JP2011253773A - Ｌｅｄ駆動装置およびこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを駆動するＰＷＭ制御信号のオン時間が短くなった場合でも安定した制御ができるＬＥＤ駆動装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ駆動装置２００は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００のほか、インダクタＬ１、ダイオードＤ１および容量Ｃ１、およびバックライトＢＬを含む。ＬＥＤ駆動ＩＣ１００は、入力電圧ＶＩＮをＬＥＤに供給する電圧ＶＯＵＴに変換制御するためのスイッチング信号ＳＤとＬＥＤからの帰還入力される端子電圧に基づく帰還電圧ＶＲを生成する出力制御回路１０と、第２制御信号ＳＡと帰還電圧ＶＲに基づき第１制御信号ＳＡのオン時間が調整された第３制御信号ＳＢを生成しかつ第３制御信号ＳＢを出力制御回路１０へ出力するスイッチングパルス調整回路３０と、第１制御信号ＳＡに基づいて第２制御信号ＳＣを生成する信号判定部２０とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の直列接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動するＬＥＤ駆動装置に関し、特に電圧源としてスイッチングレギュレータを備え、かつ、ＬＥＤがパルス幅変調（ＰＷＭ）で駆動されるＬＥＤ駆動装置およびこれを備えた電子機器に関する。

ＬＥＤはたとえばビデオカメラ、電子スチルカメラ、ノート型パソコンなどの電子機器のバックライトとして使用される。またＬＥＤを光源として使用する場合、例えば調光制御用としてＰＷＭ信号が用いられる。このＰＷＭ信号は、ＬＥＤの発光量や輝度等を一定にするために使用されるものであって、ＰＷＭ方式のスイッチングレギュレータとは別に用意されるものである。本発明のＬＥＤ駆動装置にかかる先行技術としてはたとえば次のような特許文献が知られている。

特許文献１（特開２００５―４５８５０号公報）は、スイッチング定電流電源装置に関し、たとえばＬＥＤを含む表示装置等の負荷に流れる電流が断続を繰り返す場合でも、負荷電流を安定化することができるスイッチング定電流電源装置を提供する。

特許文献２(特開２００５−１７４７２５号公報)は、ＬＥＤの点灯回路、調光システム等を開示する。

特許文献３（特開２００７−２９５７６７号公報）は、複数の直列接続されたＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動装置に関し、特に電圧源として昇圧チョッパレギュレータを備えるＬＥＤ駆動装置に関する。

特許文献４（特開２００７−２５８４５９号公報）は、ＰＷＭ制御により十分に減光することができるＬＥＤバックライト駆動装置を提供する。

特許文献５（特開２００８−５３６２９号公報）は、電源電圧の変動があってもＬＥＤを一定の輝度となるように駆動することができるＬＥＤ駆動装置を提供するとしている。

特開２００５―４５８５０号公報 特開２００５−１７４７２５号公報 特開２００７−２９５７６７号公報 特開２００７−２５８４５９号公報 特開２００８−５３６２９号公報

ＬＥＤを、スイッチングレギュレータを用いてＰＷＭ信号で制御する駆動装置では、ＬＥＤを駆動するために供給されるＰＷＭ信号のオン時間（例えばパルスのハイレベル区間）が短くなると出力トランジスタのオン時間が短くなる。つまり出力電圧を保つために必要なオン時間に対して、供給されるＰＷＭ信号のオン時間が短いために十分なオン時間が得られなくなり出力電圧が下がる。よってＬＥＤを光らすために必要な電圧が確保できないという不具合が生じる。

本発明の課題は、上記に鑑み、輝度調整のために供給されるＰＷＭ信号のオン時間が短くなったとしても、ＬＥＤ駆動装置に供給する出力電圧が低下することが無いように制御可能なＬＥＤ駆動装置およびこれを備えた電子機器を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第１の態様は、入力電圧を所定の出力電圧に変換制御するための出力トランジスタと、前記出力電圧が供給されるＬＥＤと、ＰＷＭ信号である第１制御信号に基づいて第２制御信号を生成する信号判定部と、前記ＬＥＤの電圧降下に基づく帰還電圧と前記第２制御信号に基づき前記第１制御信号のオン時間が調整された第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整回路と、前記第３制御信号と前記帰還電圧に基づいて前記出力トランジスタに供給するスイッチング信号を生成する出力制御回路とを備える。

こうした構成によれば、たとえ第１制御信号のオン時間が短いとしてもスイッチングパルス調整回路を用いることで、ＬＥＤ駆動装置内部において比較的容易にオン時間を調整することができる。また信号判定部を有することで外部から供給される制御信号のオン時間を調整するべきか否かを判定することもできる。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様に係るＬＥＤ駆動装置において、前記出力制御回路は、前記帰還電圧をバッファ電圧として出力するバッファ回路と、前記バッファ電圧と第１参照電圧に基づいて誤差電圧を生成する誤差増幅器と、前記誤差電圧信号と三角波電圧信号を比較してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭコンパレータと、前記ＰＷＭ信号と前記第３制御信号に基づいて前記スイッチング信号を生成するスイッチング制御部とを備える。

こうした構成によれば、スイッチング制御部は第１制御信号のオン時間が調整されたスイッチングパルス調整信号に基づいてスイッチングパルス信号を生成できるので、比較的容易に出力電圧を保つことができる。

本発明の第３の態様は、上記第２の態様に係るＬＥＤ駆動装置において、前記スイッチングパルス調整回路は、前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第１出力信号を生成する第１比較器と、前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第２出力信号を生成する第２比較器と、前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第２制御信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間が調整された前記第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整部とを備える。

こうした構成によれば、バッファ電圧を参照電圧と比較し、その比較結果に応じて第１制御信号のオン時間を増減させたスイッチングパルス調整信号を生成することができる。

本発明の第４の態様は、上記第３の態様に係るＬＥＤ駆動装置において、前記スイッチング調整部は、前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第２制御信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間を調整するための調整信号を生成する判定部と、前記調整信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間が調整された前記第３制御信号を生成する加算器とを備える。

こうした構成によれば、バッファ電圧を参照電圧の比較結果に応じて、第１制御信号のオン時間を増減させたスイッチングパルス調整信号を生成することができる。

本発明に係る第５の態様は、ＬＥＤ駆動装置において入力電圧を所定の出力電圧に変換制御するための出力トランジスタと、前記出力電圧が供給されるＬＥＤと、ＰＷＭ信号である第１制御信号に基づいて第２制御信号を生成する信号判定部と、前記ＬＥＤの電圧降下に基づく帰還電圧と前記第２制御信号に基づき前記第１制御信号のオン時間が調整された第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整回路と、前記第３制御信号と前記帰還電圧に基づいて前記出力トランジスタに供給するスイッチング信号を生成する出力制御回路と、前記第１制御信号に基づいて前記ＬＥＤに駆動電流を供給する電流駆動回路とを備える。

