JP2007328535A - 電源装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の動作状態によらず安定に動作可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電圧生成部は、ＬＥＤ１１０を駆動するための駆動電圧Ｖｏｕｔを生成する。第１帰還経路４０は、ＬＥＤ１１０の一端の電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧Ｖｆｂ１を帰還する。第２帰還経路５０は、ＬＥＤ１１０の他端の電圧Ｖｌｅｄに応じた電圧Ｖｆｂ２を帰還する。電流駆動回路３０は、電圧生成部１０によりＬＥＤ１１０を駆動する経路上に設けられる。制御回路２０は、第１帰還経路４０、第２帰還経路５０により帰還される第１、第２帰還電圧Ｖｆｂ１、Ｖｆｂ２のいずれか一方が、所定の基準電圧Ｖｒｅｆに近づくように、電圧生成部１０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関する。

近年の携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、等の小型情報端末においては、例えば液晶のバックライトに用いられるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのように電池の出力電圧よりも高い電圧を必要とするデバイスが存在する。例えば、これらの小型情報端末では、Ｌｉイオン電池が多く用いられ、その出力電圧は通常３．５Ｖ程度であり、満充電時においても４．２Ｖ程度であるが、ＬＥＤはその駆動電圧として電池電圧よりも高い電圧を必要とする。このように、電池電圧よりも高い電圧が必要とされる場合には、スイッチングレギュレータやチャージポンプ方式等の昇圧回路を用いて電池電圧を昇圧し、ＬＥＤなどの負荷回路を駆動するために必要な電圧を得ている（特許文献１）。
特開２００１−２２３０９５号公報

ここで、このような昇圧回路は、負荷回路を安定に動作させるために、負荷回路上のある端子の電圧を制御回路に帰還して、昇圧動作の制御を行っている。例えば、上記のＬＥＤを駆動する場合には、ＬＥＤのカソード端子にＬＥＤ駆動用の定電流源を接続して、ＬＥＤの輝度を保ちつつ、カソード端子の電圧が一定値（＝Ｖｘ）となるように制御する方法が考えられる。この電圧Ｖｘは、定電流源が飽和しないように決定される。このとき、昇圧回路の制御回路には、カソード端子の電圧が帰還され、カソード端子の電圧が、電圧Ｖｘと一致するように、昇圧回路を制御する。

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。この方法によれば、定電流回路によりＬＥＤに電圧を流している間は、ＬＥＤのアノード端子の電圧、すなわち、昇圧回路の出力電圧は、Ｖｆ＋Ｖｘに安定化される。ここでＶｆは、ＬＥＤの順方向電圧である。

ＬＥＤを消灯状態に切り替えた場合において、ＬＥＤの他に、昇圧回路の出力キャパシタからの放電経路が存在する場合には、出力電圧は、徐々に低下していく。もし、ＬＥＤの他に放電経路が存在しない場合には、出力キャパシタに電荷が保持され、出力電圧はほぼ一定値に保たれる。すなわち、出力電圧は、負荷の状態に応じた値、すなわち不定となる。出力電圧が不定となると、短絡検出保護などの回路の他の機能に影響を及ぼすおそれがあり、回路全体として不安定な状態となる場合があった。

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、負荷の動作状態によらず安定に動作可能な電源装置の提供にある。

本発明のある態様の電源装置は、負荷を駆動するための駆動電圧を生成する電圧生成部と、負荷の一端の電圧に応じた電圧を帰還する第１帰還経路と、負荷の他端の電圧に応じた電圧を帰還する第２帰還経路と、第１、第２帰還経路により帰還される第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、所定の基準電圧に近づくように、電圧生成部を制御する制御回路と、を備える。

この態様によれば、負荷の駆動状態が変化した場合でも、第１、第２帰還経路のいずれかによって駆動電圧が安定化されるため、回路が不安定となるのを防止することができる。

本発明のある態様の電源装置は、負荷を駆動するための駆動電圧を生成する電圧生成部と、電圧生成部により負荷を駆動する経路上に設けられた電流駆動回路と、駆動電圧に応じた第１帰還電圧を帰還する第１帰還経路と、電流駆動回路と負荷の接続点の電圧に応じた第２帰還電圧を帰還する第２帰還経路と、第１、第２帰還経路により帰還される第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、所定の基準電圧に近づくように、電圧生成部を制御する制御回路と、を備える。

この態様によると、電流駆動回路がオフし、第２帰還経路が無効となる状態でも、電圧生成部から出力される駆動電圧は、第１帰還電圧にもとづいて安定化されるため、回路が不安定となるのを防止することができる。

