JP2008227325A - 発光ダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＬＥＤに与える駆動電圧のフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施することが可能な発光ダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るＬＥＤ駆動装置１０は、ＬＥＤの駆動電圧Ｖｏｕｔを生成する駆動電圧生成部１１と；ＬＥＤに流れる駆動電流ｉＷ１〜ｉＷ３のＰＷＭ制御を行う駆動電流制御部１２と；駆動電圧Ｖｏｕｔをモニタし、前記駆動電流のオフ期間中には、所定の参照電圧Ｖｒｅｆを基準として、駆動電圧Ｖｏｕｔの変動分が重畳されたモニタ電圧Ｖｍを生成するモニタ電圧生成部１３と；を有して成り、駆動電圧生成部１１は、前記駆動電流のオン期間には、帰還電圧ＶＷ１〜ＶＷ３が参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御を行い、前記駆動電流のオフ期間には、モニタ電圧Ｖｍが参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード駆動装置に関するものである。

発光ダイオード駆動装置に関連する従来技術の一例として、特許文献１には、発光ダイオードのカソードから引き出される帰還電圧に基づいて、発光ダイオードのアノードに与える駆動電圧のフィードバック制御を行うＤＣ／ＤＣ昇圧方法が開示・提案されている。

また、特許文献２には、発光ダイオードに流れる駆動電流のパルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］制御と呼ぶ）を行う発光装置が本願出願人によって開示・提案されている。
特開２００４−２２９２９号公報 特開２００２−１１１７８６号公報

確かに、特許文献１の従来技術であれば、発光ダイオードに与える駆動電圧の不要マージンを解消して消費電力を低減することが可能であり、また、特許文献２の従来技術であれば、発光ダイオードの発光輝度を任意に調整することが可能である。

しかしながら、発光ダイオードに与える駆動電圧のフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施しようとした場合、上記の従来技術を単純に組み合わせただけでは、発光ダイオードのカソードから引き出される帰還電圧が駆動電流のＰＷＭ制御に伴って大きく変動してしまう形となり、駆動電圧のフィードバック制御が非常に不安定な状態となることから、上記両方の制御を共に実施することは非常に困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、発光ダイオードに与える駆動電圧のフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施することが可能な発光ダイオード駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードのアノードに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と；前記発光ダイオードに流れる駆動電流のパルス幅変調制御を行う駆動電流制御部と；前記駆動電圧をモニタし、前記駆動電流のオフ期間中には、所定の参照電圧を基準として、当該オフ期間に生じた前記駆動電圧の変動分が重畳されたモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成部と；を有して成り、前記駆動電圧生成部は、前記駆動電流のオン期間には、前記発光ダイオードのカソードから引き出される帰還電圧が前記参照電圧と一致するように、前記駆動電圧のフィードバック制御を行い、前記駆動電流のオフ期間には、前記モニタ電圧が前記参照電圧と一致するように、前記駆動電圧のフィードバック制御を行う構成（第１の構成）とされている。

なお、上記第１の構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記駆動電圧生成部は、前記帰還電圧と前記モニタ電圧のうち、より低い方が前記参照電圧と一致するように前記駆動電圧のフィードバック制御を行うものであり、前記駆動電流のオフ期間には、前記帰還電圧を前記モニタ電圧よりも高い電圧までプルアップする構成（第２の構成）にするとよい。

また、上記第１または第２の構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記駆動電圧生成部は、前記帰還電圧及び前記モニタ電圧のいずれか一が前記参照電圧と一致するように、入力電圧から中間電圧を生成するレギュレータと；前記中間電圧を昇圧して前記駆動電圧を生成するチャージポンプと；を有して成る構成（第３の構成）にするとよい。