こうした構成によれば、たとえ第１制御信号のオン時間が短いとしてもスイッチングパルス調整回路を用いることで、ＬＥＤ駆動装置内部において比較的容易にオン時間を調整することができる。また信号判定部を有することで外部から供給される制御信号のオン時間を調整するべきか否かを判定することもできる。また電流駆動回路の制御を第１制御信号を利用することもできる。

本発明に係る第６の様態は、電子機器において、入力電圧を生成する直流電圧源と、前記第１制御信号を出力するマイコンと、前記第１制御信号と前記入力電圧に応じて前記出力電圧と前記駆動電流を出力する請求項６記載のＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤ駆動装置から出力されるＬＥＤに供給する前記出力電圧と前記駆動電流が入力される液晶ディスプレイと、を備える。

こうした構成によれば、第１制御信号のオン時間が短くてもスイッチングパルス調整回路を用いることで、ＬＥＤ駆動装置内部において比較的容易にオン時間を調整することができる。また信号判定部を有することで外部から供給される制御信号のオン時間を調整するか否かを判別することができる。また電流駆動回路の制御を外部から供給される制御信号を利用することができる。

本発明のＬＥＤ駆動装置およびこれを用いた電子機器は、ＬＥＤを駆動するために供給されるＰＷＭ信号のオン時間が短くなったとしても、出力電圧を下げることなく制御可能となる。またＰＷＭ信号の周波数を、可聴周波数を超えた周波数領域で使用するので、ＬＥＤ駆動装置および電子機器が実装される実装基板側に生ずる音鳴りを防止することが可能となる。

本発明に係る電子機器の一実施形態を示すブロック図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００の一構成例を示す回路図。 本発明に係るＬＥＤ駆動ＩＣ１００の一構成例を示すブロック図。 本発明に係る信号判定部２０の一構成例を示すブロック図。 本発明に係るスイッチングパルス調整部３３の一構成例を示すブロック図。 本発明に係るスイッチングパルス調整部３３におけるパルスオン時間の調整方法を示す表。 本発明に係る電流駆動回路５０の一構成例を示す回路図。 本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００の制御に関するタイミングチャート。

図１は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示すブロック図である。電子機器１は、バッテリなどの直流電圧源２と、輝度調整などの制御信号を供給するマイコン３と、直流電圧源２の出力とマイコンからの制御信号に基づいて駆動するＬＥＤ駆動装置２００と、電子機器の表示手段である液晶ディスプレイ４と、を有して成る。

ＬＥＤ駆動装置２００は、直流電圧源２から印加される入力電圧ＶＩＮとマイコン３から供給される第１制御信号ＳＡから所望の出力電圧ＶＯＵＴおよびＬＥＤ駆動電流ＩＬＥＤを生成し、該出力電圧Ｖｏｕｔおよび該ＬＥＤ駆動電流を液晶ディスプレイ４に供給する。特に供給先として挙げられるのは、液晶ディスプレイ４に備えられるＬＥＤバックライトに供給される。なお、第１制御信号ＳＡはＰＷＭ［Pulse Width Modulation］信号であり、その周波数はたとえば２５[ｋＨｚ]に設定される。

図２は、ＬＥＤ駆動装置２００の一構成例を示す回路図である。

図２に示すように、本実施形態のＬＥＤ駆動装置２００は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００のほか、インダクタＬ１、ダイオードＤ１（ショットキーバリアダイオード）、および容量Ｃ１を有して成る昇圧型スイッチングレギュレータ（チョッパ型レギュレータ）とバックライトＢＬを含む。バックライトＢＬは、図１に示した液晶ディスプレイ４に内蔵される。

ＬＥＤ駆動ＩＣ１００はたとえば半導体ＩＣで構成されている。ＬＥＤ駆動ＩＣ１００は各種各様の電圧や信号を入力し又出力するためにたとえば外部端子Ｔ１〜Ｔ９が用意されている。一般的にＬＥＤ駆動ＩＣ１００には図示しない回路部が内蔵されていることが少なくない。こうした場合には、外部端子Ｔ１〜Ｔ９とは別の外部端子がさらに用意されることになる。

外部端子Ｔ１〜Ｔ６は、たとえばバックライトＢＬを接続するために用意される。バックライトＢＬは、たとえばノート型パソコンに用いられる。外部端子Ｔ１には発光ダイオード列ＬＥＤ１が接続される。発光ダイオード列ＬＥＤ１はたとえば１０個のＬＥＤが直列に接続されて構成される。ただし接続する構成は、使用する環境によって任意に設定される。

外部端子Ｔ２〜Ｔ６にも、外部端子Ｔ１と同様に発光ダイオード列ＬＥＤ２〜ＬＥＤ６が接続される。ただし作図の便宜上、発光ダイオード列ＬＥＤ３〜ＬＥＤ５は割愛している。

外部端子Ｔ７は、たとえばマイコン３から入力される第１制御信号ＳＡを受け入れるために用意されている。第１制御信号ＳＡは発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の輝度調整用のＰＷＭ信号である。

外部端子Ｔ８は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００の電源電圧供給端子として用意される。

外部端子Ｔ９は、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００の接地端子として用意される。

ＬＥＤ駆動ＩＣ１００は、出力制御回路１０と、信号判定部２０と、スイッチング調整回路３０と、発振器４０と、電流駆動回路５０と、抵抗Ｒ１および出力トランジスタＭ１（Ｎチャネル型電界効果トランジスタ）を有して成る。なお、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００には、上記した構成のほか、たとえば、温度保護回路などを組み込むこともできる。

また抵抗Ｒ１および出力トランジスタＭ１はＬＥＤ駆動ＩＣ１００の内部に構成するとしたが、ＬＥＤ駆動ＩＣ１００の外部に設けても構わない。

出力制御回路１０は、出力トランジスタＭ１のオン／オフ制御を行う手段であり、バッファ回路１１と、誤差増幅器１２と、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］コンパレータ１３と、発振器１４と、スイッチング制御部１５とを有して成る。すなわち、出力制御回路１０は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、容量Ｃ１、出力トランジスタＭ１、および、抵抗Ｒ１と協働して、入力電圧ＶＩＮを所定の出力電圧ＶＯＵＴに変換、生成して複数のＬＥＤで構成される発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６に出力電圧ＶＯＵＴを供給する。バッファ回路１１は、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６と電流駆動回路５０との接続ノードにおける帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６、すなわち出力電圧から発光ダイオード列の電圧降下した電圧に相当する電圧のうち、接地端である外部端子Ｔ９からみて最も低い帰還電圧をバッファ電圧ＶＲとして出力する。そしてバッファ電圧ＶＲを所定の参照電圧Ｖ１と一致するように出力電圧ＶＯＵＴを制御する手段として機能する。なお、「バッファ電圧」なる意味合いは、バッファ回路１１から出力される出力電圧を指すが、その実体は、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のうちで、電圧降下の最も大きなもの又は最も小さなものがバッファ電圧ＶＲに相当する。たとえば、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の中で発光ダイオード列ＬＥＤ１における電圧降下が最も大きいとすれば、帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６の中で、帰還電圧ＶＬ１が接地端子Ｔ９からみて最も小さくなるので、バッファ電圧ＶＲは、帰還電圧ＶＬ１に相当する電圧を示すことになる。なお、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の中で電圧降下が最も小さなものを検出しようとする場合は、バッファ回路１１の非反転入力端（＋）と反転入力端（−）の極性を変えるとよい。すなわち、帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６をバッファ回路１１の反転入力端（−）に各別に入力するようにし、非反転入力端（＋）と出力端とを共通接続するようにするとよい。