制御回路は、第１、第２帰還電圧のうち、低い方の電圧が、所定の基準電圧に近づくように、電圧生成部を制御してもよい。この場合、駆動電圧は、ある値よりも高くなることが保証されるため、駆動電圧が低下して回路が不安定となるのを防止することができる。

制御回路は、第１、第２帰還電圧のいずれか一方と、基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅器を含み、誤差が０に近づくように、駆動電圧を調節し、当該誤差増幅器は、２系統の入力差動対を有しており、一方の入力差動対に基準電圧および第１帰還電圧が入力され、他方の入力差動対に、基準電圧および第２帰還電圧が入力されてもよい。
この場合、２つの差動対を利用することにより、第１、第２帰還電圧にもとづいて駆動電圧を安定化することができる。

第１帰還経路は、所定の定電流を生成する定電流回路と、定電流回路および電圧生成部の出力端子の間に設けられ、定電流に応じた電圧降下を発生させる電圧降下回路と、を含んでもよい。この第１帰還経路は、定電流回路と電圧降下回路の接続点の電圧を、第１帰還電圧として帰還する。
この場合、第１帰還経路が有効な期間、駆動電圧を、電圧降下回路に発生する電圧降下と、基準電圧との和電圧に安定化することができる。

電圧降下回路は、定電流の経路上に、カソードが低電圧側となるように配置されたダイオードを含んでもよい。また、電圧降下回路は、定電流の経路上に設けられた抵抗を含んでもよい。ダイオードの段数や、抵抗値を調節することにより、第１帰還経路が有効な期間における駆動電圧の目標値を調節することができる。

第２帰還経路は、電圧生成部の出力端子と固定電圧端子間に直列に接続された第１、第２抵抗を含み、当該第１、第２抵抗により分圧された電圧を、第２帰還電圧として帰還してもよい。
この場合、第１帰還経路が有効な期間、駆動電圧を、基準電圧を抵抗の分圧比で除した電圧値に安定化することができる。

ある態様において、電圧生成部は、チャージポンプ回路と、チャージポンプ回路の入力電圧または出力電圧を調節するレギュレータ回路と、を含んでもよい。制御回路は、第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、基準電圧に近づくように、レギュレータ回路のトランジスタの制御電圧を調節してもよい。

ある態様において、電圧生成部は、スイッチングレギュレータ回路を含んでもよい。制御回路は、第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、基準電圧に近づくように、スイッチングレギュレータ回路のスイッチングトランジスタのオンオフのデューティ比を調節してもよい。

ある態様において、電流駆動回路と、第１、第２帰還経路と、制御回路と、がひと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。

本発明の別の態様は、電子機器である。この電子機器は、発光素子と、発光素子を負荷として駆動する上述の電源装置と、を備える。

この態様によると、発光素子の輝度を変化させた場合に、駆動電圧が不安定となるのを防止することができる。

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。

本発明に係る電源装置によれば、負荷の駆動電圧の安定化を図ることができる。

以下本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１００の構成を示す回路図である。この電源装置１００は負荷回路であるＬＥＤ１１０を駆動するための昇圧型の電源であり、電池電圧から出力される入力電圧Ｖｉｎを昇圧して、ＬＥＤ１１０の駆動電圧を発生させる。電源装置１００およびＬＥＤ１１０は、携帯電話端末などの電子機器に搭載され、発光装置として機能する。ＬＥＤ１１０は、たとえば、液晶のバックライトや着信表示用に利用される。

電源装置１００は、入力端子１０２、出力端子１０４、ＬＥＤ端子１０６を備える。電源装置１００は、入力端子１０２に印加された入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、出力端子１０４から駆動電圧Ｖｏｕｔとして出力する。出力端子１０４には、負荷であるＬＥＤ１１０のアノードが接続され、ＬＥＤ端子１０６には、ＬＥＤ１１０のカソードが接続される。電源装置１００は、ＬＥＤ１１０に流れる電流を制御することにより、輝度を調節する。

この電源装置１００は、電圧生成部１０、制御回路２０、電流駆動回路３０、第１帰還経路４０、第２帰還経路５０を備える。
電圧生成部１０は、負荷であるＬＥＤ１１０を駆動するための駆動電圧Ｖｏｕｔを生成する。本実施の形態において、電圧生成部１０は、チャージポンプ回路１２を含み、フライングキャパシタＣｆおよび出力キャパシタＣｏが接続されている。チャージポンプ回路１２は、フライングキャパシタＣｆおよび出力キャパシタＣｏに接続された複数のスイッチ素子を含んでおり、フライングキャパシタＣｆを充電する期間と、フライングキャパシタＣｆに蓄えられた電荷を出力キャパシタＣｏに転送する期間と、を交互に繰り返すことにより、入力電圧Ｖｉｎ’を昇圧した電圧を出力する。

