JP2020202689A - Led control device, led driving device, and display apparatus - Google Patents

Led control device, led driving device, and display apparatus Download PDF

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Abstract

To reduce a ripple of an output voltage of a chopper circuit, in an LED control device which PWM-dims an LED connected between the chopper circuit and a current driver.SOLUTION: An LED control device disclosed herein PWM-dims an LED connected between a chopper circuit and a current driver. The LED control device includes a power supply control unit and a dimming unit. The power supply control unit outputs a first PWM signal Spwm to the chopper circuit. The dimming unit controls a current IL flowing through the current driver on the basis of a second PWM signal DM1. A first cycle of the first PWM signal Spwm is shorter than a second cycle of the second PWM signal DM1. The power supply control unit synchronizes a rise timing of the first PWM signal Spwm with a rise timing of second PWM signal DM1.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM(Pulse Width Modulation)調光するLED制御装置、LED駆動装置、及び表示装置に関する。 The present disclosure relates to an LED control device, an LED drive device, and a display device that PWM (Pulse Width Modulation) dimming an LED connected between a chopper circuit and a current driver.

従来、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLED(Light Emitting Diode)をPWM調光するLED制御装置が知られている。たとえば、特開2018−19498号公報(特許文献1)には、チョッパ回路と定電流制御回路との間において直列に接続された複数のLEDをPWM調光する、LEDドライバIC(Integrated Circuit)としての半導体回路が開示されている。 Conventionally, an LED control device for PWM dimming an LED (Light Emitting Diode) connected between a chopper circuit and a current driver is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-19498 (Patent Document 1) describes an LED driver IC (Integrated Circuit) for PWM dimming of a plurality of LEDs connected in series between a chopper circuit and a constant current control circuit. The semiconductor circuit of is disclosed.

特開2018−19498号公報JP-A-2018-19498

チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチングが繰り返されることにより、チョッパ回路のコイルにエネルギーが蓄積される。チョッパ回路を流れる電流は、スイッチング素子のスイッチングに応じて増加と減少とを繰り返しながら、一定範囲内で増減する定常状態に達する。チョッパ回路を流れる電流が定常状態に達するまでは、チョッパ回路の出力電圧にリップルが発生する。当該リップルによってチョッパ回路の出力電圧が低下すると、電流ドライバの電圧が低下するため、LEDに対する制御性が低下し得る。 Energy is stored in the coil of the chopper circuit by repeating the switching of the switching element of the chopper circuit. The current flowing through the chopper circuit reaches a steady state in which it increases and decreases within a certain range while repeating increasing and decreasing according to the switching of the switching element. Ripple occurs in the output voltage of the chopper circuit until the current flowing through the chopper circuit reaches a steady state. When the output voltage of the chopper circuit is lowered due to the ripple, the voltage of the current driver is lowered, so that the controllability for the LED may be lowered.

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM調光するLED制御装置において、チョッパ回路の出力電圧のリップルを低減することである。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object thereof is to obtain an output voltage of a chopper circuit in an LED control device for PWM dimming of an LED connected between a chopper circuit and a current driver. It is to reduce the ripple.

本開示に係るLED制御装置は、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM調光する。LED制御装置は、電源制御部と、調光部とを備える。電源制御部は、チョッパ回路に第1PWM信号を出力する。調光部は、第2PWM信号に基づいて電流ドライバに流れる電流を制御する。第1PWM信号の第1周期は、第2PWM信号の第2周期よりも短い。電源制御部は、第1PWM信号の立ち上がりタイミングを第2PWM信号の立ち上がりタイミングに同期させる。 The LED control device according to the present disclosure PWM dims the LED connected between the chopper circuit and the current driver. The LED control device includes a power supply control unit and a dimming unit. The power supply control unit outputs the first PWM signal to the chopper circuit. The dimming unit controls the current flowing through the current driver based on the second PWM signal. The first cycle of the first PWM signal is shorter than the second cycle of the second PWM signal. The power supply control unit synchronizes the rising timing of the first PWM signal with the rising timing of the second PWM signal.

本開示に係るLED制御装置によれば、電源制御部が第1PWM信号の立ち上がりタイミングを第2PWM信号の立ち上がりタイミングに同期させることにより、チョッパ回路の出力電圧のリップルを低減することができる。 According to the LED control device according to the present disclosure, the power supply control unit synchronizes the rising timing of the first PWM signal with the rising timing of the second PWM signal, so that the ripple of the output voltage of the chopper circuit can be reduced.

