JP2011010503A - 定電圧生成回路およびこれを用いたｌｃｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ／Ｄコンバータおよびこの周辺回路の温度が変化しても正確な電圧を出力できる定電圧生成回路を提供することを目的とする。
【解決手段】所望の電圧を出力する定電圧生成回路であって、制御装置８は、温度予測部７が予測した温度に対応する電圧補正値を記憶装置９から読み出し、この電圧補正値によりＡ／Ｄコンバータ６が出力するデジタル電圧値を補正し、この補正したデジタル電圧値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ電圧制御信号を出力するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィードバック電圧をＡ／Ｄ変換した結果に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して所望の電圧を出力する定電圧生成回路、およびこれを用いたＬＣＤ装置に関するものである。

従来の技術としては、マイクロコンピュータの入出力インターフェースを構成するＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換機能に関して、プログラムによる演算で補正値を求めることにより、この入出力インターフェースのハードウェアを構成する部品のばらつき等を補正するものがある。

従来技術では、入力端子には基準電圧値を、出力端子には基準デジタル値を印加して、所定の演算によって基準電圧値に対する基準デジタル値の比率を算出して、初期設定時の条件下における補正値を１組決定し、その後、入力値に補正値を加算・乗算して出力値とする。

なお、先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開昭６１−２８８２０３号公報

従来技術では、Ａ／Ｄ変換の精度向上のために、初期設定時の条件下で求めた１組の補正値のみを用いている。このため、入出力インターフェースを構成する部品ばらつき等の精度は向上するものの、稼働中に入出力インターフェースを構成する部品、または、制御対象の温度が変化した際、正確に出力値
を制御することができない。

通常、Ａ／Ｄコンバータおよびこの周辺回路は温度により特性が変動する。このため、従来技術では、Ａ／Ｄコンバータおよびこの周辺回路の温度が変化した場合、基準電圧値が変化し、補正後のＡ／Ｄ変換値に誤差が生じる。

この従来技術を、フィードバック電圧をＡ／Ｄ変換してＤＣ／ＤＣコンバータを制御する定電圧生成回路に用いた場合、フィードバック電圧をＡ／Ｄ変換した結果に温度変化による誤差が生じ、所望の定電圧が得られなくなるいう問題が生じる。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、温度変化によるＡ／Ｄ変換誤差を補正し、正確な電圧を出力できる定電圧生成回路を提供することを目的とする。

本発明は、所望の電圧を出力する定電圧生成回路であって、制御装置は、温度予測部が予測した温度に対応する電圧補正値を記憶装置から読み出し、この電圧補正値によりＡ／Ｄコンバータが出力するデジタル電圧値を補正し、この補正したデジタル電圧値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータへ電圧制御信号を出力するものである。

本発明は、温度ごとに記憶された電圧補正値を用いてＡ／Ｄコンバータが出力するデジタル電圧値を補正することによりＡ／Ｄ変換誤差が補正されるため、Ａ／Ｄコンバータおよびこの周辺回路の温度が変化した場合でも所望の電圧を出力することができる。

本発明の一実施の形態における定電圧生成回路および周辺回路のブロック図 同要部である記憶装置に格納される電圧補正値およびＬＣＤ定電圧値について説明する図 本発明の一実施の形態における定電圧生成回路の動作を説明するフロー図 同動作を説明するフロー図

以下、本発明の一実施の形態における定電圧生成回路およびこれを用いたＬＣＤ装置について図面を参照しながら説明する。図１に本発明の一実施形態におけるそれを用いた定電圧生成回路およびＬＣＤ装置のブロック図を示す。

図１に示すように、定電圧生成回路１にて生成された定電圧によってＬＣＤ２を駆動する。ＬＣＤ２は液晶パネルとバックライトから構成されている。定電圧生成回路１は、これら液晶パネルおよびバックライトの少なくとも一方を駆動する電圧を生成するためのものである。

