JP2006235991A - 基準電圧発生回路及び駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】基準電圧を発生する基準電圧発生回路及び駆動回路に関し、基準電圧を所望の特性に設定できる基準電圧発生回路及び駆動回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路において、周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部（２３１）と、周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部（２３２）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部（２３３）と、設定電圧生成部（２３３）で生成された設定電圧と第２の電圧発生部（２３２）で発生した電圧との差電圧を出力する減算部（２３４）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧を基準として減算部（２３４）の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部（２３５）とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は基準電圧発生回路及び駆動回路に係り、特に、基準電圧を発生する基準電圧発生回路及び駆動回路に関する。

図４はＬＥＤ駆動システムの一例のブロック構成図を示す。

ＬＥＤ駆動システム１００は、入力直流電源１１１から供給される入力直流電圧Ｖinを昇圧した出力電圧Ｖoutを生成して、負荷となる発光ダイオードＬＥＤに供給しており、発光ダイオードＬＥＤを流れる駆動電流を検出し、駆動電流が一定となるように出力電圧Ｖoutを制御する昇圧型駆動回路を構成しており、コイルＬ、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ、負荷電流検出用抵抗Ｒ11、駆動ＩＣ１１２から構成されている。なお、キャパシタＣ11、Ｃ12は、入力電圧Ｖin及び出力電圧Ｖoutを平滑化するための素子である。

コイルＬは、一端が入力直流電源１１１の正電極とキャパシタＣ11との接続点に接続され、他端がショットキーバリアダイオードＳＢＤのアノードと駆動ＩＣ１１２の端子Ｔ２と接続点に接続されている。ショットキーバリアダイオードＳＢＤは、カソードが負荷を構成する発光ダイオードＬＥＤのアノードとキャパシタＣ12との接続点に接続されている。

発光ダイオードＬＥＤのカソードは、駆動電流検出用抵抗Ｒ11を介して接地されている。発光ダイオードＬＥＤのカソードと駆動電流検出用抵抗Ｒ11との接続点は、駆動ＩＣ１１２の端子Ｔ３に接続されている。

駆動ＩＣ１１２は、エラーアンプ１２１、基準電圧発生回路１２２、ＰＷＭ制御部１２３、制御トランジスタ１２４から構成されている。また、駆動ＩＣ１１２には、端子Ｔ１〜Ｔ４を有する。端子Ｔ１は、入力直流電源１１１とキャパシタＣ11との接続点に接続されており、入力直流電圧が印加されている。端子Ｔ２は、コイルＬとショットキーバリアダイオードＳＢＤとの接続点に接続されており、コイルＬに流す電流を制御する端子である。端子Ｔ３は、発光ダイオードＬＥＤと駆動電流検出用抵抗Ｒ11との接続点に接続されており、発光ダイオードＬＥＤに流れる駆動電流に応じた電圧が印加される。また、端子Ｔ４は、接地端子である。

エラーアンプ１２１には、反転入力端子に端子Ｔ３から駆動電流に応じた検出電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧発生回路１２２から基準電圧が供給されている。エラーアンプ１２１は、基準電圧と検出電圧との差電圧を出力する。エラーアンプ１２１から出力された電圧は、ＰＷＭ制御部１２３に供給される。

ＰＷＭ制御部１２３は、エラーアンプ１２１から出力された電圧に応じて出力パルスのパルス幅を制御する。ＰＷＭ制御部１２３から出力された出力パルスは、制御トランジスタ１２４のゲートに供給される。制御トランジスタ１２４は、ドレインが端子Ｔ２に接続され、ソースが端子Ｔ４に接続されている。制御トランジスタ１２４は、ＰＷＭ制御部１２３から供給された出力パルスによりスイッチングされ、オン時にコイルＬから電流を引き込み、引き込んだ電流を端子Ｔ４から接地に流す。

発光ダイオードＬＥＤに流れる電流が変化すると、駆動電流検出用抵抗Ｒ11に流れる電流が変化し、駆動電流検出用抵抗Ｒ11の印加電圧が変化する。駆動電流検出用抵抗Ｒ11の印加電圧が変化することにより、エラーアンプ１２１の出力が変化し、ＰＷＭ制御部１２３から制御トランジスタ１２４に供給されるパルスのパルス幅が制御され、制御トランジスタ１２４のオン、オフ時間が変化し、発光ダイオードＬＥＤに流れる駆動電流が一定となるように制御される。

