JP2007244077A - キャパシタ充電装置およびその制御回路、制御方法、ならびにそれらを用いた発光装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタ充電装置の充電電流を変化させる場合において、スイッチングトランジスタを最適な状態で駆動する。
【解決手段】１次電流検出回路３０は、トランス１０の１次コイル１２に流れる１次電流Ｉｃ１を検出する。スイッチング制御部４０は、１次電流Ｉｃ１をモニタし、１次電流Ｉｃ１が、所定のピーク電流値Ｉｐｅａｋに達するまでの間、スイッチングトランジスタＴｒ１にオンを指示し、その後、あるオフ時間の間、オフを指示するスイッチング信号を、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースに出力する。スイッチング制御部４０は、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流Ｉｂの電流値を、ピーク電流値Ｉｐｅａｋに応じて調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング電源に関し、特に、キャパシタを充電して高電圧を生成するキャパシタ充電装置に関する。

さまざまな電子機器において、入力電圧よりも高い電圧を生成して負荷に供給するため、昇圧型のスイッチング電源が用いられている。こうした昇圧型のスイッチング電源は、スイッチング素子と、トランスを備えており、スイッチング素子を時分割的にオンオフさせることによりトランスに逆起電力を発生させ、トランスの２次コイルに流れる電流によって出力キャパシタを充電することにより、入力電圧を昇圧して出力する。

トランスの１次コイルの一端には、入力電圧が印加され、その他端には、スイッチング素子が接続される。トランスの２次コイルの一端の電圧は固定され、その他端には、整流用のダイオードを介して、出力キャパシタが接続される。

こうしたスイッチング電源では、スイッチング素子として設けられたスイッチングトランジスタがオンすると、トランスの１次側に電流が流れ、トランスにエネルギが蓄えられる。続いてスイッチングトランジスタがオフすると、トランスの２次側においてトランスに蓄えられたエネルギが、整流用ダイオードを介し、充電電流として出力キャパシタに転送され、充電される。スイッチングトランジスタのオンオフを繰り返すことにより、出力キャパシタが充電されていき、出力電圧が上昇する。

たとえば、特許文献１〜３参照には、トランスの１次側あるいは２次側の状態をモニタし、これらの状態に応じて、スイッチングトランジスタのオンオフを制御する自励式のキャパシタ充電装置の制御回路が開示されている。
特開２００３−７９１４７号公報 米国特許６５１８７３３号 米国特許６６３６０２１号

本出願人は、出力キャパシタに対する充電電流の大きさを調節可能としたキャパシタ充電装置について検討した結果、以下の課題を想到するに至った。

キャパシタ充電装置において充電電流を変化させると、トランスの１次コイルおよびトランスの１次電流をオンオフするために設けられるスイッチング素子に流れる電流も変化する。

たとえば、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いた場合、バイポーラトランジスタをオンオフさせるためには、そのベースに対してスイッチング信号としてベース電流を間欠的に供給する必要がある。この場合に、ベース電流の振幅を、充電電流（すなわちバイポーラトランジスタのコレクタ電流）によらずに一定とした場合、無駄な消費電流が発生するか、あるいは、十分な充電電流が得られない場合が想定される。バイポーラトランジスタのコレクタ電流は、ベース電流に影響を受けるものであるが、必要な充電電流（コレクタ電流）に対して、必要以上に大きなベース電流を供給した場合、過剰なベース電流が、無駄な電力消費に結びつく。逆に、必要な充電電流に対して、小さなベース電流しか供給されない場合には、十分なコレクタ電流が生成されず、充電動作に支障をきたす。

スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた場合においても同様の問題が発生する。すなわち、充電電流に対応するＭＯＳＦＥＴのドレイン電流は、そのゲート電圧に影響を受けるものであるが、もし、ゲート電圧の振幅、あるいはゲート容量に対する駆動電流を、充電電流（ドレイン電流）によらない一定値とした場合、無駄な消費電流が発生するか、あるいは、十分な充電電流が得られない場合が想定される。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電電流が調節可能なキャパシタ充電装置において、スイッチングトランジスタを最適な状態で駆動可能な制御回路の提供にある。

