JP2012015399A - Drive circuit of light-emitting diode, and light-emitting device and electronic equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードの駆動回路に関する。 The present invention relates to a drive circuit for a light emitting diode.
近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、LED(発光ダイオード)を利用した発光装置が利用される。図1は、本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。発光装置1003は、LEDストリング1006と、スイッチング電源1004と、電流源CSを備える。
In recent years, light emitting devices using LEDs (light emitting diodes) have been used as backlights for liquid crystal panels and lighting equipment. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a light emitting device studied by the present inventors. The
LEDストリング1006は、直列に接続された複数のLEDを含む。スイッチング電源1004は、入力電圧Vinを昇圧してLEDストリング1006の一端に駆動電圧Voutを供給する。
The
電流源CSは、LEDストリング1006の経路上に設けられる。電流源CSは、対応するLEDストリング1006に、目標輝度に応じた駆動電流ILEDを供給する。電流源CSは、出力トランジスタQ1、電流制御抵抗R4、演算増幅器OAを備える。出力トランジスタQ1は、PNP型バイポーラトランジスタであり、駆動電流ILEDの経路上に設けられる。電流制御抵抗R4は、出力トランジスタQ1のコレクタと接地端子間に設けられる。演算増幅器OAの出力端子は出力トランジスタQ1のベースに接続され、その反転入力端子は出力トランジスタQ1のコレクタと接続され、その非反転入力端子には基準電圧Vrefが入力されている。
The current source CS is provided on the path of the
電流源CSによって、出力トランジスタQ1のコレクタ電位、つまり電流制御抵抗R4の電圧降下が基準電圧Vrefと一致するようにフィードバックがかかり、駆動電流ILEDが、基準電圧Vrefに応じた値に設定される。
ILED=Vref/R4
Feedback is applied by the current source CS so that the collector potential of the output transistor Q1, that is, the voltage drop of the current control resistor R4 matches the reference voltage Vref, and the drive current I LED is set to a value corresponding to the reference voltage Vref. .
I LED = Vref / R4
スイッチング電源1004は、出力回路1102と、制御IC1100を備える。出力回路1102は、インダクタL1、スイッチングトランジスタM1、整流ダイオードD1、出力キャパシタC1を含む。制御IC1100は、スイッチングトランジスタM1のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧Voutを調節する。誤差増幅器EAは、出力トランジスタQ1のベース電圧Vbと基準電圧Vrefの誤差を増幅する。制御IC1100は、誤差増幅器EAの出力信号を受け、ベース電圧Vbと基準電圧Vrefが一致するように、出力電圧Voutを調節する。
The
図1の発光装置1003において、出力トランジスタQ1のベース電圧Vbおよびコレクタ電圧Vcは、いずれも基準電圧Vrefと等しくなるように調節される。したがって、出力トランジスタQ1のベースコレクタ間電圧は、ベースエミッタ間電圧Vfと等しくなる。
In the
ベースエミッタ間電圧Vfの小さなトランジスタは高価であるため、コストを下げるためにVfの大きなトランジスタを利用する場合がある。Vfの大きなトランジスタを用いると、出力トランジスタQ1のコレクタエミッタ間電圧が大きくなるため、出力トランジスタQ1の消費電力が大きくなり、発熱も大きくなる。 Since a transistor having a small base-emitter voltage Vf is expensive, a transistor having a large Vf may be used to reduce the cost. When a transistor having a large Vf is used, the collector-emitter voltage of the output transistor Q1 increases, so that the power consumption of the output transistor Q1 increases and heat generation also increases.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、バイポーラトランジスタの発熱を抑制可能な電流駆動回路の提供にある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a current driving circuit capable of suppressing heat generation of a bipolar transistor.
