JP2010259262A - 負荷駆動装置、映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮するとともに、電力変換回路の出力電圧の安定性を向上させる。
【解決手段】電力変換回路(10)は、スイッチング素子のオン・オフの切替を繰り返すことによって入力電圧(Vin)を出力電圧(V10)に変圧して負荷素子(100,100,…)の一端に供給する。電流源(11,11,…)は、それぞれ、負荷素子(100,100,…)に負荷電流(I1,I2,…)を断続的に発生させる。制御回路(12)は、端子電圧(V1,V2,…,Vn)のうち通電状態である負荷素子の端子電圧の中で最小の端子電圧と基準電圧(Vref)との電圧差が小さくなるように、電力変換回路(10)のスイッチング素子のオン・オフ時間比を制御する。また、制御回路(12)は、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で、最小の端子電圧と基準電圧(Vref)との電圧差の変化に応じて電力変換回路(10)のスイッチング素子のオン・オフ時間比を変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオード（有機ＬＥＤや無機ＬＥＤなど）のような負荷素子を駆動する負荷駆動装置に関し、さらに詳しくは、複数の負荷素子を個別に駆動させる技術に関する。

従来、液晶表示装置のバックライト駆動装置のように、発光ダイオードのような負荷素子に負荷電流を発生させることによって負荷素子を駆動する負荷駆動装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数のＬＥＤ直列回路に負荷電流をそれぞれ発生させることによって複数のＬＥＤ直列回路を発光させる装置が開示されている。この装置は、複数のＬＥＤ直列回路に電力を供給するスイッチング方式の電力変換回路と、複数のＬＥＤ直列回路にそれぞれ接続された複数の定電流回路と、ＬＥＤ直列回路と定電流回路との接続点に発生する電圧（端子電圧）が所定値になるように電力変換回路を制御する制御手段とを備えている。また、負荷駆動装置の中には、負荷電流を断続的に発生させることによって負荷素子の駆動を制御するものも存在する。例えば、特許文献２には、負荷電流のデューティ比（通電期間と非通電期間との比）に応じて発光ダイオードの輝度が線形的に変化することを利用して、発光ダイオードの輝度を調整する装置が開示されている。

特開２００２−８４０９号公報 特開２００５−４５８５０号公報

近年、複数の負荷素子を個別に駆動することが要求されつつある。例えば、液晶表示装置のバックライト駆動装置の場合、それぞれが直列接続されたｍ個の発光ダイオードによって構成されたｎ個の発光ダイオード列がバックライト基板に並設されており、表示画面のコントラストやエネルギー効率を向上させるために、ｎ個の発光ダイオード列を個別に調光することが要求されている。

しかしながら、複数の負荷素子を個別に駆動する場合、通電状態である負荷素子の個数に応じて、総負荷電流量（複数の負荷素子にそれぞれ発生する負荷電流の合計）が変化する。総負荷電流量が多くなるほど、負荷素子の端子電圧の安定化時間（端子電圧が所定値に収束するまでに要する時間）が長くなってしまう。一方、総負荷電流量が少なくなるほど、電力変換回路の出力電圧にオーバーシュートやリップル変動が発生しやすくなり、電力変換回路の出力電圧を安定させることが困難になる。

そこで、この発明は、負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮できるとともに電力変換器の出力電圧の安定性を向上させることができる負荷駆動装置を提供することを目的とする。

この発明の１つの局面に従うと、負荷駆動装置は、複数の負荷素子を駆動する装置であって、スイッチング素子のオン・オフの切替を繰り返すことによって入力電圧を出力電圧に変圧し、上記出力電圧を上記複数の負荷素子の一端に供給する電力変換回路と、上記複数の負荷素子の他端にそれぞれ接続され、それぞれが自己に接続された負荷素子に負荷電流を断続的に発生させる複数の電流源と、上記複数の負荷素子の他端にそれぞれ発生する複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と予め定められた基準電圧との電圧差が小さくなるように、上記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比を制御するものであり、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で、上記電圧差の変化に応じて上記オン・オフ時間比を変化させる制御回路とを備える。このように構成することにより、負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮できるとともに、電力変換回路の出力電圧の安定性を向上させることができる。