本発明のある態様は、トランスおよびトランスの２次コイルに流れる電流によって充電される出力キャパシタを含み、トランスの１次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング制御することにより、出力キャパシタを充電するキャパシタ充電装置の制御回路に関する。この制御回路は、トランスの１次コイルに流れる１次電流を検出する１次電流検出回路と、少なくとも１次電流検出回路により検出された１次電流をモニタし、当該１次電流が、所定のピーク電流値に達するまでの間、スイッチングトランジスタにオンを指示し、その後、あるオフ時間の間、スイッチングトランジスタにオフを指示するスイッチング信号を、スイッチングトランジスタの制御端子に出力するスイッチング制御部と、を備える。スイッチング制御部は、所定のピーク電流値に応じて、スイッチングトランジスタの制御端子に出力するスイッチング信号を調節する。

この態様においては、所定のピーク電流値によって充電電流が規定される。かかる構成において、所定のピーク電流値に応じて、スイッチングトランジスタの制御端子に供給するスイッチング信号を調節することにより、スイッチングトランジスタのオンオフに最適なスイッチング信号を供給することができる。

スイッチングトランジスタはバイポーラトランジスタであって、スイッチング制御部は、バイポーラトランジスタのベースに対してスイッチング信号として出力するベース電流の電流値を、所定のピーク電流値に応じて調節してもよい。スイッチング制御部は、所定のピーク電流値が大きいほど、ベース電流の電流値を大きく設定してもよい。さらに、スイッチング制御部は、ベース電流の電流値を所定のピーク電流値に比例するように設定してもよい。

この場合、所定のピーク電流値によって規定される充電電流に応じて、スイッチングトランジスタのベース電流を規定するため、スイッチングトランジスタのコレクタ電流に応じた最適なベース電流を供給することができ、回路の高効率化を図ることができる。

スイッチング制御部は、所定のピーク電流値を指示する電流調節信号を受け、当該電流調節信号に応じた電流を生成する電流生成部を含み、スイッチングトランジスタがオンすべき期間に、電流生成部により生成された電流を、スイッチングトランジスタのベースにスイッチング信号として供給してもよい。

電流調節信号は、本制御回路に設けられた充電電流制御端子に、外部から入力されてもよい。かかる構成によれば、充電電流を外部から制御することができるとともに、外部から設定された充電電流に応じて、スイッチングトランジスタの制御信号を調節することができる。

スイッチング制御部は、出力キャパシタに現れる出力電圧をモニタし、当該出力電圧に応じて、オフ時間を調節してもよい。出力電圧のモニタは、直接的あるいは間接的のいずれであるかを問わない。この場合、充電開始直後の出力電圧が低いときには、トランスに蓄えられたエネルギを効率よく使用するとともに、出力電圧が高くなるに従い、充電速度を高めることができ、効率と充電速度のバランスを図ることが可能となる。

本発明の別の態様も、トランスおよびトランスの２次コイルに流れる電流によって充電される出力キャパシタを含み、トランスの１次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング制御することにより、出力キャパシタを充電するキャパシタ充電装置の制御回路に関する。この制御回路は、出力キャパシタに対する充電電流の大きさに応じた電流を生成する電流生成部と、スイッチングトランジスタがオンすべき期間に、電流生成部により生成された電流を、スイッチングトランジスタであるバイポーラトランジスタのベース電流として供給するドライバ回路と、を備える。電流生成部は、充電電流のピーク値に応じて、ベース電流の電流値を設定してもよい。

キャパシタ充電装置の制御回路は、１つの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路を１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができる。

本発明の別の態様は、キャパシタ充電装置である。この装置は、１次コイルおよび２次コイルを含み、１次コイルの一端に入力電圧が印加され、他端にスイッチングトランジスタが接続されたトランスと、一端が接地された出力キャパシタと、アノードがトランスの２次コイル側に接続され、カソードが出力キャパシタの他端側に接続されたダイオードと、スイッチングトランジスタのオンオフを制御する上述の制御回路と、を備える。

この態様によると、キャパシタに対する充電電流を好適に制御できるとともに、充電電流に応じて、スイッチングトランジスタの駆動状態を最適化することができ、消費電流を低減することができる。