輝度調整部３は、ＬＣＤ２の輝度を調整するための輝度調整信号を出力するものであり、現在の輝度情報と次に変化させる輝度情報を有している。

輝度調整部３は、例えば、装置周辺の照度が変化した場合、ＬＣＤ２の視認性を確保するため、次のように輝度情報に基づいて輝度調整信号を変化させる。一般的に、視認性を確保するためには、装置周辺の照度が明るい時にはＬＣＤ２の輝度を明るくし、逆に装置周辺の照度が暗い時には輝度を暗くする方が良い。このようにして決定された輝度調整信号は定電圧生成回路１に入力される。

次に、定電圧生成回路１の内部構成について詳細に説明する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４はＰＷＭ生成回路５が出力したＰＷＭ信号に基づいた電圧値を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４が出力した電圧は、ＬＣＤ２に入力されてＬＣＤ２を点灯させるとともに、電圧値をＡ／Ｄコンバータ６にフィードバック電圧として入力される。

Ａ／Ｄコンバータ６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４からフィードバックされたフィードバック電圧値をデジタル電圧値に変換する。変換されたデジタル電圧値は制御装置８に入力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４、および、Ａ／Ｄコンバータ６の基準電圧を生成する回路には温度特性がある。この温度特性とは、例えば、温度変化によるＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧値の変化、Ａ／Ｄコンバータ６が変換するデジタル電圧値の温度に応じた変化などである。この温度特性により、定電圧生成回路１の出力が所望の電圧値とならない場合がある。

定電圧生成回路１の出力が所望の電圧値でない場合、ＬＣＤ２のコントラストや輝度が悪化しユーザの視認性が低下する。そこで、制御装置８は、温度予測部７の出力および記
憶装置９に記憶された補正値を用いて、Ａ／Ｄコンバータ６が出力するデジタル電圧値を補正することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が所望の電圧値となるようにする。

温度予測部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の温度、Ａ／Ｄコンバータ６内部の基準電圧生成回路の温度、ＬＣＤ２表面の温度の少なくとも１つを予測して温度情報として出力するものである。

温度予測部７には輝度調整部３が出力した輝度調整信号が入力される。輝度調整部３が出力する輝度調整信号が高いときには、輝度が低いときと比べてＬＣＤ２の表面温度が高くなると予測される。

次に、記憶装置９に格納された補正値について説明する。記憶装置９にはあらかじめ電圧補正値およびＬＣＤ定電圧値が記憶されている。電圧補正値は制御装置８に入力されるデジタル電圧値を補正するための補正値である。また、ＬＣＤ定電圧値はユーザの視認性が最適な状態になるようにＬＣＤ２を駆動するための電圧である。

図２は、記憶装置９に格納されている定電圧生成回路１の各温度における電圧補正値、および、ＬＣＤ２の各温度におけるＬＣＤ定電圧値の一例である。

例えば、図２において、定電圧生成回路１の温度が−３０℃の時の電圧補正値は０．９９２であり、ＬＣＤ２の温度が３０℃の時のＬＣＤ定電圧値は１２．７０Ｖである。

これら電圧補正値は、定電圧生成回路１が実装されたハードウェアが組み上がった後、または、工場でのハードウェアの検査工程において、定電圧生成回路１に依存しない高精度の基準電圧値をＡ／Ｄコンバータ６に入力し、Ａ／Ｄコンバータ６から出力されたデジタル電圧値と基準電圧値の比率から決定される。

電圧補正値は、検査工程の温度を変化させるなどして、定電圧生成回路１の温度毎の電圧補正値を求める。また、ＬＣＤ定電圧値は、ＬＣＤ２のデバイスに依存した値である。

また、制御装置８は、温度予測部７が出力する温度情報に該当する電圧補正値を読み出し、この補正値を用いてＡ／Ｄコンバータ６が出力するフィードバック電圧のデジタル電圧値を補正する。例えば、温度予測部７が出力する温度情報に該当する電圧補正値をＡ／Ｄコンバータ６が出力するデジタル電圧値に乗算することで補正を行う。