なお、上記制御回路は、上記複数の端子電圧を受け、上記複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と上記基準電圧との電圧差に応じた誤差電圧を出力する誤差検出部と、通電状態である負荷素子の個数に応じて、上記誤差検出部における上記電圧差の変化に対する上記誤差電圧の変化の応答性を制御する応答制御部と、上記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比が上記誤差電圧に応じた比になるように、上記誤差電圧に応じて上記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する切替制御部とを含んでいても良い。

また、上記誤差検出部は、上記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、上記誤差電圧を変化させずに保持しても良い。このように構成することにより、複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比が誤って調整されることを防止できる。

また、上記切替制御部は、上記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、上記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を中断しても良い。このように構成することにより、複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフが誤って制御されることを防止できる。

なお、上記誤差検出部は、上記複数の端子電圧を受け、上記複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧を通過させる入力制御部と、上記基準電圧および上記入力制御部を通過した端子電圧を受け、上記入力制御部を通過した端子電圧の中で最小の端子電圧と上記基準電圧との電圧差に応じた誤差電流を出力する多入力増幅器と、上記多入力増幅器からの誤差電流を上記誤差電圧に変換する容量とを含み、上記応答制御部は、通電状態である負荷素子の個数に応じて上記多入力増幅器の動作電流量を制御しても良い。

また、上記誤差検出部は、上記多入力増幅器と上記容量との間に介在し、上記複数の負荷素子のうち少なくとも１個が通電状態である場合には上記多入力増幅器からの誤差電流を上記容量に供給し、上記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合には上記誤差電流の供給を遮断する出力スイッチをさらに含んでいても良い。このように構成することにより、複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に誤差電圧が変化することを防止できる。

また、上記入力制御部は、上記複数の端子電圧のうち非通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の代わりに上記基準電圧を上記多入力増幅器に供給しても良い。このように構成することにより、非通電状態である負荷素子に対応する端子電圧によって誤差電流が変化することを防止できる。

または、上記入力制御部は、上記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、上記複数の端子電圧の代わりに上記基準電圧を上記多入力増幅器に供給しても良い。このように構成することにより、複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に誤差電流が変化することを防止できる。

この発明の別の局面に従うと、負荷駆動装置は、スイッチング素子のオン・オフの切替を繰り返すことによって入力電圧を出力電圧に変圧する電力変換回路によって得られた出力電圧がそれぞれの一端に供給される複数の負荷素子を駆動する装置であって、上記複数の負荷素子の他端にそれぞれ接続され、それぞれが自己に接続された負荷素子に負荷電流を断続的に発生させる複数の電流源と、上記複数の負荷素子の他端にそれぞれ発生する複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と予め定められた基準電圧との電圧差が小さくなるように上記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比を制御するものであり、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で上記電圧差の変化に応じて上記オン・オフ時間比を変化させる制御回路とを備える。このように構成することにより、負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮できるとともに、電力変換回路の出力電圧の安定性を向上させることができる。

以上のように、負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮できるとともに、電力変換回路の出力電圧の安定性を向上させることができる。

負荷駆動装置の構成例を示す図。 デューティ信号および負荷電流について説明するための図。 図１に示した誤差検出部の構成例を示す図。 図３に示した誤差検出部の変形例について説明するための図。 図１に示した切替制御部の変形例について説明するための図。 図１に示した負荷駆動装置を備える映像表示装置の構成例を示す図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

図１は、負荷駆動装置の構成例を示す。負荷駆動装置は、ｎ個（ｎは、２以上の整数）の負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎによってｎ個の負荷素子１００，１００，…を個別に駆動するものであり、電力変換回路１０と、ｎ個の電流源１１，１１，…と、制御回路１２とを備える。ここでは、負荷素子１００は、直列接続されたｍ個（ｍは、２以上の整数）の発光ダイオードによって構成された発光ダイオード列であるものとする。

〔電力変換回路〕
電力変換回路１０は、制御回路１２からの制御信号（比較器１３２の出力）に応答してスイッチング素子（例えば、トランジスタ）のオン・オフの切替を繰り返すことによって、入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖ１０に変圧する。例えば、電力変換回路１０は、昇圧コンバータであり、コイル１２１と、トランジスタ１２２と、ダイオード１２３と、コンデンサ１２４とを含む。出力電圧Ｖ１０は、負荷素子１００，１００，…の一端に供給される。なお、ダイオード１２３の代わりに、トランジスタ１２２のオンからオフへの変化に同期してオフからオンに変化する別のトランジスタ（例えば、制御回路１２からの制御信号の反転信号に応答してオン・オフを切り替えるトランジスタ）を設けても良い。また、電力変換回路１０は、入力電圧Ｖｉｎよりも低い出力電圧Ｖ１０を出力する降圧コンバータであっても良い。

