JP2006270402A

JP2006270402A - Ｐｗｍ駆動回路

Info

Publication number: JP2006270402A
Application number: JP2005084403A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobori; 浩小堀
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP4728672B2

Abstract

【課題】ＬＥＤ駆動回路の汎用性を向上する。
【解決手段】ＬＥＤ３４は、パワートランジスタ３０、定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎを介し、グランドに接続されている。パワートランジスタ３０のベースは、切り替えスイッチ３６を介し、内部ＰＷＭ信号発生回路４０または外部ＰＷＭ信号入力端子３８に接続されている。従って、切り替えスイッチ３６によって、内部ＰＷＭ信号または外部ＰＷＭ信号のいずれかを選択して、パワートランジスタ３０をオンオフすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的大きな制御可能な定電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ駆動回路に関する。

従来より、小型機器の光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が広く利用されており、その能力が改善されている。主に、小型携帯機器では擬似白色のＬＥＤが使われている。大型の機器、特にＴＶモニタ等では、画質の向上を目的にＬＥＤによるバックライトが利用されるようになってきている。画質向上が目的の場合、数種類（例えばＲＧＢ）の波長のＬＥＤが用いられる。

このＬＥＤは、電流駆動型の発光素子であり、電流量と発光量は比例する。同時に電流値の大きさにより発光波長が変化するので、高精度を必要とする用途では定電流駆動が一般的である。
また、ＬＥＤは、ドライブ回路から供給される電流量によってその光量が決定される。そして、その電流量制御には、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が利用される。

例えば、カラー液晶表示装置のバックライトにもＬＥＤを利用することが提案されており、画質の向上を目的とする場合、例えばＲＧＢ三波長のＬＥＤをバックライトとして用い、液晶パネルの画質として必要な波長をそれぞれの必要な光量として精度よく出力することが求められる。従って、定電流をＰＷＭ制御して各ＬＥＤを駆動する必要がある。ＲＧＢの３色のＬＥＤを用いた場合、ＲＧＢのカラーフィルタによって、液晶パネルが必要とする各波長の光に分離するのが容易になるというメリットがある。従って、モニタとしての色再現性が向上することになる。

ＬＥＤのＰＷＭ制御については、特許文献１等に記載されている。

特開平１１−２６６２９５号

ここで、ＬＥＤのＰＷＭ駆動回路は、通常ＩＣ（集積回路）またはＨ−ＩＣ（ハイブリッド−ＩＣ）で形成される。そして、そのＩＣにおいては、外部から供給されるＰＷＭ制御信号に応じて、デューティー比を決定し、ＰＷＭ信号を発生し、そのＰＷＭ信号に応じてＬＥＤのＰＷＭ駆動を制御している。

一方、液晶表示装置など最終製品（セット）の要求によっては、ＬＥＤの駆動用のＩＣの内部でＰＷＭ信号を発生するのではなく、外部においてＰＷＭ信号を用意しこれを用いてＬＥＤを駆動制御したい場合もある。

本発明は、このような要求にも応じることができる、ＰＷＭ駆動回路を提供することを目的とする。

本発明は、電流駆動型素子が接続される電流駆動端子と、この電流駆動端子における出力電流を制御するパワートランジスタと、このパワートランジスタの電流を制御する定電流回路と、前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する内部ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する外部ＰＷＭ信号を受け入れる外部ＰＷＭ信号入力端子と、前記内部ＰＷＭ信号と、外部ＰＷＭ信号のいずれを前記パワートランジスタの制御端に入力するかを切り替える切り替えスイッチと、を有することを特徴とする。

また、本発明は、電流駆動型素子が接続される電流駆動端子と、この電流駆動端子における出力電流を制御するパワートランジスタと、このパワートランジスタの電流を制御する定電流回路と、前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する内部ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、前記定電流回路の電流をオンオフしてＰＷＭ制御する外部ＰＷＭ信号を受け入れる定電流制御信号入力端子と、を有し、内部ＰＷＭ信号を利用する場合には、定電流制御信号入力端子から常時オンの信号を入力し、前記内部ＰＷＭ信号により前記パワートランジスタをオンオフし、外部ＰＷＭ信号を利用する場合には、内部ＰＷＭ信号を前記パワートランジスタを常時オンする信号とし、外部ＰＷＭ信号によって前記定電流回路をオンオフすることを特徴とする。

