JP3632188B2 - 容量性負荷の駆動回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ素子等の容量性負荷の複数個を選択的に駆動する容量性負荷の駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＥＬ素子の等の容量性負荷を複数個駆動する容量性負荷の駆動回路としては、例えば、図４に示すようなものがある。これはＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の駆動に適する電圧を発生する高電圧供給部３１と、高電圧供給部３１の電圧をＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２に選択的に出力する出力部３２と、出力部３２を駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生部３３と、ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の内、駆動すべきものを選択する選択信号を発生し、駆動信号発生部３３を制御する選択部３４とからなる。
【０００３】
出力部３２は、同構成のインバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣからなり、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣは、それぞれにＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１との互いのドレインを接続してそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃとし、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１のソースを高電圧供給回路１の出力端子ＣＨＶに接続し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１のソースを端子ＶＳＳ（０Ｖ）に接続してある。インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣのそれぞれのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１はレベルシフタＬＳによりレベルシフトされた駆動信号によりオン、オフされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１は駆動信号によりオン、オフされ、高電圧供給部３１の発生する電圧をそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃから駆動電圧として出力する。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１にはそれぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２が存在する。
【０００４】
ＥＬ素子Ｅ１の一方の極を出力端子Ａに接続し、他方の極を出力端子Ｃに接続してＥＬ素子Ｅ１に対するＨブリッジ回路を形成し、ＥＬ素子Ｅ２の一方の極を出力端子Ｂに接続し、他方の極を共通出力端子Ｃ（以下、共通出力端子Ｃという。）に接続してＥＬ素子Ｅ２に対するＨブリッジ回路を形成してある。
【０００５】
このような回路構成を用いた第１の駆動方式では、選択信号によって選ばれていないＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子をハイインピーダンス状態にすることによって共通出力端子に出力信号が出力されても容量性カップリング効果が働き選択されていないＥＬ素子は充放電がなされないという駆動方式である。
【０００６】
図４の駆動回路の動作を図５の波形図をもって説明する。
【０００７】
スタンバイ状態が解除された時点で共通出力端子Ｃは駆動電圧Ｃを発生する。以後、この位相を正相とする。選択部３４よりの選択信号ＥＡによってＥＬ素子Ｅ１が点灯と指示されると、出力端子Ａは共通出力端子Ｃに対して逆相の駆動電圧Ａを発生する。これによって、ＥＬ素子Ｅ１は充放電が行われ、点灯する。一方、ＥＬ素子選択信号ＥＢによってＥＬ素子Ｅ２が消灯と指示されたときは、出力端子Ｂはハイインピーダンス状態となりＥＬ素子が容量性負荷であるために共通出力端子Ｃの電位の変動分だけ出力端子Ｂもその電位Ｂ’が変動し、ＥＬ素子Ｅ２に充放電されなくなり消灯する。
【０００８】
また、出力端子Ａおよび出力端子Ｂの駆動電圧を共に共通出力端子Ｃのそれに対して逆相とすることで２枚のＥＬ素子が同時に点灯し、出力端子Ａおよび出力端子Ｂを共にハイインピーダンス状態か、高電圧供給部またはＩＶＣ電源をオフにする事で２枚のＥＬ素子の消灯が可能となる。
【０００９】
