JP2011130553A - 電子回路 - Google Patents

Abstract

【課題】制御ＩＣの有効利用を図る。
【解決手段】電源からの電圧を昇圧回路で昇圧して直列接続されたｎ個のＬＥＤに供給する電子回路における昇圧回路のトランジスターをスイッチング制御するためのパルス信号を出力する制御ＩＣ３０を使用し、直流電源２２とＬＥＤ２４とを接続する電力ライン２５にトランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）４０を設け、制御ＩＣ３０のＤＲＶ端子とトランジスター４０のゲートとに積分回路５０を接続し、積分回路５０によりトランジスター４０をリニア素子として動作させる。これにより、制御ＩＣ３０を高電圧負荷駆動用のＩＣとして用いることができると共に低電圧負荷駆動用のＩＣとしても用いることができ、制御ＩＣ３０に汎用性を持たせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源と高電圧負荷と該電源の電圧を昇圧して前記高電圧負荷に供給する昇圧回路とを備える高電圧負荷駆動用の電子回路における前記昇圧回路が有するスイッチング素子をスイッチング制御するためのパルス信号を出力するパルス出力装置を用いて、低電圧負荷を駆動する低電圧負荷駆動用の電子回路に関する。

従来、この種の電子回路としては、電源と、電源の電圧よりも動作電圧が高い負荷（複数のＬＥＤ）と、電源の電圧を昇圧して負荷に供給する昇圧回路と、昇圧回路を制御する制御回路とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回路では、制御回路によりＰＷＭ信号（パルス信号）を生成し、昇圧回路が備えるスイッチング素子（ＦＥＴ）に出力することにより、スイッチング素子をスイッチング制御して電源の電圧を負荷の動作電圧にまで昇圧している。

特開２００７−３１８８８１号公報

ところで、制御回路の有効利用を図る上で、動作電圧のみ異なる負荷に対しても同じ制御回路を用いることが望ましい。しかしながら、単に上述した電子回路に負荷のみを置き換えるものとすると、昇圧回路の特性上、スイッチング素子をオフしているときでも電源はコイルとダイオードを介して負荷に接続されるため、負荷に微弱な電流が流れ、負荷の動作電圧によっては誤動作を起こすおそれがある。

本発明の電子回路は、パルス出力装置に汎用性を持たせ、装置の有効利用を図ることを主目的とする。

本発明の電子回路は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電子回路は、
電源と高電圧負荷と該電源の電圧を昇圧して前記高電圧負荷に供給する昇圧回路とを備える高電圧負荷駆動用の電子回路における前記昇圧回路が有するスイッチング素子をスイッチング制御するためのパルス信号を出力するパルス出力装置を用いて、低電圧負荷を駆動する低電圧負荷駆動用の電子回路であって、
前記パルス出力装置からのパルス信号を入力して積分する積分回路と、
前記電源と前記低電圧負荷とを接続する電力ラインに取り付けられ、前記積分回路の出力によりリニア動作する素子と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電子回路では、電源と高電圧負荷と電源の電圧を昇圧して高電圧負荷に供給する昇圧回路とを備える高電圧負荷駆動用の電子回路における昇圧回路が有するスイッチング素子をスイッチング制御するためのパルス信号を出力するパルス出力装置を用いて、このパルス出力装置からのパルス信号を入力して積分する積分回路を設けると共に、電源と低電圧負荷とを接続する電力ラインに積分回路の出力によりリニア動作する素子を取り付けることにより、低電圧負荷を駆動する低電圧負荷駆動用の電子回路として構成する。これにより、パルス出力装置を高電圧負荷駆動用の電子回路と低電圧負荷駆動用の電子回路で共用することができるから、パルス出力装置に汎用性を持たせることができ、装置の有効利用を図ることができる。ここで、「素子」には、ＭＯＳＦＥＴが含まれる。

こうした本発明の電子回路において、前記パルス出力装置は、前記高電圧負荷駆動用の電子回路における前記高電圧負荷を流れる電流を直接または間接に検出してフィードバック制御するための第１の誤差増幅器を備え、前記第１の誤差増幅器は、前記低電圧負荷を流れる電流を直接または間接に検出してフィードバック制御するために用いられるものとすることもできる。

また、本発明の電子回路において、前記パルス出力装置は、前記高電圧負荷駆動用の電子回路における前記昇圧回路のスイッチング素子を流れる電流を監視するための第２の誤差増幅器を備え、前記第２の誤差増幅器は、グランドに接地されてなるものとすることもできる。

本実施形態の低電圧負荷駆動用の電子回路２０の構成の概略を示す構成図。 高電圧負荷駆動用の電子回路１２０の構成の概略を示す構成図。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である低電圧負荷駆動用の電子回路２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、高電圧負荷駆動用の電子回路１２０の構成の概略を示す構成図である。

