JP2009517856A - ハイサイドバック・トランジスタを備えた回路装置 - Google Patents

Abstract

コスト面で有利な、ＬＥＤバックグラウンド照明（ＢＬＵ）に対するドライバ回路を提供したい。バックトランジスタ（１）は２つの別のトランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）を介してドライブ制御される。第１のトランジスタ（Ｑ１）は基準電極が直流電圧源の正極（Ｋ１）に接続されておりかつ作業電極がバックトランジスタ（Ｔ１）の制御電極に接続されておりかつ制御電極がコンデンサ（Ｃ３）を介して外部のドライブ制御可能なシグナルコンタクト（Ｋ５）に接続されている。第２のトランジスタ（Ｑ２）は基準電極がアースに接続されており、作業電極がバックトランジスタ（Ｔ１）の制御電極に接続されておりかつ制御電極が外部のドライブ制御可能な端子（Ｋ５）に接続されている。この端子（Ｋ５）における相応のゲートを介して、発光ダイオード（Ｄ５乃至Ｄ１０）を作動するためのバックトランジスタ（Ｔ１）を接続することができる。こうして有利にもスイッチングレギュレータに対して、１００Ｖを下回る作動電圧に対して安価な標準トランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）を使用することができる。

Description

技術分野
本発明は、基準電極が直流電圧源の正極に接続されておりかつ作業電極が発光装置の第１のコンタクトに接続可能であり、かつ制御電極を有しているスイッチングエレメントを備えた発光装置を作動するための回路装置に関する。更に回路装置は発光装置の第２のコンタクトを直流電圧源の負極に接続することができるコンタクト装置を有している。

従来の技術
ＬＣＤモニタのバックグランド照明に対していわゆるバックライトユニット（Back Light Unit＝ＢＬＵ）が使用される。これは普及という点ではＬＥＤによって実現される。ＬＥＤ ＢＬＵをドライブ制御するためにいわゆるバック（Ｂｕｃｋ）回路が使用されることが多い。これはステップダウンコンバータとして用いられ、つまり高い給電電圧が電流制限のためにＬＥＤ ＢＬＵに対するドライブ制御電圧の低いレベルに低減される。

Ｂｕｃｋ回路をＬＥＤ ＢＬＵに使用するために、電流測定の際に、スイッチングトランジスタが上位に（すなわち、正の電位側に）ありかつ電流測定は負の電位側で行うことができるようにすると有利である。これにより、スイッチングトランジスタを給電電圧より高い電圧でドライブ制御しなければならないとう問題が生じる。上位にあるトランジスタのドライブ制御のために、電源電圧用途に対してそろったＩＣ形態のものが市販されている。典型的なハイサイドドライバは６００Ｖの給電電圧に適している。しかしこの形式のドライバは１２乃至１００Ｖの給電電圧に対しては殆ど使用可能ではない。従ってこれらの電圧領域に対しては固有に製造されたドライバが必要である。しかしこの種のものは比較的高価になる。

発明の開示
従って本発明の課題は、上位にあるスイッチングエレメントを有しているＢｕｃｋ回路を備えた発光装置を作動するためのコスト面で有利な形態を提供することである。

本発明によればこの課題は、基準電極が直流電圧源の正極に接続されておりかつ作業電極が発光装置の第１のコンタクトに接続可能であり、かつ制御電極を有しているスイッチングエレメントと、前記発光装置の第２のコンタクトを直流電圧源の負極に接続することができるコンタクト装置とを備えている発光装置を作動するための回路装置であって、基準電極が前記直流電圧源の正極に接続されており、作業電極が前記スイッチングエレメントの制御電極に接続されておりかつ制御電極がコンデンサを介して外部のドライブ制御可能なシグナルコンタクトに接続されている第１のトランジスタと、基準電極が前記コンタクト装置に接続されており、作業電極が前記スイッチングエレメントの制御電極に接続されておりかつ制御電極が外部のドライブ制御可能なシグナルコンタクトに接続されている第２のトランジスタとを備えている回路装置によって解決される。

本発明の回路装置によって、個別素子として製造された、低い電圧領域に対する高価なハイサイドドライバを使用しないですむ。ハイサイドスイッチングエレメントの他に２つのコスト面で有利な標準トランジスタが必要なだけである。