また、第２の駆動方式として、点灯する場合には選択されたＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子に共通出力端子の駆動電圧に対し逆相となる駆動電圧を出力し、消灯する場合には選択されたＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子に共通出力端子の駆動電圧に対し正相となる駆動電圧を発生するという方式もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第１の駆動方式では、図５に示すように駆動電圧Ａ、Ｂ、Ｃに対して非同期で外部から入力される選択信号ＥＡ、ＥＢをそのまま駆動電圧の切換のための信号として扱うため、容量性負荷に電荷がたまった状態で駆動電圧が切り替えられる、もしくは駆動電圧が止まる状態になってしまう確率が高い。このため、容量性負荷に電荷がたまった状態ではつぎに共通出力端子に駆動電圧が掛かった時に、ハイインピーダンス状態であるはずのＨブリッジ回路の出力端子の寄生ダイオードに電荷が流れ込む、もしくは引き込んでしまうという現象が起こってしまう。例えば、図５のタイミングｔにＥＬ素子Ｅ１およびＥＬ素子Ｅ２の同時点灯からＥＬ素子Ｅ２の１枚点灯に切り替わった時（２枚同時点灯時から１枚駆動点灯に変化した時）ＥＬ素子Ｅ１の両端に出力端子Ａを正として高電圧供給部の電圧Ｖａが掛かっていたとしたら、共通出力端子Ｃの駆動電圧が次にＶａに変化した時にＥＬ素子の容量性カップリングによって出力端子Ａの電位Ａは２×Ｖａとなってしまい、ＥＬ素子Ｅ１の両極間の電位差は高電圧供給部の発生する電圧Ｖａよりも大きな値になるため寄生ダイオードに電流が流れてしまう。ＥＬ素子Ｅ１に残っていた電圧の極性が逆でも同じ様にＥＬ素子Ｅ１の両極間の電位差は−２×Ｖａとなる為、同じ様に寄生ダイオードに電流が流れる。
【００１１】
このため、１度だけは不要な充放電が行われてしまい、ＥＬ素子などでは、選択されていないはずのＥＬ素子が光ってしまうなどの問題を有していた。
【００１２】
また、第２の駆動方式では消灯しているＥＬランプの両極に印加される駆動電圧は同相であるが、出力端子のドライブ力の違いや、タイミングの僅かなズレなどによって僅かに光ってしまうという問題点を有していた。
【００１３】
そこで本発明は、容量性負荷の駆動停止時には容量性負荷の駆動電圧を供給する出力端子をハイインピーダンスとする駆動方式において、出力端子の寄生ダイオードなどに電荷が流れて不要な容量性負荷の駆動、例えば、ＥＬ素子の点灯を防ぐことを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、駆動電圧に対して非同期で発生する選択信号に応じて容量性負荷別の出力端子をハイインピーダンス状態とする際に、そのタイミングを容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させるための同期部を設けている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の容量性負荷の駆動回路では、複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子と、上記容量性負荷の他方の極を接続する上記容量性負荷毎の個別出力端子とを備え、上記複数の容量性負荷の内、駆動すべき容量性負荷を選択する選択信号に応じて上記共通出力端子に特定周波数の共通駆動電圧を発生し、駆動すべき容量性負荷に対応する個別出力端子に上記共通駆動電圧と逆相の駆動電圧を発生し、駆動させない容量性負荷に対応する個別出力端子をハイインピーダンス状態とする出力部と、上記個別出力端子をハイインピーダンス状態とするタイミングを上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させる同期部とを設けてある。
【００１６】
また、本発明の容量性負荷の駆動回路では、出力端子を複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子とした上記複数の容量性負荷に共通したインバータと、出力端子を上記容量性負荷の他方の極を接続する個別出力端子とした上記容量性負荷毎のインバータと、駆動すべき容量性負荷を選択する選択信号を発生する選択部と、特定周波数のクロック信号を発生するクロック信号発生部と、上記クロック信号に基づき互いに逆相となる第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記第１駆動信号を上記共通インバータに出力してこれを駆動し、上記選択信号に基づき上記複数の容量性負荷の内、駆動すべき容量性負荷に対応するインバータに上記第２駆動信号を出力してこれを駆動するとともに、駆動させない容量性負荷に対応するインバータに停止信号を出力してその個別出力端子をハイインピーダンス状態とする駆動信号発生部とを備え、上記共通出力端子に上記特定周波数の共通駆動電圧を発生し、駆動すべき容量性負荷に対応する個別出力端子に上記共通駆動電圧と逆相となる駆動電圧を発生し、駆動させない容量性負荷に対応する個別出力端子をハイインピーダンス状態として上記複数の容量性負荷を選択的に駆動する容量性負荷の駆動回路であって、上記選択部は上記クロック信号に基づき上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期した上記選択信号を発生させる同期部を有し、上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期して駆動を停止させる容量性負荷に対応する上記個別出力端子をハイインピーダンス状態とする構成である。
【００１７】
また、上記選択信号は上記クロック信号に同期して上記容量性負荷のそれぞれに対応すべく複数発生され、上記駆動信号発生部は上記クロック信号に同期して上記第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記選択信号の発生している間当該選択信号に対応する上記容量性負荷に対応する上記インバータに上記第２駆動信号を出力し、上記選択信号が途絶えたときに上記第２駆動信号に代わり上記停止信号を出力するものであることが好ましい。
【００１８】