実施の形態1に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the display device which concerns on Embodiment 1. FIG. 調光信号の値がH値である場合の図1のLED制御装置および電流ドライバの具体的な構成を併せて示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which also shows the specific configuration of the LED control device and the current driver of FIG. 1 when the value of a dimming signal is an H value. 調光信号の値がL値である場合の図1のLED制御装置および電流ドライバの具体的な構成を併せて示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which also shows the specific configuration of the LED control device and the current driver of FIG. 1 when the value of a dimming signal is an L value. 調光信号の波形図、スイッチング信号の波形図、およびLED電流の波形図を併せて示す図である。It is a figure which also shows the waveform diagram of a dimming signal, the waveform diagram of a switching signal, and the waveform diagram of an LED current. 図4の調光信号の立ち上がりタイミング部分を拡大するとともに、コイル電流の波形図および昇圧チョッパ回路の出力電圧の波形図を併せて示す図である。It is a figure which enlarges the rising timing part of the dimming signal of FIG. 4, and also shows the waveform diagram of the coil current and the waveform diagram of the output voltage of the step-up chopper circuit. 調光信号の波形図および出力電圧の波形図を併せて示す図である。It is a figure which also shows the waveform diagram of a dimming signal and the waveform diagram of an output voltage. 調光信号の立ち上がりタイミングとスイッチング信号の立ち上がりタイミングとが同期された場合における、調光信号の波形図、スイッチング信号の波形図、コイル電流の波形図、LED電流の波形図、及び出力電圧の波形図を併せて示す図である。When the rising timing of the dimming signal and the rising timing of the switching signal are synchronized, the waveform diagram of the dimming signal, the waveform diagram of the switching signal, the waveform diagram of the coil current, the waveform diagram of the LED current, and the waveform of the output voltage. It is a figure which also shows the figure. 調光信号の立ち上がりタイミングとスイッチング信号の立ち上がりタイミングが同期されるとともに、スイッチング信号の最初のデューティ比が増加された場合における、調光信号の波形図、スイッチング信号の波形図、コイル電流の波形図、LED電流の波形図、及び出力電圧の波形図を併せて示す図である。The waveform diagram of the dimming signal, the waveform diagram of the switching signal, and the waveform diagram of the coil current when the rising timing of the dimming signal and the rising timing of the switching signal are synchronized and the initial duty ratio of the switching signal is increased. , The waveform diagram of the LED current, and the waveform diagram of the output voltage are also shown. 実施の形態1の変形例に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the display device which concerns on the modification of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the display device which concerns on Embodiment 2. FIG. 図10のLED制御装置および電流ドライバの具体的な構成を併せて示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which also shows the specific configuration of the LED control device and the current driver of FIG. 実施の形態2における調光信号の波形図、スイッチング信号の波形図、LED電流の波形図、コイル電流の波形図、および出力電圧の波形図を併せて示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a waveform diagram of a dimming signal, a waveform diagram of a switching signal, a waveform diagram of an LED current, a waveform diagram of a coil current, and a waveform diagram of an output voltage according to the second embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る表示装置1の構成を示す機能ブロック図である。図1に示されるように、表示装置1は、LED列10と、LED駆動装置100とを備える。LED駆動装置100は、昇圧チョッパ回路20と、半導体装置40とを備える。半導体装置40は、外部端子T1,T2,T3と、LED制御装置50と、電流ドライバ60とを備える。半導体装置40は、たとえば、LED制御装置50及び電流ドライバが集積化されたIC(Integrated Circuit)として形成される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the display device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the display device 1 includes an LED row 10 and an LED drive device 100. The LED drive device 100 includes a step-up chopper circuit 20 and a semiconductor device 40. The semiconductor device 40 includes external terminals T1, T2, T3, an LED control device 50, and a current driver 60. The semiconductor device 40 is formed as, for example, an IC (Integrated Circuit) in which an LED control device 50 and a current driver are integrated.

LED列10は、複数のLED12を含む。複数のLED12は、昇圧チョッパ回路20と電流ドライバ60との間において直列に接続されている。図1には、LED列10に含まれるLEDの数が4以上である場合が示されている。LED列10が含むLED12の数は、3以下でもよい。 The LED row 10 includes a plurality of LEDs 12. The plurality of LEDs 12 are connected in series between the boost chopper circuit 20 and the current driver 60. FIG. 1 shows a case where the number of LEDs included in the LED row 10 is 4 or more. The number of LEDs 12 included in the LED row 10 may be 3 or less.

昇圧チョッパ回路20は、電源ノード22と、コイル24と、スイッチング素子Q1と、ダイオード26と、キャパシタ28とを含む。コイル24は、電源ノード22とスイッチング素子Q1との間に接続されている。スイッチング素子Q1は、コイル24と接地ノードとの間に接続されている。スイッチング素子Q1のゲートは、LED制御装置50の外部端子T2に接続されている。図1においてはスイッチング素子Q1がN型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である場合が示されている。スイッチング素子Q1は、NPN型バイポーラトランジスタ等であってもよい。 The boost chopper circuit 20 includes a power supply node 22, a coil 24, a switching element Q1, a diode 26, and a capacitor 28. The coil 24 is connected between the power supply node 22 and the switching element Q1. The switching element Q1 is connected between the coil 24 and the ground node. The gate of the switching element Q1 is connected to the external terminal T2 of the LED control device 50. FIG. 1 shows a case where the switching element Q1 is an N-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The switching element Q1 may be an NPN type bipolar transistor or the like.