本実施形態の電子回路２０は、負荷の動作電圧が電源電圧よりも高い高電圧負荷駆動用の制御ＩＣ３０を用いて負荷の動作電圧が電源電圧よりも低い低電圧負荷を駆動するための回路、例えば、液晶ディスプレーのバックライト用に搭載された直列接続のｎ個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させるための制御ＩＣを用いて同様にバックライト用に搭載された１個の発光ダイオードを点灯させるための回路として構成されている。まず、高電圧負荷駆動用の電子回路１２０について説明し、その後に、本実施形態の低電圧負荷駆動用の電子回路２０について説明する。

高電圧負荷駆動用の電子回路１２０は、図２に示すように、回路全体の制御を司る制御ＩＣ３０と、＋５Ｖ（或いは３．３Ｖ）の直流電源１２２と、負荷として直列接続されたｎ個のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘと、直流電源２２とＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘとの間に介在しスイッチング素子としてのトランジスター（例えばＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ）１４８のスイッチングにより直流電源２２からの直流電圧を昇圧してＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘに供給する昇圧回路１４０と、ＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘに接続された電流検出用の抵抗１２６と、トランジスター１４８に接続された電流検出用の抵抗１２８とを備える。なお、ＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘは、１灯あたりの動作電圧が３Ｖ〜３．５Ｖとなっており、直列接続された複数のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘを点灯させるためには、昇圧回路１４０により電源１２２の電圧を昇圧する必要がある。

昇圧回路１４０は、直流電源１２２に接続されたコイル１４２と、コイル１４２とＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘとに接続されたダイオード１４４と、コイル１４２とダイオード１４４との接続点と抵抗１２８とにドレインとソースが接続されたスイッチング素子としてのトランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）１４８と、電源１２２から見てＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘに並列接続された平滑用のコンデンサー１４６とにより構成されている。

制御ＩＣ３０は、ＰＷＭ信号（パルス信号）を用いて昇圧回路１４０のトランジスター１４８をスイッチングするためのＩＣチップとして構成されており、基準電圧が０．１Ｖの基準電源３１と、ＩＳ端子（電流検出用端子）から入力された入力電圧と基準電圧とを比較してその誤差を増幅して出力する誤差増幅器３２と、ＦＢ端子（電流フィードバック制御用端子）から入力された入力電圧と基準電圧とを比較してその誤差を増幅して出力する誤差増幅器３４と、電圧指令を生成すると共に生成した電圧指令の振幅と三角波発振器からの三角波の振幅とをコンパレータによって比較することにより電圧指令を変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路３６と、ＤＲＶ端子にトランジスター１４８のゲートが接続されＰＷＭ回路３６で生成したＰＷＭ信号に従ってトランジスター１４８のゲートにパルス電圧を作用させることによりトランジスター１４８をドライブするドライブ回路３８と、を備える。この制御ＩＣ３０では、誤差増幅器３４で出力された誤差が打ち消されるようＰＷＭ回路３６で電圧指令を生成すると共にＰＷＭ信号を生成しており、生成したＰＷＭ信号を用いてドライブ回路３８によりトランジスタ１４８をスイッチング制御することにより、ＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘを流れる電流をフィードバック制御により制御している。また、制御ＩＣ３０は、誤差増幅器３２で出力された誤差が閾値を超えると、ＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘに許容範囲を超える電流が流れていると判断して、ＰＷＭ回路３６で生成する電圧指令に制限を加えることにより、回路の保護を図っている。

本実施形態の電子回路２０は、図１に示すように、上述した制御ＩＣ３０と、＋５Ｖ（或いは＋３．３V)の直流電源２２と、直流電源２２に接続された負荷としての１個のＬＥＤ２４と、直流電源２２とＬＥＤ２４とを接続する電力ライン２５にドレインとソースが接続されたトランジスター（例えばＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ）４０と、電力ライン２５に接続された電流検出用の抵抗２６と、制御ＩＣ３０のＤＲＶ端子とトランジスター４０のゲートとの間に接続された積分回路５０と、を備える。

積分回路５０は、抵抗５２とコンデンサー５４とを直列に接続し、コンデンサー５４を出力とする周知のＲＣ回路である。この積分回路５０は、制御ＩＣ３０からのパルス信号（パルス電圧）を積算して直流信号としてトランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）４０のゲートに印加することにより、トランジスター４０がリニア素子として動作するよう比較的大きな時定数τ（抵抗５２の抵抗値とコンデンサー５４の静電容量）が定められている。

本実施形態の電子回路２０では、制御ＩＣ３０のＦＢ端子がトランジスター４０と抵抗２６との接続点に接続され、ＩＳ端子がグランドに接地されており、ＦＢ端子の入力電圧を誤差増幅器３４に入力すると共に入力電圧と基準電圧との誤差を増幅し、誤差増幅器３４からの誤差が打ち消されるようＰＷＭ回路３６で電圧指令を生成して三角波との比較によりＰＷＭ信号を生成し、ドライブ回路３８でパルス信号として積分回路５０に出力することにより、負荷としてのＬＥＤ２４を流れる電流が定電流となるようフィードバック制御する。なお、このフィードバック制御を適切に行なうために、制御ＩＣ３０は比較的高い精度（例えば、誤差が±０．２％程度）で電流検出できるよう設計されている。