また、上記容量性負荷はＥＬ素子であることも好ましい。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の容量性負荷の駆動回路の詳細について図１に示す第一実施例にそって説明する。本例では、容量性負荷としてＥＬ素子を用いており、図１はＥＬ素子の駆動回路である。図４に示した符号と同一の符号は同様の構成要素を示してある。
【００２０】
同図において、高電圧供給部１は、図示しないが、直流電源２にコイルを断続的に接続してコイルをチョッパ駆動してサージパルスを発生させ、このサージパルスをダイオードを介してコンデンサに印加してコンデンサを充電することにより、直流電源２の電源電圧をＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の駆動に適する数百Ｖまで昇圧して出力するものである。
【００２１】
出力部３は、同構成のインバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣからなり、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣは、それぞれにＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１との互いのドレインを接続してそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃとし、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１のソースを高電圧供給回路１の出力端子ＣＨＶに接続し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１のソースを端子ＶＳＳ（０Ｖ）に接続してある。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１にはそれぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２が存在する。
【００２２】
インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣのそれぞれのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１はレベルシフタＬＳによりレベルシフトされた駆動信号によりオン、オフされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１は駆動信号によりオン、オフされ、高電圧供給部３１の発生する電圧をそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃから駆動電圧として出力する。
【００２３】
ＥＬ素子Ｅ１の一方の極を出力端子Ａに接続し、他方の極を出力端子Ｃに接続してＥＬ素子Ｅ１に対するＨブリッジ回路を形成し、ＥＬ素子Ｅ２の一方の極を出力端子Ｂに接続し、他方の極を出力端子Ｃ（以下、共通出力端子Ｃという。）に接続してＥＬ素子Ｅ２に対するＨブリッジ回路を形成してある。ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の点灯時では出力端子Ａ、Ｂの駆動電圧は共通出力端子Ｃのそれと逆相とし、ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の両極に双方向に駆動電圧を印加して両極駆動する。なお、本例では２つのＥＬ素子を駆動する駆動回路としているが、本発明はこれに限るものではなく、３つ目以降のＥＬ素子に個別のインバータを追加して３つ以上のＥＬ素子を駆動するものとしても良い。
【００２４】
デコーダ５は点灯すべきＥＬ素子を選択するものであり、例えば、直流電源２に接続された切換えスイッチＳ１、Ｓ２のオン、オフ状態に応じて点灯すべきＥＬ素子を選択する第１選択信号ＥＡ、ＥＢを発生する。
【００２５】
クロック信号発生部６は、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣの駆動信号を発生させるためのクロック信号を発生する。
【００２６】
同期部７は、第１選択信号ＥＡ、ＥＢとクロック信号とを受け、クロック信号に同期した第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を発生する。
【００２７】
駆動信号発生部４はクロック信号発生部６の発生するクロック信号をインバータＩＶＡ、ＩＶＢの駆動信号として端子Ｄｒ１、Ｄｒ２から出力し、クロック信号と逆相となる信号を共通インバータＩＶＣの駆動信号として端子Ｄｒ３から出力する。また、各インバータの出力端子をハイインピーダンスとする際は、端子Ｄｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３の内ハイインピーダンスとするインバータに対応した端子を“Ｌ”に保持し、そのＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１をオフとするとともに、端子Ｄｒ４、Ｄｒ５、Ｄｒ６の内ハイインピーダンスとするインバータに対応した端子を“Ｈ”に保持してそのインバータのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１をオフとする。駆動信号発生部４は、第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を受けている間、点灯すべきＥＬ素子に対応するインバータに駆動信号を与えてＥＬ素子に駆動電圧を印加し、消灯すべきＥＬ素子に対応するインバータの出力端子をハイインピーダンスとするものである。これにより、消灯すべきＥＬ素子に電荷が蓄積されていないタイミングに出力端子をハイインピーダンス状態とするため、従来のように共通出力端子に駆動電圧が印加された際にＥＬ素子に電荷が蓄積された状態で容量性カップリングが起こることによってＥＬ素子の両極間の電圧が駆動電圧より大きくなるということがなく、寄生ダイオードに電流が流れてＥＬ素子が不要に発光することをなくしている。