本発明のさらに別の態様は、発光装置である。この装置は、上述のキャパシタ充電装置と、キャパシタ充電装置の出力キャパシタに現れる出力電圧により駆動される発光素子と、を備える。この態様によると、発光素子の駆動に必要な高電圧を高効率に生成することができる。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述の発光装置と、発光装置の発光状態を制御する制御部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るキャパシタ充電装置およびその制御回路によれば、調節可能な充電電流に応じて、スイッチングトランジスタを最適な状態で駆動することができる。

図１は、実施の形態に係る発光装置２００を搭載した電子機器３００の構成を示すブロック図である。電子機器３００は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、あるいは撮像機能を備えた携帯電話端末であり、電池３１０、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３１４、撮像部３１６、発光装置２００を備える。

電池３１０は、たとえばリチウムイオン電池であり、電池電圧Ｖｂａｔとして３〜４Ｖ程度の電圧を出力する。ＤＳＰ３１４は、電子機器３００全体を統括的に制御するブロックであり撮像部３１６、発光装置２００と接続されている。撮像部３１６は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳセンサなどの撮像装置である。発光装置２００は、撮像部３１６による撮像の際に、フラッシュとして用いられる光源である。

発光装置２００は、キャパシタ充電装置２１０、発光素子２１２、トリガ回路２１４を備える。発光素子２１２としてはキセノンチューブなどが好適に用いられる。キャパシタ充電装置２１０は、その出力に設けられた出力キャパシタを充電することにより、電池３１０から供給される電池電圧Ｖｂａｔを昇圧し、発光素子２１２に３００Ｖ程度の駆動電圧を供給する。トリガ回路２１４は、発光装置２００の発光のタイミングを制御する回路である。発光素子２１２は、撮像部３１６の撮像と同期して発光する。

図２は、発光装置２００の構成を示す回路図である。発光装置２００は、キャパシタ充電装置２１０、発光素子２１２、ＩＧＢＴ２１４ａを含む。図２に示す制御回路１００、スイッチングトランジスタＴｒ１、トランス１０、整流用ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１は、図１のキャパシタ充電装置２１０に対応する。また、図１のトリガ回路２１４は、図２のＩＧＢＴ２１４ａ、発光制御部２１４ｂに対応する。

キャパシタ充電装置２１０は、出力キャパシタＣ１に充電電流を供給して、発光素子２１２の発光に必要な駆動電圧（以下、出力電圧Ｖｏｕｔともいう）を生成する。キャパシタ充電装置２１０は、出力回路２０と、制御回路１００を含んで構成される。

出力回路２０は、トランス１０、整流用ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１を含む。トランス１０は、１次コイル１２および２次コイル１４を備える。１次コイル１２の一端は、キャパシタ充電装置２１０の入力端子２０２となっており、図１の電池３１０から出力される電池電圧Ｖｂａｔが印加される。１次コイル１２の他端は、制御回路１００のスイッチング端子１０２と接続される。

トランス１０の２次コイル１４の一端は、接地されて電位が固定されており、その他端は、整流用ダイオードＤ１のアノードと接続される。出力キャパシタＣ１の一端は、接地されており、その他端は、整流用ダイオードＤ１のカソードと接続されている。出力キャパシタＣ１の端子は、本キャパシタ充電装置２１０の出力端子２０４とされ、出力キャパシタＣ１に充電された電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。

制御回路１００は、スイッチングトランジスタＴｒ１のオンオフをスイッチング制御することにより、トランス１０にエネルギを蓄え、出力キャパシタＣ１に対する充電電流を生成して、電池電圧Ｖｂａｔを昇圧するものである。以下、１次コイル１２に流れる電流を１次電流Ｉｃ１、２次コイル１４に流れる電流を２次電流Ｉｃ２という。

制御回路１００は、スイッチングトランジスタＴｒ１に加えて、検出抵抗Ｒ１、コンパレータ３２、オフ時間設定回路３４、ドライバ回路３６、発光制御部２１４ｂを備える。制御回路１００は、１つの半導体基板上に機能ＩＣとして一体集積化される。

制御回路１００は、スイッチングトランジスタＴｒ１の制御端子に与える電圧あるいは電流を制御してオンオフを制御する。本実施の形態において、スイッチングトランジスタＴｒ１はバイポーラトランジスタである。スイッチングトランジスタＴｒ１のコレクタは、スイッチング端子１０２を介してトランス１０の１次コイル１２と接続される。ドライバ回路３６は、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｂをスイッチング制御する。

