JP2012034493A - 負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを用いて、２つの異なるＰＷＭ信号に基づいて負荷を駆動制御する負荷駆動装置を安価に提供する。
【解決手段】本発明に係る負荷駆動装置は、１つのＰＷＭモジュール１２を内蔵するマイコン１４を含む制御回路部１０ａを有し、制御回路部１０ａは、ＰＷＭモジュール１２のＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈと接続される第１のスイッチング素子Ｑ１と、ＰＷＭモジュール１２のＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌに接続され、ＰＷＭスレーブ信号ｓをオン／オフ制御する第１のスイッチＳＷ１とを備え、ＰＷＭマスター信号ｍとは位相およびデューティ比の一方または両方が異なるＰＷＭ信号を発生させることにより、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを含む制御回路部と同等に動作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷駆動装置に関し、特に、パルス幅変調モジュールを内蔵するマイクロコンピュータを含む制御回路部を備えた負荷駆動装置に関する。

従来、モータまたは発光ダイオード等の負荷を駆動する負荷駆動装置において、図８に示すような、２つのパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール（ＰＷＭ１モジュール、ＰＷＭ２モジュール）を内蔵するマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）を含む制御回路が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。このような負荷駆動装置は、通常、マイコンに内蔵された２つのＰＷＭモジュール（ＰＷＭ１モジュール、ＰＷＭ２モジュール）によって、図９に示すような異なる２つのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２をそれぞれ個別に発生させ、それによって負荷を駆動制御するものである。

特開２００８−３０４３２６号公報

しかしながら、上述したようなマイコンは、内蔵するＰＷＭモジュール数が多い程高価なものとなるため、そのようなマイコンを含む制御回路を用いた負荷駆動装置のコストが増大するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを用いて、２つの異なるＰＷＭ信号に基づいて負荷を駆動制御する負荷駆動装置を安価に提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）駆動回路部と、該駆動回路部に制御信号を出力する制御回路部とを備え、前記駆動回路部によって負荷を駆動制御する負荷駆動装置において、前記制御回路部は、１つのパルス幅変調モジュールを内蔵するマイクロコンピュータを含み、前記パルス幅変調モジュールは、ＰＷＭマスター信号を出力するＰＷＭマスター信号出力端子と、前記ＰＷＭマスター信号と同周期かつ同デューティ比の信号であるかまたは相補的な信号であるＰＷＭスレーブ信号を出力するＰＷＭスレーブ信号出力端子とを備えており、前記制御回路部は、前記パルス幅変調モジュールの前記ＰＷＭマスター信号出力端子と接続される第１のスイッチング素子と、前記パルス幅変調モジュールの前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子に接続され、前記ＰＷＭマスター信号および前記ＰＷＭスレーブ信号の一方または両方をオン／オフ制御する第１のスイッチとを備え、前記ＰＷＭマスター信号とは位相およびデューティ比の一方または両方が異なるＰＷＭ信号を発生させることを特徴とする負荷駆動装置（請求項１）。

（２）（１）項に記載の負荷駆動装置において、前記第１のスイッチング素子はバイポーラ型トランジスタであり、前記第１のスイッチング素子のコレクタ端子と前記ＰＷＭマスター信号出力端子とが接続され、前記第１のスイッチング素子のベース端子と前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子とが前記第１のスイッチを介して接続されていることを特徴とする負荷駆動装置（請求項２）。

（３）（１）項に記載の負荷駆動装置において、前記制御回路部は、第２のスイッチング素子と、前記マイクロコンピュータに内蔵され、それぞれハイ／ロウ信号を出力可能な複数のデジタル信号出力端子を有するＩ／Ｏモジュールとをさらに備えており、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子はバイポーラ型トランジスタであり、前記第１のスイッチング素子のコレクタ端子と前記ＰＷＭマスター信号出力端子とが接続され、前記第１のスイッチング素子のベース端子と前記Ｉ／Ｏモジュールの第１のデジタル信号出力端子とが接続されるとともに、前記第２のスイッチング素子のコレクタ端子に駆動電圧が入力され、前記第２のスイッチング素子のベース端子を、前記第１のスイッチを介して前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子と接続するか、あるいは、第２のスイッチを介して前記Ｉ／Ｏモジュールの第２のデジタル信号出力端子と接続するかを選択可能な如く構成したことを特徴とする負荷駆動装置（請求項３）。