しかるに、白色ＬＥＤには、一般に一定の周囲温度以上のときには定格電流を減少させなければならない。しかしながら、従来のＬＥＤ駆動システム１００では、周囲温度に応じて一定の出力電圧を出力する構成とされていたため、白色ＬＥＤのように一定の周囲温度以上で定格電流が暫時減少するような特性とはなっていなかった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、基準電圧を所望の特性に設定できる基準電圧発生回路及び駆動回路を提供することを目的とする。

本発明は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路において、周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部（２３１）と、周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部（２３２）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部（２３３）と、設定電圧生成部（２３３）で生成された設定電圧と第２の電圧発生部（２３２）で発生した電圧との差電圧を出力する減算部（２３４）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧を基準として減算部（２３４）の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部（２３５）とを有することを特徴とする。

第１の電圧発生部（２３１）は、バンドギャップツェナー回路から構成されたことを特徴とする。第２の電圧発生部（２３２）は、ＰＮ接合の順方向電圧を発生することを特徴とする。

設定電圧生成部（２３３）は、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧を抵抗分割して設定電圧を生成することを特徴とする。

また、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動する駆動回路において、発光ダイオード（ＬＥＤ）に流れる電流を検出し、検出電圧を生成する駆動電流検出手段（Ｒ11）と、基準電圧を生成する基準電圧発生手段（２２２）と、駆動電流検出手段（Ｒ11）の検出電圧と基準電圧発生手段（２２２）で発生した基準電圧との誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段（１２１）と、誤差電圧生成手段（１２１）で生成された誤差電圧に応じて発光ダイオード（ＬＥＤ）に印加する電圧を制御する電圧制御手段（１２３、１２４、Ｌ、ＳＢＤ）とを有し、基準電圧発生手段（２２２）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の特性に応じて基準電圧レベルを制御する基準電圧制御手段（２３２、２３３、２３４、２３５）を有することを特徴とする。

基準電圧発生手段（２２２）は、 周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部（２３１）と、周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部（２３２）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部（２３３）と、設定電圧生成部（２３３）で生成された設定電圧と第２の電圧発生部（２３２）で発生した電圧との差電圧を出力する減算部（２３４）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧を基準として減算部（２３４）の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部（２３５）とを有することを特徴とする。

なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲が限定さえるものではない。

本発明によれば、周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部（２３１）と、周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部（２３２）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部（２３３）と、設定電圧生成部（２３３）で生成された設定電圧と第２の電圧発生部（２３２）で発生した電圧との差電圧を出力する減算部（２３４）と、第１の電圧発生部（２３１）で発生した定電圧を基準として減算部（２３４）の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部（２３５）とを設ける構成とすることにより、発光ダイオードなどの特性に応じて周囲温度に対する基準電圧レベルを制御することができる。

〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例のＬＥＤ駆動システム２００は、駆動ＩＣ２１２の構成が、図４に示す駆動ＩＣ１１２とは相違する。また、本実施例の駆動ＩＣ２１２は、基準電圧発生回路２２２の構成が図４に示す駆動ＩＣ１１２とは相違する。

〔基準電圧発生回路２２２〕
図２は基準電圧発生回路２２２のブロック構成図を示す。

本実施例の基準電圧発生回路２２２は、周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部２３１と、周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部２３２と、第１の電圧発生部２３１で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部２３３と、設定電圧生成部２３３で生成された設定電圧と第２の電圧発生部２３２で発生した電圧との差電圧を出力する減算部２３４と、第１の電圧発生部で発生した定電圧を基準として減算部２３４の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部２３５とを有する構成とされている。