本発明のある態様は、発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路に関する。この駆動回路は、そのエミッタが発光ダイオードストリングのカソードと接続された、PNP型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、出力トランジスタのエミッタと固定電圧端子の間に順に直列に設けられた、熱分散抵抗および電流制御抵抗と、その出力端子が出力トランジスタのベースと接続され、その非反転入力端子が熱分散抵抗と電流制御抵抗の接続点に接続され、その反転入力端子に基準電圧が印加された演算増幅器と、出力トランジスタのベースの電位が基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a driving circuit for driving a light emitting diode string. This drive circuit includes an output transistor, which is a PNP bipolar transistor, the emitter of which is connected to the cathode of a light-emitting diode string, and a heat distribution resistor and An operational amplifier in which the current control resistor and its output terminal are connected to the base of the output transistor, its non-inverting input terminal is connected to the connection point of the heat distribution resistor and the current control resistor, and a reference voltage is applied to its inverting input terminal And a switching power supply that generates a drive voltage so that the base potential of the output transistor matches the reference voltage and supplies the drive voltage to the anode of the light-emitting diode string.
この態様によると、出力トランジスタのコレクタエミッタ間電圧が、熱分散抵抗の電圧降下の分だけ小さくなり、出力トランジスタの消費電力、言い換えれば発熱量を低減することができる。 According to this aspect, the collector-emitter voltage of the output transistor is reduced by the voltage drop of the heat dispersion resistor, and the power consumption of the output transistor, in other words, the amount of heat generation can be reduced.
熱分散抵抗の抵抗値は、熱分散抵抗の電圧降下が、出力トランジスタのベースエミッタ間電圧の20%以上となるように決められてもよい。
この場合、消費電力を、出力トランジスタと熱分散抵抗とに好適に分散させることができる。
The resistance value of the heat distribution resistor may be determined such that the voltage drop of the heat distribution resistor is 20% or more of the base-emitter voltage of the output transistor.
In this case, power consumption can be suitably distributed between the output transistor and the heat distribution resistor.
本発明の別の態様は、発光装置である。この装置は、発光ダイオードストリングと、発光ダイオードストリングを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。 Another embodiment of the present invention is a light-emitting device. This device includes a light-emitting diode string and a drive circuit according to any one of the above-described modes for driving the light-emitting diode string.
本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた上述の発光装置と、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is an electronic device. This electronic device includes a liquid crystal panel and the above-described light emitting device provided as a backlight of the liquid crystal panel.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、簡易に位相シフトバースト調光を実現できる。 According to an aspect of the present invention, phase shift burst dimming can be easily realized.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.
図2は、実施の形態に係るスイッチング電源を備える電子機器の構成を示す回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of an electronic device including the switching power supply according to the embodiment.
電子機器2は、ノートPC、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistant)などの電池駆動型の機器であり、発光装置3とLCD(Liquid Crystal Display)パネル5を備える。発光装置3はLCDパネル5のバックライトとして設けられる。
The
発光装置3は、発光素子であるLEDストリング6_1〜6_nと、電流駆動回路8と、スイッチング電源4と、を備える。チャンネル数nは最大で8であり、電子機器2の設計者が、LCDパネル5のサイズや電子機器2の種類などに応じて決定する。すなわちチャンネル数nは、1〜8で任意の個数を取り得る。
The light emitting device 3 includes LED strings 6_1 to 6_n that are light emitting elements, a
各LEDストリング6は、直列に接続された複数のLEDを含む。スイッチング電源4は、昇圧型のDC/DCコンバータであり、入力端子P1に入力された入力電圧(たとえば電池電圧)Vinを昇圧して、出力端子P2から出力電圧(駆動電圧)Voutを出力する。複数のLEDストリング6_1〜6_nそれぞれの一端(アノード)は、出力端子P2に共通に接続される。
Each LED string 6 includes a plurality of LEDs connected in series. The
スイッチング電源4は、制御IC100および出力回路102を備える。出力回路102は、インダクタL1、整流ダイオードD1、スイッチングトランジスタM1、出力キャパシタC1を含む。出力回路102のトポロジーは一般的であるため、説明を省略する。
The
制御IC100のスイッチング端子P4は、スイッチングトランジスタM1のゲートと接続される。制御IC100は、LEDストリング6の点灯に必要な出力電圧Voutが得られるように、フィードバックによりスイッチングトランジスタM1のオン、オフのデューティ比を調節する。なおスイッチングトランジスタM1は制御IC100に内蔵されてもよい。
The switching terminal P4 of the
抵抗R1、R2は、出力電圧Voutを分圧することにより、それに応じたフィードバック電圧Vout’を生成する。フィードバック電圧Vout’はフィードバック端子P3(OVP端子)に入力される。図示しない過電圧保護(Over Voltage Protection)回路(不図示)は、フィードバック電圧Vout’がしきい値を超えると、過電圧保護を行う。 The resistors R1 and R2 divide the output voltage Vout to generate a feedback voltage Vout ′ corresponding thereto. The feedback voltage Vout 'is input to the feedback terminal P3 (OVP terminal). An overvoltage protection circuit (not shown) (not shown) performs overvoltage protection when the feedback voltage Vout 'exceeds a threshold value.