また、制御装置８は、温度予測部７が出力する温度情報に該当するＬＣＤ定電圧値を記憶装置９から読み出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の目標値をこのＬＣＤ定電圧値とする。制御装置８は、補正したフィードバック電圧のデジタル電圧値とＬＣＤ定電圧値とを比較する。デジタル電圧値とＬＣＤ定電圧値との差分が所定の閾値より大きい場合は、制御装置８は、デジタル電圧値がＬＣＤ定電圧値に近づくように制御信号を変化させる。

ＰＷＭ生成回路５は、制御装置８から出力された制御信号（電圧制御信号）によってＰＷＭ信号を生成し、再びＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。

また、Ａ／Ｄコンバータ６は温度センサ１０とも接続されている。この温度センサ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、Ａ／Ｄコンバータ６の基準電圧生成回路、および、ＬＣＤ２表面の少なくとも１つの温度を測定するものである。

Ａ／Ｄコンバータ６は、温度センサ１０から出力されたアナログ電圧値をデジタル電圧
値に変換する。変換されたデジタル電圧値は温度予測部７に入力される。温度予測部７は輝度調整部３が出力する輝度情報だけでなく、温度センサ１０の出力値も用いることでより正確にＬＣＤ２表面の温度を予測することができる。

以上のように構成された定電圧生成回路１およびこれを用いたＬＣＤ装置について、以下にその動作を説明する。図３および図４は本発明の一実施の形態における定電圧生成回路の動作を説明するための図である。

Ｓ０１に示すように、電源が投入されるとまず、制御装置８は温度予測部３から電圧生成回路１およびＬＣＤ２の温度を取得する。

次にＳ０２に示すように、取得した温度が電源投入直後の最初に取得した温度か否かを判断する。Ｓ０２において「ＹＥＳ」の場合、Ｓ０３に示すように、電源投入直後の最初に取得した温度を使用する。

Ｓ０３の次に、Ｓ０４に示すように、制御装置８は温度予測部３により予測された温度に該当する電圧補正値とＬＣＤ定電圧値とを記憶装置９から取得する。

Ｓ０２において「ＮＯ」の場合、Ｓ０５に示すように、制御装置８は１０ｍｓ毎に例えば合計８回の移動平均を計算する。温度センサの出力は、測定する温度が一定であっても微小にふらついている。Ｓ０５の処理により、温度センサのふらつきによる誤判定を防止している。

ここで、電圧生成回路１およびＬＣＤ２の温度がふらつくたびに、制御装置８が頻繁に電圧補正値と定電圧値を変更すると、ＬＣＤ２のコントラストや輝度が頻繁に変化し画面がちらつく可能性がある。このため、移動平均の算出値が所定の上限値または下限値を超えたときに電圧補正値と定電圧値とを変更する。このとき、この所定の上限値または下限値にヒステリシス幅を持たせる。これにより、電圧補正値や定電圧値をすぐに変化させないようにし、ＬＣＤ２のコントラストや輝度の変化による画面のちらつきを防止することができる。

電圧生成回路１およびＬＣＤ２の温度は、上昇しやすく、下降しにくいという特性を持つ。このため、制御装置８は、Ｓ０５の次にＳ０６に示すように図２における温度のステップが１段階以上上昇した場合、または、２段階以上下降した場合にのみ（Ｓ０６で「ＹＥＳ」）、Ｓ０４の処理へ移行する。

Ｓ０６において「ＮＯ」と判定された場合は、制御装置８は、現在設定されている電圧補正値と定電圧値とを使用する。Ｓ０６の次にＳ０７に示すように、制御装置８は、出力する電圧制御信号が電源投入後の最初に設定された信号か否かを判定する。

Ｓ０７において「ＹＥＳ」の場合、Ｓ０８に示すように、制御装置８は電圧制御信号に所定の値を加えて、ＬＣＤ２の画面が暗くなるように制御信号を変更する。

定電圧生成回路１が実装されたハードウェアにはばらつきがある。このため、電源投入後の最初に設定された信号をそのまま使用した場合、起動時に画面が徐々に暗く収束するユニット、起動時に画面の明るさが変化しないユニット、起動時に画面が徐々に明るくなるユニットというように、ユニット毎に動作の違いが生じてしまう。そのため、Ｓ０８の処理により、どのユニットでも起動後は徐々に画面が明るくなるように統一した制御を行うことができる。