第１の電圧発生部２３１は、基準電圧源２４１及びバッファ２４２から構成されている。基準電圧源２４１は、いわゆる、バンドギャップツェナー回路を構成しており、周囲温度に対して電圧が変動しない基準電圧Ｖref1を発生する。基準電圧源２４１で発生された基準電圧Ｖref1は、バッファ２４２に供給される。バッファ２４２は、基準電圧源２４１で発生した基準電圧Ｖref1に応じた電圧出力する。バッファ２４２から出力された電圧は、設定電圧生成部２３３に供給される。

設定電圧生成部２３３は、抵抗Ｒ21〜Ｒ24から構成される。抵抗Ｒ21は、一端にバッファ２４２の出力電圧が印加されており、他端が抵抗Ｒ22の一端と抵抗Ｒ24の他端に接続されている。抵抗Ｒ22は、他端が接地されている。また、抵抗Ｒ23は、一端にバッファ２４２の出力が印加されており、他端が抵抗Ｒ24の一端に接続されている。抵抗Ｒ23と抵抗Ｒ24との接続点が設定電圧として源残部２３４に供給されている。

第２の電圧発生部２３２は、定電流源２５１及びトランジスタ２５２から構成されている。定電流源２５１は、電源電圧Ｖccから定電流を発生する。定電流源２５１により発生した定電流は、ダイオード接続されたトランジスタ２５２に供給される。トランジスタ２５２は、コレクタとベースとが短絡された構成とされており、いわゆる、ダイオード接続されており、定電流源２５１から供給される電流によってコレクタに順方向電圧を発生する。このとき、一般にＰＮ接合の順方向電圧は、負の温度係数を持つため、トランジスタ２５２の順方向電圧にも同様に負の温度係数を持つ。温度係数は、例えば、略−２ｍＶ／℃である。第２の電圧発生部２３２で発生した電圧は、減算部２３４に供給される。

減算部２３４は、抵抗Ｒ31、Ｒ32、演算増幅器２６１から構成され、減算器を構成している。第２の電圧発生部２３２で発生した電圧は、抵抗Ｒ31を介して演算増幅器２６１の反転入力端子に供給される。演算増幅器２６１の非反転入力端子には、設定電圧生成部２３３で生成された設定電圧が印加される。また、演算増幅器２６１の出力と反転入力端子との間には抵抗Ｒ32が接続されている。減算部２３４は、設定電圧生成部２３３から供給される設定電圧から第２の電圧発生部２３２から供給される電圧を減算した電圧を出力する。減算部２３４の出力電圧は、反転部２３５に供給される。

反転部２３５は、抵抗Ｒ41、Ｒ42、演算増幅器２７１により反転増幅回路を構成している。減算部２３４の出力電圧は、抵抗Ｒ41を介して演算増幅器２７１の反転入力端子に印加されている。また、演算増幅器２７１の非反転入力端子には、第１の電圧発生部２３１で発生された温度係数０の電圧が印加されている。さらに、演算増幅器２７１の出力と反転入力端子との間には、抵抗Ｒ42が接続されている。反転部２３５は、減算部２３４の出力電圧を第１の電圧発生部２３５で発生した電圧を基準として反転して出力する。反転部２３５の出力電圧は、基準電圧Ｖref2としてエラーアンプ１２１の非反転入力端子に供給される。

図３は基準電圧発生回路２２２の動作説明図を示す。同図中、横軸は温度、縦軸は電圧を示している。また、一点鎖線は図２の点Ａの電圧、小破線は図２の点Ｂの電圧、大破線は図２の点Ｃの電圧、実線は出力基準電圧Ｖref2を示している。

減算部２３４で図３に一点鎖線で示す点Ａの電圧と図３に小破線で示す点Ｂの電圧との差電圧を演算することにより点Ｃに示すような電圧が得られる。このとき、Ｘ点より低い温度では、点Ｃの電圧は反転増幅され、出力電圧Ｖref2より大きくなるが、反転部２３５は第１の電圧発生部２３１で発生された温度特性を持たない、一定の電圧を駆動電源電圧として駆動されており、出力電圧Ｖref2は一定の電圧１．３Ｖで飽和しており、１．３Ｖ以上にはならない。よって、Ｘ点より低い温度では、出力電圧Ｖref2は図３に実線で示すように一定の電圧となる。