信号判定部２０は、ＬＥＤ駆動装置２００の外部に用意された、たとえばマイコン３などの外部デバイスから入力される第１制御信号ＳＡのハイレベルが維持される時間を検出し、検出された時間に基づいて第１制御信号ＳＡの周期を判定し、判定結果に基づいてスイッチングパルス調整回路３０の機能をオン／オフする手段である。すなわち信号判定部２０は、発振器４０から出力されるクロック信号ＣＬＫに基づいて第１制御信号ＳＡのハイレベル区間の時間をカウントし、その時間に基づいてスイッチングパルス調整回路３０の機能をオン／オフするための第２制御信号ＳＣを生成する。

信号判定部２０は、第１制御信号ＳＡのハイレベルが維持される時間を検出するとしたが、ローレベルを検知して周期を判定しても構わない。

スイッチングパルス調整回路３０は、出力制御回路１０において生成されるスイッチング信号ＳＤのデューティ比すなわち出力トランジスタＭ１のオン時間を調整する手段であり、第１コンパレータ３１と第２コンパレータ３２と、スイッチングパルス調整部３３からなる。すなわち、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６と電流駆動回路５０との接続ノードにおける帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６のうち、接地端である外部端子Ｔ９からみて最も低い帰還電圧に相当するバッファ電圧ＶＲを直流電圧源Ｅ２と直流電圧源Ｅ３で比較し、比較結果に基づいてスイッチング信号ＳＤのデューティ比を調整する。なお、外部端子Ｔ９からみて最も高い帰還電圧によってバッファ回路１１を動作させることを望む場合は、前に述べたように、バッファ回路１１の非反転入力端（＋）と反転入力端（−）の極性を変えるとよい。

電流駆動回路５０は、マイコン３などの外部デバイスから入力される第１制御信号ＳＡに基づいて、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６に所定の駆動電流を供給する手段である。

図２に示すＬＥＤ駆動装置２００において、出力トランジスタＭ１のドレインＤは、インダクタＬ１（数十［μＨ］）を介して、入力電圧ＶＩＮの印加端に相当する外部端子Ｔ８に接続される。出力トランジスタＭ１のソースＳは、抵抗Ｒ１（数十［ｍΩ］）を介して接地端子Ｔ９に接続されている。外部端子Ｔ８には、ダイオードＤ１のアノードが接続され、そのカソードは、容量Ｃ１（数［μＦ］）の一端に接続される一方、出力電圧ＶＯＵＴの引出端として、液晶ディスプレイ４のバックライトを構成する発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の各アノードにも接続されている。容量Ｃ１の他端は接地端子Ｔ９に接続される。

出力制御回路１０において、ＰＷＭコンパレータ１３の非反転入力端（＋）は、発振器１４の出力端に接続されている。ＰＷＭコンパレータ１３の反転入力端（−）は、誤差増幅器１２の出力端に接続されている。誤差増幅器１２の非反転入力端（＋）は、直流電圧源Ｅ１の印加端に接続されている。なお直流電圧源Ｅ１の印加端とは周囲温度の変化に依らないバンドギャップ電源回路の出力端などが相当する。誤差増幅器１２の反転入力端（−）はバッファ回路１１の出力端に接続されている。バッファ回路１１の第１〜第６非反転入力端（＋）は、それぞれ、端子Ｔ１〜Ｔ６を介して発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のカソードに接続されている。バッファ回路１１の反転入力端（−）はバッファ回路１１の出力端と接続されている。スイッチング制御部１５には、スイッチングパルス調整回路３０からの第３制御信号ＳＢとＰＭＷコンパレータ１３からのＰＷＭ信号Ｓ１が入力されている。スイッチング制御部１５の出力端は、出力トランジスタＭ１のゲートＧに接続されている。

発振器１４の出力端から出力される信号波形は、三角波形状のほか、鋸波形状であってもよい。またバッファ回路１１は複数の非反転入力端（＋）を持つ構成としているが、一つの非反転入力端（＋）しか持たない構成でも構わない。この場合バッファ回路１１が生成するバッファ電圧ＶＲは非反転入力端（＋）に印加された電圧にほぼ等しい。

信号判定部２０においては、マイコン３などの外部デバイスから入力される第１制御信号ＳＡ信号と、発振器４０から出力されるクロック信号ＣＬＫが入力されている。

スイッチングパルス調整回路３０において、第１コンパレータ３１の反転入力端（−）は、バッファ回路１１の出力端に接続されている。第１コンパレータ３１の非反転入力端（＋）は、直流電圧源Ｅ２の印加端に接続されている。なお直流電圧源Ｅ２の印加端とは周囲温度の変化に依らないバンドギャップ電源回路の出力端などが相当する。第２コンパレータ３２の反転入力端（−）は、バッファ回路１１の出力端に接続されている。第２コンパレータ３２の非反転入力端（＋）は、直流電圧源Ｅ３の印加端に接続されている。なお直流電圧源Ｅ３の印加端も周囲温度の変化に依らないバンドギャップ電源回路の出力端などが相当する。スイッチングパルス調整部３３には第１コンパレータ３１からの出力信号Ｓ３と、第２コンパレータ３２からの出力信号Ｓ４と、マイコン３などの外部デバイスから入力される第１制御信号ＳＡと、信号判定部２０からの第２制御信号ＳＣが入力されている。

電流駆動回路５０において、電流駆動回路５０には外部端子Ｔ１〜Ｔ６（Ｔ３〜Ｔ５は不図示）を介して発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のカソードに接続されている。またマイコン３などの外部デバイスから第１制御信号ＳＡが入力されている。

図３は、図２のＬＥＤ駆動ＩＣ１００における各回路要素間の接続関係を示すブロック図である。各ブロックについての主な説明は上記と同様のため省く。また図２において抵抗Ｒ１および出力トランジスタＭ１はＬＥＤ駆動ＩＣ１００に含まれている構成としているが、図３では不図示としている。つまり出力制御回路１０と、信号判定部２０と、スイッチングパルス調整回路３０と、発振器４０および電流駆動回路５０の各ブロックを示す。この構成は抵抗Ｒ１および出力トランジスタＭ１をＬＥＤ駆動ＩＣ１００の外付けとした場合にも適用することができる。