コイル24とスイッチング素子Q1との接続ノードに、ダイオード26のアノードが接続されている。LED列10のアノード側に、ダイオード26のカソードが接続されている。図1に示されるダイオード26は、SBD(Schottky Barrier Diode)である。SBDは、順方向電圧が小さいため、順方向の損失が小さく高効率であるとともに、スイッチングが高速であることが知られている。ダイオード26は、SBD以外のダイオードであってもよい。キャパシタ28は、ダイオード26のカソードと接地ノードとの間に接続されている。LED制御装置50によってスイッチング素子Q1がスイッチング制御され、電源ノード22から供給される電力が昇圧されてLED列10へ供給される。 The anode of the diode 26 is connected to the connection node between the coil 24 and the switching element Q1. The cathode of the diode 26 is connected to the anode side of the LED row 10. The diode 26 shown in FIG. 1 is an SBD (Schottky Barrier Diode). Since the SBD has a small forward voltage, it is known that the forward loss is small, the efficiency is high, and the switching speed is high. The diode 26 may be a diode other than the SBD. The capacitor 28 is connected between the cathode of the diode 26 and the ground node. The switching element Q1 is switched and controlled by the LED control device 50, and the electric power supplied from the power supply node 22 is boosted and supplied to the LED row 10.

LED制御装置50は、エラーアンプおよびPWM回路等が形成されたハードウェア(電子回路)を含む。LED制御装置50のPWM回路は、スイッチング素子Q1をスイッチング駆動するためのPWM(Pulse Width Modulation)信号であるスイッチング信号Spwm(第1PWM信号)を生成し、スイッチング信号Spwmをスイッチング素子Q1のゲートが接続される外部端子T2へ出力する。外部端子T3にはPWM信号である調光信号DM1(第2PWM信号)が入力される。スイッチング信号Spwmの周期(第1周期)は、調光信号DM1の周期(第2周期)よりも短い。たとえば、スイッチング信号Spwmの周波数は300kHzであり、調光信号DM1の周波数は150Hzである。LED制御装置50は、調光信号DM1に基づいて電流ドライバ60に流れる電流を制御することにより、LED列10に対してPWM調光を行う。 The LED control device 50 includes hardware (electronic circuit) in which an error amplifier, a PWM circuit, and the like are formed. The PWM circuit of the LED control device 50 generates a switching signal Spwm (first PWM signal) which is a PWM (Pulse Width Modulation) signal for switching and driving the switching element Q1, and the gate of the switching element Q1 connects the switching signal Spwm. Output to the external terminal T2. A dimming signal DM1 (second PWM signal), which is a PWM signal, is input to the external terminal T3. The period of the switching signal Spwm (first period) is shorter than the period of the dimming signal DM1 (second period). For example, the frequency of the switching signal Spwm is 300 kHz, and the frequency of the dimming signal DM1 is 150 Hz. The LED control device 50 performs PWM dimming on the LED row 10 by controlling the current flowing through the current driver 60 based on the dimming signal DM1.

なお、LED制御装置50の機能は、ハードウェアによって実現されるものに限られず、ソフトウェアによって実現されてもよい。たとえば、LED制御装置50がCPU(Central Processing Unit)、メモリ(ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory))、および各種信号を入出力するための入出力バッファ等を含み、CPUがROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行することによってもLED制御装置50の機能を実現することができる。ROMに格納されるプログラムは、LED制御装置50の処理手順が記されたプログラムである。LED制御装置50は、当該プログラムに従って各種処理を実行するように構成されても良い。 The function of the LED control device 50 is not limited to that realized by hardware, and may be realized by software. For example, the LED control device 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input / output buffer for inputting / outputting various signals, and the like, and the CPU is a ROM. The function of the LED control device 50 can also be realized by expanding and executing the program stored in the RAM or the like in RAM or the like. The program stored in the ROM is a program in which the processing procedure of the LED control device 50 is described. The LED control device 50 may be configured to execute various processes according to the program.

図2および図3は、図1のLED制御装置50および電流ドライバ60の具体的な構成を併せて示す機能ブロック図である。図2および図3に示されるように、LED制御装置50は、電源制御部52と、調光部54とを含む。電流ドライバ60は、スイッチング素子62と、抵抗素子64と、アンプ66と、インバータ68と、スイッチSW1〜SW3とを含む。 2 and 3 are functional block diagrams showing specific configurations of the LED control device 50 and the current driver 60 of FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the LED control device 50 includes a power supply control unit 52 and a dimming unit 54. The current driver 60 includes a switching element 62, a resistance element 64, an amplifier 66, an inverter 68, and switches SW1 to SW3.

電源制御部52は、PWM回路を含む。電源制御部52は、スイッチング信号Spwmを生成し、外部端子T2に出力する。調光部54は、基準電圧Vrefをアンプ66の非反転入力端子(+)に出力する。調光部54は、調光信号DM1に基づいてスイッチSW1〜SW3の接続状態を制御する。図2は、調光信号DM1の値がH値である場合の電流ドライバ60の接続状態を示す。図3は、調光信号DM1の値がL値である場合の電流ドライバ60の接続状態を示す。図2と図3とでは、スイッチSW1〜SW3の接続状態が異なる。 The power supply control unit 52 includes a PWM circuit. The power supply control unit 52 generates a switching signal Spwm and outputs it to the external terminal T2. The dimming unit 54 outputs the reference voltage Vref to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 66. The dimming unit 54 controls the connection state of the switches SW1 to SW3 based on the dimming signal DM1. FIG. 2 shows the connection state of the current driver 60 when the value of the dimming signal DM1 is the H value. FIG. 3 shows the connection state of the current driver 60 when the value of the dimming signal DM1 is the L value. The connection states of the switches SW1 to SW3 are different between FIGS. 2 and 3.