このように、本実施形態では、電源電圧に対して昇圧が必要な高電圧の負荷である複数のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘを点灯させるために昇圧回路１４０のトランジスター１４８にスイッチング用のパルス信号を出力する制御ＩＣ３０を用いて、電源電圧に対して昇圧不要の負荷である１個のＬＥＤ２４を点灯させるために、電源２２とＬＥＤ２４とを接続する電力ライン２５にトランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）４０を取り付け、制御ＩＣ３０からのパルス信号を積分回路５０を介してトランジスター４０に出力することにより、トランジスター４０をリニア素子として動作させているのである。これにより、制御ＩＣ３０を、高電圧負荷の駆動に用いることができると共に低電圧負荷の駆動にも用いることができるから、ＩＣに汎用性を持たせることができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の１個のＬＥＤ２４が「低電圧負荷」に相当し、直列接続されたｎ個のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘが「高電圧負荷」に相当し、制御ＩＣ３０が「パルス出力装置」に相当し、積分回路５０が本発明の「積分回路」に相当し、トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）４０が「素子」に相当する。

以上説明した実施例の電子回路２０によれば、電源１２２からの電圧を昇圧回路１４０で昇圧して直列接続されたｎ個のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘに供給する電子回路１２０における昇圧回路１４０のトランジスター１４８をスイッチング制御するためのパルス信号を出力する制御ＩＣ３０を使用し、直流電源２２とＬＥＤ２４とを接続する電力ライン２５にトランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）４０を設け、制御ＩＣ３０のＤＲＶ端子とトランジスター４０のゲートとに積分回路５０を接続し、制御ＩＣ３０からのパルス信号を積分回路５０を介してトランジスター４０のゲートに出力することにより、トランジスター４０をリニア素子として動作させるから、制御ＩＣ３０を高電圧負荷駆動用のＩＣとして用いることができると共に低電圧負荷駆動用のＩＣとしても用いることができる。この結果、制御ＩＣ３０に汎用性を持たせることができ、その有効利用を図ることができる。

上述した実施形態では、パルス信号を出力する制御ＩＣ３０を、１個のＬＥＤ２４を点灯させる１灯用と直列接続されたｎ個のＬＥＤ１２４ａ〜１２４ｘを点灯させる多灯用とで共用する場合を例に説明したが、これに限られず、高電圧負荷と低電圧負荷とで共用することができる如何なる負荷に適用するものとしてもよい。

上述した実施形態では、制御ＩＣ３０のＤＲＶ端子を積分回路５０を介して接続することにより制御ＩＣ３０からのパルス信号を用いてリニア動作させる素子としてＭＯＳＦＥＴ（トランジスター４０）を用いるものとしたが、これに限られず、制御ＩＣ３０からのパルス信号によりリニア動作できる素子であれば如何なる素子（スイッチング素子）であっても構わない。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

２０，１２０ 電子回路、２２，１２２ 直流電源、２４，１２４ａ〜１２４ｘ ＬＥＤ、２６，１２６，１２８ 抵抗、３０ 制御ＩＣ、３１ 基準電源、３２，３４ 誤差増幅器、３６ ＰＷＭ回路、３８ ドライブ回路、４０ トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）、５０ 積分回路、５２ 抵抗、５４ コンデンサー、１４０ 昇圧回路、１４２ コイル、１４４ ダイオード、１４６ コンデンサー、１４８ トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）。

Claims (4)

1. 電源と高電圧負荷と該電源の電圧を昇圧して前記高電圧負荷に供給する昇圧回路とを備える高電圧負荷駆動用の電子回路における前記昇圧回路が有するスイッチング素子をスイッチング制御するためのパルス信号を出力するパルス出力装置を用いて、低電圧負荷を駆動する低電圧負荷駆動用の電子回路であって、
   前記パルス出力装置からのパルス信号を入力して積分する積分回路と、
   前記電源と前記低電圧負荷とを接続する電力ラインに取り付けられ、前記積分回路の出力によりリニア動作する素子と、
   を備える電子回路。
2. 請求項１記載の電子回路であって、
   前記パルス出力装置は、前記高電圧負荷駆動用の電子回路における前記高電圧負荷を流れる電流を直接または間接に検出してフィードバック制御するための第１の誤差増幅器を備え、
   前記第１の誤差増幅器は、前記低電圧負荷を流れる電流を直接または間接に検出してフィードバック制御するために用いられる
   電子回路。
3. 請求項１または２記載の電子回路であって、
   前記パルス出力装置は、前記高電圧負荷駆動用の電子回路における前記昇圧回路のスイッチング素子を流れる電流を監視するための第２の誤差増幅器を備え、
   前記第２の誤差増幅器は、グランドに接地されてなる
   電子回路。
4. 前記素子は、ＭＯＳＦＥＴである請求項１ないし３いずれか１項に記載の電子回路。

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