電源装置１００の入力端子１０２からチャージポンプ回路１２の入力端子に至る経路には、調節トランジスタ１４が設けられる。調節トランジスタ１４はＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであって、ソースが入力端子１０２に接続され、ドレインがチャージポンプ回路１２の入力端子に接続される。調節トランジスタ１４のゲートには、制御回路２０から出力される制御電圧Ｖｇが印加される。制御電圧Ｖｇによって、調節トランジスタ１４のオンの程度が調節され、入力電圧Ｖｉｎが降圧された電圧Ｖｉｎ’がチャージポンプ回路１２に供給される。なお、調節トランジスタ１４は、チャージポンプ回路１２の負荷側に設けられてもよい。

電流駆動回路３０は、負荷を駆動する経路上に設けられる。具体的には、電流駆動回路３０は、ＬＥＤ１１０のカソードすなわちＬＥＤ端子１０６から固定電圧端子である接地間に設けられる。電流駆動回路３０は、定電流Ｉｃ１を生成し、ＬＥＤ１１０に流す電流を調節する。

実施の形態に係る電流駆動回路３０は、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２、可変電流源３２を含む。可変電流源３２は、ＬＥＤ１１０の輝度に応じた電流Ｉｒｅｆを生成する。トランジスタＭ２は、可変電流源３２の経路上に設けられる。トランジスタＭ１は、トランジスタＭ２とカレントミラー接続されており、トランジスタＭ１には、電流Ｉｒｅｆを所定数倍した電流Ｉｃ１が流れる。この電流Ｉｃ１が、ＬＥＤ１１０に流れる。

本実施の形態に係る電源装置１００は、２つの帰還経路、すなわち、第１帰還経路４０と第２帰還経路５０を備えている。第１帰還経路４０は、電圧生成部１０から出力される駆動電圧Ｖｏｕｔに応じた第１帰還電圧Ｖｆｂ１を帰還する。一方、第２帰還経路５０は、電流駆動回路３０と負荷であるＬＥＤ１１０の接続点、すなわちＬＥＤ端子１０６の電圧を帰還する。本実施の形態において、第２帰還経路５０は、単なる配線であるが、抵抗を含む分圧回路であってもよい。

本実施の形態に係る電源装置１００を別の観点からみると、第１帰還経路４０は、負荷であるＬＥＤ１１０の一端（アノード）の電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧Ｖｆｂ１を帰還しており、第２帰還経路５０は、負荷であるＬＥＤ１１０の他端（カソード）の電圧Ｖｌｅｄを帰還している。

第１帰還経路４０は、定電流回路４４、電圧降下回路４６を含む。定電流回路４４は、所定の定電流Ｉｃ３を生成する。電圧降下回路４６は、定電流回路４４および電圧生成部１０の出力端子の間の定電流Ｉｃ３の経路上に設けられ、定電流Ｉｃ３に応じた電圧降下ΔＶを発生させる。第１帰還経路４０は、定電流回路４４と電圧降下回路４６の接続点の電圧を、第１帰還電圧Ｖｆｂ１として帰還する。

定電流回路４４は、電流源４２、トランジスタＭ３、Ｍ４を含む。電流源４２は、定電流Ｉｃ２を生成する。トランジスタＭ４は、電流源４２の経路上に設けられる。トランジスタＭ３は、トランジスタＭ４とカレントミラー接続されており、トランジスタＭ３には、定電流Ｉｃ２を所定数倍した電流Ｉｃ３が流れる。この定電流回路４４は、電流駆動回路３０と同型として構成されている。