また、上記第１〜第３いずれかの構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記モニタ電圧生成部は、一端に前記駆動電圧が印加され、他端から前記モニタ電圧が引き出される抵抗と；前記モニタ電圧と前記参照電圧との誤差電圧を生成するオペアンプと；前記駆動電流のオン期間には、前記誤差電圧をサンプリングし、前記駆動電流のオフ期間には、前記駆動電流がオフされる直前のサンプリング値をホールドするサンプルホールド回路と；前記サンプルホールド回路の出力に応じて前記抵抗に流れる電流を生成する電流源と；を有して成る構成（第４の構成）にするとよい。

また、上記第４の構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記駆動電流制御部のパルス幅変調制御、前記駆動電圧生成部の帰還経路切替制御、及び、前記モニタ電圧生成部のサンプルホールド制御は、いずれも共通の制御信号に基づいて実施される構成（第５の構成）にするとよい。

本発明に係る発光ダイオード駆動装置であれば、発光ダイオードに与える駆動電圧のフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施することができるので、発光ダイオードの発光輝度を任意に調整しつつ、その消費電力を低減することが可能となる。

図１は、本発明に係る発光ダイオード駆動装置を備えた電子機器（携帯電話端末など）の一実施形態を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の発光ダイオード駆動装置１０（以下、ＬＥＤ［Light Emitting Diode］駆動装置１０と呼ぶ）は、駆動電圧生成部１１と、駆動電流制御部１２と、モニタ電圧生成部１３と、第１スイッチ部１４と、第２スイッチ部１５と、を集積化して成り、負荷である発光ダイオード（本実施形態では、アノードを共通端として並列に接続された赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ、青色発光ダイオードＢ、並びに、白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３）の駆動制御を行う半導体集積回路装置（いわゆるＬＥＤドライバＩＣ）である。

なお、上記の赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ、及び、青色発光ダイオードＢは、例えば、電子機器のインジケータランプとして用いられる。また、白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３は、例えば、電子機器の液晶表示パネルを背面照射するバックライトとして用いられる。

駆動電圧生成部１１は、発光ダイオードＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の各アノードに与える駆動電圧Ｖｏｕｔを生成する手段であり、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎを降圧して中間電圧Ｖｉｎ’を生成するシリーズレギュレータ１１ａと、中間電圧Ｖｉｎ’を昇圧して駆動電圧Ｖｏｕｔを生成するチャージポンプ１１ｂと、を有して成る。

レギュレータ１１ａは、出力トランジスタＰ１（本実施形態では、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ）と、オペアンプＡＭＰ１と、直流電圧源Ｅ１と、を有して成る。トランジスタＰ１のソースは、入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続されている。トランジスタＰ１のドレインは、チャージポンプ１１ｂの入力端に接続されている。トランジスタＰ１のゲートは、オペアンプＡＭＰ１の出力端に接続されている。

オペアンプＡＭＰ１の反転入力端（−）は、直流電圧源Ｅ１の正極端（参照電圧Ｖｒｅｆの印加端）に接続されている。直流電圧源Ｅ１の負極端は接地されている。オペアンプＡＭＰ１に複数設けられた非反転入力端（＋）のうち、第１の非反転入力端は、赤色発光ダイオードＲのカソードから引き出される帰還電圧ＶＲの印加端に接続されている。第２の非反転入力端は、緑色発光ダイオードＧのカソードから引き出される帰還電圧ＶＧの印加端に接続されている。第３の非反転入力端は、青色発光ダイオードＢのカソードから引き出される帰還電圧ＶＢの印加端に接続されている。第４の非反転入力端は、第１スイッチ部１４を介して、白色発光ダイオードＷ１のカソードから引き出される帰還電圧ＶＷ１の印加端に接続されている。第５の非反転入力端は、第１スイッチ部１４を介して、白色発光ダイオードＷ２のカソードから引き出される帰還電圧ＶＷ２の印加端に接続されている。第６の非反転入力端は、第１スイッチ部１４を介して、白色発光ダイオードＷ３のカソードから引き出される帰還電圧ＶＷ３の印加端に接続されている。第７の非反転入力端は、第２スイッチ部１５を介して、モニタ電圧生成部１３の出力端（モニタ電圧Ｖｍの印加端）に接続されている。