また、前記定電流制御入力端子には、前記定電流回路のオン時における定電流値を制御する電圧信号が入力されることが好適である。

以上説明したように、本発明によれば、内部ＰＷＭ信号だけでなく、外部ＰＷＭ信号によっても、駆動電流のＰＷＭ制御を行うことができる。そこで、駆動回路の汎用性を増して、広範な要求に応えることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

「第１実施形態」
図１は、第１実施形態の構成を示す図である。この図において、一点鎖線での内側がＩＣであり、そのＩＣの端子に外部回路が接続されている。

バンドギャップ定電圧回路１０からは、温度特性が補償された定電圧Ｖｒｅｆ（例えば１．２Ｖ）が出力される。この定電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ端子１２から外部に出力される。このＶｒｅｆ端子１２には、他端がアースに接続されたコンデンサ１４が外付けされており、このコンデンサ１４によって定電圧Ｖｒｅｆが更に安定化される。この安定化された定電圧Ｖｒｅｆは他端がアースに接続された調整用可変抵抗１６に印加される。この調整用可変抵抗１６は、その出力として定電圧Ｖｒｅｆを分圧した調整電圧を出力する。そして、この調整用可変抵抗１６の出力である調整電圧は、定電流値調整用端子１８に入力される。

バンドギャップ定電圧回路１０からの定電圧Ｖｒｅｆの出力端は、抵抗２０の一端に接続され、抵抗２０の他端はＮＰＮ型のトランジスタ２２のコレクタに接続されている。トランジスタ２２のエミッタは、抵抗２４を介しグランドに接続されている。また、トランジスタ２２はコレクタベース間がショート（ダイオード接続）されている。従って、このトランジスタ２２には、バンドギャップ定電圧回路１０からの定電圧に応じた定電流が流れる。

また、このダイオード接続されたトランジスタ２２のベースには、保護抵抗２６を介し、定電流値調整用端子１８が接続されている。従って、調整用可変抵抗１６から出力される調整用電圧によって、トランジスタ２２に流れる定電流（コレクタ電流）が制御される。

トランジスタ２２のベースには、複数（ｎ個）のＮＰＮ型の定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎが接続されている。これら定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎのエミッタは、それぞれ抵抗２８ａ〜２８ｎを介しグランドに接続されている。従って、トランジスタ２２と定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎは、カレントミラーを構成し、これらトランジスタのエミッタ面積を同一することで、トランジスタ２２に流れる電流同一の電流が定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎに流れる。

ここで、駆動電流が大きく抵抗による電力消費が問題となる場合は、抵抗２４及び抵抗２８ａ〜２８ｎは無くしトランジスタのエミッタを直接グランドに接続する。

定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎのコレクタは共通接続され、ＮＰＮ型のパワートランジスタ３０のエミッタに接続されており、このパワートランジスタ３０のコレクタは、電流駆動端子３２に接続されている。この電流駆動端子３２に他端が電源に接続されたＬＥＤ３４を接続することで、パワートランジスタ３０がオンしていれば、定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎに流れる合計電流がＬＥＤ３４の駆動電流となる。

パワートランジスタ３０のベースは、切り替えスイッチ３６に接続されている。この切り替えスイッチ３６の一端は、外部ＰＷＭ信号が入力される外部ＰＷＭ信号入力端子３８に接続され、他端は、内部ＰＷＭ信号発生回路４０に接続されている。また、切り替えスイッチ３６は、切り替え端子４２に入力される切り替え信号によって、パワートランジスタ３０のベースを外部ＰＷＭ信号入力端子３８または内部ＰＷＭ信号発生回路４０に切り替え接続される。さらに、内部ＰＷＭ信号発生回路４０には、ＰＷＭ制御端子４４が接続されており、このＰＷＭ制御端子４４に入力されるＰＷＭ制御信号によって、内部ＰＷＭ信号発生回路４０において発生されるＰＷＭ信号のデューティー比が変更される。

このような回路によれば、バンドギャップ定電圧回路１０から、温度補償された定電圧（例えば、１．２Ｖ）が出力される。そこで、抵抗２０，２４の抵抗値に応じて、トランジスタ２２に流れる電流が一次的に制御され、さらに調整用可変抵抗１６の調整によってトランジスタ２２の電流値が増減され、トランジスタ２２に流れる電流値が最終的に決定される。