〔電流源〕
電流源１１，１１，…は、負荷素子１００，１００，…の他端にそれぞれ接続される。また、電流源１１，１１，…は、それぞれ、電流制御回路２００からのデューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎに応答してオン・オフを切り替える。これにより、電流源１１，１１，…は、それぞれ、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎに応じて自己に接続された負荷素子１００に負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎを断続的に発生させる。例えば、図２のように、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎは、同一の点滅周期Ｐ１を有しており、電流源１１，１１，…は、それぞれ、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが活性化状態（ここでは、ハイレベル）である場合には負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎを発生させ、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが非活性化状態（ここでは、ローレベル）である場合には負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎを発生させない。ここで、電流源１１，１１，…の電流波高値が同一である場合、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎは、同一の電流波高値Ｈ１を有するとともに同一の点滅周期Ｐ１を有する。一般的に、発光ダイオードの輝度は、その発光ダイオードを流れる負荷電流のデューティ比（通電期間と非通電期間との比）に応じて変化する。すなわち、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎのデューティ比を個別に設定することにより、負荷素子１００，１００，…を個別に調光できる。なお、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎの電流波高値は、それぞれ異なる値であっても良い。

電流制御回路２００は、シフトレジスタ２０１と、読み出しレジスタ２０２と、ｎ個の電流源１１，１１，…にそれぞれ対応するｎ個のデューティ信号発生器２０３，２０３，…とを含む。シフトレジスタ２０１は、ｎ個の電流源１１，１１，…にそれぞれ対応するｎ個のデューティ値Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを含むデューティデータＤＡＴＡを順次シフトすることによって、デューティ値Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを読み出しレジスタ２０２に供給する。読み出しレジスタ２０２は、読み出しタイミングに同期して、デューティ信号発生器２０３，２０３，…にデューティ値Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを一斉に供給する。デューティ信号発生器２０３，２０３，…は、デューティ値Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎに対応するデューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎを出力する。例えば、デューティ値が大きくなるほど、そのデューティ値に対応するデューティ信号の活性化期間が長くなる。

〔制御回路〕
制御回路１２は、ｎ個の負荷素子１００，１００，…の他端にそれぞれ発生するｎ個の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎのうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差が小さくなるように、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比（電力変換回路１０のスイッチング素子がオンである時間とオフである時間との比）を制御する。例えば、制御回路１２は、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差が大きいほど、電力変換回路１０のスイッチング素子のオフ時間に対するオン時間の長さを長くする。また、制御回路１２は、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に応じて電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比を変化させる。例えば、制御回路１２は、通電状態である負荷素子の個数が多くなるほど、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比の変化の応答性を高くする。

次に、図１に示した制御回路１２について詳しく説明する。例えば、制御回路１２は、誤差検出部１０１と、応答制御部１０２と、切替制御部１０３とを含む。

誤差検出部１０１は、ｎ個の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを受け、応答制御部１０２からの制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎに応答してｎ個の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎのうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧を選択する。また、誤差検出部１０１は、選択した端子電圧の中で最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差に応じた誤差電圧Ｖ１０１を出力する。例えば、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差が大きくなるほど、誤差電圧Ｖ１０１が大きくなる。

応答制御部１０２は、通電状態である負荷素子の個数に応じて誤差検出部１０１の応答性（最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する誤差電圧Ｖ１０１の変化の応答性）を制御する。例えば、応答制御部１０２は、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎのうち活性化状態であるデューティ信号の本数を「通電状態である負荷素子の個数」として検出し、制御信号Ｓ１０２を用いて誤差検出部１０１の応答性を制御する。

切替制御部１０３は、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比が誤差検出部１０１からの誤差電圧Ｖ１０１に応じた比になるように、誤差電圧Ｖ１０１に応じて電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフを制御する。例えば、切替制御部１０３は、所定周期の三角波信号を発生させる三角波発生器１３１と、三角波信号の信号レベルと誤差電圧Ｖ１０１とを比較する比較器１３２とを含む。三角波信号の信号レベルが誤差電圧Ｖ１０１よりも小さくなると、比較器１３２の出力がローレベルからハイレベルに変化し、電力変換回路１０のスイッチング素子（トランジスタ１２２）がオンになる。一方、三角波信号の信号レベルが誤差電圧Ｖ１０１よりも大きくなると、比較器１３２の出力がハイレベルからローレベルに変化し、電力変換回路１０のスイッチング素子がオフになる。このようにして、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフが制御される。