チャージポンプ１１ｂは、電荷転送用スイッチ（不図示）と電荷転送用キャパシタを用いて、レギュレータ１１ａで生成された中間電圧Ｖｉｎ’を昇圧し、発光ダイオードのアノードに与える駆動電圧Ｖｏｕｔを生成する手段である。なお、本実施形態のチャージポンプ１１ｂは、その昇圧倍率が複数段階（例えば、１倍昇圧ステート、１．５倍昇圧ステート、２倍昇圧ステート）に可変制御される構成とされている。また、駆動電圧Ｖｏｕｔの引出端には、駆動電圧Ｖｏｕｔを平滑化するための容量Ｃｅｘが外付けされている。

駆動電流制御部１２は、定電流源ＩＲ、ＩＧ、ＩＢ、ＩＷ１、ＩＷ２、ＩＷ３を用いて発光ダイオードＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の各駆動電流ｉＲ、ｉＧ、ｉＢ、ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３を個別に調整する手段であり、特に、定電流源ＩＷ１、ＩＷ２、ＩＷ３については、装置外部から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３に流れる駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のＰＷＭ制御（オンデューティ制御）を行う構成とされている。なお、本実施形態では、ＰＷＭ信号のハイレベル期間が駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオン期間とされ、ＰＷＭ信号のローレベル期間が駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間とされている。このようなＰＷＭ制御により、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３の見かけ上の電流値（平均値）を可変制御して、白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３の発光輝度を任意に調整することが可能となる。

モニタ電圧生成部１３は、駆動電圧Ｖｏｕｔをモニタし、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間中には、参照電圧Ｖｒｅｆを基準として、当該オフ期間に生じた駆動電圧Ｖｏｕｔの変動分（駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前に出力されていた駆動電圧Ｖｏｕｔに対する変動分）が重畳されたモニタ電圧Ｖｍを生成する手段であり、本実施形態では、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＮ１と、抵抗Ｒ１と、容量Ｃ１と、オペアンプＡＭＰ２と、スイッチＳＷｃと、を有して成る。

抵抗Ｒ１の一端は、駆動電圧Ｖｏｕｔの引出端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、トランジスタＮ１のドレインに接続されている。トランジスタＮ１のソースは、接地端に接続されている。オペアンプＡＭＰ２の一入力端は、トランジスタＮ１のドレイン（モニタ電圧Ｖｍの印加端）に接続されている。オペアンプＡＭＰ２の他入力端は、直流電圧源Ｅ１の正極端（参照電圧Ｖｒｅｆの印加端）に接続されている。オペアンプＡＭＰ２の出力端は、スイッチＳＷｃを介して、トランジスタＮ１のゲートと容量Ｃ１の一端に接続されている。容量Ｃ１の他端は、接地端に接続されている。なお、スイッチＳＷｃは、先述のＰＷＭ信号に基づいてオン／オフ制御されるものであり、本実施形態では、ＰＷＭ信号のハイレベル期間がスイッチＳＷｃのオン期間とされ、ローレベル期間がスイッチＳＷｃのオフ期間とされている。

すなわち、モニタ電圧生成部１３は、一端に駆動電圧Ｖｏｕｔが印加され、他端からモニタ電圧Ｖｍが引き出される抵抗Ｒ１と、モニタ電圧Ｖｍと参照電圧Ｖｒｅｆとの誤差電圧を生成するオペアンプＡＭＰ２と、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオン期間には、前記誤差電圧をサンプリングし、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間には、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前のサンプリング値をホールドするサンプルホールド回路（スイッチＳＷｃ及び容量Ｃ１）と、前記サンプルホールド回路の出力に応じて抵抗Ｒ１に流れる電流ｉｍを生成する電流源（トランジスタＮ１）と、を有して成る構成とされている。