電流駆動回路8は、複数のLEDストリング6_1〜6_nの他端(カソード)側に設けられる。電流駆動回路8は、LEDストリング6_1〜6_nそれぞれに、目標輝度に応じた間欠的な駆動電流ILED1〜ILEDnを供給する。
The
電流駆動回路8は、チャンネルごとに設けられた複数の電流源CS1〜CSn、バーストコントローラ9、制御入力端子P5、スタンバイ端子(STB端子)P6、チャンネルごとのバースト調光端子BS1〜BS8、チャンネルごとの電流制御端子CL1〜CL8、チャンネルごとのコンパレータCOMP1〜COMP8、コンパレータCOMP9を備える。
The
i番目の電流源CSiは、対応するLEDストリング6_iに駆動電流ILEDiを供給する。電流源CSiは、出力回路CSbiと制御部CSaiを含む。出力回路CSbiは、出力トランジスタQ1、電流制御抵抗R4、プルアップ抵抗R5および熱分散抵抗R7を含む。出力トランジスタQ1はPNP型バイポーラトランジスタであり、そのエミッタは、LEDストリング6_iのカソードと接続される。熱分散抵抗R7および電流制御抵抗R4は、出力トランジスタQ1のエミッタと固定電圧端子(接地端子)の間に順に直列に設けられる。熱分散抵抗R7と電流制御抵抗R4の接続点の電圧VR4、つまり電流制御抵抗R4の電圧降下は、電流制御端子CLiへと入力される。プルアップ抵抗R5は、出力トランジスタQ1のベースエミッタ間に設けられる。その他のチャンネルも同様に構成される。 The i-th current source CS i supplies the drive current I LEDi to the corresponding LED string 6 — i . The current source CS i includes an output circuit CSb i and a control unit CSa i . The output circuit CSb i includes an output transistor Q1, a current control resistor R4, a pull-up resistor R5, and a heat distribution resistor R7. The output transistor Q1 is a PNP-type bipolar transistor, and its emitter is connected to the cathode of the LED string 6_i. The heat distribution resistor R7 and the current control resistor R4 are provided in series between the emitter of the output transistor Q1 and the fixed voltage terminal (ground terminal). Voltage V R4 at the connection point of the heat dissipation resistor R7 and the current control resistor R4, that is the voltage drop of the current control resistor R4 is input to the current control terminal CLi. The pull-up resistor R5 is provided between the base and emitter of the output transistor Q1. Other channels are similarly configured.
抵抗R4には、駆動電流ILEDiに比例した電圧降下VR4が発生する。
VR4=ILEDi×R4
制御部CSaiは、対応する電圧降下VR4が基準電圧Vrefと一致するように、出力トランジスタQ1のベース電圧を調節する。つまり点灯期間において、
ILEDi=Vref/R4
が成り立つ。
The resistor R4, the voltage drop V R4 proportional to the drive current I LEDi occurs.