電圧降下回路４６は、抵抗Ｒ１と、ｎ（ｎは整数）個のダイオードＤ１〜Ｄｎと、を含む。ダイオードＤ１〜Ｄｎと抵抗Ｒ１は、電圧生成部１０の出力端子１０４と、定電流回路４４の接続点（すなわちトランジスタＭ３のドレイン）の間に直列に接続されている。ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび抵抗Ｒ１には、トランジスタＭ３に流れる電流Ｉｃ３が流れ、電圧降下ΔＶが発生する。電圧降下ΔＶは、
ΔＶ＝Ｒ１×Ｉｃ３＋Ｖｆ×ｎ
となる。ここで、Ｒ１は、抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｖｆは、ダイオードＤ１〜Ｄｎの順方向電圧である。第１帰還経路４０は、トランジスタＭ３のドレイン電圧を、第１帰還電圧Ｖｆｂ１として帰還する。第１帰還電圧Ｖｆｂ１と、駆動電圧Ｖｏｕｔの関係は、
Ｖｆｂ１＝Ｖｏｕｔ−ΔＶ＝Ｖｏｕｔ−（Ｒ１×Ｉｃ３＋Ｖｆ×ｎ）
となる。ここで、Ｉｃ３、Ｖｆ、ｎは、定数と考えられるから、第１帰還電圧Ｖｏｕｔは、駆動電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧となる。なお、抵抗Ｒ１を省略した形式や、ダイオードを省略した形式で構成してもよい。

第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２は、制御回路２０へと入力される。本実施の形態において、制御回路２０は、誤差増幅器２２を含む。制御回路２０は、第１帰還経路４０、第２帰還経路５０により帰還される第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２が入力される。制御回路２０は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか一方が、所定の基準電圧Ｖｒｅｆに近づくように、電圧生成部１０を制御する。本実施の形態において、制御回路２０の誤差増幅器２２は、調節トランジスタ１４のゲート電圧を調節する。

ある態様では、制御回路２０は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のうち、低い方の電圧が、所定の基準電圧Ｖｒｅｆに近づくように、電圧生成部１０を制御する。具体的には、誤差増幅器２２は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか一方と、基準電圧Ｖｒｅｆの誤差を増幅し、調節トランジスタ１４のゲートを調節する。帰還によって、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか低い方の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆの誤差が０となるように調節トランジスタ１４のオンの程度が調節される。ある態様において、低い方の電圧ではなく、外部から選択された方の電圧にもとづいて、調節トランジスタ１４のオンの程度を調節してもよい。

図２は、誤差増幅器２２の構成を示す回路図である。誤差増幅器２２は、２組の入力差動対を含む。第１の差動対は、トランジスタＭ１０、Ｍ１１を含み、第２の差動対は、トランジスタＭ１２、Ｍ１３を含む。２組の差動対には、共通の負荷として抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が設けられる。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、カレントミラー負荷であってもよい。また、電流源２６、２８は、差動対ごとに設けられる。増幅段２４は、抵抗Ｒ１１とトランジスタ１１の接続点に現れる電圧に応じた電圧を制御電圧Ｖｇとして出力する。トランジスタＭ１１、Ｍ１２のゲートには、基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、トランジスタＭ１０、Ｍ１３のゲートには、それぞれ第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２が印加される。
誤差増幅器２２は、電流源２６、２８を電源側に、負荷Ｒ１１、Ｒ１２を接地側に設けた構成としてもよい。

図２の誤差増幅器２２によれば、第１帰還電圧Ｖｆｂ１と第２帰還電圧Ｖｆｂ２の低い方の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆの誤差電圧が増幅することができる。

以上が電源装置１００の構成である。このように構成された電源装置１００の動作について説明する。

制御回路２０は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか一方と、基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差が０に近づくように、電圧生成部１０を制御し、駆動電圧Ｖｏｕｔを安定化する。
上述のように、制御回路２０は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか低い方の電圧を、基準電圧Ｖｒｅｆと比較する。したがって、低い方の電圧を帰還する経路がアクティブとなり、高い方の電圧を帰還する経路は非アクティブとなる。

Ｖｆｂ１＜Ｖｆｂ２の場合、第１帰還経路４０がアクティブとなる。この間、第１帰還電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆに近づくように帰還がかかる。その結果、駆動電圧Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋ΔＶ＝Ｖｒｅｆ＋（Ｒ１×Ｉｃ３＋Ｖｆ×ｎ）
で与えられる目標値と一致するように調節される。抵抗Ｒ１や、定電流Ｉｃ３、整数ｎは、設計により変更することができるため、第１帰還経路４０による駆動電圧Ｖｏｕｔの目標値は調節可能である。ダイオードの順方向電圧は物性値であるため、変動が非常に小さいため、電圧降下ΔＶのばらつきは小さくなる。その結果、後述のように、第１帰還経路４０を抵抗分圧回路で構成した場合に比べて、駆動電圧Ｖｏｕｔのばらつきを低減することができる。後述の抵抗分圧回路の場合、２つの抵抗の比で駆動電圧の目標値が設定されるため、各抵抗の誤差の積が、目標値に反映される。