また、応答制御部１０２は、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎにそれぞれ対応する制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎを用いて誤差検出部１０１による端子電圧の選択処理を制御する。例えば、応答制御部１０２は、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎを制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎとして出力する。

さらに、応答制御部１０２は、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合に、制御信号Ｓａを用いて誤差検出部１０１に誤差電圧Ｖ１０１を保持させるとともに、制御信号Ｓｂを用いて切替制御部１０３に電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ制御を中断させる。例えば、応答制御部１０２は、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎの論理和を制御信号Ｓａ，Ｓｂとして出力する。

〔誤差検出部〕
次に、図３を参照して、図１に示した誤差検出部について説明する。例えば、誤差検出部１０１は、入力制御部１１１と、多入力増幅器１１２と、可変電流源１１３と、出力スイッチ１１４と、コンデンサ１１５とを含む。

入力制御部１１１は、ｎ個の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを受け、応答制御部１０２からの制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎに応じて端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎのうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧を通過させる。例えば、入力制御部１１１は、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎにそれぞれ対応する入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎを含む。入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎは、それぞれ、応答制御部１０２からの制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎが活性化状態である場合には端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを多入力増幅器１１２に供給し、制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎが非活性化状態である場合には端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを供給しない。

多入力増幅器１１２は、基準電圧Ｖｒｅｆと入力制御部１１１を通過した端子電圧とを受け、入力制御部１１１を通過した端子電圧の中で最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差に応じた誤差電流Ｉ１１２を出力する。例えば、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差が大きいほど、誤差電流Ｉ１１２が大きくなる。なお、多入力増幅器１１２は、基準電圧Ｖｒｅｆが供給されるＰＮＰトランジスタ（正転入力端子）と入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎに接続されるｎ個のＰＮＰトランジスタ（ｎ個の反転入力端子）とによって構成された差動入力部を有していても良い。

可変電流源１１３は、多入力増幅器１１２に動作電流を供給する。可変電流源１１３の電流量は、応答制御部１０２からの制御信号Ｓ１０２によって制御される。例えば、応答制御部１０２は、デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎのうち活性状態であるデューティ信号の本数が多いほど（すなわち、通電状態である負荷素子の個数が多いほど）、可変電流源１１３の電流量を多くする。このようにして、多入力増幅器１１２の応答性（最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する誤差電流Ｉ１１２の変化の応答性）が制御される。

出力スイッチ１１４は、多入力増幅器１１２の出力端子とコンデンサ１１５との間に介在し、応答制御部１０２からの制御信号Ｓａに応答してオン・オフを切り替える。出力スイッチ１１４は、制御信号Ｓａが活性化状態である場合（すなわち、負荷素子１００，１００，…のうち少なくとも１個が通電状態である場合）には、多入力増幅器１１２からの誤差電流Ｉ１１２をコンデンサ１１５に供給する。これにより、誤差電流Ｉ１１２によってコンデンサ１１５が充放電され、コンデンサ１１５の電圧（誤差電圧Ｖ１０１）が増減する。一方、出力スイッチ１１４は、制御信号Ｓａが非活性状態である場合（すなわち、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合）には、誤差電流Ｉ１１２をコンデンサ１１５に供給しない。これにより、コンデンサ１１５は充放電されないので、誤差電圧Ｖ１０１は保持される。

次に、図１に示した制御回路１２による動作について説明する。通電状態である負荷素子の個数が多くなるほど、総負荷電流量（負荷電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎの合計）が多くなるため、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎの安定化時間（基準電圧Ｖｒｅｆに収束するまでに要する時間）が長くなる。制御回路１２は、通電状態である負荷素子の個数が多くなるほど、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比の変化の応答性を高くする。これにより、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎの安定化時間を短縮できる。一方、通電状態である負荷素子の個数が少なくなるほど、総負荷電流量が少なくなるため、電力変換回路１０の出力電圧Ｖ１０にオーバーシュートやリップル変動が発生しやすくなる。制御回路１２は、通電状態である負荷素子の個数が少なくなるほど、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比の変化の応答性を低くする。これにより、電力変換回路１０の出力電圧Ｖ１０にオーバーシュートやリップル変動を抑制でき、出力電圧Ｖ１０の安定性を向上させることができる。