第１スイッチ部１４は、オペアンプＡＭＰ１に設けられた第４〜第６の非反転入力端と白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３の各カソードから引き出される帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の印加端との間にそれぞれ接続されたスイッチＳＷａを有して成る。なお、スイッチＳＷａは、先述のＰＷＭ信号に基づいてオン／オフ制御されるものであり、本実施形態では、ＰＷＭ信号のハイレベル期間がスイッチＳＷａのオン期間とされ、ローレベル期間がスイッチＳＷａのオフ期間とされている。

第２スイッチ部１５は、オペアンプＡＭＰ１に設けられた第７の非反転入力端とモニタ電圧Ｖｍの印加端との間に接続されたスイッチＳＷｂを有して成る。なお、スイッチＳＷｂは、先述のＰＷＭ信号に基づいて、スイッチＳＷａ、ＳＷｃとは排他的（相補的）にオン／オフ制御されるものであり、本実施形態では、ＰＷＭ信号のハイレベル期間がスイッチＳＷｂのオフ期間とされ、ローレベル期間がスイッチＳＷｂのオン期間とされている。

次に、上記構成から成るＬＥＤ駆動装置１０の動作に関して、図２を参照しながら詳細に説明する。

図２は、ＬＥＤ駆動装置１０の一動作例を説明するため図である。なお、図２では、紙面上側から順に、ＰＷＭ信号の論理状態、スイッチＳＷａ、ＳＷｂ、ＳＷｃのオン／オフ状態、駆動電圧生成部１１の帰還経路切替状態、駆動電圧Ｖｏｕｔの電圧波形、並びに、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３の電流波形が示されている。また、図２において、駆動電圧Ｖｏｕｔ及び駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３については、本発明の挙動を実線で示し、従来の挙動を破線で示している。

ＰＷＭ信号のハイレベル期間（駆動電流ｉＷ１〜ｉＷ３のオン期間）には、スイッチＳＷａがオンされ、スイッチＳＷｂがオフされる。従って、レギュレータ１１ａを構成するオペアンプＡＭＰ１の帰還経路としては、常に導通されている帰還電圧ＶＲ、ＶＧ、ＶＢの帰還経路に加えて、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路が導通され、モニタ電圧Ｖｍの帰還経路は遮断される形となる。

このとき、オペアンプＡＭＰ１は、帰還電圧ＶＲ、ＶＧ、ＶＢ、ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３のうち、最も電圧値の低いものが所定の参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、出力トランジスタＰ１のゲート電圧を生成する。

より具体的に述べると、上記帰還電圧の最低値が参照電圧Ｖｒｅｆよりも高くなれば、オペアンプＡＭＰ１は、出力トランジスタＰ１をより閉じるように、ゲート電圧をよりハイレベルとし、逆に、上記帰還電圧の最低値が参照電圧Ｖｒｅｆよりも低くなれば、出力トランジスタＰ１をより開けるように、ゲート電圧をよりローレベルとする。

なお、一般に、白色発光ダイオードの順方向降下電圧は、有色発光ダイオードの順方向降下電圧よりも大きいため、白色発光ダイオードＷ１、Ｗ２、Ｗ３が点灯されているときには、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の最低値が参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、出力トランジスタＰ１のゲート電圧が生成されることになる。

このような構成とすることにより、接続されている発光ダイオードＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のうち、最も順方向降下電圧が大きいものを支障なく駆動するために最適な駆動電圧Ｖｏｕｔをリアルタイムに生成することができるので、駆動電圧Ｖｏｕｔの不要なマージンを低減して、効率を向上することが可能となり、延いては、ＬＥＤ駆動装置１０を備えた電子機器の消費電力低減に貢献することが可能となる。

特に、ＰＤＡ［Personal Digital/Data Assistant］や携帯電話端末など、バッテリを用いる電子機器に搭載されるＬＥＤ駆動装置として、本発明に係るＬＥＤ駆動装置１０を採用すれば、電子機器のバッテリ駆動時間を延ばすことができるだけでなく、電子機器の軽薄化や小型化にも貢献することができる。