【００２８】
次に本例の動作について図２のタイミングチャートを参照しながら説明する。ここでは、まず、切換えスイッチＳ１、Ｓ２の両方がオフのときはスタンバイモードに入ることとし、次に、点灯状態をスタンバイモードからＥＬランプＥ１のみの点灯状態とし、次にＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の同時点灯状態とし、次にＥＬ素子Ｅ２のみの点灯状態とすることとして説明する。
【００２９】
タイミングＴ０において切換えスイッチＳ１をオンとすると、デコーダ５は同期部７にＥＬ素子Ｅ１が選択されたことを示す第１選択信号ＥＡを出力する。同期部７は、電源投入後の最初の第１選択信号ＥＡについては無条件に第２選択信号ＥＡ’として駆動信号発生部４に出力する。スタンバイモードから抜けたこの瞬間に共通出力端子Ｃから高電圧供給部１の発生する高電圧がクロック信号発生部６の周波数で駆動電圧Ｃとして出力され、点灯が選択されているＥＬ素子Ｅ１の出力端子Ａには共通出力端子Ｃの駆動電圧と逆相の駆動電圧が発生し、ＥＬ素子Ｅ１の両極に双方向に高電圧が印加され、ＥＬ素子Ｅ１が点灯する。消灯とされるＥＬ素子Ｅ２に対する出力端子Ｂはハイインピーダンス状態とされる。このとき、出力端子Ｂの電位Ｂ’は容量性カップリングが働き、共通出力端子Ｃの電位変動分だけ変動するため、ＥＬ素子Ｅ２の充放電は行われず、ＥＬ素子Ｅ２は消灯される。
【００３０】
次に、タイミングＴ１において切換えスイッチＳ２をオンとすると、デコーダ５は同期部７にＥＬ素子Ｅ２が選択されたことを示す第１選択信号ＥＢを出力する。同期部７は第１選択信号ＥＢを受けると、共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが０ＶとなるタイミングＴ２に第２選択信号ＥＢ’とする。すなわち、第１選択信号ＥＢを受けると、次のクロック信号の立上がりに同期して第２選択信号ＥＢ’を立ち上げるのである。これを受けて駆動信号発生部４はクロック信号を駆動信号としてインバータＩＶＢに出力し、出力端子Ｂには共通出力端子Ｃの駆動電圧と逆相の駆動電圧が発生し、ＥＬ素子Ｅ２の両極に双方向に高電圧が印加され、ＥＬ素子Ｅ２が点灯する。これによりＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２がともに点灯する。タイミングＴ２は、図３に示すＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングである。同図では、便宜上共通出力端子Ｃの電位を正としてある。すなわち、正側は共通出力端子Ｃが接地（端子ＶＳＳ）と高電圧供給部１の出力端子ＣＨＶとに交互に接続されることにより、接地電位（０Ｖ）と出力端子ＣＨＶの電位ＣＨＶとの間で振れ、負側は出力端子Ａ（または出力端子Ｂ）が接地と出力端子ＣＨＶとに交互に接続されることにより、接地電位と電位ＣＨＶとの間で振れ、これらを合成して同図に示すようなＥＬ素子の両極間の電位差波形が得られる。
【００３１】
次にタイミングＴ３において切換えスイッチＳ１をオフとすると、デコーダ５は第１選択信号ＥＡの発生を停止する。同期部７は、第１選択信号ＥＡの立下がりを受けて共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが次に０Ｖとなるタイミング、すなわち、次にＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングＴ４に第２選択信号ＥＡ’を立ち下げる。すなわち、第１選択信号ＥＡの立下がりを受けて次のクロック信号の立上がりに同期して第２選択信号ＥＡ’を立ち下げる。これを受けて駆動信号発生部４はインバータＩＶＡへの駆動信号の供給を停止し、端子Ｄｒ３を“Ｈ”に保持し、出力端子Ａをハイインピーダンス状態とする。これにより、ＥＬ素子１が消灯され、ＥＬ素子Ｅ２が単独で点灯される。なお、切換えスイッチＳ２をオフとすると同様の動作により、ＥＬ素子Ｅ２が消灯される。
【００３２】
共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが次に０Ｖとなるタイミング、すなわち、次にＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングＴ４では、ＥＬ素子Ｅ１の放電は完了し、ＥＬ素子Ｅ１に電荷が蓄積されていない。このタイミングに出力端子Ａをハイインピーダンス状態とするため、従来のように共通出力端子Ｃに駆動電圧が印加された際にＥＬ素子に電荷が蓄積された状態で容量性カップリングが働くことによって、出力端子Ａに与えられる駆動電圧よりも高い電圧もしくは接地電位よりも低い電圧が掛かり、この過大電圧によって寄生ダイオードに電流が流れることがない。このような電流によってＥＬ素子Ｅ１が不要に発光することがなく、また、過大電圧によってインバータＩＶＡが破壊されることもない。
【００３３】
上記一実施例では容量性負荷としてＥＬ素子を例に述べたが、本発明はＥＬ素子に限らず、他の容量性負荷、例えば圧電振動子の駆動回路にも応用可能である。
【００３４】