V R4 = I LEDi × R4
Controller CSa i, as the corresponding voltage drop V R4 coincides with the reference voltage Vref, modulate the base voltage of the output transistor Q1. In other words, during the lighting period
I LEDi = Vref / R4
Holds.
制御部CSaiは、演算増幅器OA1、トランジスタM4を含む。トランジスタM4は、バースト調光端子BSiと接地端子の間に設けられる。演算増幅器OA1の非反転入力端子(+)には基準電圧Vrefが入力され、その反転入力端子(−)には電流制御端子CLの電圧、つまり電流制御抵抗R4の電圧降下VR4が入力される。演算増幅器OA1の出力電圧は、トランジスタM4のゲートと接続される。この電流源CSiによって、VR4=Vrefが成り立つようにフィードバックがかかり、各チャンネルにおいて基準電圧Vrefに応じた駆動電流ILEDiを生成することができる。なお、トランジスタM4は、演算増幅器OA4の出力段の一部と把握してもよいし、トランジスタM4を省略してもよい。 Controller CSa i includes an operational amplifier OA1, the transistors M4. The transistor M4 is provided between the burst dimming terminal BSi and the ground terminal. The non-inverting input terminal of the operational amplifier OA1 (+) the reference voltage Vref is input to its inverting input terminal - the voltage of the current control terminal CL, that is, the voltage drop V R4 of the current control resistor R4 is input to the () . The output voltage of the operational amplifier OA1 is connected to the gate of the transistor M4. Feedback is applied by the current source CS i so that V R4 = Vref is established, and the drive current I LEDi corresponding to the reference voltage Vref can be generated in each channel. The transistor M4 may be regarded as a part of the output stage of the operational amplifier OA4, or the transistor M4 may be omitted.
制御入力端子P5は、バースト調光を行う際に利用されるパルス幅変調された調光パルス信号PWMが入力される。調光パルス信号PWMの第1レベル(たとえばハイレベル)は、LEDストリング6の点灯期間TONを、その第2レベル(たとえばローレベル)は消灯期間TOFFを指示する。このPWM調光パルス信号PWMのデューティ比、すなわち点灯期間TONおよび消灯期間TOFFは、全チャンネル共通で利用される。 The control input terminal P5 receives a pulse width modulated dimming pulse signal PWM that is used when performing burst dimming. The first level (e.g., high level) of the dimming pulse signal PWM is a lighting period T ON of the LED string 6, the second level (e.g., low level) instructs the turn-off period T OFF. The duty ratio of the PWM dimming pulse signal PWM, that is, the lighting period T ON and the extinguishing period T OFF is used in common for all channels.
スタンバイ端子P6には、電流駆動回路8のスタンバイ状態と動作状態を指示するスタンバイ信号STBが入力される。具体的には、スタンバイ信号STBがローレベル(たとえば0〜0.8V)のとき、電流駆動回路8はスタンバイ状態となる。スタンバイ信号STBがハイレベル(>0.8V)のとき、電流駆動回路8は動作状態となり、LEDストリング6に駆動電流を供給する。
A standby signal STB for instructing a standby state and an operating state of the
バーストコントローラ9は、スタンバイ信号STBの電圧レベルVSTBおよび8チャンネルそれぞれのバースト調光端子BS1〜BS8の電圧レベルVBS1〜VBS8にもとづき、以下のモードが切りかえ可能となっている。
The
a. 全チャンネル共通モードφCOM
このモードにおいてバーストコントローラ9は位相シフトを行わず、接続されるLEDストリング6の個数にかかわらず、駆動対象となるすべてのチャンネルのLEDストリングを、それらの駆動電流ILEDの位相をすべて揃えて駆動する。このモードでは各チャンネルの駆動電流の位相差がゼロであることからφ0とも記す。
a. Common mode for all channels φ COM
In this mode, the
b. 位相シフトモードφSHIFT
このモードにおいてバーストコントローラ9は、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動する。位相シフトモードbは、以下の3つのモードを含む。
b. Phase shift mode φ SHIFT
In this mode, the
b1. 90度位相シフトモードφ90
このモードでは、第1〜第4チャンネルが駆動対象とされ、LEDストリング6_1〜6_4に対する駆動電流ILED1〜ILED4の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/4周期シフトされる。
b1. 90 degree phase shift mode φ 90
In this mode, the first to fourth channels are targeted for driving, the driving current I LED1 ~I LED 4 of the phase for the LED string 6_1~6_4 is 1/4 period shift dimming pulse signal PWM to each other.