ＬＥＤ駆動ＩＣ１００に入力される信号や電圧としては、マイコン３などの外部デバイスから入力される第１制御信号ＳＡ信号と液晶ディスプレイ４のバックライトを構成する発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６側から入力される帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６である。そして出力される信号や電流は、出力制御回路１０から出力されるスイッチング信号ＳＤと、電流駆動回路５０から出力される発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６を駆動する駆動電流ＩＬＥＤである。

電流駆動回路５０には、スイッチングパルス調整回路３０と信号判定部２０に入力される信号と同様の第１制御信号ＳＡが入力されるが、第１制御信号ＳＡとは異なる制御信号を用いても構わない。

出力トランジスタＭ１は、スイッチング制御部１５から出力されるスイッチング信号ＳＤに応じてオン／オフ制御される出力パワートランジスタである。出力トランジスタＭ１は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタとして示したが、Ｐチャネル型電界効果トランジスタであっても構わない。また、電界効果トランジスタではなく、ＮＰＮバイポーラトランジスタ、またはＰＮＰバイポーラトランジスタに置き換えても構わない。

出力トランジスタＭ１がオン状態にされると、インダクタＬ１には出力トランジスタＭ１を介して接地端である外部端子Ｔ９に向けたコイル電流Ｉｃｏｉｌが流れ、その電気エネルギが蓄えられる。なお、出力トランジスタＭ１のオン期間において、すでに容量Ｃ１に電荷が蓄積されていた場合、負荷である発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６には、容量Ｃ１からの電流が流れることになる。また、このとき、ダイオードＤ１のアノード電位は、出力トランジスタＭ１を介して、ほぼ接地電位まで低下するため、ダイオードＤ１は逆バイアス状態となり、容量Ｃ１から出力トランジスタＭ１に向けて電流が流れ込むことはない。

一方、出力トランジスタＭ１がオフ状態にされると、インダクタＬ１に生じた逆起電圧によって、そこに蓄積されていた電気エネルギが放出される。このとき、ダイオードＤ１は順バイアス状態となるため、ダイオードＤ１を介して流れる電流は、負荷である発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６に流れ込むとともに、容量Ｃ１を介して接地端である外部端子Ｔ９にも流れ込み、容量Ｃ１を充電することになる。上記の動作が繰り返されることによって、負荷である発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６には、容量Ｃ１によって昇圧され、かつ、平滑された直流成分である出力電圧ＶＯＵＴが供給される。

このように、本実施形態のＬＥＤ駆動ＩＣ１００は、出力トランジスタＭ１のオン／オフ制御によってエネルギ貯蔵素子であるインダクタＬ１を駆動することにより、入力電圧ＶＩＮを昇圧して出力電圧ＶＯＵＴを生成するチョッパ型昇圧回路の一構成要素として機能する。

図２の出力制御回路１０において、バッファ回路１１は、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６のカソード端から各々引き出される帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６は出力電圧ＶＯＵＴから発光ダイオード列の電圧降下した電圧に相当する。そして帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６のうち接地端である外部端子Ｔ９からみて最も低い電圧をバッファ電圧ＶＲとして出力する。

なお、上記バッファ回路１０は複数の発光ダイオード列のカソード端が入力されている構成としているが、発光ダイオード列がひとつだけ接続される構成でも構わない。その場合、接続された発光ダイオード列のカソード端の電圧、すなわち出力電圧ＶＯＵＴから発光ダイオード列の電圧降下分を差し引いた電圧に相当する帰還電圧ＶＬ１〜ＶＬ６に基づいてバッファ電圧ＶＲを出力する。

誤差増幅器１２は、バッファ回路１１から出力されるバッファ電圧ＶＲと、誤差増幅器１２の非反転入力端に印加される所定の参照電圧Ｖ１との差分を増幅して誤差電圧Ｓ２を生成する。

ＰＷＭコンパレータ１３は、非反転入力端（＋）に印加されるスロープ電圧Ｖｓｌｏｐｅと、反転入力端子（−）に印加される誤差電圧Ｓ２を比較することで、その比較結果に応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ１を生成する。すなわち、ＰＷＭ信号Ｓ１の論理は、誤差電圧Ｓ２がスロープ電圧Ｖｓｌｐよりも高ければローレベルとなり、低ければハイレベルとなる。

スイッチング制御部１５は、ＰＷＭ信号Ｓ１とスイッチングパルス調整回路３０から出力される第３制御信号ＳＢに基づいてスイッチング信号ＳＤを生成し、出力トランジスタＭ１のゲートＧにスイッチング信号ＳＤを供給する。なおスイッチング制御部１５は入力されるＰＷＭ信号Ｓ１及び第３制御信号ＳＢがそれぞれハイレベルの時にスイッチング信号ＳＤをハイレベルに保持する。従って、両者がハイレベルの時に出力トランジスタＭ１はオン状態とされる。一方、ＰＷＭ信号Ｓ１または第３制御信号ＳＢのうちいずれか一つでもローレベルとされている間は、スイッチング信号ＳＤはローレベルを保持する。従って、出力トランジスタＭ１はオフ状態とされる。

なお、スイッチング制御部１５の具体的な回路構成として、例えば論理積回路で構成することができる。

図４は信号判定部２０の一構成例を示すブロック図である。すなわち信号判定部２０はカウンタ部２１と、ハイ時間判定部２２と、周期判定部２３と第２制御信号生成部２４とを有している。カウンタ部２１は、マイコン３などの外部デバイスから供給される第１制御信号ＳＡと発振器４０から出力されるクロック信号ＣＬＫが入力される。カウンタ部２１はクロック信号ＣＬＫに基づいて入力される第１制御信号ＳＡをカウントし、ハイ時間カウント信号Ｓ５と周期カウント信号Ｓ６を出力する。

ハイ時間カウント信号Ｓ５は、第１制御信号ＳＡの立ち上がりエッジをトリガにしてカウントを開始し、立ち上がりエッジ後の立ち下がりエッジを検出し、それらの間の時間をカウントする。周期カウント信号Ｓ６は、第１制御信号ＳＡの立ち上がりエッジをトリガにしてカウントを開始し、次に発生する立ち上がりエッジを検出し、これらの間の周期をカカウントする。

ハイ時間判定部２２はハイ時間カウント信号Ｓ５に基づいて、第１制御信号ＳＡのハイ時間を算出し、ハイ時間信号Ｓ７を第２制御信号生成部２４に出力する。周期判定部２３は周期カウント信号Ｓ６に基づいて、第１制御信号ＳＡの周期を算出し、周期信号Ｓ８を第２制御信号生成部２４に出力する。