本発明に係る負荷駆動装置は、その制御回路部を、ＰＷＭマスター信号とは位相およびデューティ比の一方または両方が異なるＰＷＭ信号を発生するように構成したため、１つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを含む制御回路部を、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを含む制御回路部と同等に動作させることが可能となり、異なる２つのＰＷＭ信号に基づいて負荷を駆動制御する負荷駆動装置を安価に提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態における負荷駆動装置の制御回路部の基本構成を示す図である。 図１に示す制御回路部の動作を示す波形図である。 本発明の第１の実施形態における負荷駆動装置の回路構成を示す図である。 図３に示す負荷駆動装置において、調光信号のデューティ比と光出力の関係を示すグラフである。 図３に示す負荷駆動装置の要部の動作を示す波形図であり、（ａ）は、調光信号のデューティ比が規定値比以下の場合、（ｂ）は、調光信号のデューティ比が規定値以上の場合をそれぞれ示す図である。 本発明の第２の実施形態における負荷駆動装置の制御回路部の基本構成を示す図である。 図６に示す制御回路部の動作を示す波形図である。 従来の、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイクロコンピュータを示すブロック図である。 図８に示すマイクロコンピュータ出力されるＰＷＭ信号の例を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における負荷駆動装置の制御回路部の基本構成を示す図である。図１に示す制御回路部１０ａは、マイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）１４と、第１のスイッチング素子Ｑ１とを備えており、マイコン１４は、１つのパルス幅変調モジュール（以下、ＰＷＭモジュールともいう）１２と、Ｉ／Ｏモジュール１３とを内蔵し、第１のスイッチング素子Ｑ１は、バイポーラ型トランジスタからなる。

ＰＷＭモジュール１２は、ＰＷＭマスター信号を出力するＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈと、ＰＷＭスレーブ信号を出力するＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌを有しており、ＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈは、マイコン１４の第１の出力端子ＯＵＴ１に接続され、ＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌは、第１のスイッチＳＷ１を介して、マイコン１４の第２の出力端子ＯＵＴ２に接続されている。また、Ｉ／Ｏモジュール１３は、第１、第２のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ２を有しており、第１のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１は、マイコン１４の第３の出力端子ＯＵＴ３に接続され、第２のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ２は、第２のスイッチＳＷ２を介して、マイコン１４の第２の出力端子ＯＵＴ２に接続されている。

マイコン１４の第１の出力端子ＯＵＴ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子に接続されて、制御回路部１０ａの第１の信号ラインＡを構成する。また、マイコン１４の第２の出力端子ＯＵＴ２は、それ自体で制御回路部１０ａの第２の信号ラインＢを構成し、マイコン１４の第３の出力端子ＯＵＴ３は、第１のスイッチング素子Ｑ１のベース端子に接続されている。

ここで、マイコン１４は、中央演算処理部（ＣＰＵ）、内蔵のプログラムメモリ及びデータメモリ、タイマー等を備えた周知のマイクロコンピュータ（または、マイクロコントローラ）システムとして構成される。マイコン１４において、ＰＷＭモジュール１２は、例えば、専用のレジスタに所定の定数値を設定することによって、それらの定数値に応じた周期及びデューティ比を有するＰＷＭマスター信号ｍ及びＰＷＭスレーブ信号ｓを出力する。ここで、ＰＷＭスレーブ信号ｓは、ＰＷＭマスター信号ｍと同周期かつ同デューティ比の信号であるか、または、ＰＷＭマスター信号ｍとハイ／ロウの論理が反転した相補的な信号であり、マイコン１４は、ＰＷＭスレーブ信号ｓとしていずれの信号を出力するかを設定可能なものであってもよい。また、マイコン１４において、Ｉ／Ｏモジュール１３は、第１、第２のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ２の出力のハイ（Ｈｉｇｈ）／ロウ(Ｌｏｗ)のレベルを、ソフトウェアの制御に従って切替えることによって、所定のデジタル信号（ハイ／ロウ信号）Ｐ１、Ｐ２を出力するものである。

以上のように構成された制御回路部１０ａの動作について、図２を参照して説明する。尚、以下の説明において、ＰＷＭスレーブ信号ｓは、ＰＷＭマスター信号ｍと同一の信号である（すなわち、ＰＷＭマスター信号ｍと同周期かつ同デューティ比の信号が同位相で出力されている）ものとする。

図２（ａ）に示すように、制御回路部１０ａの第１の信号ラインＡに発生する信号は、Ｉ／Ｏモジュール１３の第１のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１から出力されるハイ／ロウ信号Ｐ１によって、次のように制御される。すなわち、ハイ／ロウ信号Ｐ１がロウレベルのとき、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフとなり、制御回路部１０ａの第１の信号ラインＡには、ＰＷＭマスター信号ｍが発生する。一方、ハイ／ロウ信号Ｐ１がハイレベルのとき、第１のスイッチング素子Ｑ１はオンとなり、制御回路部１０ａの第１の信号ラインＡは、ロウレベルに固定される。