この例では、トランジスタ２２と、定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎは、同一特性とされており、トランジスタ２２に流れる電流（例えば、０．１ｍＡ）と同じ電流がｎ個の定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎに流れ、これらの合計電流がパワートランジスタ３０のコレクタ電流となる。

そして、切り替えスイッチ３６を介し、内部ＰＷＭ信号または外部ＰＷＭ信号がパワートランジスタ３０のベースに供給される。この内部ＰＷＭ信号および外部ＰＷＭ信号は、いずれもパワートランジスタ３０をオンオフする信号（例えば、Ｌレベル０Ｖ／Ｈレベル１．２Ｖ）であり、ＰＷＭ信号のＨレベルの時に、０．１ｍＡ×ｎの電流がＬＥＤ３４に流れる。

このように、本実施形態によれば、切り替えスイッチ３６によって、パワートランジスタ３０をオンオフするＰＷＭ信号を切り替えることができるため、内部ＰＷＭ信号だけでなく、外部ＰＷＭ信号を利用してＬＥＤ（複数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ群）３４のＰＷＭ制御を行うことができる。そこで、ＬＥＤ駆動回路の汎用性を増して、広範な要求に応えることができる。

なお、大型液晶パネルのバックライト用途では、ＲＧＢの３系統のＬＥＤ３４が必要であり、同様の回路を３つ設けることで、３系統のＬＥＤ３４の発光強度を個別に調整することができる。その場合において、切り替え端子４２を３系統に共通にすると、３系統が一度に外部または内部の切り替えが行われるが、切り替え端子が１つでよい。

「第２実施形態」
図２は、第２実施形態の構成を示している。バンドギャップ定電圧回路１０の出力は、Ｖｒｅｆ端子に接続されており、ここにコンデンサ１４が接続されている。そして、調整用可変抵抗１６の上側端部には、外部ＰＷＭ信号が供給される。この外部ＰＷＭ信号は、上述の場合と同様にＨレベル１．２Ｖ／Ｌレベル０Ｖのパルス信号であり、これによって、調整用可変抵抗１６の出力電圧は、トランジスタ２２に０．１ｍＡ程度の電流が流れる電圧と、０Ｖに切り替えられる。そこで、外部ＰＷＭ信号によって、トランジスタ２２に流れる電流が０．１ｍＡと、０ｍＡに切り替えられる。

一方、調整用可変抵抗１６の一端に外部ＰＷＭ信号を供給する場合には、ＰＷＭ制御端子４４より、内部ＰＷＭ信号発生回路４０にＨレベルに固定した出力を出すよう指示する信号を入力しておく。これによって、パワートランジスタ３０は、常時オンになっており、パワートランジスタ３０は、定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎの合計電流が流れることになる。そして、この定電流トランジスタ４６ａ〜４６ｎに流れる電流は、トランジスタ２２によって制御され、このトランジスタ２２に流れる電流が外部ＰＷＭ信号によってオンオフされるため、パワートランジスタ３０に流れるＬＥＤ３４の駆動電流が外部ＰＷＭ信号によってＰＷＭ制御される。

一方、内部ＰＷＭ信号を利用する場合には、調整用可変抵抗１６の一端に一定電圧１．２Ｖを供給しておき、内部ＰＷＭ信号発生回路４０で発生した所定の内部ＰＷＭ信号をパワートランジスタ３０のゲートに供給すればよい。

図３には、調整用可変抵抗１６の一端への入力信号の切り替える回路について示してある。コンデンサ１４の接続されたＶｒｅｆ端子には、ＰＮＰ型のトランジスタ５０のベースが接続されている。このトランジスタ５０のコレクタはアースに接続され、エミッタは、抵抗５２を介し電源Ｖｃｃ（例えば、５Ｖ）に接続されている。また、電源Ｖｃｃには、ＮＰＮ型のトランジスタ５４のコレクタが接続され、このトランジスタ５４のエミッタは、他端がアースに接続された調整用可変抵抗１６の一端に接続されている。また、トランジスタ５４のベースは、トランジスタ５０のコレクタと抵抗５２の接続点に接続されている。

そして、トランジスタ５４のベースには、コレクタがアースに接続されたＰＮＰ型のトランジスタ５６のエミッタが接続され、このトランジスタ５４のベースは、抵抗５８を介しアースに接続されるとともに、外部ＰＷＭ信号またはＨレベルの信号が入力されるようになっている。