また、ＰＷＭ信号のハイレベル期間には、スイッチＳＷｃがオンされる。従って、ＰＷＭ信号のハイレベル期間は、モニタ電圧生成部１３を構成するサンプルホールド回路（スイッチＳＷｃ及び容量Ｃ１）のサンプリング期間に相当し、モニタ電圧生成部１３では、オペアンプＡＭＰ２で生成される誤差電圧に基づき、モニタ電圧Ｖｍが参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、トランジスタＮ１の開閉制御（抵抗Ｒ１に流れる電流ｉｍの電流値制御）が行われる。ただし、先述したように、ＰＷＭ信号のハイレベル期間には、スイッチＳＷｂがオフされているため、モニタ電圧Ｖｍがレギュレータ１１ａを構成するオペアンプＡＭＰ１に帰還入力されることはない。

一方、ＰＷＭ信号がハイレベル期間からローレベル期間（駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間）に遷移されると、スイッチＳＷｃがオフされる。従って、ＰＷＭ信号のローレベル期間は、モニタ電圧生成部１３を構成するサンプルホールド回路（スイッチＳＷｃ及び容量Ｃ１）のホールド期間に相当し、トランジスタＮ１のゲート・ソース間電圧は、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前のサンプリング値に維持される。

その結果、モニタ電圧生成部１３は、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前に流れていた電流ｉｍを駆動電圧Ｖｏｕｔの引出端から引き続けるので、抵抗Ｒ１での電圧降下量がホールドされ、抵抗Ｒ１の他端からは、所定の参照電圧Ｖｒｅｆを基準として、当該オフ期間に生じた駆動電圧Ｖｏｕｔの変動分が重畳されたモニタ電圧Ｖｍ（言い換えれば、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前の駆動電圧Ｖｏｕｔを維持するための電圧信号）が引き出される形となる。

また、ＰＷＭ信号のローレベル期間には、スイッチＳＷａがオフされ、スイッチＳＷｂがオンされる。従って、レギュレータ１１ａを構成するオペアンプＡＭＰ１の帰還経路として、モニタ電圧Ｖｍの帰還経路が導通され、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路は遮断される形となるので、オペアンプＡＭＰ１では、帰還電圧ＶＲ、ＶＧ、ＶＢとモニタ電圧Ｖｍのうち、最も電圧値の低いもの（ここではモニタ電圧Ｖｍ）が所定の参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、出力トランジスタＰ１のゲート電圧が生成される。

その結果、駆動電圧生成部１１では、モニタ電圧Ｖｍに基づいて、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前の駆動電圧Ｖｏｕｔを維持するようにフィードバック制御が行われるので、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のＰＷＭ制御に伴って駆動電圧Ｖｏｕｔが大きく変動することはなく、ＬＥＤ駆動装置１０に外付けされた容量Ｃｅｘの音鳴りを防止することができる。

また、本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０では、ＰＷＭ信号のローレベル期間（駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間）にも、駆動電圧Ｖｏｕｔが低下しないため、チャージポンプ１１ｂの昇圧倍率を維持することができる。従って、ＰＷＭ信号がローレベル期間からハイレベル期間に遷移される際にも、駆動電圧Ｖｏｕｔの復帰に時間を要することはなく、また、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３を遅滞なくオンすることが可能となる。

上記したように、本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０において、駆動電圧生成部１１は、ＰＷＭ信号のハイレベル期間（駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオン期間）には、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の最低値が参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御を行い、ＰＷＭ信号のローレベル期間（駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間）には、モニタ電圧Ｖｍが参照電圧Ｖｒｅｆと一致するように、駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御を行う構成とされている。

このような構成とすることにより、発光ダイオードに与える駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施することができるので、発光ダイオードの発光輝度を任意に調整しつつ、その消費電力を低減することが可能となる。