有利には、スイッチングエレメントはエンハンス型のｐ型チャネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタから成っている。これにより、回路装置によってドライブ制御可能な発光装置は基本的に、このトランジスタが意図して接続されないときは遮断されている。

第１および第２のトランジスタは電界効果型トランジスタであってよい。殊にスイッチングエレメントをドライブ制御するためのＭＯＳ−ＦＥＴが適している。択一的に、２つのトランジスタはバイポーラトランジスタであってもよい。殊に、第１のトランジスタがｐｎｐバイポーラトランジスタでありかつ第２のトランジスタがｎｐｎバイポーラトランジスタであると有利である。

有利には、第２のトランジスタの出力電極とスイッチングエレメントの制御電極との間に第１のＲＣ素子が介挿されておりかつ第２のトランジスタの基準電極とコンタクト装置との間に第２のＲＣ素子が介挿されている。これらＲＣ素子によって、スイッチングエレメントのスイッチング速度を設定可能である。

コンタクト装置と前記発光装置の第２のコンタクトとの間に更に、１つまたは複数の分路抵抗を介挿することができる。これにより出力電流が測定される。所望の抵抗値を得るために、適当な損失電力の抵抗を有する相応の抵抗回路を使用することができる。

図面の簡単な説明
次に本発明を、ＬＥＤ ＢＬＵに対する本発明の回路を示している添付図面に基づいて詳細に説明する。

発明の有利な実施形態
以下に詳細に説明する実施例は本発明の有利な実施形態を示すものである。

図示の回路は、端子Ｋ１およびＫ２に対して直流電圧ＵＤＣを供給する図示されていない直流電圧源から給電される。この直流電圧はここでは１００Ｖより低い。端子Ｋ１とＫ２との間には通例、従来通り直流電圧ＵＤＣを平滑化するために用いられるコンデンサＣ１が介挿されている。端子Ｋ２はアース電位を表している。

直流電圧源の正の極、すなわち端子Ｋ１にＰパワーＭＯＳトランジスタＴ１が接続されている。こうして上位にあるＢｕｃｋトランジスタが生じる。ＢｕｃｋトランジスタＴ１の出力電極はチョークＬ１を介して端子Ｋ３に接続されている。端子Ｋ２は相互に並列に接続されている分路抵抗Ｒ３０、Ｒ３１およびＲ３２を介して端子Ｋ４に接続されている。端子Ｋ３とＫ４との間には、ここでは簡単に６つの発光ダイオードＤ５乃至Ｄ１０によって表されているＬＥＤアレイが挿入されている。更に、端子Ｋ３とＫ４との間には、発光ダイオードの給電電圧を平滑化するためのコンデンサＣ５が存在している。フリーホイールダイオードＤ３のカソードはＢｕｃｋトランジスタＴ１の出力電極に接続されておりかつアノードは端子Ｋ２に接続されている。ＢｕｃｋトランジスタＴ１およびフリーホイールダイオードＤ３およびＬ１はステップダウンコンバータ機能を実現する。

ＢｕｃｋトランジスタＴ１の制御電極は２つのバイポーラトランジスタＱ１およびＱ２によってドライブ制御されるが、これらは択一的にＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタによって実現されていてもよい。トランジスタＱ１はｐｎｐトランジスタとして実現されておりかつトランジスタＱ２はｎｐｎトランジスタとして実現されている。トランジスタＱ１のエミッタもしくは基準電極は端子Ｋ１に接続されており、一方トランジスタＱ２のエミッタもしくは制御電極はＢｕｃｋトランジスタＴ１の制御電極に接続されている。トランジスタＴ１のソースおよびゲート間にはトランジスタＱ１を保護するためのツェナーダイオードＤ１が存在している。トランジスタＱ１のベース、すなわち制御電極とコレクタとの間には、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ４との並列回路が介挿されている。

抵抗Ｒ２とコンデンサＣ６との並列接続を介して、トランジスタＱ２のコレクタ、すなわち出力電極はＢｕｃｋトランジスタＴ１の制御電極に接続されている。抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４との別の並列回路を介して、トランジスタＱ２のエミッタもしくは基準電極は端子Ｋ２に接続されている。トランジスタＱ２のベース、すなわち制御電極は抵抗Ｒ３を介して信号端子Ｋ５に接続されている。同様にトランジスタＱ１のベースはコンデンサＣ３を介して端子Ｋ５に接続されている。端子Ｋ５にはスイッチング信号が供給されて、ＢｕｃｋトランジスタＴ１を適当な方法でドライブ制御するようになっている。このために使用されるゲート信号は例えば一連の矩形パルスから成っている。