スイッチング素子62は、LED列10のカソード側が接続される外部端子T1と抵抗素子64との間に接続されている。図2にはスイッチング素子62がN型MOSFETである場合が示されている。スイッチング素子62は、NPN型バイポーラトランジスタ等であってもよい。抵抗素子64は、スイッチング素子62と接地ノードとの間に接続されている。 The switching element 62 is connected between the external terminal T1 to which the cathode side of the LED row 10 is connected and the resistance element 64. FIG. 2 shows a case where the switching element 62 is an N-type MOSFET. The switching element 62 may be an NPN type bipolar transistor or the like. The resistance element 64 is connected between the switching element 62 and the ground node.

スイッチSW1は、アンプ66の出力端とスイッチング素子62のゲートとの間に接続されている。スイッチSW2は、スイッチング素子62と抵抗素子64との接続ノード、およびアンプ66の反転入力端(−)の間に接続されている。スイッチSW3は、スイッチング素子62のゲートと接地ノードとの間に接続されている。インバータ68は、調光部54とスイッチSW3との間に接続されている。 The switch SW1 is connected between the output end of the amplifier 66 and the gate of the switching element 62. The switch SW2 is connected between the connection node between the switching element 62 and the resistance element 64 and the inverting input end (−) of the amplifier 66. The switch SW3 is connected between the gate of the switching element 62 and the ground node. The inverter 68 is connected between the dimming unit 54 and the switch SW3.

アンプ66の非反転入力端(+)には、調光部54から基準電圧Vrefが与えられる。アンプ66の反転入力端(−)には、スイッチング素子62に流れるLED電流IL(すなわちLED列10に流れる電流)を抵抗素子64によって電圧に変換した検出信号(電圧)が入力される。アンプ66の非反転入力端(+)に入力される基準電圧Vrefは、LED列10に流れる電流の目標値を抵抗素子64の抵抗値によって電圧に変換した信号である。 A reference voltage Vref is applied to the non-inverting input end (+) of the amplifier 66 from the dimming unit 54. A detection signal (voltage) obtained by converting the LED current IL flowing through the switching element 62 (that is, the current flowing through the LED row 10) into a voltage by the resistance element 64 is input to the inverting input end (−) of the amplifier 66. The reference voltage Vref input to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 66 is a signal obtained by converting the target value of the current flowing through the LED row 10 into a voltage by the resistance value of the resistance element 64.

アンプ66は、基準電圧Vrefと上記検出信号(電圧)との差分を増幅した信号をスイッチング素子62のゲートへ出力することでスイッチング素子62を駆動する。スイッチング素子62に流れるLED電流ILが、基準電圧Vrefに対応する目標値に調整される。なお、LED制御装置50および電流ドライバ60の各々は、互いに別個のICとして形成されてもよい。 The amplifier 66 drives the switching element 62 by outputting a signal obtained by amplifying the difference between the reference voltage Vref and the detection signal (voltage) to the gate of the switching element 62. The LED current IL flowing through the switching element 62 is adjusted to a target value corresponding to the reference voltage Vref. The LED control device 50 and the current driver 60 may be formed as separate ICs from each other.

スイッチSW1およびSW2の接続状態は、調光信号DM1に基づいて導通状態および非導通状態の間で切り替えられる。スイッチSW3の接続状態は、調光信号DM1がインバータ68によって論理反転された信号に基づいて導通状態および非導通状態の間で切り替えられる。 The connection state of the switches SW1 and SW2 is switched between the conductive state and the non-conducting state based on the dimming signal DM1. The connection state of the switch SW3 is switched between the conduction state and the non-conduction state based on the signal in which the dimming signal DM1 is logically inverted by the inverter 68.

調光信号DM1がH値である場合、スイッチSW1およびSW2が導通状態とされるともにスイッチSW3が非導通状態とされることにより、LED列10にLED電流ILが流れる。調光信号DM1がL値である場合、スイッチSW1およびSW2が非導通状態とされるともにスイッチSW3が導通状態とされることにより、LED電流ILが停止される。調光信号DM1においてH値とL値とが交互に繰り返されることにより、図2に示される接続状態と図3に示される接続状態とが交互に繰り返される。 When the dimming signal DM1 has an H value, the switch SW1 and SW2 are brought into a conductive state, and the switch SW3 is brought into a non-conducting state, so that the LED current IL flows through the LED row 10. When the dimming signal DM1 has an L value, the LED current IL is stopped by setting the switches SW1 and SW2 in the non-conducting state and the switch SW3 in the conducting state. By alternately repeating the H value and the L value in the dimming signal DM1, the connection state shown in FIG. 2 and the connection state shown in FIG. 3 are alternately repeated.