制御回路部１０ａにおいて、その第２の信号ラインＢに発生する信号は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２のうちのいずれか一方のみをオンにすることによって、次のように選択される。すなわち、第１のスイッチＳＷ１をオンかつ第２のスイッチＳＷ２をオフとした場合、図２（ｂ）に示すように、制御回路部１０ａの第２の信号ラインＢには、ＰＷＭスレーブ信号ｓが発生する。また、第１のスイッチＳＷ１をオフかつ第２のスイッチＳＷ２をオンとした場合、図２（ｃ）に示すように、制御回路部１０ａの第２の信号ラインＢには、Ｉ／Ｏモジュール１３の第２のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ２から出力されるハイ／ロウ信号Ｐ２が発生する。

この際、ハイ／ロウ信号Ｐ２の波形は、マイコン１４に組み込まれたソフトウェアの制御に従って任意の波形に設定することができ、例えば、ＰＷＭマスター信号ｍと同一の信号でも相補的な信号ではない、異なるＰＷＭ信号とすることができる。図２（ｃ）に示す例では、ハイ／ロウ信号Ｐ２は、ＰＷＭマスター信号ｍ（この例の場合、ＰＷＭスレーブ信号ｓと同一の信号）とは異なる周期及びデューティ比を有するＰＷＭ信号である。あるいは、ハイ／ロウ信号Ｐ２は、ＰＷＭモジュール１２のマスター信号ｍと、（同周期かつ同デューティ比であっても）、異なる位相を有するＰＷＭ信号となるように設定するものであってもよい。

図３〜図５を参照して後述するように、制御回路部１０ａは、典型的には、次のような２つの動作状態を有する。第１の動作状態は、第１のスイッチＳＷ１をオンかつ第２のスイッチＳＷ２をオフにして第２の信号ラインＢにＰＷＭスレーブ信号ｓを発生させ、同時に、第１のスイッチング素子Ｑ１をオンにして、第１の信号ラインＡをロウレベルに固定した（言い換えれば、デューティ比が０％のＰＷＭ信号を発生させた）状態である。そして、第２の動作状態は、第１のスイッチング素子Ｑ１をオフにして第１の信号ラインＡにＰＷＭマスター信号ｍを発生させ、同時に、第１のスイッチＳＷ１をオフかつ第２のスイッチＳＷ２をオンにして、第２の信号ラインＢに、ハイ／ロウ信号Ｐ２からなるＰＷＭ信号を発生させた状態である。

制御回路部１０ａによれば、例えば、上記第１、第２の動作状態のように、第１、第２の出力ラインＡ、Ｂの一方にＰＷＭマスター信号ｍ（または、それと同一のＰＷＭスレーブ信号ｓ）を発生させるとともに、他方に、ＰＷＭマスター信号ｍとは異なるＰＷＭ信号を発生させることにより、１つのＰＷＭモジュール１２を内蔵するマイコン１４を用いて、第１、第２の信号ラインＡ、Ｂに、互いに異なる２つのＰＷＭ信号を発生させることが可能となる。このように、制御回路部１０ａは、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンと比較して安価な１つのＰＷＭモジュール１２を内蔵するマイコン１４を用いて、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを含む制御回路部と同等の動作を可能としたものである。

ここで、制御回路部１０ａにおいて、第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、任意の適切なハードウェアまたはソフトウェア、あるいはその組合せを用いてマイコン１４に実装することが可能である。例えば、マイコン１４は、第２の出力端子ＯＵＴ２の出力信号として、ＰＷＭスレーブ信号ｓまたはハイ／ロウ信号Ｐ２のいずれを出力するかを、ソフトウェアにより選択可能なように構成され、その選択によって実質的に第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン／オフ機能を実現するものであってもよい。
さらに、第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、マイコン１４に内蔵されるものではなく、任意の適切なスイッチ素子からなる第１、第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２をマイコン１４に外付けし、そのオン／オフ制御をマイコン１４により実施するものであってもよい。