第２制御信号生成部２４は、ハイ時間信号Ｓ７と周期信号Ｓ８に基づいて第２制御信号ＳＣを出力する。例えはハイ時間信号Ｓ７が、ハイ時間が１０[μＳ]より小さい値を示す信号で周期信号Ｓ８の周期が０．５[ｍｓ]以下、すなわち周波数に変換すると２[ｋＨｚ]の値を示す信号であった場合に第２制御信号ＳＣをハイレベルとすることができる。なお、この条件を満たさない場合には第２制御信号ＳＣはローレベルとすることができる。

図２において、第１コンパレータ３１は、反転入力端（−）にバッファ回路１１から出力されるバッファ電圧ＶＲが入力されている。第１コンパレータ３１の非反転入力端（＋）は、直流電圧源Ｅ２から出力される参照電圧Ｖ２が入力されており、バッファ電圧ＶＲと参照電圧Ｖ２の比較に基づく出力信号Ｓ３が出力される。

第２コンパレータ３２は、反転入力端（−）にバッファ回路１１から出力されるバッファ電圧ＶＲが入力されている。第２コンパレータ３２の非反転入力端（＋）は、直流電圧源Ｅ３から出力される参照電圧Ｖ３が入力されており、バッファ電圧ＶＲと参照電圧Ｖ３の比較に基づく出力信号Ｓ４が出力される。

図５はスイッチングパルス調整部３３の一構成例を示すブロック図であり、判定部３４と、加算器３５とを有している。判定部３４は、第１コンパレータ３１から出力される出力信号Ｓ３と第２コンパレータ３２から出力される出力信号Ｓ４と信号判定部２０から出力される第２制御信号ＳＣが入力される。判定部３４は出力信号Ｓ４と出力信号Ｓ５と第２制御信号ＳＣに基づいて調整信号Ｓ９を出力する。加算器３５には調整信号Ｓ９と第１制御信号ＳＡが入力され、第１制御信号ＳＡに調整信号Ｓ９を加算したスイッチング調整信号ＳＢを出力する。

判定部３４は第２制御信号ＳＣに基づいて調整信号Ｓ９を出力するか否かを設定する。例えば第２制御信号ＳＣがハイレベルの時に調整信号Ｓ９を出力し、第２制御信号ＳＣがローレベルの時は出力信号Ｓ４と出力信号Ｓ３の値に係らず調整信号Ｓ９を出力しないように設定する。

判定部３４は出力信号Ｓ４と出力信号Ｓ３の値に応じて調整信号Ｓ９を設定する。つまり第１制御信号ＳＡのパルス信号に対して、出力信号Ｓ４と出力信号Ｓ３の値に応じた調整信号Ｓ９を加算する。

図６は、本発明に係るスイッチングパルス調整部３３における調整時に用いる論理値表を示す。第１コンパレータ３１の出力信号Ｓ３がハイレベル（Ｈ）かつ第２コンパレータ３２の出力信号Ｓ４がハイレベルの時、判定部３４は第１制御信号ＳＡのオン時間を増やすように設定する調整信号Ｓ９を出力する。例えば第１制御信号ＳＡをＰＷＭ信号として、その周波数が２５[ｋＨｚ]の時の周期は４０[μＳ]であるから、デューティ比が１[％]である時のオン時間は０．４[μＳ]となる。そして調整信号Ｓ９はオン時間を１[μＳ]増やす信号であるため、加算器３５から出力される第３制御信号ＳＢのオン時間は一周期に対して１．４[μＳ]となる。

なお出力信号Ｓ３がハイレベル（Ｈ）となる時は、例えば第１コンパレータ３１の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ２が０．７[Ｖ]とすると０．７[Ｖ]より小さいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。出力信号Ｓ３と同様に出力信号Ｓ４がハイレベルとなる時は、例えば第２コンパレータ３２の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ３が０．９[Ｖ]とすると０．９[Ｖ]より小さいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。つまり出力信号Ｓ３と出力信号Ｓ４がともにハイレベルとなる条件のバッファ電圧が０．７[Ｖ]より小さい場合に成立する。

第１コンパレータ３１の出力信号Ｓ３がローレベル（Ｌ）であり、かつ第２コンパレータ３２の出力信号Ｓ４がハイレベル（Ｈ）の時、判定部３４は第１制御信号ＳＡのオン時間を調整する設定を維持する設定の調整信号Ｓ９を出力する。例えば、第１制御信号ＳＡをＰＷＭ信号として、その周波数が２５[ｋＨｚ]の時の周期は４０[μＳ]であるから、デューティ比が１[％]である時のオン時間は０．４[μＳ]として、前回の調整信号Ｓ９がオン時間を１[μＳ]増やす信号であった場合、調整信号Ｓ９はオン時間を調整する設定を維持する信号であるため、加算器３５から出力される第３制御信号ＳＢのオン時間は一周期に対して１．４[μＳ]となる。

なお出力信号Ｓ３がローレベル（Ｌ）となる時は、例えば第１コンパレータ３１の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ２が０．７[Ｖ]とすると０．７[Ｖ]より大きいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。出力信号Ｓ３と同様に出力信号Ｓ４がハイレベルとなる時は、例えば第２コンパレータ３２の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ３が０．９[Ｖ]とすると０．９[Ｖ]より小さいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。つまり出力信号Ｓ３がローレベルかつ出力信号Ｓ４がハイレベルとなる条件のバッファ電圧が０．７[Ｖ]より大きく０．９[Ｖ]より小さい場合に成立する。

第１コンパレータ３１の出力信号Ｓ３がローレベル（Ｌ）かつ第２コンパレータ３２の出力信号Ｓ４がローレベル（Ｌ）の時、判定部３４は第１制御信号ＳＡのオン時間を減らすように設定する調整信号Ｓ９を出力する。例えば、第１制御信号をＰＷＭ信号として、その周波数が２５[ｋＨｚ]の時の周期は４０[μＳ]であるから、デューティ比が１[％]である時のオン時間は０．４[μＳ]として、前回の調整信号Ｓ９の設定によりオン時間を１．０[μＳ]増やす設定になっていた場合は、今回の調整信号Ｓ９はオン時間を１．０[μＳ]減らす信号であるため、結果として加算器３５から出力される第３制御信号ＳＢのオン時間は一周期に対して０．４[μＳ]となる。

なお出力信号Ｓ３がローレベルとなる時は、例えば第１コンパレータ３１の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ２が０．７[Ｖ]とすると０．７[Ｖ]より大きいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。出力信号Ｓ３と同様に出力信号Ｓ４がローレベルとなる時は、例えば第２コンパレータ３２の非反転入力端子（＋）に入力される参照電圧Ｖ３が０．９[Ｖ]とすると０．９[Ｖ]より大きいバッファ電圧ＶＲが反転入力端子（−）に入力された場合となる。つまり出力信号Ｓ３がローレベルおよび出力信号Ｓ４がローレベルとなる条件は、バッファ電圧が０．９[Ｖ]より大きい場合に成立する。