まず、外部ＰＷＭ信号として、Ｈレベルの信号を入力すると、トランジスタ５６はオフとなる。このとき、トランジスタ５０のベースには、Ｖｒｅｆ（＝１．２Ｖ）が入力されており、トランジスタ５０はオンとなり、そのエミッタ電圧はＶｒｅｆ＋１ＶＢＥとなる。またトランジスタ５４もオンとなり、そのエミッタ電圧は、１ＶＢＥ下がるため、Ｖｒｅｆとなる。従って、上述の場合と同様に、調整用可変抵抗１６の上側端にＶｒｅｆが印加され、所定の電圧が定電流値調整用端子１８に供給される。この場合には、内部ＰＷＭ信号発生回路４０からの内部ＰＷＭ信号によって、パワートランジスタ３０がオンオフされる。

一方、外部ＰＷＭ信号をトランジスタ５６のベースに供給すると、外部ＰＷＭ信号がＬレベルの際に、トランジスタ５６がオンする。これによってトランジスタ５４のベース電圧はほぼアース電圧になり、オフする。従って、定電流値調整用端子１８に入力される電圧が０Ｖとなり、パワートランジスタ３０に流れる電流も０となる。

従って、外部ＰＷＭ信号をトランジスタ５６のベースに供給すると、パワートランジスタ３０に流れる定電流を外部ＰＷＭ信号によってオンオフし、ＬＥＤ３４の駆動電流をＰＷＭ制御することができる。

この構成によれば、温度補償されたＶｒｅｆを用いて、トランジスタ２２に流れる電流を制御することができ、簡単な構成で、駆動電流制御を正確なものにできる。なお、この例では、回路を外付け回路で形成したが、調整用可変抵抗１６以外の回路を集積回路の内部に取り込んでもよい。

第１実施形態の構成を示す図である。第２実施形態の構成を示す図である。調整用可変抵抗１６に対する電圧印加のための構成を示す図である。

符号の説明

１０バンドギャップ定電圧回路、１２Ｖｒｅｆ端子、１４コンデンサ、１６調整用可変抵抗、１８定電流値調整用端子、２０，２４，２８ａ〜２８ｎ，５２抵抗、２２，５０，５４，５６トランジスタ、２６保護抵抗、３０パワートランジスタ、３２電流駆動端子、３４ＬＥＤ、３６切り替えスイッチ、３８外部ＰＷＭ信号入力端子、４０内部ＰＷＭ信号発生回路、４２切り替え端子、４４ＰＷＭ制御端子、４６ａ〜４６ｎ定電流トランジスタ。

Claims

電流駆動型素子が接続される電流駆動端子と、
この電流駆動端子における出力電流を制御するパワートランジスタと、
このパワートランジスタの電流を制御する定電流回路と、
前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する内部ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、
前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する外部ＰＷＭ信号を受け入れる外部ＰＷＭ信号入力端子と、
前記内部ＰＷＭ信号と、外部ＰＷＭ信号のいずれを前記パワートランジスタの制御端に入力するかを切り替える切り替えスイッチと、
を有することを特徴とするＰＷＭ駆動回路。
電流駆動型素子が接続される電流駆動端子と、
この電流駆動端子における出力電流を制御するパワートランジスタと、
このパワートランジスタの電流を制御する定電流回路と、
前記パワートランジスタのオンオフをＰＷＭ制御する内部ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、
前記定電流回路の電流をオンオフしてＰＷＭ制御する外部ＰＷＭ信号を受け入れる定電流制御信号入力端子と、
を有し、
内部ＰＷＭ信号を利用する場合には、定電流制御信号入力端子から常時オンの信号を入力し、前記内部ＰＷＭ信号により前記パワートランジスタをオンオフし、外部ＰＷＭ信号を利用する場合には、内部ＰＷＭ信号を前記パワートランジスタを常時オンする信号とし、外部ＰＷＭ信号によって前記定電流回路をオンオフすることを特徴とするＰＷＭ駆動回路。
請求項２に記載の回路において、
前記定電流制御入力端子には、前記定電流回路のオン時における定電流値を制御する電圧信号が入力されることを特徴とするＰＷＭ駆動回路。