次に、図３〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態における負荷駆動装置について説明する。図３に示す負荷駆動装置１は、交流電源Ｖａｃに接続され力率改善（ＰＦＣ）回路部２１、ＰＦＣ回路部２１に接続された降圧コンバータ回路部２２を備え、降圧コンバータ回路部２２には、負荷である発光ダイオード（ＬＥＤ）２３が接続されており、交流電源Ｖａｃの交流入力電圧を所望の直流電圧に変換してＬＥＤ２３に印加することによって、ＬＥＤ２３を点灯駆動するＬＥＤ駆動装置である。そして、負荷駆動装置１は、降圧コンバータ回路部２２にＬＥＤ駆動信号を出力して、ＬＥＤ２３を駆動制御するＬＥＤドライバ（駆動回路部）２４、ＬＥＤドライバ２４に制御信号を出力する制御回路部１０ｂ、制御回路部１０ｂに調光信号を出力する調光信号生成部２５を備えている。

負荷駆動装置１の制御回路部１０ｂは、その基本構成として図１に示す制御回路部１０ａ（以下、制御回路部１０ｂに含まれる制御回路部１０ａを基本構成部１０ａともいう）を含むとともに、さらに、バイポーラ型トランジスタからなる第２のスイッチング素子Ｑ２を備えている。第２のスイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子には駆動電圧（図示の例では、５Ｖ）が入力され、ベース端子には基本構成部１０ａの第２の信号ラインＢが接続されている。また、第２のスイッチング素子Ｑ２のコレクターエミッタ間には、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１の並列回路と抵抗Ｒ１との直列回路が接続されている。

制御回路部１０ｂにおいて、基本構成部１０ａの第１の信号ラインＡに発生するＰＷＭ信号は、制御信号ａとしてＬＥＤドライバ２４に出力され、基本構成部１０ａの第２の信号ラインＢに発生するＰＷＭ信号は、制御回路部１０ｂ内で、第２のスイッチング素子Ｑ２のオン／オフ駆動に使用される。そして、制御回路部１０ｂでは、第３の信号ラインＣに発生するコンデンサＣ１の両端間電圧が、制御信号ｂとしてＬＥＤドライバ２４に出力される。

負荷駆動装置１は、調光信号生成部２５から制御回路部１０ｂに出力されるＰＷＭ信号からなる調光信号のデューティ比に応じてＬＥＤ２３の光出力（輝度）を調整するように構成されている。具体的には、図４に示すように、ＬＥＤ２３の光出力（輝度）は、調光信号のデューティ比が０％から所定の下限値までが最高出力に対応し、調光信号のデューティ比の所定の上限値から１００％までが最低出力に対応し、上記下限値から上限値までの範囲において、調光信号のデューティ比が増大する程低下するように制御される。

そして、負荷駆動装置１では、調光信号のデューティ比が規定値よりも小さい（所望のＬＥＤの輝度が比較的高い）場合、降圧コンバータ回路部２２からＬＥＤ２３に印加される駆動電圧（ひいては、ＬＥＤ２３に通電する駆動電流）の増減によりＬＥＤ２３の輝度を調整するＤＣ制御を実施し、調光信号のデューティ比が規定値よりも大きい（所望のＬＥＤの輝度が比較的低い）場合、ＤＣ制御のみによりＬＥＤ２３の輝度を抑制することが難しいため、ＬＥＤ２３を点滅させることによって平均輝度を調整するＰＷＭ制御をＤＣ制御と併用し、ＬＥＤ２３の輝度を調整する。

ＬＥＤ２３の上述したＤＣ制御及びＰＷＭ制御は、ＬＥＤドライバ２４が、制御回路部１０ｂから入力する制御信号ａ、ｂに基づいて、所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号からなるＬＥＤドライブ信号を、出力端子Ｄから降圧コンバータ回路部２２に出力し、降圧コンバータ回路部２２が、入力したＬＥＤドライブ信号に基づいて、その出力電圧（すなわち、ＬＥＤ２３に印加される駆動電圧）を調整することによって実行される。

この際、制御回路部１０ｂの第３の信号ラインＣに発生する制御信号ｂはＤＣ制御用の信号であり、この例では、ＬＥＤドライバ２４は、制御信号ｂのレベルが低くなる程、ＬＥＤドライブ信号のデューティ比を減少させるように構成され、また、降圧コンバータ回路部２２は、ＬＥＤドライブ信号のデューティ比が減少する程、その出力電圧を低下させるように構成されている。そして、制御回路部１０ｂの第１の信号ラインＡに発生する制御信号ａはＰＷＭ制御用の信号であり、この例では、ＬＥＤドライバ２４は、制御信号ａがハイレベルの期間中、ＬＥＤドライブ信号の出力を停止する（出力端子Ｄをロウレベルに固定する）ように構成され、降圧コンバータ回路部２２は、ＬＥＤドライブ信号が入力されない（ＬＥＤドライブ信号がロウレベルを持続している時間が一定の時間を超えた）場合、その出力電圧が、少なくともＬＥＤ２３が消灯する閾値電圧以下（例えば、０Ｖ）に低下するように構成されている。