b2. 60度位相シフトモードφ60
このモードでは、第1〜第6チャンネルのLEDストリング6_1〜6_6に対する駆動電流ILED1〜ILED6の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/6周期シフトされる。
b2. 60 degree phase shift mode φ 60
In this mode, the first to sixth channel of the phase of the drive current I LED1 ~I LED 6 to the LED string 6_1~6_6 is 1/6 cycle shift in the dimming pulse signal PWM to each other.
b3. 45度位相シフトモードφ45
このモードでは、第1から第8チャンネルのLEDストリング6_1〜6_8に対する駆動電流ILED1〜ILED8の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/8周期シフトされる。
b3. 45 degree phase shift mode φ 45
In this mode, the phase of the drive current I LED1 ~I LED 8 from the first to the LED string 6_1~6_8 eighth channel is 1/8 cycle shift in the dimming pulse signal PWM to each other.
バーストコントローラ9は、各モードに応じたバースト制御信号PWM1〜PWM8を生成し、電流源CS1〜CS8に供給する。バースト制御信号PWMiがハイレベルのとき、電流源CSiは動作状態となって駆動電流ILEDiを生成し、それが点灯期間TONとなる。反対にバースト制御信号PWMiがローレベルのとき、電流源CSiは停止状態となり、それが消灯期間TOFFとなる。
The
スタンバイ信号STBがローレベルからハイレベルへとアサートされた後の一定時間の間、判定期間TJDGとなる。判定期間TJDGは、たとえば調光パルス信号PWMの数周期、具体的には3周期程度である。この判定期間TJDGにおいてバーストコントローラ9は、スタンバイ信号STBの電圧レベルVSTBおよび8チャンネルそれぞれのバースト調光端子BS1〜BS8の電圧レベルVBS1〜VBS8にもとづき、モードを決定する。図3は、図2の電流駆動回路8の動作モードを決定するフローチャートである。
During a certain time after the standby signal STB is asserted from the low level to the high level, the determination period T JDG is entered. The determination period T JDG is, for example, several cycles of the dimming pulse signal PWM, specifically about three cycles. In this determination period T JDG , the
はじめにバーストコントローラ9は、スタンバイ信号STBの電圧レベルVSTBに応じて、動作モードを決定する。スタンバイ信号STBの電圧レベルVSTBが所定の第1範囲に含まれるとき、全チャンネル共通モードφ0に設定される。コンパレータCOMP9は、電圧VSTBをしきい値電圧Vth1と比較し、比較結果を示す判定信号S9を出力する。判定信号S9がVSTB>Vth1を示すとき(S100のY)、バーストコントローラ9は全チャンネル共通モードφ0に設定される(S102)。
First, the
スタンバイ信号STBの電圧レベルVSTBが所定の第2の電圧範囲に含まれるとき、バーストコントローラ9は位相シフトモードφSHIFTに設定される。第2電圧範囲は、VSTB<Vth1であるため、判定信号S9がVSTB<Vth1を示すとき(S100のN)、バーストコントローラ9は位相シフトモードφSHIFTとなる。
When the voltage level V STB of the standby signal STB is included in a predetermined second voltage range, the
位相シフトモードφSHIFTに設定されたバーストコントローラ9は、続いて各チャンネルのバースト調光端子BSの電圧レベルVBS1〜VBS8にもとづき、90度、60度、45度位相シフトモードのいずれかに設定される。
コンパレータCOMP1〜COMP8は、チャンネルごとに設けられ、対応するチャンネルの電圧VBS1〜VBS8を、所定のしきい値電圧Vth2と比較する。しきい値電圧Vth2は、たとえば0.1V程度が好ましい。i番目のチャンネルのコンパレータCOMPiは、VBSi<Vth2のときハイレベル(H)、VBSi>Vth2のときローレベル(L)となる検出信号Siを出力する。 Comparator COMP1~COMP8 is provided for each channel, the voltage V BS1 ~V BS8 the corresponding channel, is compared with a predetermined threshold voltage Vth2. The threshold voltage Vth2 is preferably about 0.1 V, for example. The comparator COMPi of the i-th channel outputs a detection signal Si that is at a high level (H) when V BSi <Vth2, and is at a low level (L) when V BSi > Vth2.