図７は、本発明に係る電流駆動回路５０の一構成例を示す回路図である。

図７に示す通り、本実施形態の電流駆動回路５０は、発光ダイオード列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６の駆動電流設定手段として、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ２と、抵抗Ｒ２と、増幅器５１と、駆動電流設定部５２を有して成る。

Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ２のドレインＤは、発光ダイオード列ＬＥＤ１のカソードに接続されている。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ２のソースＳは、抵抗Ｒ２を介して接地されている。増幅器５１の非反転入力端（＋）は、駆動電流設定部５２に接続され、その反転入力端（−）は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ２のソースＳに接続されている。増幅器５１の出力端は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ２のゲートＧに接続されている。また増幅器５１にはＬＥＤ駆動電流ＩＬＥＤを制御する信号として第１制御信号ＳＡが供給されている。

駆動電流設定部５２は、設定するＬＥＤ駆動電流ＩＬＥＤの値に応じた駆動電圧Ｖ４を増幅器５１に供給する。また増幅器５１はＮチャネル型電界効果トランジスタＭ２の他端と抵抗Ｒ２との接続点の電圧と駆動電圧Ｖ４が等しくなるようにＮチャネル型電界効果トランジスタＭ２のゲートＧに制御電圧Ｖ５を供給する。

発光ダイオード列ＬＥＤ２〜ＬＥＤ６についても、上記と同様の回路が設けられている。

ＬＥＤ駆動装置２００の制御に関するタイミングチャートについて説明する。

図８は、ＬＥＤ駆動装置２００の制御に関するタイミングチャートである。なお、図４では、上から順に、第１制御信号ＳＡ、バッファ電圧ＶＲ、出力信号Ｓ３、出力信号Ｓ４、第３制御信号ＳＢ、スイッチング信号ＳＤ、本発明に係るＬＥＤ駆動装置を用いない従来のスイッチング信号ＳＤがそれぞれ示されている。

第１制御信号ＳＡは、マイコン３などのデバイスから供給されるパルス信号である。例えば第１制御信号ＳＡは、時刻ｔ１まではローレベルＬ（図８ではＬと記載）であり、時刻ｔ１においてローレベルＬからハイレベルＨ（図８ではＨと記載）に立ち上がる。次に時刻ｔ３において、ハイレベルＨからローレベルＬに立ち下がる。そして再び時刻ｔ６においてローレベルＬからハイレベルＨに立ち上がり、時刻ｔ９においてハイレベルＨからローレベルＬに立ち下がる。また再び時刻ｔ１０においてローレベルＬからハイレベルＨに立ち上がり、時刻ｔ１２においてハイレベルＨからローレベルＬに立ち下がるという周期を繰り返している。そしてこのパルス信号は、スイッチングパルス調整回路３０に入力される第２制御信号ＳＣがハイレベルＨになる条件を満たす信号とする。つまり判定部３４が機能する信号が入力されているとする。また第３制御信号ＳＢがスイッチング制御部１５にハイレベルＨで入力されている間は、常にスイッチング制御部１５に入力されるＰＷＭ信号Ｓ１もハイレベルＨとしていることを前提に説明する。

時刻ｔ１までを説明する。第１制御信号ＳＡはローレベルＬとなる。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を停止するためバッファ電圧ＶＲは徐々に下がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは参照電圧Ｖ２、Ｖ３より小さいために第１コンパレータ３１および第２コンパレータから出力される出力信号Ｓ３、Ｓ４はそれぞれハイレベルＨを出力する。第３制御信号ＳＢは第１制御信号ＳＡがローレベルＬであるため、ローレベルＬとなる。なお時刻ｔ１までの第３制御信号ＳＢは、第１制御信号ＳＡに対して何も調整していない信号とする。つまり時刻ｔ１までの第３制御信号ＳＢは制御パルス信号に等しい。スイッチング信号ＳＤは第３制御信号ＳＢがローレベルＬのときは生成されない。従来のスイッチング信号ＳＤは第１制御信号ＳＡに基づいて生成されるので第１制御信号ＳＡがローレベルＬのときは生成されない。

時刻ｔ１から時刻ｔ３までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ１〜ｔ３においてハイレベルＨとなる。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を開始するが昇圧動作を行うにはためには出力トランジスタＭ１のオン時間が短いためコイル電流Ｉｃｏｉｌが少なく十分な電力確保が困難なため、バッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１〜ｔ３において徐々に下がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１〜ｔ３において参照電圧Ｖ２、Ｖ３より小さいために第１コンパレータ３１および第２コンパレータから出力される出力信号Ｓ３、Ｓ４はそれぞれハイレベルＨを出力する。第３制御信号ＳＢは時刻ｔ１〜ｔ３第１制御信号ＳＡがハイレベルＨであるため、ハイレベルＨとなる。スイッチング信号ＳＤは時刻ｔ１〜ｔ３において第３制御信号ＳＢがハイレベルＨのため、生成される。従来のスイッチング信号ＳＤも第１制御信号ＳＡがハイレベルＨの区間のとき生成される。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ３〜ｔ４においてローレベルＬとなる。それに伴い従来のスイッチング信号ＳＤは時刻ｔ３〜ｔ４においては生成されない。しかし本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００ではスイッチングパルス調整回路３０を有するため、時刻ｔ２における出力信号Ｓ３、Ｓ４がそれぞれハイレベルＨの時は、判定部３４は第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間（ハイレベルＨ区間）を増加させる調整信号Ｓ９を出力する。つまり第３制御信号ＳＢは時刻ｔ３〜ｔ４においてもハイレベルＨを出力するため、スイッチング信号ＳＤも時刻ｔ３〜ｔ４においても生成され、ＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を行う。すなわちバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ３〜ｔ４において徐々に上がっていく。なお図４の第３制御信号ＳＢにおいて増加した１[μＳ]の区間は、時刻として時刻ｔ３〜ｔ５が相当する。

時刻ｔ４から時刻ｔ５までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ４〜ｔ５においてローレベルＬとなる。それに伴い従来のスイッチング信号ＳＤは時刻ｔ４〜ｔ５においては生成されない。しかし本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００ではスイッチングパルス調整回路３０を有するため、時刻ｔ２における出力信号Ｓ３、Ｓ４がそれぞれハイレベルＨの時は、判定部３４は第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間（ハイレベルＨ区間）を増加させる調整信号Ｓ９を出力する。つまり第３制御信号ＳＢは時刻ｔ４〜ｔ５においてもハイレベルＨを出力するため、スイッチング信号ＳＤも時刻ｔ４〜ｔ５においても生成され、ＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を行う。すなわちバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ４〜ｔ５においても徐々に上がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ４〜ｔ５において参照電圧Ｖ２より大きく参照電圧Ｖ３より小さいため出力信号Ｓ３はローレベルＬとなり、出力信号Ｓ４はハイレベルＨを出力する。