以上のように、通電状態である負荷素子の個数に応じて、最小の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差の変化に対する電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比の変化の応答性を制御することにより、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎの安定化時間を短縮できるとともに、電力変換回路１０の出力電圧Ｖ１０の安定性を向上させることができる。

また、誤差検出部１０１は、応答制御部１０２からの制御信号Ｓａ（デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎの論理和）が非活性化状態である場合には、誤差電圧Ｖ１０１を変化させずに保持する。すなわち、制御回路１２は、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合には、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比を変化させない。このように構成することにより、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合に電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比が誤って調整されることを防止できる。なお、誤差検出部１０１に含まれる入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎは、制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎの代わりにデューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎに応答してオン・オフを切り替えるものであっても良い。

さらに、切替制御部１０３は、応答制御部１０２からの制御信号Ｓｂ（デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎの論理和）が非活性化状態である場合には、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ制御を中断する。例えば、比較器１３２は、制御信号Ｓｂが活性化状態である場合には駆動状態になり、制御信号Ｓｂが非活性化状態である場合には停止状態になる。すなわち、制御回路１２は、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合には、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ制御を実行しない。このように構成することにより、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合に電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフが誤って制御されることを防止できる。

（入力制御部の変形例）
誤差検出部１０１は、図３に示した入力制御部１１１に代えて、図４に示した入力制御部１１１ａを含んでいても良い。入力制御部１１１ａは、入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎに加えて、入力スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ２，…，ＳＷＡｎにそれぞれ対応する入力スイッチＳＷＢ１，ＳＷＢ２，…，ＳＷＢｎを含む。入力スイッチＳＷＢ１，ＳＷＢ２，…，ＳＷＢｎは、応答制御部１０２からの制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎが非活性状態である場合には基準電圧Ｖｒｅｆを多入力増幅器１１２に供給し、制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎが活性状態である場合には基準電圧Ｖｒｅｆを供給しない。すなわち、入力制御部１１１ａは、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎのうち非通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の代わりに基準電圧Ｖｒｅｆを多入力増幅器１１２に供給する。このように構成することにより、非通電状態である負荷素子に対応する端子電圧によって誤差電流Ｉ１１２（多入力増幅器１１２の出力）が変化することを防止できる。これにより、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比が誤って調整されることを防止できる。

なお、入力スイッチＳＷＢ１，ＳＷＢ２，…，ＳＷＢｎは、それぞれ、制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎの代わりにデューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎに応答してオン・オフを切り替えるものであっても良い。また、入力スイッチＳＷＢ１，ＳＷＢ２，…，ＳＷＢｎは、制御信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｎの代わりに制御信号Ｓａ（デューティ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎの論理和）に応答してオン・オフを切り替えるものであっても良い。すなわち、入力制御部１１１ａは、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合に、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎの代わりに基準電圧Ｖｒｅｆを多入力増幅器１１２に供給しても良い。このように構成することにより、負荷素子１００，１００，…の全てが非通電状態である場合に誤差電流Ｉ１１２が変化することを防止でき、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ時間比が誤って調整されることを防止できる。

（切替制御部の変形例）
制御回路１２は、図１に示した切替制御部１０３に代えて、図５に示した切替制御部１０４を含んでいても良い。切替制御部１０４は、セット信号発生器１４１と、ＲＳフリップフロップ１４２と、比較器１４３とを含む。また、電力変換回路１０には、トランジスタ１２２に発生する電流に応じた検出電圧Ｖ１０５を出力する電流検出部１０５（ここでは、トランジスタ１２２と接地ノードとの間に接続された抵抗素子）が設けられている。セット信号発生器１４１は、所定周期毎にセット信号を出力する。ＲＳフリップフロップ１４２は、セット信号に応答して制御信号（ＲＳフリップフロップ１４２の出力）を活性化状態（ここでは、ハイレベル）に設定する。電力変換回路１０のスイッチング素子（トランジスタ１２２）がオンになると、検出電圧Ｖ１０５が上昇し始める。比較器１４３は、電流検出部１０５の検出電圧Ｖ１０５と誤差検出部１０１からの誤差電圧Ｖ１０１とを比較する。検出電圧Ｖ１０５が誤差電圧Ｖ１０１よりも高くなると、比較器１４３の出力がローレベルからハイレベルに変化し、ＲＳフリップフロップ１４２は、制御信号（ＲＳフリップフロップ１４２の出力）を非活性化状態（ここでは、ローレベル）に設定する。これにより、電力変換回路１０のスイッチング素子がオフになる。このようにして、電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフが切り替えられる。