尚、本発明は、降圧コンバータ回路部２２及びＬＥＤドライブ信号の具体的態様によって限定されるものではないが、例えば、降圧コンバータ回路部２２は、周知のスイッチング方式のＤＣ―ＤＣコンバータからなり、ＬＥＤドライブ信号は、ＤＣ―ＤＣコンバータのスイッチング素子を、ＬＥＤドライブ信号のデューティ比に応じたデューティ比を有するようにオン／オフ動作させる駆動信号として用いられるものであってもよい。

以上のように構成された負荷駆動装置１におけるＬＥＤ２３の駆動制御について具体的に説明すれば、次の通りである。
まず、マイコン１４は、調光信号生成部２５から入力される調光信号のデューティ比に応じて、ＰＷＭモジュール１２のＰＷＭマスター信号ｍ（したがって、ＰＷＭスレーブ信号ｓ）のデューティ比を決定する。この例では、マイコン１４は、調光信号のデューティ比が増大する程、ＰＷＭマスター信号ｍ（及びＰＷＭスレーブ信号ｓ）のデューティ比が増大するように、ＰＷＭモジュール１２を設定する。

そして、マイコン１４は、調光信号のデューティ比と所定の規定値とを比較し、調光信号のデューティ比が規定値よりも小さい場合、制御回路部１０ｂの基本構成部１０ａを、上述した第１の動作状態により動作させる。このとき、図５（ａ）に示すように、第１のスイッチＳＷ１はオンかつ第２のスイッチＳＷ２はオフとなって、制御回路部１０ｂの第２のスイッチング素子Ｑ２のベース端子は、ＰＷＭモジュール１２のＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌに接続される。また、Ｉ／Ｏモジュール１３の第１のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１から出力されるハイ／ロウ信号Ｐ１はハイレベルとなり、これにより第１のスイッチング素子Ｑ１がオンとなって、第１の信号ラインＡはロウレベルに固定される。

第１の動作状態では、第２の信号ラインＢにＰＷＭスレーブ信号ｓが発生するため、第２のスイッチング素子Ｑ２は、このＰＷＭスレーブ信号ｓによってオン／オフ駆動される。そして、ＰＷＭスレーブ信号ｓがロウレベルのとき、第２のスイッチング素子 Ｑ２がオフとなってコンデンサＣ１が充電され、ＰＷＭスレーブ信号ｓがハイレベルのとき、第２のスイッチング素子 Ｑ２がオンとなってコンデンサＣ１が放電される。この充放電動作の繰り返しにより、第３の信号ラインＣに、コンデンサＣ１の両端間電圧であるＤＣ制御用の制御信号ｂが発生し、ＬＥＤドライバ２４に出力される。コンデンサＣ１の両端間電圧（すなわち、制御御信号ｂ）は、ＰＷＭスレーブ信号ｓのデューティ比が増大すると、上記の充放電動作の繰り返しにおける放電時間の割合が増大するため、低下する。

そして、第１の動作状態では、第１の信号ラインＡ（したがって、ＰＷＭ制御用の制御信号ａ）はロウレベルに固定されているため、ＬＥＤドライバ２４は、ＬＥＤドライブ信号を、その出力端子Ｄから降圧コンバータ回路部２２に、（出力の停止期間を設けることなく）連続して出力する。このとき、上述したように、ＬＥＤドライブ信号のデューティ比は、制御信号ｂが低下するにつれて小さくなるように設定され、また、降圧コンバータ回路部２２は、ＬＥＤドライブ信号のデューティ比が小さくなる程、その出力電圧が低下するように構成されているため、調光信号のデューティ比が増大するにつれて、ＬＥＤ２３に印加される駆動電圧（ひいては、ＬＥＤ２３に通電される駆動電流）が低下し、ＬＥＤ２３の輝度が低下する。負荷駆動装置１では、調光信号のデューティ比が規定値よりも小さい場合、このようにしてＬＥＤ２３の輝度のＤＣ制御が実施される。

一方、マイコン１４は、調光信号のデューティ比と所定の規定値とを比較して、調光信号のデューティ比が規定値よりも大きい場合、制御回路部１０ｂの基本構成部１０ａを、上述した第２の動作状態により動作させる。このとき、図５（ｂ）に示すように、第１のスイッチＳＷ１はオフかつ第２のスイッチＳＷ２はオンとなって、制御回路部１０ｂの第２のスイッチング素子Ｑ２のベース端子は、Ｉ／Ｏモジュール１３の第２のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ２に接続される。また、Ｉ／Ｏモジュール１３の第１のデジタル信号出力端子Ｐｏｒｔ１から出力されるハイ／ロウ信号Ｐ１はロウレベルとなり、これにより第１のスイッチング素子Ｑ１がオフとなって、第１の信号ラインＡにＰＷＭマスター信号ｍが発生する。