図4は、調光信号DM1の波形図、スイッチング信号Spwmの波形図、およびLED列10を流れるLED電流ILの波形図を併せて示す図である。図4に示されるように、電源制御部は、調光信号DM1がH値である時間帯においてスイッチング信号Spwmを出力する。調光部54は、調光信号DM1の立ち上がりタイミングに同期してLED電流ILを流し始め、調光信号DM1の立ち下がりタイミングにおいてLED電流ILを停止する。 FIG. 4 is a diagram showing a waveform diagram of the dimming signal DM1, a waveform diagram of the switching signal Spwm, and a waveform diagram of the LED current IL flowing through the LED row 10. As shown in FIG. 4, the power supply control unit outputs the switching signal Spwm in the time zone when the dimming signal DM1 has an H value. The dimming unit 54 starts flowing the LED current IL in synchronization with the rising timing of the dimming signal DM1, and stops the LED current IL at the falling timing of the dimming signal DM1.

図5は、図4の時刻tm1〜tm2の部分を拡大するとともに、図1のコイル24を流れるコイル電流Idの波形図および昇圧チョッパ回路20の出力電圧Voutの波形図を併せて示す図である。なお、図5には、実施の形態1の比較例としてスイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングと調光信号DM1の立ち上がりタイミングとが同期されていない場合が示されている。 FIG. 5 is a diagram showing an enlarged portion of time tm1 to tm2 in FIG. 4 and a waveform diagram of the coil current Id flowing through the coil 24 in FIG. 1 and a waveform diagram of the output voltage Vout of the boost chopper circuit 20. .. Note that FIG. 5 shows a case where the rising timing of the switching signal Spwm and the rising timing of the dimming signal DM1 are not synchronized as a comparative example of the first embodiment.

図5に示されるように、昇圧チョッパ回路20のスイッチング素子Q1のスイッチングがスイッチング信号Spwmに基づいて繰り返されることにより、昇圧チョッパ回路20のコイル24にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子Q1は、スイッチング信号SpwmがH値である時間帯において導通状態とされ、L値である時間帯において非導通状態とされる。昇圧チョッパ回路20を流れるコイル電流Idは、スイッチング素子Q1のスイッチングに応じて増加と減少とを繰り返しながら、一定範囲内で増減する定常状態に達する。図5においてコイル電流Idは、時刻tm3(tm1<tm3<tm2)において定常状態に達している。定常状態においてコイル電流Idは、電流Isに達した後、減少し、再度電流Isまで増加するという変化の過程を繰り返す。調光部54は、調光信号DM1の立ち上がりタイミングに同期してLED電流ILを流し始める。 As shown in FIG. 5, energy is stored in the coil 24 of the boost chopper circuit 20 by repeating switching of the switching element Q1 of the boost chopper circuit 20 based on the switching signal Spwm. The switching element Q1 is in a conductive state in a time zone when the switching signal Spwm is an H value, and is in a non-conducting state in a time zone when the switching signal Spwm is an L value. The coil current Id flowing through the boost chopper circuit 20 reaches a steady state in which the coil current Id increases and decreases within a certain range while repeating increasing and decreasing according to the switching of the switching element Q1. In FIG. 5, the coil current Id reaches a steady state at time tm3 (tm1 <tm3 <tm2). In the steady state, the coil current Id reaches the current Is, then decreases, and then increases again to the current Is, repeating the process of change. The dimming unit 54 starts to flow the LED current IL in synchronization with the rising timing of the dimming signal DM1.

昇圧チョッパ回路20を流れるコイル電流Idが定常状態に達するまでは、昇圧チョッパ回路20の出力電圧Voutにリップルが発生する。図5においては、時刻tm1において電圧V1である出力電圧Voutが、電圧V3(<V1)まで低下している。当該リップルによって昇圧チョッパ回路20の出力電圧が低下すると、電流ドライバ60のスイッチング素子62のドレイン電圧が低下するため、LED12に対する制御性が低下し得る。 Ripple occurs in the output voltage Vout of the boost chopper circuit 20 until the coil current Id flowing through the boost chopper circuit 20 reaches a steady state. In FIG. 5, the output voltage Vout, which is the voltage V1 at the time tm1, has dropped to the voltage V3 (<V1). When the output voltage of the step-up chopper circuit 20 is lowered due to the ripple, the drain voltage of the switching element 62 of the current driver 60 is lowered, so that the controllability for the LED 12 may be lowered.

図6は、調光信号DM1の波形図および出力電圧Voutの波形図を併せて示す図である。図6に示されるように、調光信号DM1の立ち上がりタイミング毎に出力電圧Voutにおいてリップルが周期的に発生する。出力電圧においてリップルが周期的に発生することにより、昇圧チョッパ回路20のキャパシタ28において音鳴りが発生する場合がある。 FIG. 6 is a diagram showing a waveform diagram of the dimming signal DM1 and a waveform diagram of the output voltage Vout together. As shown in FIG. 6, ripples are periodically generated at the output voltage Vout at each rising timing of the dimming signal DM1. Ripple is periodically generated at the output voltage, which may cause noise in the capacitor 28 of the step-up chopper circuit 20.