i番目のバースト調光端子BSiにLEDストリング6_iが接続されるとき、駆動電流ILEDiがゼロであればその電圧レベルVBSiは、出力電圧Vout付近まで上昇する。一方、バースト調光端子BSiにLEDストリング6_iが接続されていないとき、その電圧レベルVBSiは、接地電圧付近まで低下する。つまり、コンパレータCOMPiの出力信号Siは、LEDストリング6_iの接続の有無を示す。 When the LED string 6_i is connected to the i-th burst dimming terminal BSi, if the driving current I LEDi is zero, the voltage level V BSi rises to the vicinity of the output voltage Vout. On the other hand, when the LED string 6 — i is not connected to the burst dimming terminal BSi, the voltage level V BSi decreases to near the ground voltage. That is, the output signal Si of the comparator COMPi indicates whether or not the LED string 6_i is connected.
バーストコントローラ9は、判定期間TJDGにおいて第5から第8チャンネルのすべてのバースト調光端子BS5〜BS8の電位VBS5〜VBS8が、所定の第2しきい値電圧Vth2より低いとき、言い換えれば、条件式
S5==H && S6=H && S7=H && S8=H
を満たすとき(S104のY)、90度位相シフトモードφ90に設定される(S106)。これは、第5から第8チャンネルにLEDストリング6_5〜6_8が接続されていない状態を示す。(A=B)は、AとBが等しいとき真(1)を、そうでないとき偽(0)を示す演算子であり、「&&」は、論理積を示す演算子である。
When the potentials V BS5 to V BS8 of all the burst dimming terminals BS5 to BS8 of the fifth to eighth channels are lower than the predetermined second threshold voltage Vth2 in the determination period T JDG , in other words, the
When the condition is satisfied (Y in S104), the 90-degree phase shift mode φ 90 is set (S106). This indicates a state in which the LED strings 6_5 to 6_8 are not connected to the fifth to eighth channels. (A = B) is an operator indicating true (1) when A and B are equal, and false (0) otherwise, and “&&” is an operator indicating logical product.
上記条件式を満たさないとき(S104のN)、処理S108に進む。第7、第8チャンネルのバースト調光端子BS7、BS8の電位VBS7、VBS8が、第2しきい値電圧Vth2より低いとき、言い換えれば、条件式
S7=H && S8=H
を満たすとき(S108のY)、第1〜第6チャンネルが駆動対象となり、60度位相シフトモードφ60に設定される(S110)。
When the conditional expression is not satisfied (N in S104), the process proceeds to S108. 7, burst dimming terminal of the 8
When satisfying (S108 of Y), first to sixth channel becomes driven, it is set to 60 degree phase shift mode φ 60 (S110).
それ以外のとき(S108のN)、すべてのチャンネルが駆動対象となり、45度位相シフトモードφ45に設定される(S112)。 Otherwise (S108 of N), all the channels becomes driven, is set to 45 degree phase shift mode φ 45 (S112).