第２の動作状態では、第２の信号ラインＢにハイ／ロウ信号Ｐ２が発生するため、第２のスイッチング素子Ｑ２は、このハイ／ロウ信号Ｐ２によってオン／オフ駆動される。そして、ハイ／ロウ信号Ｐ２がロウレベルのとき、第２のスイッチング素子 Ｑ２がオフとなってコンデンサＣ１が充電され、ハイ／ロウ信号Ｐ２がハイレベルのとき、第２のスイッチング素子 Ｑ２がオンとなってコンデンサＣ１が放電される。この充放電動作の繰り返しにより、第３の信号ラインＣに、コンデンサＣ１の両端間電圧であるＤＣ制御用の制御信号ｂが発生し、ＬＥＤドライバ２４に出力される。コンデンサＣ１の両端間電圧（すなわち、制御御信号ｂ）は、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比が増大すると、上記の充放電動作の繰り返しにおける放電時間の割合が増大するため、低下する。

但し、第２の動作状態では、ハイ／ロウ信号Ｐ２は、マイコン１４に組み込まれたソフトウェアの制御に従って、ＰＷＭモジュール１２の設定に依存することなく設定された波形を有しており、典型的には、ＰＷＭマスター信号ｍとは異なる周期及びデューティ比を有している。例えば、ハイ／ロウ信号Ｐ２は、調光信号のハイレベルへの立ち上がりと同期してハイレベルに立ち上げ、例えばタイマー割込みを用いて、所定の時間経過後にロウレベルに立ち下げる動作を繰り返すことによって、発生させるものであってもよい。このとき、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比は、好ましくは、調光信号のデューティ比の規定値に対応するＰＷＭマスター信号ｍのデューティ比以上のデューティ比を有するように設定され、さらに、この例では、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比は、調光信号のデューティ比に依らずに、一定となるように設定されているものとする。

一方、第２の動作状態において、第１の信号ラインＡにはＰＷＭマスター信号ｍが発生し、この信号がＰＷＭ制御用の制御信号ａとしてＬＥＤドライバ２４に出力される。これによって、ＬＥＤドライバ２４は、ＰＷＭマスター信号ｍがロウレベルである間、その出力端子Ｄから降圧コンバータ回路部２２へ、制御信号ｂのレベルに応じたデューティ比を有するＬＥＤドライブ信号を出力し、ＰＷＭマスター信号ｍがハイレベルである間、ＬＥＤドライブ信号の出力を停止して、その間、ＬＥＤ２３は消灯する。したがって、ＬＥＤ２３は、その全駆動時間にわたって、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比に応じてＤＣ制御された輝度で点灯する点灯時間とＬＥＤ２３を消灯する消灯時間とを、ＰＷＭマスター信号ｍに同期して交互に繰り返することになり、調光信号のデューティ比の増大につれてＰＷＭマスター信号ｍのデューティ比が増大すると、ＬＥＤ２３の全駆動時間における消灯時間の割合が増大するため、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比（したがって、制御信号ｂのレベル）が一定であっても、平均輝度が低下する。

負荷駆動装置１では、調光信号のデューティ比が規定値よりも大きい場合、このようにしてＰＷＭ制御とＤＣ制御とを併用し、ＬＥＤ２３の輝度を制御するものである。尚、本例では、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比は、調光信号のデューティ比に依らずに一定となるように設定されているものとしたが、ハイ／ロウ信号Ｐ２のデューティ比も、例えばタイマー割込みの値を、調光信号のデューティ比に応じて設定させることによって、調光信号の増大に伴って増大させるものであってもよい。

このように、負荷駆動装置１によれば、１つのＰＷＭモジュール１２を内蔵するマイコン１４を含む制御回路部１０ｂを、２つのＰＷＭモジュールを内蔵するマイコンを含む制御回路部と同等に動作させることが可能となり、第１、第２の信号ラインＡ、Ｂに発生する２つの異なるＰＷＭ信号に基づいて負荷（ＬＥＤ２３）を駆動制御する負荷駆動装置を、安価に提供することが可能となる。