一方、Ｘ点より高い温度では、点Ｃの電圧が出力電圧Ｖref2より大きくなり、点Ｃの電圧と出力電圧Ｖref2との関係が反転する。このため、出力電圧Ｖref2は図３に実線で示すように抵抗Ｒ41、Ｒ42で決定されるゲイン分だけ暫時低減する波形となる。このように、本実施例によれば、図３に実線で示すような点Ｘより低い温度では、一定の電圧となり、点Ｘより高い電圧では、暫時低減するような特性を得ることができる。

なお、抵抗Ｒ41、Ｒ42を調整し、反転部２３５の増幅率を調整することによりＸ点より先の電圧の傾きを調整できる。また、抵抗Ｒ21〜Ｒ24を調整し、Ｂ点の基準電位を調整することによりＸ点を調整することが可能となる。

〔効果〕
本実施例によれば、白色ＬＥＤの一定の周辺温度以上の温度で定格電流を暫時減少させる必要がある負荷において、図２に示すような基準電圧発生回路２２２を用い、基準電圧を定格電流に対応した特性とすることにより、駆動ＩＣ２１２で自動的に必要とされている定格電流の特性と同じ定格電流で白色ＬＥＤを駆動させることができる。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 基準電圧発生回路２２２のブロック構成図である。 基準電圧発生回路２２２の動作説明図である。 ＬＥＤ駆動システムの一例のブロック構成図である。

符号の説明

２００ 発光ダイオード駆動システム
ＬＥＤ 発光ダイオード、Ｌ コイル、ＳＢＤ ショットキーバリアダイオード
Ｃ11、Ｃ12 キャパシタ
１１１ 入力直流電源、２１２ 駆動ＩＣ
１２１ エラーアンプ、１２３ ＰＷＭ制御部、１２４ 制御トランジスタ
２２２ 基準電圧発生回路
２３１ 第１の電圧発生部、２３２ 第２の電圧発生部、２３３ 設定電圧生成部
２３４ 減算部、２３５ 反転部

Claims (6)

1. 基準電圧を発生する基準電圧発生回路において、
   周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部と、
   周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部と、
   前記第１の電圧発生部で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部と、
   前記設定電圧生成部で生成された前記設定電圧と前記第２の電圧発生部で発生した電圧との差電圧を出力する減算部と、
   前記第１の電圧発生部で発生した定電圧を基準として前記減算部の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部とを有することを特徴とする基準電圧発生回路。
2. 前記第１の電圧発生部は、バンドギャップツェナー回路から構成されたことを特徴とする請求項１記載の基準電圧発生回路。
3. 前記第２の電圧発生部は、ＰＮ接合の順方向電圧を発生することを特徴とする請求項１又は２記載の基準電圧発生回路。
4. 前記設定電圧生成部は、前記第１の電圧発生部で発生した定電圧を抵抗分割して前記設定電圧を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の基準電圧発生回路。
5. 発光ダイオードを駆動する駆動回路において、
   前記発光ダイオードに流れる電流を検出し、検出電圧を生成する駆動電流検出手段と、
   基準電圧を生成する基準電圧発生手段と、
   前記駆動電流検出手段の検出電圧と前記基準電圧発生手段で発生した基準電圧との誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、
   前記誤差電圧生成手段で生成された誤差電圧に応じて前記発光ダイオードに印加する電圧を制御する電圧制御手段とを有し、
   前記基準電圧発生手段は、前記発光ダイオードの特性に応じて前記基準電圧レベルを制御する基準電圧制御手段を有することを特徴とする駆動回路。
6. 前記基準電圧発生手段は、周囲温度に対して電圧の変動がない定電圧を発生する第１の電圧発生部と、
   周囲温度に対して電圧が変動する電圧を発生する第２の電圧発生部と、
   前記第１の電圧発生部で発生した定電圧に応じて設定電圧を生成する設定電圧生成部と、
   前記設定電圧生成部で生成された前記設定電圧と前記第２の電圧発生部で発生した電圧との差電圧を出力する減算部と、
   前記第１の電圧発生部で発生した定電圧を基準として前記減算部の出力電圧を反転して、基準電圧として出力する反転部とを有することを特徴とする請求項５記載の駆動回路。

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