このようにして、チャンネルごとにLEDストリング6の接続の有無が判定される。誤差増幅器EA1は、駆動期間において、LEDストリング6が接続されているチャンネルそれぞれの電圧VBSのうち、最も低いひとつと、基準電圧Vref(たとえば0.3V)の誤差を増幅し、誤差に応じた誤差電圧Verrを生成する。誤差電圧Verrは、トランジスタQ2および抵抗R6を介してFB端子から出力され、制御IC100のフィードバック端子に入力される。制御IC100は、駆動期間において、LEDストリング6が接続されているチャンネルそれぞれの電圧VBSのうち最も低いひとつと、基準電圧Vrefが一致するように、出力電圧Voutを調節する。
In this way, it is determined whether or not the LED string 6 is connected for each channel. The error amplifier EA1 is in the driving period, among the channels each voltage V BS which LED string 6 is connected, and amplifies the lowest one, the error of the reference voltage Vref (for example 0.3V), corresponding to the error An error voltage Verr is generated. The error voltage Verr is output from the FB terminal via the transistor Q2 and the resistor R6, and input to the feedback terminal of the
以上が発光装置3の構成である。続いてその動作を説明する。
複数のチャンネルのうち、出力トランジスタQ1のベース電圧VBSが最も低いチャンネルに着目する。
出力トランジスタQ1のベース電圧VBSは、スイッチング電源4によって基準電圧Vrefと一致するようにフィードバック制御される。また電流制御抵抗R4の電圧降下VR4は、電流源CSによって基準電圧Vrefと一致するようにフィードバック制御される。出力トランジスタQ1のベースエミッタ間電圧をVf、コレクタエミッタ間電圧をVCE、熱分散抵抗R7の電圧降下をVR7と書くとき、出力トランジスタQ1のエミッタ電圧に関して以下の式が成り立つ。
Vref+Vf=Vref+VR7+VCE …(1)
The above is the configuration of the light-emitting device 3. Next, the operation will be described.
Among the plurality of channels, the base voltage V BS of the output transistor Q1 is focused on the lowest channel.
Base voltage V BS of the output transistor Q1 is feedback-controlled so as to coincide with the reference voltage Vref by switching
Vref + Vf = Vref + V R7 + V CE (1)
式(1)を変形すると、式(2)を得る。
VCE=Vf−VR7 …(2)
When formula (1) is transformed, formula (2) is obtained.
V CE = Vf−V R7 (2)
式(2)から分かるように、出力トランジスタQ1のコレクタエミッタ間電圧VCEは、熱分散抵抗R7を設けない場合に比べて、熱分散抵抗R7の電圧降下VR7分だけ小さくすることができる。このことは、出力トランジスタQ1の消費電力、すなわち発熱量を低減できることを意味する。 As can be seen from equation (2), the collector-emitter voltage V CE of the output transistor Q1, as compared with the case without the heat distribution resistors R7, can be reduced by the voltage drop V R7 minutes Heat dissipation resistor R7. This means that the power consumption of the output transistor Q1, that is, the heat generation amount can be reduced.
出力トランジスタQ1の発熱量を低減することにより、発光装置3を搭載する電子機器2の熱対策が容易となり、それに要するコストを低減できる。
By reducing the amount of heat generated by the output transistor Q1, the
十分な熱分散の効果を得るためには、熱分散抵抗R7の電圧降下VR7が、出力トランジスタQ1のベースエミッタ間電圧Vfの20%程度、もしくはそれ以上となるように、熱分散抵抗R7の抵抗値を設計することが望ましい。
0.2×Vf<VR7<Vf …(3)
熱分散抵抗R7の電圧降下VR7は、式(4)で与えられる。
VR7=ILED×R7 …(4)
したがって、熱分散抵抗R7の抵抗値を、以下の範囲となるよう設計することにより、出力トランジスタQ1の発熱量を好適に低減することができる。
0.2×Vf/ILED<R7<Vf/ILED
In order to obtain a sufficient effect of heat dissipation, the voltage drop V R7 Heat dissipation resistor R7, about 20% of the base-emitter voltage Vf of the output transistor Q1, or such that more, the heat dissipation resistor R7 It is desirable to design the resistance value.