次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２の実施形態における負荷駆動装置について説明する。但し、本発明に係る負荷駆動装置は、その制御回路部を主要な特徴を有するものであり、制御回路部から出力される制御信号を入力する駆動回路部を備え、駆動回路部によって負荷を駆動制御する負荷駆動装置である限り、その具体的構成には依らないものであるため、以下の説明では、負荷駆動装置の備える制御回路部について詳述する。また、以下の説明において、上述した第１の実施形態における制御回路部１０ａ、１０ｂと同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付して参照する。

図６は、本発明の第２の実施形態における負荷駆動装置の制御回路部の基本構成を示す図である。図６に示す制御回路部１０ｃは、１つのＰＷＭモジュール１２を内蔵するマイコン１４と、第１のスイッチング素子Ｑ１とを備えており、第１のスイッチング素子Ｑ１は、バイポーラ型トランジスタからなる。ＰＷＭモジュール１２は、ＰＷＭマスター信号ｍを出力するＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈと、ＰＷＭスレーブ信号ｓを出力するＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌを有しており、ＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈは、マイコン１４の第１の出力端子ＯＵＴ１に接続され、ＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌは、第１のスイッチＳＷ１を介して、マイコン１４の第２の出力端子ＯＵＴ２に接続されている。

マイコン１４の第１の出力端子ＯＵＴ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子に接続されて、制御回路部１０ｃの第１の信号ラインＡを構成する。また、マイコン１４の第２の出力端子ＯＵＴ２は、第１のスイッチング素子Ｑ１のベース端子に接続されて、制御回路部１０ｃの第２の信号ラインＢを構成する。

ここで、マイコン１４は、中央演算処理部（ＣＰＵ）、内蔵のプログラムメモリ及びデータメモリ、タイマー等を備えた周知のマイクロコンピュータ（または、マイクロコントローラ）システムとして構成される。マイコン１４において、ＰＷＭモジュール１２は、例えば、専用のレジスタに所定の定数値を設定することによって、それらの定数値に応じた周期及びデューティ比を有するＰＷＭマスター信号ｍ及びＰＷＭスレーブ信号ｓを出力する。

ここで、図７を参照して、制御回路部１０ｃの動作を説明すれば、次の通りである。図７に示すように、マイコン１４のＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌ端子から出力されるＰＷＭスレーブ信号ｓは、ＰＷＭマスター信号出力端子ＰＷＭ１Ｈから出力されるＰＷＭマスター信号ｍと同一の信号である（すなわち、ＰＷＭマスター信号ｍと同周期かつ同デューティ比の信号が同位相で出力されている）。

そして、制御回路部１０ｃでは、第１のスイッチＳＷ１は、ＰＷＭマスター信号ｍ（及びＰＷＭスレーブ信号ｓ）に同期して、それらの２倍の周期でオン／オフされる。これによって、ＰＷＭマスター信号ｍ（及びＰＷＭスレーブ信号ｓ）の２周期間を、次の４つのフェーズに分類することができる。すなわち、（１）ＰＷＭマスター信号ｍがハイレベル、ＰＷＭスレーブ信号ｓがハイレベル、第１のスイッチＳＷ１がオンの第１フェーズ、（２）ＰＷＭマスター信号ｍがロウレベル、ＰＷＭスレーブ信号ｓがロウレベル、第１のスイッチＳＷ１がオンの第２フェーズ、（３）ＰＷＭマスター信号ｍがハイレベル、ＰＷＭスレーブ信号ｓがハイレベル、第１のスイッチＳＷ１がオフの第３フェーズ、（４）ＰＷＭマスター信号ｍがロウレベル、ＰＷＭスレーブ信号ｓがロウレベル、第１のスイッチＳＷ１がオフの第４フェーズである。

第１及び第２フェーズでは、第１のスイッチＳＷ１がオンであるため、第２の信号ラインＢには、ＰＷＭスレーブ信号ｓのハイ／ロウ信号がそのまま発生する。さらに、この間、ＰＷＭモジュール１２のＰＷＭスレーブ信号出力端子ＰＷＭ１Ｌは、第１のスイッチング素子Ｑ１のベース端子に接続される。したがって、第１フェーズにおいて、ＰＷＭスレーブ信号ｓがハイレベルである間、第２のスイッチング素子Ｑ２はオンとなるため、第１の信号ラインＡはロウレベルに固定される。また、第２フェーズにおいて、ＰＷＭスレーブ信号ｓがロウレベルである間、第２のスイッチング素子Ｑ２はオフとなり、第１の信号ラインＡには、ＰＷＭマスター信号ｍのロウレベルが発生する。