検出抵抗Ｒ１は、トランス１０の１次コイル１２に流れる１次電流Ｉｃ１を検出する１次電流検出回路３０として機能する。検出抵抗Ｒ１は、１次電流Ｉｃ１が流れる１次コイル１２およびスイッチングトランジスタＴｒ１と同一経路上に設けられており、一端が接地され、他端が、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタに接続される。検出抵抗Ｒ１には、１次電流Ｉｃ１に比例した電圧降下Ｖｄｅｔ＝Ｉｃ１×Ｒ１が発生する。検出抵抗Ｒ１は、１次電流Ｉｃ１に応じた検出電圧Ｖｄｅｔを出力する。

制御回路１００の充電電流制御端子１０４には、外部から、出力キャパシタＣ１の充電電流を指示するための電流調節信号Ｖａｄｊが入力される。コンパレータ３２は、１次電流検出回路３０から出力される検出電圧Ｖｄｅｔを、電流調節信号Ｖａｄｊと比較する。コンパレータ３２は、検出電圧Ｖｄｅｔが、電流調節信号Ｖａｄｊを上回ると、すなわち、１次電流Ｉｃ１が、電流調節信号Ｖａｄｊに応じて定まる所定のピーク電流値（以下、ピーク電流値Ｉｐｅａｋという）に達したことを検出すると、ハイレベルを出力する。コンパレータ３２から出力される比較信号Ｖｃｍｐは、オフ時間設定回路３４に入力される。後述するように、電流調節信号Ｖａｄｊは、充電電流のピーク値Ｉｐｅａｋを規定する信号である。ピーク電流値Ｉｐｅａｋと、電流調節信号Ｖａｄｊの関係は、Ｉｐｅａｋ＝Ｖａｄｊ／Ｒ１で与えられる。

オフ時間設定回路３４は、比較信号Ｖｃｍｐがハイレベルとなってから、あるオフ時間Ｔｏｆｆが経過するまでの間、第１レベル（たとえばローレベル）となる駆動信号Ｖｄｒｖを生成する。ドライバ回路３６は、駆動信号Ｖｄｒｖが第１レベルの間、スイッチングトランジスタＴｒ１へのベース電流の供給を停止し、スイッチングトランジスタＴｒ１をオフする。オフ時間Ｔｏｆｆが経過して、駆動信号Ｖｄｒｖが第２レベル（たとえばハイレベル）に戻ると、ドライバ回路３６はスイッチングトランジスタＴｒ１にベース電流を供給して、再度、スイッチングトランジスタＴｒ１をオンする。

すなわち、本実施の形態において、コンパレータ３２、オフ時間設定回路３４、ドライバ回路３６は、少なくとも１次電流検出回路３０により検出された１次電流Ｉｃ１をモニタして、スイッチングトランジスタＴｒ１のオンオフを制御するスイッチング制御部４０として機能する。このスイッチング制御部４０は、１次電流Ｉｃ１が、所定のピーク電流値Ｉｐｅａｋに達するまでの間、スイッチングトランジスタＴｒ１にオンを指示し、その後、あるオフ時間Ｔｏｆｆの間、スイッチングトランジスタＴｒ１にオフを指示するスイッチング信号Ｖｓｗを、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースに出力する。

なお、オフ時間Ｔｏｆｆは、予め設定された時間であってもよいし、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて設定されてもよいし、あるいは、トランス１０の１次側、あるいは２次側の状態に応じて設定される時間であってもよい。

スイッチング制御部４０のドライバ回路３６には、充電電流を指示する電流調節信号Ｖａｄｊが入力されている。ドライバ回路３６は、電流調節信号Ｖａｄｊに応じて、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースに出力するスイッチング信号を調節する。具体的には、スイッチング制御部４０は、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースに対してスイッチング信号として出力するベース電流Ｉｂの電流値を、電流調節信号Ｖａｄｊに応じて調節する。