そこで、電源制御部52は、スイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングを調光信号DM1の立ち上がりタイミングに同期させる。調光信号DM1の立ち上がりタイミングからスイッチング信号Spwmの1周期においてスイッチング信号SpwmがH値である時間帯だけ確実にコイル電流Idを増加させることができるため、コイル電流Idが定常状態となるまでの時間を短縮することができる。その結果、出力電圧Voutのリップルを抑制することができる。 Therefore, the power supply control unit 52 synchronizes the rising timing of the switching signal Spwm with the rising timing of the dimming signal DM1. Since the coil current Id can be reliably increased only during the time period when the switching signal Spwm is the H value in one cycle of the switching signal Spwm from the rising timing of the dimming signal DM1, the time until the coil current Id becomes a steady state. Can be shortened. As a result, the ripple of the output voltage Vout can be suppressed.

図7は、調光信号DM1の立ち上がりタイミングとスイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングとが同期された場合における、調光信号DM1の波形図、スイッチング信号Spwmの波形図、コイル電流Idの波形図、LED電流ILの波形図、及び出力電圧Voutの波形図を併せて示す図である。図7に示されるように、コイル電流Idは、時刻tm3より早い時刻tm4において定常状態に達している。時刻tm1において電圧V1である出力電圧Voutは、電圧V4(>V3)までしか低下せず、図5に示される場合よりも電圧V1からの減少幅が低減されている。 FIG. 7 shows a waveform diagram of the dimming signal DM1, a waveform diagram of the switching signal Spwm, a waveform diagram of the coil current Id, and an LED current when the rising timing of the dimming signal DM1 and the rising timing of the switching signal Spwm are synchronized. It is a figure which also shows the waveform diagram of IL and the waveform diagram of output voltage Vout. As shown in FIG. 7, the coil current Id reaches a steady state at a time tm4 earlier than the time tm3. The output voltage Vout, which is the voltage V1 at the time tm1, is reduced only to the voltage V4 (> V3), and the amount of decrease from the voltage V1 is reduced as compared with the case shown in FIG.

調光信号DM1の立ち上がりタイミングとスイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングとを同期するとともに、調光信号DM1の立ち上がりタイミングからスイッチング信号Spwmの1周期においてスイッチング信号SpwmがH値である時間帯を長くすることにより、コイル電流Idが定常状態に達するまでの時間をより短縮することができる。すなわち、調光信号DM1の立ち上がりタイミングからスイッチング信号Spwmの1周期の間のスイッチング信号Spwmのデューティ比(最初のデューテ比)を、調光信号DM1の立ち上がりタイミングからスイッチング信号Spwmの1周期以降のスイッチング信号Spwmのデューティ比よりも増加させることが望ましい。なお、デューティ比とは、PWM信号の1周期においてH値である時間帯の1周期に対する比である。 By synchronizing the rising timing of the dimming signal DM1 and the rising timing of the switching signal Spwm, and by lengthening the time zone in which the switching signal Spwm is the H value in one cycle of the switching signal Spwm from the rising timing of the dimming signal DM1. , The time until the coil current Id reaches the steady state can be further shortened. That is, the duty ratio (first duet ratio) of the switching signal Spwm during one cycle of the switching signal Spwm from the rising timing of the dimming signal DM1 is changed from the rising timing of the dimming signal DM1 to the switching of the switching signal Spwm after one cycle. It is desirable to increase the duty ratio of the signal Spwm. The duty ratio is a ratio to one cycle of the time zone which is the H value in one cycle of the PWM signal.

図8は、調光信号DM1の立ち上がりタイミングとスイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングが同期されるとともに、スイッチング信号Spwmの最初のデューティ比が増加された場合における、調光信号DM1の波形図、スイッチング信号Spwmの波形図、コイル電流Idの波形図、LED電流ILの波形図、及び出力電圧Voutの波形図を併せて示す図である。図8に示されるように、コイル電流Idは、時刻tm4より早い時刻tm5において定常状態に達している。時刻tm1において電圧V1である出力電圧Voutは、電圧V5(>V4)までしか低下せず、図7に示される場合よりも電圧V1からの減少幅が低減されている。 FIG. 8 shows a waveform diagram of the dimming signal DM1 and a switching signal Spwm when the rising timing of the dimming signal DM1 and the rising timing of the switching signal Spwm are synchronized and the initial duty ratio of the switching signal Spwm is increased. The waveform diagram of the above, the waveform diagram of the coil current Id, the waveform diagram of the LED current IL, and the waveform diagram of the output voltage Vout are also shown. As shown in FIG. 8, the coil current Id reaches a steady state at a time tm5 earlier than the time tm4. The output voltage Vout, which is the voltage V1 at the time tm1, is reduced only to the voltage V5 (> V4), and the amount of decrease from the voltage V1 is reduced as compared with the case shown in FIG.