第３及び第４フェーズでは、第１のスイッチＳＷ１がオフであるため、第２の信号ラインＢはロウレベルに固定される。さらに、この間、第１のスイッチング素子Ｑ１はオフであるため、第１の信号ラインＡには、ＰＷＭマスター信号ｍのハイ／ロウ信号がそのまま発生する。

このように、制御回路部１０ｃでは、より簡易な構成によって、第１、第２の信号ラインＡ、Ｂに、ＰＷＭマスター信号ｍ（及びＰＷＭスレーブ信号ｓ）とは周期及びデューティ比が異なるとともに、互いに位相が１８０°ずれている点で異なる２つのＰＷＭ信号を発生させることができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、バイポーラ型トランジスタに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ等の他のスイッチング素子であってもよい。

１：負荷駆動装置、１０ａ：制御回路部（基本構成部）、１０ｂ、１０ｃ：制御回路部、１２：ＰＷＭモジュール、１３：Ｉ／Ｏモジュール、１４：マイクロコンピュータ（マイコン）、２１：力率改善（ＰＦＣ）回路部、２２：降圧コンバータ回路部、２３：発光ダイオード（ＬＥＤ）、２４：ＬＥＤドライバ（駆動回路部）、２５：調光信号生成部、Ａ:第１の信号ライン、ａ：ＰＷＭ制御用の制御信号、Ｂ：第２の信号ライン、ｂ：ＤＣ制御用の制御信号、Ｃ:第３の信号ライン、Ｃ１:コンデンサ、Ｄ:（ＬＥＤドライバの）出力端子、ｍ：ＰＷＭマスター信号、ＯＵＴ１：（マイコンの）第１の出力端子、ＯＵＴ２：（マイコンの）第２の出力端子、ＯＵＴ３：（マイコンの）第３の出力端子、Ｐ１、Ｐ２：ハイ／ロウ信号、Ｐｏｒｔ１：第１のデジタル信号出力端子、Ｐｏｒｔ２:第２のデジタル信号出力端子、Ｑ１:第１のスイッチング素子、Ｑ２:第２のスイッチング素子、Ｒ１、Ｒ２:抵抗、ｓ：ＰＷＭスレーブ信号、Ｖａｃ：交流電源、ＳＷ１：第１のスイッチ、ＳＷ２：第２のスイッチ

Claims (3)

1. 駆動回路部と、該駆動回路部に制御信号を出力する制御回路部とを備え、前記駆動回路部によって負荷を駆動制御する負荷駆動装置において、
   前記制御回路部は、１つのパルス幅変調モジュールを内蔵するマイクロコンピュータを含み、前記パルス幅変調モジュールは、ＰＷＭマスター信号を出力するＰＷＭマスター信号出力端子と、前記ＰＷＭマスター信号と同周期かつ同デューティ比の信号であるかまたは相補的な信号であるＰＷＭスレーブ信号を出力するＰＷＭスレーブ信号出力端子とを備えており、
   前記制御回路部は、前記パルス幅変調モジュールの前記ＰＷＭマスター信号出力端子と接続される第１のスイッチング素子と、前記パルス幅変調モジュールの前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子に接続され、前記ＰＷＭマスター信号および前記ＰＷＭスレーブ信号の一方または両方をオン／オフ制御する第１のスイッチとを備え、前記ＰＷＭマスター信号とは位相およびデューティ比の一方または両方が異なるＰＷＭ信号を発生させることを特徴とする負荷駆動装置。
2. 前記第１のスイッチング素子はバイポーラ型トランジスタであり、前記第１のスイッチング素子のコレクタ端子と前記ＰＷＭマスター信号出力端子とが接続され、前記第１のスイッチング素子のベース端子と前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子とが前記第１のスイッチを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記制御回路部は、第２のスイッチング素子と、前記マイクロコンピュータに内蔵され、それぞれハイ／ロウ信号を出力可能な複数のデジタル信号出力端子を有するＩ／Ｏモジュールとをさらに備えており、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子はバイポーラ型トランジスタであり、前記第１のスイッチング素子のコレクタ端子と前記ＰＷＭマスター信号出力端子とが接続され、前記第１のスイッチング素子のベース端子と前記Ｉ／Ｏモジュールの第１のデジタル信号出力端子とが接続されるとともに、前記第２のスイッチング素子のコレクタ端子に駆動電圧が入力され、前記第２のスイッチング素子のベース端子を、前記第１のスイッチを介して前記ＰＷＭスレーブ信号出力端子と接続するか、あるいは、第２のスイッチを介して前記Ｉ／Ｏモジュールの第２のデジタル信号出力端子と接続するかを選択可能な如く構成したことを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。

Images