なお、電流検出部１０５は、トランジスタ１２２に発生する電流以外の内部電流（例えば、コイル１２１に発生する電流や、ダイオード１２３のような環流経路を流れる電流など）を検出して検出電圧Ｖ１０５を出力するものであっても良い。また、電流検出部１０５は、電力変換回路１０の任意の内部電流を検出するカレントトランスであっても良い。さらに、電流検出部１０５を設けずにトランジスタ１２２のオン電圧を検出電圧Ｖ１０５として利用しても良い。

また、制御回路１２による電力変換回路１０のスイッチング素子のオン・オフ制御は、山値制御であっても良いし、谷値制御であっても良い。例えば、山値制御とは、電力変換回路１０のスイッチング素子をオンにして検出電圧Ｖ１０５を増加させた後に、検出電圧Ｖ１０５が所定の上限値に到達すると電力変換回路１０のスイッチング素子をオフにして検出電圧Ｖ１０５を減少させる制御のことであり、谷値制御とは、電力変換回路１０のスイッチング素子をオフにして検出電圧Ｖ１０５を減少させた後に、検出電圧Ｖ１０５が所定の下限値に到達すると電力変換回路１０のスイッチング素子をオンにして検出電圧Ｖ１０５を増加させる制御のことである。

（映像表示装置）
また、上述の負荷駆動装置は、映像表示装置に適用可能である。図６のように、映像表示装置は、負荷駆動装置１および電流制御回路２００が形成された回路基板２０と、ｎ個の負荷素子（ここでは、発光ダイオード列）１００，１００，…が形成されたバックライト基板３０と、光学的拡散板４１，光学シート群４２および液晶パネル４３からなる光変調装置４０とを備えていても良い。負荷駆動装置１は、電力変換器１と、ｎ個の電流源１１，１１，…と、制御回路１２とを備える。バックライト基板３０の主面にはｎ×ｍ個の発光ダイオードが形成されており、バックライト基板３０の主面のうち発光ダイオードの形成されていない箇所は反射シート３１で覆われている。光学シート群４２は、光学的位相補償や偏光変換のために設けられている。液晶パネル４３は、バックライト基板３０からの光の透過率を制御する。液晶パネル４３では、バックライト基板３０からの光を完全に遮断できない。そのため、黒色をはっきりと表示させるために、バックライト基板３０に形成されたｎ個の負荷素子（発光ダイオード列）１００，１００，…のうち黒色表示に対応する部分の負荷素子（発光ダイオード列）を消灯させる制御が行われる。このようにｎ個の負荷素子を個別に制御することにより、バックライト基板３０における消費電力を低減できる。

なお、上述の負荷駆動装置を集積回路で形成する場合、電力変換回路１０，ｎ個の電流源１１，１１，…および制御回路１２が同一の集積回路に搭載されていても良いし、それぞれ別の集積回路に搭載されていても良い。

以上説明したように、上述の負荷駆動装置は、負荷素子の端子電圧の安定化時間を短縮できるとともに電力変換回路の出力電圧の安定性を向上させることができるので、映像表示装置のバックライト光源を駆動させる装置などとして有用である。

１００ 負荷素子
１０ 電力変換回路
１１ 電流源
１２ 制御回路
２００ 電流制御回路
１０１ 誤差検出部
１０２ 応答制御部
１０３ 切替制御部
１３１ 三角波発生器
１３２ 比較器
１１１，１１１ａ 入力制御部
１１２ 多入力増幅器
１１３ 可変電流源
１１４ 出力スイッチ
１１５ 容量
１０４ 切替制御部
１４１ セット信号発生器
１４２ ＲＳフリップフロップ
１４３ 比較器
２０ 回路基板
３０ バックライト基板
３１ 反射シート
４０ 光変調装置
４１ 光学的拡散板
４２ 光学シート群
４３ 液晶パネル

Claims (13)