別の端子Ｋ６およびＫ７はＢｕｃｋトランジスタＴ１の出力電極もしくはアースに接続されている。これにより例えば所定のタップを実現することができる。

上位にあるＢｕｃｋトランジスタＴ１はエンハンス型のｐチャネルトランジスタである。従ってこれは通常は遮断されている。トランジスタＱ２がＲ３を介してドライブ制御されると、ＢｕｃｋトランジスタＴ１のゲートはソース（基準電極）に対して負になりかつＢｕｃｋトランジスタＴ１はスイッチオンされる。ＢｕｃｋトランジスタＴ１におけるゲート信号が降下すると、トランジスタＱ１は短期間コンデンサＣ３によってドライブ制御される。このトランジスタは導通しかつＢｕｃｋトランジスタＴ１を再び遮断する。

分路抵抗Ｒ３０、Ｒ３１およびＲ３２によって出力電流が測定される。基本的にこれに対して、抵抗値および損失電力が適当な量を有しているとき、１つの抵抗で十分である。しかし大抵はコストの理由から、固有の抵抗値を複数の抵抗によって得る必要がある。

こうして本発明によれば、ＬＥＤ ＢＬＵをｐパワーＭＯＳトランジスタを備えた２つの安価な標準トランジスタＱ１、Ｑ２によって作動することが可能である。６０Ｖまでの電圧領域に対して、申し分なく安価なｐ型チャネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴを市場で入手可能である。

ＬＥＤ ＢＬＵに対する本発明の回路の略図

Claims (7)

1. 基準電極が直流電圧源の正極（Ｋ１）に接続されておりかつ作業電極が発光装置（Ｄ１乃至Ｄ１０）の第１のコンタクト（Ｋ３）に接続可能であり、かつ制御電極を有しているスイッチングエレメント（Ｔ１）と、
   前記発光装置（Ｄ１乃至Ｄ１０）の第２のコンタクト（Ｋ４）を直流電圧源の負極（Ｋ２）に接続することができるコンタクト装置と
   を備えている発光装置を作動するための回路装置において、
   基準電極が前記直流電圧源の正極（Ｋ１）に接続されており、作業電極が前記スイッチングエレメント（Ｔ１）の制御電極に接続されておりかつ制御電極がコンデンサ（Ｃ３）を介して外部のドライブ制御可能なシグナルコンタクト（Ｋ５）に接続されている第１のトランジスタ（Ｑ１）と、
   基準電極が前記コンタクト装置に接続されており、作業電極が前記スイッチングエレメント（Ｔ１）の制御電極に接続されておりかつ制御電極が外部のドライブ制御可能なシグナルコンタクト（Ｋ５）に接続されている第２のトランジスタ（Ｑ２）と
   を備えている
   ことを特徴とする回路装置。
2. 前記スイッチングエレメント（Ｔ１）はエンハンス型のｐ型チャネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタから成る
   請求項１記載の回路装置。
3. 前記第１および第２のトランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）はそれぞれ電界効果型トランジスタである
   請求項１または２記載の回路装置。
4. 第１のトランジスタ（Ｑ１）はｐｎｐバイポーラトランジスタである
   請求項１または２記載の回路装置。
5. 第２のトランジスタ（Ｑ１）はｎｐｎバイポーラトランジスタである
   請求項１，２または４のいずれか１項記載の回路装置。
6. 前記第２のトランジスタ（Ｑ２）の出力電極と前記スイッチングエレメント（Ｔ１）の制御電極との間に第１のＲＣ素子（Ｒ２，Ｃ６）が介挿されておりかつ前記第２のトランジスタ（Ｑ２）の基準電極と前記コンタクト装置との間に第２のＲＣ素子（Ｒ１，Ｃ４）が介挿されている
   請求項１から５までのいずれか１項記載の回路装置。
7. 前記コンタクト装置と前記発光装置の第２のコンタクト（Ｋ４）との間に１つまたは複数の分路抵抗（Ｒ３０，Ｒ３１，Ｒ３２）が介挿されている
   請求項１から６までのいずれか１項記載の回路装置。

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