Ｓ０８の次にＳ０９に示すように、制御装置８は、ＰＷＭ生成回路５へ電圧制御信号を出力する。電圧制御信号はＰＷＭ生成回路５でＰＷＭ信号に変換されてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、ＰＷＭ信号に基づいた定電圧値を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４が出力した定電圧値は、ＬＣＤ２に入力されるとともに、フィードバック電圧としてＡ／Ｄコンバータ６に入力される。

Ｓ０９の次にＳ１０に示すように、制御装置８はＡ／Ｄコンバータ６によりＡ／Ｄ変換されたフィードバック電圧値を取得する。

Ｓ１０の次にＳ１１に示すように、制御装置８は、Ａ／Ｄ変換されたフィードバック電圧のデジタル電圧値と、Ｓ０４で取得した電圧補正値とを乗算する。電圧補正値が乗算されたフィードバック電圧のデジタル電圧値は、温度による誤差を補正された正確な電圧値となる。

Ｓ１１の次にＳ１２に示すように、制御装置８は、電圧補正値が乗算されたフィードバック電圧のデジタル電圧値とＳ０４で取得したＬＣＤ定電圧値の差分が、所定の閾値以内か否かを判定する。

Ｓ１２にて「ＹＥＳ」の場合、補正の必要がないため、制御装置８は処理を終了する。

Ｓ１２が「ＮＯ」の場合、制御信号を修正する必要があるため、制御装置８は、上記差分がＰＷＭ信号に換算してどの程度ずれているか（Ｖｐ（％））を算出する。

制御装置８は、Ｓ１３に示すように、このＶｐが（Ｃａｓｅ１）±１．０％未満（図４の｜Ｖｐ｜＜１．０％）か、（Ｃａｓｅ２）±１．０％以上かつ±３．０％未満（図４の１．０％≦｜Ｖｐ｜＜３．０％）か、（Ｃａｓｅ３）±３．０％以上（図４の３．０％≦｜Ｖｐ｜）かを判定する。

この判定結果が、±１．０％未満の場合は、制御装置８は制御信号を、５０ｍｓ毎に０．２％ずつ修正し、±１．０％以上かつ±３．０％未満の場合は５０ｍｓ毎に０．５％ずつ修正し、±３．０％以上の場合は５０ｍｓ毎に２．０％ずつ修正する。

この修正ステップ幅は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の反応速度と同期が取れる範囲内で設定されている。このような処理を行うことによりＬＣＤ２のコントラストや輝度が滑らかに変化し、ユーザに視認性の違和感を覚えさせないようにすることができる。

Ｓ１３の次に、制御装置８は、処理をＳ０９に戻す。

制御装置８は図４において処理を終了（図４のエンド）した後、再び処理をスタート（図３のスタート）に戻す。これにより、ＬＣＤ２の表面温度が変化しても正確にＬＣＤ定電圧値を出力することができる。

以上のように、本実施の形態では、温度毎に記憶された電圧補正値を用いるため、Ａ／Ｄコンバータ６およびこの周辺回路の温度が変化した場合でも所望の電圧を出力することができる。

なお、温度予測部７が予測した温度に対応する電圧補正値が記憶装置９に格納されていない場合、記憶装置９に記憶されている補正値を線形補完することで温度予測部７が予測した温度に対応する電圧補正値を求めることができる。このような処理を行うことにより、記憶装置８に格納されていない温度に対する値が必要になった場合でも、定電圧生成回
路１やＬＣＤ２の実際の温度特性に近い値を用いることができる。

以上のように本発明は、Ａ／Ｄコンバータおよびこの周辺回路の温度が変化しても正確な電圧を出力することができ、正確な定電圧を必要とするＬＣＤ装置等として有用である。

１ 定電圧生成回路
２ ＬＣＤ
３ 輝度調整部
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ ＰＷＭ生成回路
６ Ａ／Ｄコンバータ
７ 温度予測部
８ 制御装置
９ 記憶装置
１０ 温度センサ