また、先述したように、本実施形態のＬＥＤ駆動装置１０において、駆動電流制御部１２のＰＷＭ制御、駆動電圧生成部１１の帰還経路切替制御（スイッチＳＷａ、スイッチＳＷｂのオン／オフ制御）、及び、モニタ電圧生成部１３のサンプルホールド制御（スイッチＳＷｃのオン／オフ制御）は、いずれも共通のＰＷＭ信号に基づいて実施されている。このような構成とすることにより、制御信号の本数を不要に増大することなく、上記各制御のタイミングを密接に関連付けることが可能となる。

なお、図１では、発明の理解を容易とするために、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路を導通／遮断する手段として、第１スイッチ部１４（スイッチＳＷａ）を独立のブロックとして描写したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、第１スイッチ部１４に代えて、オペアンプＡＭＰ１に複数設けられた非反転入力端（＋）のうち、第４、第５、第６の非反転入力端（帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の印加端）にプルアップ回路を設け、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３のオフ期間には、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３をモニタ電圧Ｖｍよりも高い電圧までプルアップする構成にしてもよい。このような構成とすることにより、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路上に抵抗成分が介在しないので、駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御をより高精度に実現することが可能となる。

また、図２では、発明の説明を容易とするために、ＰＷＭ信号の論理遷移タイミングとスイッチＳＷａ、ＳＷｂ、ＳＷｃのオン／オフ遷移タイミングとを完全に一致して描写したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、ＰＷＭ信号のハイレベル遷移に際しては、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路を完全に導通させてから、モニタ電圧Ｖｍの帰還経路を遮断するように、逆に、ＰＷＭ信号のローレベル遷移に際しては、モニタ電圧Ｖｍの帰還経路を完全に導通させてから、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路を遮断するように、スイッチＳＷａ、ＳＷｂの同時オン期間を設けてもよい。このような構成であれば、上記双方の帰還経路が同時に遮断された状態に陥ることがないので、駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御を安定して行うことが可能となる。

また、発光ダイオードに与える駆動電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御と駆動電流のＰＷＭ制御を共に実施するための別構成としては、図３に示すように、ＰＷＭ信号のハイレベル期間（駆動電流ｉＷ１〜ｉＷ３のオン期間）には、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３を各々サンプリングし、ＰＷＭ信号のローレベル期間（駆動電流ｉＷ１〜ｉＷ３のオフ期間）には、オフ直前のサンプリング値をホールドするサンプルホールド回路１６を設けることも考えられる。

ただし、図３の構成を採用した場合には、帰還経路の本数分だけサンプルホールド回路１６が必要となるのに対して、図１の構成であれば、帰還経路が増えても、サンプルホールド回路（モニタ電圧生成部１３）は１つで足りるため、回路規模の縮小を鑑みれば、図１の構成を採用することが望ましい。

また、図３の構成を採用した場合には、図４の破線で示したように、駆動電圧Ｖｏｕｔが上昇時にホールド動作を行うと、参照電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧値を有する状態で帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３がホールドされてしまうため、ＰＷＭ信号のローレベル期間にも駆動電圧Ｖｏｕｔが上昇し続けてしまうが、図１の構成であれば、駆動電圧Ｖｏｕｔをモニタして、駆動電流ｉＷ１、ｉＷ２、ｉＷ３がオフされる直前の駆動電圧Ｖｏｕｔを維持するようにフィードバック制御が行われるので、図４の実線で示したように、駆動電圧Ｖｏｕｔに過昇圧が生じることはない。従って、装置の安全性を鑑みれば、図１の構成を採用することが望ましい。

また、図３の構成を採用した場合には、帰還電圧ＶＷ１、ＶＷ２、ＶＷ３の帰還経路上に抵抗成分や容量成分が介在する形となる。従って、フィードバック制御の高精度化を鑑みれば、図１の構成を採用することが望ましい。

なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、駆動電圧生成部１１として、シリーズレギュレータ１１ａとチャージポンプ１１ｂを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、昇圧型のスイッチングレギュレータを用いても構わない。また、入力電圧の電圧値や発光ダイオードの種類などによっては、昇圧手段であるチャージポンプ１１ｂを省略しても構わない。

また、上記実施形態では、６列並列の発光ダイオードを駆動対象とする構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、発光ダイオードの並列数や直列数に関しては、適宜増減することが可能である。

本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトを駆動する手段として利用可能である。

は、本発明に係るＬＥＤ駆動装置を備えた電子機器の一実施形態を示すブロック図である。 は、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の一動作例を説明するため図である。 は、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の別の構成例を示すブロック図である。 は、本発明による過昇圧防止効果を説明するための図である。

符号の説明

１０ 発光ダイオード駆動装置
１１ 駆動電圧生成部
１１ａ シリーズレギュレータ
１１ｂ チャージポンプ
１２ 駆動電流制御部
１３ モニタ電圧生成部
１４、１５ スイッチ部
Ｐ１ Ｐチャネル型電界効果トランジスタ
Ｎ１ Ｎチャネル型電界効果トランジスタ
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２ オペアンプ
Ｅ１ 直流電圧源
Ｒ１ 抵抗
Ｃ１、Ｃｅｘ 容量
ＩＲ、ＩＧ、ＩＢ、ＩＷ１、ＩＷ２、ＩＷ３ 定電流源
ＳＷａ、ＳＷｂ、ＳＷｃ スイッチ
Ｒ 赤色発光ダイオード
Ｇ 緑色発光ダイオード
Ｂ 青色発光ダイオード
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 白色発光ダイオード

Claims (5)

1. 発光ダイオードのアノードに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と；
   前記発光ダイオードに流れる駆動電流のパルス幅変調制御を行う駆動電流制御部と；
   前記駆動電圧をモニタし、前記駆動電流のオフ期間中には、所定の参照電圧を基準として、当該オフ期間に生じた前記駆動電圧の変動分が重畳されたモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成部と；
   を有して成り、
   前記駆動電圧生成部は、前記駆動電流のオン期間には、前記発光ダイオードのカソードから引き出される帰還電圧が前記参照電圧と一致するように、前記駆動電圧のフィードバック制御を行い、前記駆動電流のオフ期間には、前記モニタ電圧が前記参照電圧と一致するように、前記駆動電圧のフィードバック制御を行うことを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
2. 前記駆動電圧生成部は、前記帰還電圧と前記モニタ電圧のうち、より低い方が前記参照電圧と一致するように、前記駆動電圧のフィードバック制御を行うものであり、
   前記駆動電流のオフ期間には、前記帰還電圧を前記モニタ電圧よりも高い電圧までプルアップすることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
3. 前記駆動電圧生成部は、前記帰還電圧及び前記モニタ電圧のいずれか一が前記参照電圧と一致するように、入力電圧から中間電圧を生成するレギュレータと；前記中間電圧を昇圧して前記駆動電圧を生成するチャージポンプと；を有して成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオード駆動装置。
4. 前記モニタ電圧生成部は、一端に前記駆動電圧が印加され、他端から前記モニタ電圧が引き出される抵抗と；前記モニタ電圧と前記参照電圧との誤差電圧を生成するオペアンプと；前記駆動電流のオン期間には、前記誤差電圧をサンプリングし、前記駆動電流のオフ期間には、前記駆動電流がオフされる直前のサンプリング値をホールドするサンプルホールド回路と；前記サンプルホールド回路の出力に応じて前記抵抗に流れる電流を生成する電流源と；を有して成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 前記駆動電流制御部のパルス幅変調制御、前記駆動電圧生成部の帰還経路切替制御、及び、前記モニタ電圧生成部のサンプルホールド制御は、いずれも共通の制御信号に基づいて実施されることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード駆動装置。

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