図３は、図２のドライバ回路３６の構成を示す回路図である。ドライバ回路３６は、電流生成部３８を含む。電流生成部３８は、たとえば、ＶＩ変換回路３８ａ、電流増幅回路３８ｂを含む。ＶＩ変換回路３８ａは、所定の電流値を指示する電流調節信号Ｖａｄｊを受け、電流調節信号Ｖａｄｊの電圧値に応じた電流Ｉｄｒｖ１を生成する。ＶＩ変換回路３８ａは、電流調節信号Ｖａｄｊが大きいほど、大きな駆動電流Ｉｄｒｖ１を生成する。好ましくは、駆動電流Ｉｄｒｖ１は、電流調節信号Ｖａｄｊの電圧値に比例してもよい。

電流生成部３８によって生成された電流Ｉｄｒｖ１は、カレントミラー回路などで構成される電流増幅回路３８ｂによって増幅される。スイッチ回路３９は、オフ時間設定回路３４から出力される駆動信号Ｖｄｒｖが第２レベルの期間、駆動電流Ｉｄｒｖ２を、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｂとして出力し、駆動信号Ｖｄｒｖが第１レベルの期間、駆動電流Ｉｄｒｖ２の出力を停止する。

図２に戻る。充電完了検出回路５０は、出力キャパシタＣ１に現れる出力電圧Ｖｏｕｔを直接的、あるいは間接的にモニタする。直接的とは、出力端子２０４の電位を抵抗分圧してモニタする場合などをいい、間接的とは、トランス１０の１次コイル１２あるいは２次コイル１４に印加される電圧をモニタする場合などをいう。

充電完了検出回路５０は、コンパレータであって、出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧Ｖｏｕｔ’を、所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較して、充電完了を検出する。しきい値電圧Ｖｔｈは、発光素子２１２の発光に十分な電圧、たとえば３００Ｖ程度に設定される。充電完了検出回路５０は、充電完了を検出すると、充電完了を示すフラグＦＵＬＬを立てる。充電完了検出回路５０によって、充電完了が検出されると、スイッチング制御部４０は、スイッチングトランジスタＴｒ１のスイッチングを停止する。

発光制御部２１４ｂは、発光制御信号Ｖｃｎｔを生成し、ＩＧＢＴ２１４ａのベース電圧を制御する。出力キャパシタＣ１の充電が完了し、十分な駆動電圧Ｖｏｕｔが生成された状態で、発光制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルとなると、ＩＧＢＴ２１４ａがオンし、発光素子２１２が発光する。

以上のように構成された発光装置２００の動作について説明する。図４は、実施の形態に係るキャパシタ充電装置２１０の動作を示すタイムチャートである。図４の縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。

時刻ｔ０に、スイッチング信号Ｖｓｗがハイレベルとなり、すなわち、スイッチングトランジスタＴｒ１にベース電流Ｉｂが供給されて、スイッチングトランジスタＴｒ１がオンとなる。スイッチングトランジスタＴｒ１がオンすることにより、トランス１０の１次コイルに流れる１次電流Ｉｃ１が時間とともに徐々に上昇し、時刻ｔ１にＶｄｅｔ＞Ｖａｄｊとなる。

Ｖｄｅｔ＞Ｖａｄｊとなると、コンパレータ３２から出力される比較信号Ｖｃｍｐは、ローレベルからハイレベルに切り替わる。オフ時間設定回路３４は、比較信号Ｖｃｍｐがハイレベルとなってからオフ時間Ｔｏｆｆの間、駆動信号Ｖｄｒｖを第１レベル（ローレベル）に設定する。ドライバ回路３６は、駆動信号Ｖｄｒｖがローレベルの期間、スイッチングトランジスタＴｒ１へのベース電流Ｉｂの供給を停止し、スイッチングトランジスタＴｒ１をオフする。スイッチングトランジスタＴｒ１がオフすると、トランス１０の２次コイル１４に流れる２次電流Ｉｃ２によって、出力キャパシタＣ１が充電される。

時刻ｔ１からオフ時間Ｔｏｆｆ経過後の時刻ｔ２に、駆動信号Ｖｄｒｖがハイレベルに切り替わる。ドライバ回路３６は、駆動信号Ｖｄｒｖがハイレベルとなると、スイッチングトランジスタＴｒ１にベース電流Ｉｂを供給する。制御回路１００は、時刻ｔ０〜ｔ２の動作を１周期として、これを繰り返すことにより、出力キャパシタＣ１を充電し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。