1. 複数の負荷素子を駆動する装置であって、
   スイッチング素子のオン・オフの切替を繰り返すことによって入力電圧を出力電圧に変圧し、前記出力電圧を前記複数の負荷素子の一端に供給する電力変換回路と、
   前記複数の負荷素子の他端にそれぞれ接続され、それぞれが自己に接続された負荷素子に負荷電流を断続的に発生させる複数の電流源と、
   前記複数の負荷素子の他端にそれぞれ発生する複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と予め定められた基準電圧との電圧差が小さくなるように、前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比を制御するものであり、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で、前記電圧差の変化に応じて前記オン・オフ時間比を変化させる制御回路とを備える
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
2. 請求項１において、
   前記制御回路は、
   前記複数の端子電圧を受け、前記複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と前記基準電圧との電圧差に応じた誤差電圧を出力する誤差検出部と、
   通電状態である負荷素子の個数に応じて、前記誤差検出部における前記電圧差の変化に対する前記誤差電圧の変化の応答性を制御する応答制御部と、
   前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比が前記誤差電圧に応じた比になるように、前記誤差電圧に応じて前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する切替制御部とを含む
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
3. 請求項２において、
   前記誤差検出部は、前記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、前記誤差電圧を変化させずに保持する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
4. 請求項２または３において、
   前記切替制御部は、前記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ制御を中断する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
5. 請求項２において、
   前記誤差検出部は、
   前記複数の端子電圧を受け、前記複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧を通過させる入力制御部と、
   前記基準電圧および前記入力制御部を通過した端子電圧を受け、前記入力制御部を通過した端子電圧の中で最小の端子電圧と前記基準電圧との電圧差に応じた誤差電流を出力する多入力増幅器と、
   前記多入力増幅器からの誤差電流を前記誤差電圧に変換する容量とを含み、
   前記応答制御部は、通電状態である負荷素子の個数に応じて前記多入力増幅器の動作電流量を制御する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
6. 請求項５において、
   前記誤差検出部は、
   前記多入力増幅器と前記容量との間に介在し、前記複数の負荷素子のうち少なくとも１個が通電状態である場合には前記多入力増幅器からの誤差電流を前記容量に供給し、前記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合には前記誤差電流の供給を遮断する出力スイッチをさらに含む
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
7. 請求項５または６において、
   前記入力制御部は、前記複数の端子電圧のうち非通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の代わりに前記基準電圧を前記多入力増幅器に供給する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
8. 請求項５または６において、
   前記入力制御部は、前記複数の負荷素子の全てが非通電状態である場合に、前記複数の端子電圧の代わりに前記基準電圧を前記多入力増幅器に供給する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
9. 請求項２〜８のいずれか１項において、
   前記切替制御部は、
   所定周期の三角波信号を発生させる三角波発生器と、
   前記誤差検出部からの誤差電圧と前記三角波信号の信号レベルとを比較し、その比較結果に応じて前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフを切り替える比較器とを含む
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
10. 請求項２〜８のいずれか１項において、
    前記切替制御部は、
    所定周期毎にセット信号を発生させるセット信号発生器と、
    前記誤差検出部からの誤差電圧と前記電力変換回路の内部電流に応じた電圧とを比較する比較器と、
    前記セット信号に応答して前記電力変換回路のスイッチング素子をオンにし、前記比較器による比較結果に応じて前記電力変換回路のスイッチング素子をオフにするフリップフロップとを含む
    ことを特徴とする負荷駆動装置。
11. スイッチング素子のオン・オフの切替を繰り返すことによって入力電圧を出力電圧に変圧する電力変換回路によって得られた出力電圧がそれぞれの一端に供給される複数の負荷素子を駆動する装置であって、
    前記複数の負荷素子の他端にそれぞれ接続され、それぞれが自己に接続された負荷素子に負荷電流を断続的に発生させる複数の電流源と、
    前記複数の負荷素子の他端にそれぞれ発生する複数の端子電圧のうち通電状態である負荷素子に対応する端子電圧の中で最小の端子電圧と予め定められた基準電圧との電圧差が小さくなるように、前記電力変換回路のスイッチング素子のオン・オフ時間比を制御するものであり、通電状態である負荷素子の個数に応じた変化速度で、前記電圧差の変化に応じて前記オン・オフ時間比を変化させる制御回路とを備える
    ことを特徴とする負荷駆動装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項において、
    前記負荷素子は、直列接続された複数の発光ダイオードによって構成される
    ことを特徴とする負荷駆動装置。
13. 請求項１２に記載の負荷駆動装置と、
    前記複数の負荷素子が形成されたバックライト基板と、
    前記バックライト基板からの光の透過率を制御する光変調装置とを備える
    ことを特徴とする映像表示装置。

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