Ｖｆｂ１＞Ｖｆｂ２の場合、第２帰還経路５０がアクティブとなる。この間、第２帰還電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆに近づくように、すなわち、ＬＥＤ１１０のカソードの電圧Ｖｌｅｄが、基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。このときの駆動電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋ＶｆＬＥＤとなる。ここでＶｆＬＥＤは、ＬＥＤ１１０に発生する電圧降下であり、駆動電流Ｉｃ１、すなわち発光輝度に応じて変化する。

本実施の形態に係る電源装置１００によれば、ＬＥＤ１１０に駆動電流Ｉｃ１を流さない状態においても、第１帰還経路４０によって帰還がかかるため、駆動電圧Ｖｏｕｔを所定値に安定することができる。さらに、その結果、駆動電圧Ｖｏｕｔをモニタする図示しない回路ブロック、たとえば短絡保護回路などの誤動作を防止することができる。

また、ＬＥＤ１１０が非点灯の状態（Ｉｃ３≒０）の状態でも、駆動電圧Ｖｏｕｔは、ある値に安定化されているため、非点灯から点灯に切り換える際に、電圧生成部１０により駆動電圧Ｖｏｕｔを再度立ち上げる時間が不要となり、所望のタイミングで即座にＬＥＤ１１０を点灯させることができる。

さらに、制御回路２０は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１と第２帰還電圧Ｖｆｂ２の低い方の電圧にもとづいて帰還制御を行う。したがって、第２帰還電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆを下回る状況は発生せず、電流駆動回路３０のトランジスタＭ１が飽和しないため、駆動電流Ｉｃ１として、基準電流Ｉｒｅｆに比例した電流を供給することができ、ＬＥＤ１１０の輝度を所望の値に確実に設定することができる。

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。

ある実施の形態において、第１帰還経路４０を抵抗分圧回路で構成してもよい。この場合、第１帰還経路４０は、電圧生成部１０の出力端子と接地端子間に直列に接続された第１、第２抵抗を含んで構成され、２つの抵抗により分圧した電圧を、第１帰還電圧Ｖｆｂ１として帰還する。その結果、分圧比をａとすると、第１帰還経路４０が有効な期間における駆動電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ／ａに安定化される。抵抗を用いて第１帰還経路４０を構成した場合、回路面積を小さくできるという利点がある。

図３は、電圧生成部１０としてスイッチングレギュレータを用いた場合の回路図である。図１と共通の箇所は、省略している。電圧生成部１０は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＳＷ１、ダイオードＤ１、出力キャパシタＣｏを含む。インダクタＬ１の一端は入力端子１０２と接続され、入力電圧Ｖｉｎが印加される。スイッチングトランジスタＳＷ１は、インダクタＬ１の他端と、接地間に設けられる。ダイオードＤ１はアノードがインダクタＬ１およびスイッチングトランジスタＳＷ１の接続点に接続され、カソードが出力端子１０４に接続される。出力キャパシタＣｏは、出力端子１０４と接地間に設けられる。

制御回路２０ａは、誤差増幅器２２、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンパレータ６０、ドライバ回路６２を含む。誤差増幅器２２は、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれか一方と、基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差を増幅し、誤差電圧ＶｅｒｒをＰＷＭコンパレータ６０へと出力する。ＰＷＭコンパレータ６０は、オシレータから出力される三角波あるいはのこぎり波状の周期信号と、誤差電圧Ｖｅｒｒを比較し、大小関係に応じてハイレベルとローレベルの時間比率が変化するＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを生成する。ドライバ回路６２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍにもとづいて、スイッチングトランジスタＳＷ１のオン、オフを制御する。

この回路によれば、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のいずれかと、基準電圧Ｖｒｅｆの誤差が０となるように、駆動電圧Ｖｏｕｔが生成され、図１の回路と同様の効果を得ることができる。

実施の形態では、図２に示すように、２つの差動対を備える誤差増幅器２２によって第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のうち、低い方の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの誤差を増幅した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２のうち、低い方を出力する最小値回路を設け、最小値回路の出力と、基準電圧Ｖｒｅｆの誤差を増幅する誤差増幅器を設けた構成としてもよい。

実施の形態では、非絶縁型のスイッチングレギュレータやチャージポンプ回路を用いる場合について説明したが、電圧生成部１０として、絶縁型のスイッチング電源などを用いてもよい。