時刻ｔ３に、出力電圧Ｖｏｕｔが、しきい値電圧Ｖｔｈに達すると、充電完了を示すフラグＦＵＬＬが立てられ、発光素子２１２の発光が許可される。出力電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧値まで上昇すると、発光制御部２１４ｂは、図１の撮像部３１６による撮像と同期して発光制御信号Ｖｃｎｔをハイレベルに切り替える。その結果、ＩＧＢＴ２１４ａがオンし、発光素子２１２であるキセノンランプがフラッシュとして発光する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、スイッチングトランジスタＴｒ１に供給されるベース電流Ｉｂと、１次電流Ｉｃ１を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、電流調節信号Ｖａｄｊが小さく、したがって充電電流が小さく設定される場合を、図５（ｃ）は、電流調節信号Ｖａｄｊが最大値に設定され、したがって充電電流も最大の場合を示す。図５（ｂ）は、その中間の充電電流の場合を示す。ドライバ回路３６は、電流調節信号Ｖａｄｊに応じて、すなわち、１次電流Ｉｃ１のピーク値Ｉｐｅａｋに応じて、ベース電流Ｉｂの大きさを設定する。したがって、図５（ｂ）の場合のベース電流Ｉｂは、図５（ａ）の場合のベース電流Ｉｂよりも大きくなる。

本実施の形態に係るキャパシタ充電装置２１０において、充電電流は、１次電流Ｉｃ１のピーク電流Ｉｐｅａｋに応じて設定される。バイポーラトランジスタを安定に駆動するためには、コレクタ電流（すなわち１次電流Ｉｃ１）に応じたベース電流を供給する必要がある。したがって、ベース電流Ｉｂの大きさを一定値に固定する場合、想定されるピーク電流Ｉｐｅａｋの最大値Ｉｍａｘに対応付けたベース電流を設定しておく必要があった。図５（ａ）〜（ｃ）には、このベース電流が破線で示される。この場合に、最大値Ｉｍａｘよりも低い充電電流が設定されると、本来必要なベース電流よりも大きなベース電流がスイッチングトランジスタＴｒ１のベースに供給され、無駄な電力を消費することになる。

これに対して本実施の形態に係るキャパシタ充電装置２１０は、充電電流に応じて、すなわちスイッチングトランジスタＴｒ１にコレクタ電流として流れる１次電流Ｉｃ１に応じて、ベース電流Ｉｂを調節する。したがって、１次電流Ｉｃ１が小さい場合には、ベース電流Ｉｂも小さく設定され、無駄な電流が消費されるのを防止することができる。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、スイッチングトランジスタＴｒ１としてバイポーラトランジスタを用いる場合について説明したが、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。この場合においても、充電電流に応じて、スイッチング信号としてゲートに供給されるゲート電圧を調節することにより、バイポーラトランジスタの場合と同様に好適な駆動が実現できる。すなわち、充電電流が大きい場合には、ゲートドライブ電流を増加させてもよいし、あるいはゲート電圧の振幅を大きく設定してもよい。

実施の形態において、キャパシタ充電装置２１０は、発光素子２１２を駆動する場合について説明したが、これには限定されず、その他の高電圧を必要とするさまざまな負荷回路を駆動することができる。

また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理値の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。

実施の形態に係る発光装置を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。 図２のドライバ回路の構成を示す回路図である。 図２のキャパシタ充電装置の動作を示すタイムチャートである。 図５（ａ）〜（ｃ）は、スイッチングトランジスタに供給されるベース電流と、１次電流を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ トランス、 １２ １次コイル、 １４ ２次コイル、 Ｔｒ１ スイッチングトランジスタ、 Ｄ１ 整流用ダイオード、 Ｃ１ 出力キャパシタ、 ３０ １次電流検出回路、 Ｒ１ 検出抵抗、 ３２ コンパレータ、 ３４ オフ時間設定回路、 ３６ ドライバ回路、 ３８ 電流生成部、 ３９ スイッチ回路、 ４０ スイッチング制御部、 １００ 制御回路、 １０４ 充電電流制御端子、 ２００ 発光装置、 ２１０ キャパシタ充電装置、 ２１２ 発光素子、 ３００ 電子機器、 Ｉｃ１ １次電流、 Ｉｃ２ ２次電流、 Ｖａｄｊ 電流調節信号。

Claims (13)