図1においては、LED列10が1つである場合について説明した。実施の形態に係る表示装置に含まれるLED列10の数は、複数であってもよい。図9は、実施の形態1の変形例に係る表示装置1Aの構成を示す機能ブロック図である。表示装置1Aの構成は、図1のLED列10が複数とされるとともに、図1の半導体装置40が半導体装置40Aに置き換えられた構成である。半導体装置40Aの構成は、複数のLED列10に対応するように、外部端子T1、及び電流ドライバ60が複数とされるとともに、図1のLED制御装置50がLED制御装置50Aに置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。 In FIG. 1, a case where the number of LED rows 10 is one has been described. The number of LED rows 10 included in the display device according to the embodiment may be plural. FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the display device 1A according to the modified example of the first embodiment. The display device 1A has a plurality of LED rows 10 in FIG. 1, and the semiconductor device 40 in FIG. 1 is replaced with the semiconductor device 40A. The semiconductor device 40A has a plurality of external terminals T1 and current drivers 60 so as to correspond to the plurality of LED rows 10, and the LED control device 50 in FIG. 1 is replaced with the LED control device 50A. Is. Other than these, the same applies, so the description will not be repeated.

以上、実施の形態1および変形例に係る表示装置によれば、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM調光するLED制御装置において、チョッパ回路の出力電圧のリップルを低減することができる。 As described above, according to the display device according to the first embodiment and the modified example, the ripple of the output voltage of the chopper circuit is reduced in the LED control device that PWM dimmes the LED connected between the chopper circuit and the current driver. be able to.

[実施の形態2]
実施の形態1においては、調光信号の立ち上がりタイミングとスイッチング信号の立ち上がりタイミングを同期することにより、出力電圧のリップルを低減する場合について説明した。実施の形態2においては、調光信号の立ち上がりタイミングとスイッチング信号の立ち上がりタイミングを同期するとともに、コイル電流が閾値に達するまでLED電流を遅延することにより、出力電圧のリップルを低減する場合について説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, a case where the ripple of the output voltage is reduced by synchronizing the rising timing of the dimming signal and the rising timing of the switching signal has been described. In the second embodiment, a case where the ripple of the output voltage is reduced by synchronizing the rising timing of the dimming signal and the rising timing of the switching signal and delaying the LED current until the coil current reaches the threshold value will be described. ..

図10は、実施の形態2に係る表示装置2の構成を示す機能ブロック図である。表示装置2の構成は、図1の半導体装置40が半導体装置40Bに置き換えられた構成である。半導体装置40Bの構成は、図1の半導体装置40に外部端子T4が追加されているとともに、LED制御装置50がLED制御装置50Bに置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。図10に示されるように、LED制御装置50Bは、外部端子T4からコイル電流Idを受ける。 FIG. 10 is a functional block diagram showing the configuration of the display device 2 according to the second embodiment. The configuration of the display device 2 is such that the semiconductor device 40 of FIG. 1 is replaced with the semiconductor device 40B. The configuration of the semiconductor device 40B is such that the external terminal T4 is added to the semiconductor device 40 of FIG. 1 and the LED control device 50 is replaced with the LED control device 50B. Other than these, the same applies, so the description will not be repeated. As shown in FIG. 10, the LED control device 50B receives the coil current Id from the external terminal T4.

図11は、図10のLED制御装置50Bおよび電流ドライバ60の具体的な構成を併せて示す機能ブロック図である。図11に示されるLED制御装置50Bの構成は、図2の調光部54が調光部54Bに置き換えられた構成である。調光部54Bは、外部端子T3から受ける調光信号DM1および外部端子T4から受けるコイル電流Idに基づいて、スイッチSW1〜SW3を制御する。 FIG. 11 is a functional block diagram showing a specific configuration of the LED control device 50B and the current driver 60 of FIG. The configuration of the LED control device 50B shown in FIG. 11 is such that the dimming unit 54 of FIG. 2 is replaced with the dimming unit 54B. The dimming unit 54B controls the switches SW1 to SW3 based on the dimming signal DM1 received from the external terminal T3 and the coil current Id received from the external terminal T4.

図12は、実施の形態2における調光信号DM1の波形図、スイッチング信号Spwmの波形図、LED電流ILの波形図、コイル電流Idの波形図、および出力電圧Voutの波形図を併せて示す図である。図12においては、調光信号DM1の立ち上がりタイミングとスイッチング信号Spwmの立ち上がりタイミングが同期され、スイッチング信号Spwmの最初のデューティ比が増加されている。図12に示されるように、調光部54Bは、コイル電流Idが閾値Ithに達する時刻tm6までLED電流ILを遅延する。コイル電流Idは、時刻tm3より早い時刻tm7において定常状態に達している。コイル24に或る程度エネルギーが蓄積されてからLED電流ILが流れ始めるため、コイル電流Idが定常状態に達するまでの時間が短縮される。また、時刻tm1において電圧V1である出力電圧Voutは、電圧V6(>V4)までしか低下せず、図7に示される場合よりも電圧V1からの減少幅が低減されている。 FIG. 12 is a diagram showing a waveform diagram of the dimming signal DM1, a waveform diagram of the switching signal Spwm, a waveform diagram of the LED current IL, a waveform diagram of the coil current Id, and a waveform diagram of the output voltage Vout according to the second embodiment. Is. In FIG. 12, the rising timing of the dimming signal DM1 and the rising timing of the switching signal Spwm are synchronized, and the initial duty ratio of the switching signal Spwm is increased. As shown in FIG. 12, the dimming unit 54B delays the LED current IL until the time tm6 when the coil current Id reaches the threshold value Is. The coil current Id reaches a steady state at a time tm7 earlier than the time tm3. Since the LED current IL starts to flow after a certain amount of energy is stored in the coil 24, the time until the coil current Id reaches a steady state is shortened. Further, the output voltage Vout, which is the voltage V1 at the time tm1, is reduced only to the voltage V6 (> V4), and the amount of decrease from the voltage V1 is reduced as compared with the case shown in FIG.