時刻ｔ５から時刻ｔ６までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ５〜ｔ６においてローレベルＬとなる。第３制御信号ＳＢは時刻ｔ５において増加した分の時間（１[μＳ]）が経過したのでローレベルＬに立ち下がり時刻ｔ６までローレベルに維持される。スイッチング信号ＳＤは第３制御信号ＳＢが時刻ｔ５〜ｔ６においてローレベルＬのため、パルス信号は生成されない。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を停止するためバッファ電圧ＶＲは徐々に下がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ５〜ｔ６において参照電圧Ｖ２より大きく参照電圧Ｖ３より小さいため出力信号Ｓ３はローレベルＬとなり、出力信号Ｓ４はハイレベルＨを出力する。従来のスイッチング信号ＳＤは第１制御信号ＳＡに基づいて生成されるので第１制御信号ＳＡがローレベルＬのときは生成されない。

時刻ｔ６から時刻ｔ８までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ６〜ｔ８においてハイレベルＨとなる。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を開始するが昇圧動作を行うにはためには出力トランジスタＭ１のオン時間が短いためコイル電流Ｉｃｏｉｌが少なく十分な電力確保が困難なため、バッファ電圧ＶＲは時刻ｔ６〜ｔ８において徐々に下がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ６〜ｔ８において参照電圧Ｖ２より大きく参照電圧Ｖ３より小さいため出力信号Ｓ３はローレベルＬとなり、出力信号Ｓ４はハイレベルＨを出力する。第３制御信号ＳＢは時刻ｔ６〜ｔ８においては第１制御信号ＳＡがハイレベルＨであるため、ハイレベルＨとなる。スイッチング信号ＳＤは時刻ｔ６〜ｔ８において第３制御信号ＳＢがハイレベルＨのため、生成される。従来のスイッチング信号ＳＤも第１制御信号ＳＡがハイレベルＨのとき生成される。

時刻ｔ８から時刻ｔ９までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ８〜ｔ９においてローレベルＬとなる。それに伴い従来のスイッチング信号ＳＤは時刻ｔ８〜ｔ９においては生成されない。しかし本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００ではスイッチングパルス調整回路３０を有するため、時刻ｔ７における出力信号Ｓ３、Ｓ４から出力されるレベルに基づき、判定部３４は第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間（ハイレベルＨ区間）を現在の条件のまま維持するように機能する。つまり判定部３４は時刻ｔ２において第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間を１[μＳ]増加させる調整信号Ｓ９を出力する条件としているので、引き続きその条件を維持した調整信号Ｓを出力する。よって第３制御信号ＳＢは時刻ｔ８〜ｔ９においてもハイレベルＨを出力するため、スイッチング信号ＳＤも時刻ｔ８〜ｔ９においても生成され、ＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を行う。すなわちバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ８〜ｔ９において徐々に上がっていく。なお図４の第３制御信号ＳＢにおいて増加した１[μＳ]の区間は、時刻として時刻ｔ８〜ｔ１０が相当する。

時刻ｔ９から時刻ｔ１０までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ９〜ｔ１０においてローレベルＬとなる。それに伴い従来のスイッチング信号ＳＤは時刻ｔ９〜ｔ１０においては生成されない。しかし本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００ではスイッチングパルス調整回路３０を有するため、時刻ｔ７における出力信号Ｓ３がローレベルＬ、出力Ｓ４がハイレベルＨの時は、判定部３４は第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間を前回の設定（時刻ｔ２における設定）を維持した出力信号Ｓ９を出力する。つまり第３制御信号ＳＢは時刻ｔ９〜ｔ１０においてもハイレベルＨを出力するため、スイッチング信号ＳＤも時刻ｔ９〜ｔ１０においても生成され、ＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を行う。すなわちバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ９〜ｔ１０においても徐々に上がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ９〜ｔ１０において参照電圧Ｖ３より大きいため出力信号Ｓ３、Ｓ４はともにローレベルＬを出力する。

時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までを説明する。第３制御信号ＳＢは時刻ｔ１０において増加した分の時間（１[μＳ]）が経過したのでローレベルＬに立ち下がり時刻ｔ１１までローレベルＬに維持される。スイッチング信号ＳＤは第３制御信号ＳＢが時刻ｔ１０〜ｔ１１においてローレベルＬのため、パルス信号は生成されない。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を停止するためバッファ電圧ＶＲは徐々に下がっていく。そしてバッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１０〜ｔ１１において参照電圧Ｖ３より大きいため出力信号Ｓ３、Ｓ４はそれぞれローレベルＬを出力する。従来のスイッチング信号ＳＤは第１制御信号ＳＡに基づいて生成されるので第１制御信号ＳＡがローレベルＬのときは生成されない。

時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ１１〜ｔ１３においてハイレベルＨとなる。それに伴いＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作を開始するが昇圧動作を行うにはためには出力トランジスタＭ１のオン時間が短いためコイル電流Ｉｃｏｉｌが少なく十分な電力確保が困難なため、バッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１１〜ｔ１３において徐々に下がっていく。バッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１１〜ｔ１３において参照電圧Ｖ３より大きいため出力信号Ｓ３、Ｓ４はそれぞれローレベルＬを出力する。第３制御信号ＳＢは時刻ｔ１１〜ｔ１３において第１制御信号ＳＡがハイレベルＨであるため、ハイレベルＨとなる。スイッチング信号ＳＤは時刻ｔ１１〜ｔ１３において第３制御信号ＳＢがハイレベルＨのため、生成される。従来のスイッチング信号ＳＤも第１制御信号ＳＡがハイレベルＨの区間のとき生成される。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までを説明する。第１制御信号ＳＡは時刻ｔ１３〜ｔ１４においてローレベルＬとなる。それに伴い従来のスイッチング信号ＳＤは時刻ｔ１３〜ｔ１４においては生成されない。本発明に係るＬＥＤ駆動装置２００ではスイッチングパルス調整回路３０を有するため、時刻ｔ１２における出力信号Ｓ３、Ｓ４のレベルはともにローレベルＬとなった場合、判定部３４は第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間を減らすように設定する。ただし判定部３４は時刻ｔ７において第１制御信号ＳＡに対して第１制御信号ＳＡのオン時間を１[μＳ]増加させる設定を維持する設定とされているので、その条件のオン時間を減らすことになる。つまりオン時間を１[μＳ]増やす設定から１[μＳ]減らすように機能するので、結果的には、オン時間は増減しないとする調整信号Ｓ９を出力する。よって第３制御信号ＳＢは時刻ｔ１３においてローレベルを出力するため、スイッチング信号ＳＤも時刻ｔ１３において生成されなくなる。つまりＬＥＤ駆動装置２００は昇圧動作が停止し、バッファ電圧ＶＲは時刻ｔ１３〜ｔ１４において徐々に下がっていく。なお図４の第３制御信号ＳＢにおいて減少した１[μＳ]の区間は、時刻として時刻ｔ１３〜ｔ１４が相当する。

