つため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力は、ツェナ−電圧のばらつきの最大値（ＶＥＥ（ｍａｘ））よりも高くする必要がある。図中Ｒ２０２は、ツェナーダイオード２０１にツェナ−電流を流すためのものである。この例でも、少ない部品点数で、安価に精度の良い出力を得ることができる。実施例２の液晶ディスプレイの駆動電源生成回路２００では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力段にリプル除去効果の高い平滑回路を備えているので電圧変動を抑制し、画面のちらつきを抑えることができる。

本発明の利用可能性として、液晶ディスプレイを備える複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、パーソナルコンピュータ、テレビなどへの利用が挙げられる。

液晶ディスプレイの駆動電源生成回路を搭載した画像形成装置の操作パネル１０の平面図。 操作パネル１０の制御回路のブロック図。 実施例１における液晶ディスプレイの駆動電源生成回路１００の回路図。 ＩＣ１０１の内部構成を示す回路図。 実施例１を説明する出力電圧の波形図。 液晶ディスプレイの駆動電源生成回路２００の回路図。 実施例２を説明する出力電圧の波形図。

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ システムコントローラ
３ ＲＯＭ
４ ＲＡＭ
５ ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ
６ ＶＲＡＭ
７ ドライバ
８ ロジック電圧検出回路
９ レギュレータ
１０ 操作パネル
１１ ＬＣＤ電源生成回路
１００、２００ 液晶ディスプレイの駆動電源生成回路
１０１ ＩＣ
１０２ Ｒａ（抵抗）
１０３ Ｒｂ（抵抗）
１０４ Ｌ（インダクタ）
１０５ Ｄ（ダイオード）
１０６、１０７、１０８ Ｃ（コンデンサ）
１０９ ＲＥＧ（三端子レギュレータ）
２０１ ツェナーダイオード
７０１ スタートキー
７０２ ストップキー
７０３ 置数キー
７０４ 電源キー
７０５ 液晶ディスプレイ
７０６ タッチパネル
７０７ 割り込みキー
７０８ 予熱キー
７０９ プログラムキー
７１０ アラート表示部
７１１ アプリ切換キー

Claims (3)

1. ＣＰＵ等の制御回路を駆動するための低圧電源から液晶ディスプレイの駆動を行うための高圧電源をＤＣ−ＤＣコンバータＩＣを用いて昇圧して生成するように構成された液晶ディスプレイの駆動電源生成回路において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧変動を防止するために後段に出力電圧安定化回路を付加したことを特徴とする液晶ディスプレイの駆動電源生成回路。
2. 前記出力電圧安定化回路は三端子レギュレータであることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイの駆動電源生成回路。
3. 前記出力電圧安定化回路は基準電圧を生成するツェナーダイオードと該ツェナ−ダイオードをベース電圧に接続したエミッターフォロア回路により構成されることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイの駆動電源生成回路。

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