Claims (8)

1. 所望の電圧を出力する定電圧生成回路であって、
   この定電圧生成回路の出力電圧値をＡ／Ｄ変換しデジタル電圧値として出力するＡ／Ｄコンバータと、前記定電圧生成回路の温度を予測する温度予測部と、
   温度ごとに電圧を補正するための電圧補正値を記憶する記憶装置と、
   前記定電圧生成回路の出力電圧を制御する電圧制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御装置が出力する電圧制御信号に基づいた電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
   前記制御装置は、前記温度予測部が予測した温度に対応する電圧補正値を前記記憶装置から読み出し、この電圧補正値により前記Ａ／Ｄコンバータが出力するデジタル電圧値を補正し、この補正したデジタル電圧値に基づいて電圧制御信号を出力することを特徴とする定電圧生成回路。
2. 前記制御装置は、補正したデジタル電圧値が所望の定電圧値と異なる場合、補正したデジタル電圧値が所望の定電圧値となるように電圧制御信号を変化させることを特徴とする請求項１に記載の定電圧生成回路。
3. 温度を測定するための温度センサを更に備え、
   前記Ａ／Ｄコンバータはこの温度センサの出力をデジタル温度値として出力し、
   前記温度予測部は前記Ａ／Ｄコンバータが出力するデジタル温度値に基づいて前記定電圧生成回路の温度を予測することを特徴とする請求項１に記載の定電圧生成回路。
4. 所望の電圧を出力する定電圧生成回路であって、
   この定電圧生成回路の出力電圧値をＡ／Ｄ変換しデジタル電圧値として出力するＡ／Ｄコンバータと、前記定電圧生成回路の温度を予測する温度予測部と、
   温度ごとに電圧を補正するための電圧補正値を記憶する記憶装置と、
   前記定電圧生成回路の出力電圧を制御する電圧制御信号を出力する制御装置と、
   前記制御装置が出力する電圧制御信号に基づいた電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
   前記制御装置は、前記温度予測部が予測した温度に対応する電圧補正値を前記記憶装置から読み出し、この電圧補正値により前記Ａ／Ｄコンバータが出力するデジタル電圧値を補正し、この補正したデジタル電圧値に基づいて電圧制御信号を出力する定電圧生成回路と、
   この定電圧生成回路が出力する電圧を入力するＬＣＤと、
   このＬＣＤの輝度を調整する輝度調整信号を出力する輝度調整部とを備えるＬＣＤ装置であって、
   前記温度予測部は前記輝度調整部が出力する輝度調整信号に基づき前記ＬＣＤの表面温度を予測することを特徴とするＬＣＤ装置。
5. 前記温度予測部は、前記輝度調整部が出力する輝度調整信号が表す輝度が高いときには、輝度が低いときと比べてＬＣＤの表面温度が高くなると予測することを特徴とする請求項４に記載のＬＣＤ装置。
6. 前記制御装置は、補正したデジタル電圧値が所望の定電圧となるように所定の時間間隔ごとに電圧制御信号を変化させるものであり、この電圧制御信号を変化させる割合を、補正したデジタル電圧値と前記所望の定電圧との差分に応じて決定することを特徴とする請求項４に記載のＬＣＤ装置。
7. 前記記憶装置には、更に温度毎にＬＣＤの駆動電圧値が格納されており、前記制御装置は
   、前記温度予測部が予測した温度に対応するＬＣＤの駆動電圧値を前記記憶装置から読み出し、このＬＣＤの駆動電圧値を定電圧生成回路が出力する所望の電圧とすることを特徴とする請求項４に記載のＬＣＤ装置。
8. 前記制御装置は、前記温度予測部の出力値の移動平均を算出するとともに、この算出値が所定の上限値または下限値を超えた場合に定電圧生成回路が出力する所望の電圧として新たなＬＣＤの駆動電圧値を設定し、この所定の上限値または下限値はヒステリシス幅を持つことを特徴とする請求項７に記載のＬＣＤ装置。

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