以上、実施の形態2に係る表示装置によれば、チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM調光するLED制御装置において、チョッパ回路の出力電圧のリップルを低減することができる。 As described above, according to the display device according to the second embodiment, in the LED control device that PWM dimmes the LED connected between the chopper circuit and the current driver, the ripple of the output voltage of the chopper circuit can be reduced. ..

なお、実施の形態および変形例に係る表示装置は、たとえば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)の光源に適用することができ、特に、車両の運転状況等をドライバに表示する車載ディスプレイの光源に好適である。 The display device according to the embodiment and the modification can be applied to, for example, a light source of a liquid crystal display (LCD), and in particular, a light source of an in-vehicle display that displays a vehicle driving situation or the like to a driver. It is suitable for.

今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わされて実施されることも予定されている。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It is also planned that the embodiments disclosed this time will be appropriately combined and implemented within a consistent range. The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1,1A,2 表示装置、10 LED列、20 昇圧チョッパ回路、24 コイル、26 ダイオード、28 キャパシタ、40,40A,40B 半導体装置、50,50A,50B 制御装置、52 電源制御部、54,54B 調光部、60 電流ドライバ、62,Q1 スイッチング素子、64 抵抗素子、66 アンプ、68 インバータ、100 LED駆動装置、DM1 調光信号、SW1〜SW3 スイッチ、T1〜T4 外部端子。 1,1A, 2 Display device, 10 LED train, 20 boost chopper circuit, 24 coils, 26 diodes, 28 capacitors, 40, 40A, 40B semiconductor device, 50, 50A, 50B control device, 52 power supply control unit, 54, 54B Dimming unit, 60 current driver, 62, Q1 switching element, 64 resistance element, 66 amplifier, 68 inverter, 100 LED drive, DM1 dimming signal, SW1 to SW3 switch, T1 to T4 external terminal.

Claims (5)

チョッパ回路と電流ドライバとの間に接続されたLEDをPWM調光するLED制御装置であって、
前記チョッパ回路に第1PWM信号を出力する電源制御部と、
第2PWM信号に基づいて前記電流ドライバに流れる電流を制御する調光部とを備え、
前記第1PWM信号の第1周期は、前記第2PWM信号の第2周期よりも短く、
前記電源制御部は、前記第1PWM信号の立ち上がりタイミングを前記第2PWM信号の立ち上がりタイミングに同期させる、LED制御装置。
It is an LED control device that PWM dimmes the LED connected between the chopper circuit and the current driver.
A power supply control unit that outputs a first PWM signal to the chopper circuit,
It is provided with a dimming unit that controls the current flowing through the current driver based on the second PWM signal.
The first cycle of the first PWM signal is shorter than the second cycle of the second PWM signal.
The power supply control unit is an LED control device that synchronizes the rising timing of the first PWM signal with the rising timing of the second PWM signal.
前記電源制御部は、前記第2PWM信号の立ち上がりタイミングから前記第1周期の間の前記第1PWM信号のデューティ比を、前記第2PWM信号の立ち上がりタイミングから前記第1周期以降の前記第1PWM信号のデューティ比よりも増加させる、請求項1に記載のLED制御装置。 The power supply control unit sets the duty ratio of the first PWM signal between the rising timing of the second PWM signal and the first cycle, and the duty of the first PWM signal after the first cycle from the rising timing of the second PWM signal. The LED control device according to claim 1, wherein the LED control device is increased by a ratio. 前記調光部は、前記チョッパ回路を流れる電流が閾値を超えるタイミングから前記電流ドライバに電流を流す、請求項1または2に記載のLED制御装置。 The LED control device according to claim 1 or 2, wherein the dimming unit causes a current to flow through the current driver from a timing when the current flowing through the chopper circuit exceeds a threshold value. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のLED制御装置と、
前記チョッパ回路と、
前記電流ドライバとを備える、LED駆動装置。
The LED control device according to any one of claims 1 to 3.
With the chopper circuit
An LED drive device including the current driver.
請求項4に記載のLED駆動装置と、
前記LEDとを備える表示装置。
The LED drive device according to claim 4 and
A display device including the LED.
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