このように本発明のＬＥＤ駆動装置およびこれを用いた電子機器は、ＬＥＤの駆動するために供給されるＰＷＭ信号のオン時間が短くなったとしても、出力電圧を下げることなく制御可能となる。またＰＷＭ信号の周波数を、可聴周波数を超えた周波数領域で使用することが可能となり、ＬＥＤ駆動装置および電子機器が実装される実装基板側に生ずる音鳴りを防止することが可能となる。

なおタイミングチャートを説明する上で、判定部３４が出力する調整信号Ｓ９の設定は時刻ｔ２、ｔ７、ｔ１２のタイミングにおける出力信号Ｓ３、Ｓ４に基づいて決定していたが、他のタイミングにおける出力信号Ｓ３、Ｓ４に基づいて決定しても構わない。

また判定部３４が出力する調整信号Ｓ９の設定は、前回の設定において決まったオン時間の増減値に対して、調整するオン時間の増減値を加算して決定する。つまり時刻ｔ７において設定されるオン時間の増減値は時刻ｔ２において設定されたオン時間の増減値に対して増減値が加算され決定されている。しかし前回の設定に依存することなく調整するオン時間の増減値を決定しても構わない。つまり前回設定された増減値に対して、今回決定した増減値を加算するのではなく、今回決定した増減値を、調整信号Ｓ９にそのまま反映させても構わない。

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、ＬＥＤ駆動装置２００において昇圧型のスイッチングレギュレータ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、降圧型、昇降圧型または極性反転出力型のスイッチングレギュレータに用いても構わない。

本発明は、ＬＥＤ駆動装置は、たとえば中型ＬＣＤパネルのＬＥＤバックライトの駆動制御を行う駆動装置に好適であるので産業上の利用可能性は高い。

１ 電子機器
２ 直流電圧源
３ マイコン
４ 液晶ディスプレイ
１０ 出力制御回路
１１ バッファ回路
１２ 誤差増幅器
１３ ＰＷＭコンパレータ
１４、４０ 発振器
１５ スイッチング制御部
２０ 信号判定部
２１ カウンタ部
２２ ハイ時間判定部
２３ 周期判定部
２４ 第２制御信号生成部
３０ スイッチングパルス調整回路
３１ 第１コンパレータ
３２ 第２コンパレータ
３３ スイッチングパルス調整部
３４ 判定部
３５ 加算器
５０ 電流駆動回路
５１ 増幅器
５２ 駆動電流設定部
１００ ＬＥＤ駆動ＩＣ
２００ ＬＥＤ駆動装置
ＢＬ バックライト
Ｃ１ 容量
Ｄ１ ダイオード
Ｌ１ インダクタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６ 発光ダイオード列
Ｍ１ 出力トランジスタ
Ｍ２ Ｎチャネル型電界効果トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｔ１〜Ｔ９ 外部端子

Claims (11)

1. 入力電圧を所定の出力電圧に変換制御するための出力トランジスタと、
   前記出力電圧が供給されるＬＥＤと、
   ＰＷＭ信号である第１制御信号に基づいて第２制御信号を生成する信号判定部と、
   前記ＬＥＤの電圧降下に基づく帰還電圧と前記第２制御信号に基づき前記第１制御信号のオン時間が調整された第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整回路と、
   前記第３制御信号と前記帰還電圧に基づいて前記出力トランジスタに供給するスイッチング信号を生成する出力制御回路と、
   を有することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記出力制御回路は、前記帰還電圧をバッファ電圧として出力するバッファ回路と、
   前記バッファ電圧と第１参照電圧に基づいて誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
   前記誤差電圧信号と三角波電圧信号を比較してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭコンパレータと、
   前記ＰＷＭ信号と前記第３制御信号に基づいて前記スイッチング信号を生成するスイッチング制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記バッファ回路において、前記ＬＥＤが複数並列接続される構成からなるとき入力される複数の帰還電圧のうち、接地端からみて最も低い帰還電圧を前記バッファ電圧として出力することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記スイッチングパルス調整回路は、前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第１出力信号を生成する第１比較器と、
   前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第２出力信号を生成する第２比較器と、
   前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第２制御信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間が調整された前記第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整部と、を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 前記スイッチングパルス調整部は、前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第２制御信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間を調整するための調整信号を生成する判定部と、
   前記調整信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間が調整された前記第３制御信号を生成する加算器と、を有することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 入力電圧を所定の出力電圧に変換制御するための出力トランジスタと、
   前記出力電圧が供給されるＬＥＤと、
   ＰＷＭ信号である第１制御信号に基づいて第２制御信号を生成する信号判定部と、
   前記ＬＥＤの電圧降下に基づく帰還電圧と前記第２制御信号に基づき前記第１制御信号のオン時間が調整された第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整回路と、
   前記第３制御信号と前記帰還電圧に基づいて前記出力トランジスタに供給するスイッチング信号を生成する出力制御回路と、
   前記第１制御信号に基づいて前記ＬＥＤに駆動電流を供給する電流駆動回路と、
   を有することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
7. 前記出力制御回路は、前記帰還電圧をバッファ電圧として出力するバッファ回路と、
   前記バッファ電圧と第１参照電圧に基づいて誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
   前記誤差電圧信号と三角波電圧信号を比較してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭコンパレータと、
   前記ＰＷＭ信号と前記第３制御信号に基づいて前記スイッチング信号を生成するスイッチング制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
8. 前記バッファ回路において、前記ＬＥＤが複数並列接続される構成からなるとき入力される複数の帰還電圧のうち、最も低い帰還電圧に応じた前記バッファ電圧を出力することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置。
9. 前記スイッチングパルス調整回路は、前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第１出力信号を生成する第１比較器と、
   前記バッファ電圧と第２参照電圧に基づいて第２出力信号を生成する第２比較器と、
   前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第１制御信号と前記第２制御信号に基づいて前記第３制御信号を生成するスイッチングパルス調整部と、を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置。
10. 前記スイッチングパルス調整部は、前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第２制御信号に基づいて調整信号を生成する判定部と、
    前記調整信号に基づいて前記第１制御信号のオン時間が調整された前記第３制御信号を生成する加算器と、を有することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動装置。
11. 入力電圧を生成する直流電圧源と、
    前記第１制御信号を出力するマイコンと、
    前記第１制御信号と前記入力電圧に応じて前記出力電圧と前記駆動電流を出力する請求項６記載のＬＥＤ駆動装置と、
    前記ＬＥＤ駆動装置から出力されるＬＥＤに供給する前記出力電圧と前記駆動電流が入力される液晶ディスプレイと、を有することを特徴とする電子機器。
    
    

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