0.2 × Vf <V R7 <Vf (3)
The voltage drop V R7 of the heat dispersion resistor R7 is given by equation (4).
V R7 = I LED × R7 (4)
Therefore, the amount of heat generated by the output transistor Q1 can be suitably reduced by designing the resistance value of the heat dispersion resistor R7 within the following range.
0.2 × Vf / I LED <R7 <Vf / I LED
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and various modifications may exist in each of those constituent elements, each processing process, and a combination thereof. Hereinafter, such modifications will be described.
実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のスイッチング電源を説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチング電源にも適用可能である。 In the embodiment, a non-insulated switching power supply using an inductor has been described, but the present invention can also be applied to an insulating switching power supply using a transformer.
実施の形態では、発光装置3のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。 In the embodiment, the electronic apparatus has been described as an application of the light emitting device 3, but the application is not particularly limited and can be used for lighting or the like.
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
Q1…出力トランジスタ、L1…インダクタ、C1…出力キャパシタ、D1…整流ダイオード、M1…スイッチングトランジスタ、2…電子機器、3…発光装置、4…スイッチング電源、R4…電流制御抵抗、R7…熱分散抵抗、5…LCDパネル、BS…バースト調光端子、CL…電流制御端子、R5…プルアップ抵抗、6…LEDストリング、8…電流駆動回路、9…バーストコントローラ、100…制御IC、102…出力回路、CS…電流源。 Q1 ... output transistor, L1 ... inductor, C1 ... output capacitor, D1 ... rectifier diode, M1 ... switching transistor, 2 ... electronic device, 3 ... light emitting device, 4 ... switching power supply, R4 ... current control resistor, R7 ... heat dispersion resistor 5 ... LCD panel, BS ... Burst dimming terminal, CL ... Current control terminal, R5 ... Pull-up resistor, 6 ... LED string, 8 ... Current drive circuit, 9 ... Burst controller, 100 ... Control IC, 102 ... Output circuit , CS ... current source.
Claims (4)
そのエミッタが前記発光ダイオードストリングのカソードと接続された、PNP型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、
前記出力トランジスタのエミッタと固定電圧端子の間に順に直列に設けられた、熱分散抵抗および電流制御抵抗と、
その出力端子が前記出力トランジスタのベースと接続され、その非反転入力端子が前記熱分散抵抗と前記電流制御抵抗の接続点に接続され、その反転入力端子に基準電圧が印加された演算増幅器と、
前記出力トランジスタのベースの電位が基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、前記発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源と、
を備えることを特徴とする駆動回路。 A driving circuit for driving a light emitting diode string,
An output transistor that is a PNP-type bipolar transistor, the emitter of which is connected to the cathode of the light-emitting diode string;
A heat distribution resistor and a current control resistor provided in series between the emitter of the output transistor and a fixed voltage terminal in order;
An operational amplifier having an output terminal connected to a base of the output transistor, a non-inverting input terminal connected to a connection point of the heat distribution resistor and the current control resistor, and a reference voltage applied to the inverting input terminal;
A switching power supply that generates a drive voltage so that the base potential of the output transistor matches a reference voltage, and supplies the drive voltage to the anode of the LED string;
A drive circuit comprising:
前記発光ダイオードストリングを駆動する請求項1または2に記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。 A light emitting diode string;
The drive circuit according to claim 1 or 2, which drives the light emitting diode string;
A light emitting device comprising:
前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項3に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。 LCD panel,
The light emitting device according to claim 3 provided as a backlight of the liquid crystal panel;
An electronic device comprising:
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