1. トランスおよび前記トランスの２次コイルに流れる電流によって充電される出力キャパシタを含み、前記トランスの１次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング制御することにより、前記出力キャパシタを充電するキャパシタ充電装置の制御回路であって、
   前記トランスの１次コイルに流れる１次電流を検出する１次電流検出回路と、
   少なくとも前記１次電流検出回路により検出された前記１次電流をモニタし、当該１次電流が、所定のピーク電流値に達するまでの間、前記スイッチングトランジスタにオンを指示し、その後、あるオフ時間の間、前記スイッチングトランジスタにオフを指示するスイッチング信号を、前記スイッチングトランジスタの制御端子に出力するスイッチング制御部と、
   を備え、
   前記スイッチング制御部は、前記所定のピーク電流値に応じて、前記スイッチングトランジスタの制御端子に出力する前記スイッチング信号を調節することを特徴とする制御回路。
2. 前記スイッチングトランジスタはバイポーラトランジスタであって、
   前記スイッチング制御部は、前記バイポーラトランジスタのベースに対して前記スイッチング信号として出力するベース電流の電流値を、前記所定のピーク電流値に応じて調節することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
3. 前記スイッチング制御部は、前記所定のピーク電流値が大きいほど、前記ベース電流の電流値を大きく設定することを特徴とする請求項２に記載の制御回路。
4. 前記スイッチング制御部は、前記ベース電流の電流値を前記所定のピーク電流値に比例するように設定することを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
5. 前記スイッチング制御部は、
   前記所定のピーク電流値を指示する電流調節信号を受け、当該電流調節信号に応じた電流を生成する電流生成部を含み、
   前記スイッチングトランジスタがオンすべき期間に、前記電流生成部により生成された電流を、前記スイッチングトランジスタのベースにスイッチング信号として供給することを特徴とする請求項２に記載の制御回路。
6. 前記電流調節信号は、本制御回路に設けられた充電電流制御端子に、外部から入力されることを特徴とする請求項５に記載の制御回路。
7. トランスおよび前記トランスの２次コイルに流れる電流によって充電される出力キャパシタを含み、前記トランスの１次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング制御することにより、前記出力キャパシタを充電するキャパシタ充電装置の制御回路であって、
   前記出力キャパシタに対する充電電流の大きさに応じた電流を生成する電流生成部と、
   前記スイッチングトランジスタがオンすべき期間に、前記電流生成部により生成された電流を、前記スイッチングトランジスタであるバイポーラトランジスタのベース電流として供給するドライバ回路と、
   を備えることを特徴とする制御回路。
8. 前記電流生成部は、前記充電電流のピーク値に応じて、前記ベース電流の電流値を設定することを特徴とする請求項７に記載の制御回路。
9. １つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の制御回路。
10. １次コイルおよび２次コイルを含み、１次コイルの一端に入力電圧が印加され、他端にスイッチングトランジスタが接続されたトランスと、
    一端が接地された出力キャパシタと、
    アノードが前記トランスの２次コイル側に接続され、カソードが前記出力キャパシタの他端側に接続されたダイオードと、
    前記スイッチングトランジスタのオンオフを制御する請求項１から９のいずれかに記載の制御回路と、
    を備えることを特徴とするキャパシタ充電装置。
11. 請求項１０に記載のキャパシタ充電装置と、
    前記キャパシタ充電装置の出力キャパシタに現れる出力電圧により駆動される発光素子と、
    を備えることを特徴とする発光装置。
12. 請求項１１に記載の発光装置と、
    前記発光装置の発光状態を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
13. トランスおよび前記トランスの２次コイルに流れる電流によって充電される出力キャパシタを含み、前記トランスの１次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング制御することにより前記出力キャパシタを充電するキャパシタ充電装置の制御方法であって、
    前記トランスの１次コイルに流れる１次電流を検出するステップと、
    検出された前記１次電流にもとづき、当該１次電流が、所定のピーク電流値に達するまでの間、前記スイッチングトランジスタにオンを指示し、その後、あるオフ時間の間、前記スイッチングトランジスタにオフを指示するスイッチング信号を、前記スイッチングトランジスタの制御端子に出力するステップと、
    前記所定のピーク電流値に応じて、前記スイッチングトランジスタの制御端子に出力する前記スイッチング信号を調節するステップと、
    を備えることを特徴とする制御方法。

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