本実施の形態では、負荷として１つのＬＥＤを例に説明したが、複数のＬＥＤを用いた場合にも同様であり、昇圧された電圧により駆動される回路であれば、負荷は特に限定されない。すなわち、負荷の両端の電圧を、第１帰還電圧Ｖｆｂ１、第２帰還電圧Ｖｆｂ２として帰還するため、動作状態に応じて負荷に生ずる電圧降下が変化しても、いずれか一方が安定化されるため、回路の安定度を高めることができる。

本実施の形態においては、使用するトランジスタはＦＥＴとしたがバイポーラトランジスタ等の別のタイプのトランジスタを用いてもよく、これらの選択は、電源装置に要求される設計仕様、使用する半導体製造プロセスなどによって決めればよい。

本実施の形態において、電源装置１００を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、その一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積などによって決めればよい。

実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。 誤差増幅器の構成を示す回路図である。 電圧生成部としてスイッチングレギュレータを用いた場合の回路図である。

符号の説明

１０ 電圧生成部、 １２ チャージポンプ回路、 １４ 調節トランジスタ、 ２０ 制御回路、 ２２ 誤差増幅器、 ３０ 電流駆動回路、 ４０ 第１帰還経路、 ５０ 第２帰還経路、 １００ 電源装置、 １０２ 入力端子、 １０４ 出力端子、 １０６ ＬＥＤ端子、 １１０ ＬＥＤ、 Ｖｆｂ１ 第１帰還電圧、 Ｖｆｂ２ 第２帰還電圧。

Claims (12)

1. 負荷を駆動するための駆動電圧を生成する電圧生成部と、
   前記負荷の一端の電圧に応じた電圧を帰還する第１帰還経路と、
   前記負荷の他端の電圧に応じた電圧を帰還する第２帰還経路と、
   前記第１、第２帰還経路により帰還される第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、所定の基準電圧に近づくように、前記電圧生成部を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 負荷を駆動するための駆動電圧を生成する電圧生成部と、
   前記電圧生成部により前記負荷を駆動する経路上に設けられた電流駆動回路と、
   前記駆動電圧に応じた第１帰還電圧を帰還する第１帰還経路と、
   前記電流駆動回路と前記負荷の接続点の電圧に応じた第２帰還電圧を帰還する第２帰還経路と、
   前記第１、第２帰還経路により帰還される第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、所定の基準電圧に近づくように、前記電圧生成部を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
3. 前記制御回路は、前記第１、第２帰還電圧のうち、低い方の電圧が、所定の基準電圧に近づくように、前記電圧生成部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記制御回路は、前記第１、第２帰還電圧のいずれか一方と、前記基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅器を含み、誤差が０に近づくように前記駆動電圧を調節し、
   当該誤差増幅器は、２系統の入力差動対を有しており、一方の入力差動対に前記基準電圧および前記第１帰還電圧が入力され、他方の入力差動対に、前記基準電圧および前記第２帰還電圧が入力されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
5. 前記第１帰還経路は、
   所定の定電流を生成する定電流回路と、
   前記定電流回路および前記電圧生成部の出力端子の間に設けられ、前記定電流に応じた電圧降下を発生させる電圧降下回路と、
   を含み、前記定電流回路と前記電圧降下回路の接続点の電圧を、前記第１帰還電圧として帰還することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
6. 前記電圧降下回路は、前記定電流の経路上に、カソードが低電圧側となるように配置されたダイオードを含むことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 前記電圧降下回路は、前記定電流の経路上に設けられた抵抗を含むことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
8. 前記第１帰還経路は、
   前記電圧生成部の出力端子と固定電圧端子間に直列に接続された第１、第２抵抗を含み、当該第１、第２抵抗により分圧された電圧を、前記第１帰還電圧として帰還することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
9. 前記電圧生成部は、
   チャージポンプ回路と、
   前記チャージポンプ回路の入力電圧または出力電圧を調節するレギュレータ回路と、
   を含み、
   前記制御回路は、前記第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、前記基準電圧に近づくように、前記レギュレータ回路のトランジスタの制御電圧を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
10. 前記電圧生成部は、スイッチングレギュレータ回路を含み、
    前記制御回路は、前記第１、第２帰還電圧のいずれか一方が、前記基準電圧に近づくように、前記スイッチングレギュレータ回路のスイッチングトランジスタのオンオフのデューティ比を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
11. 少なくとも前記第１、第２帰還経路と、前記制御回路と、がひと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または２に記載の電源装置。
12. 発光素子と、
    前記発光素子を負荷として駆動する請求項１または２に記載の電源装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

Images