上記一実施例では第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を共通出力端子Ｃ、出力端子Ａ（およびまたは出力端子Ｂ）の電圧がともに０Ｖとなるタイミングに同期させているが、容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させればよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、ハイインピーダンスとされる出力端子に通常与えられる駆動電圧よりも高い電圧あるいは接地電位よりも低い電圧が掛かることがないため、出力部の破壊を防止することができる。これとともに、容量性負荷が不要に駆動されることがなく、容量性負荷の駆動状態の安定化が図れる。例えば、ＥＬ素子であれば不要な点灯を生じることなく消灯を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の容量性負荷の駆動回路の構成を説明するためのブロック図。
【図２】図１の容量性負荷の駆動回路の動作説明のためのタイミングチャート。
【図３】図１の容量性負荷であるＥＬ素子の両極間の電位差を示す波形図。
【図４】従来の容量性負荷の駆動回路の構成を説明するためのブロック図。
【図５】図４の容量性負荷の駆動回路の動作説明のための波形図。
【符号の説明】
Ｅ１、Ｅ２ ＥＬ素子（容量性負荷）
３ 出力部
４ 駆動信号発生部
５ デコーダ（選択部）
６ クロック信号発生部
７ 同期部（選択部）
ＩＶＡ、ＩＶＢ インバータ
Ｓ１、Ｓ２ 切換えスイッチ（選択部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ素子等の容量性負荷の複数個を選択的に駆動する容量性負荷の駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＥＬ素子の等の容量性負荷を複数個駆動する容量性負荷の駆動回路としては、例えば、図４に示すようなものがある。これはＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の駆動に適する電圧を発生する高電圧供給部３１と、高電圧供給部３１の電圧をＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２に選択的に出力する出力部３２と、出力部３２を駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生部３３と、ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の内、駆動すべきものを選択する選択信号を発生し、駆動信号発生部３３を制御する選択部３４とからなる。
【０００３】
出力部３２は、同構成のインバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣからなり、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣは、それぞれにＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１との互いのドレインを接続してそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃとし、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１のソースを高電圧供給回路１の出力端子ＣＨＶに接続し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１のソースを端子ＶＳＳ（０Ｖ）に接続してある。インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣのそれぞれのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１はレベルシフタＬＳによりレベルシフトされた駆動信号によりオン、オフされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１は駆動信号によりオン、オフされ、高電圧供給部３１の発生する電圧をそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃから駆動電圧として出力する。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１にはそれぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２が存在する。
【０００４】
ＥＬ素子Ｅ１の一方の極を出力端子Ａに接続し、他方の極を出力端子Ｃに接続してＥＬ素子Ｅ１に対するＨブリッジ回路を形成し、ＥＬ素子Ｅ２の一方の極を出力端子Ｂに接続し、他方の極を共通出力端子Ｃ（以下、共通出力端子Ｃという。）に接続してＥＬ素子Ｅ２に対するＨブリッジ回路を形成してある。
【０００５】
このような回路構成を用いた第１の駆動方式では、選択信号によって選ばれていないＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子をハイインピーダンス状態にすることによって共通出力端子に出力信号が出力されても容量性カップリング効果が働き選択されていないＥＬ素子は充放電がなされないという駆動方式である。
【０００６】
図４の駆動回路の動作を図５の波形図をもって説明する。
【０００７】
スタンバイ状態が解除された時点で共通出力端子Ｃは駆動電圧Ｃを発生する。以後、この位相を正相とする。選択部３４よりの選択信号ＥＡによってＥＬ素子Ｅ１が点灯と指示されると、出力端子Ａは共通出力端子Ｃに対して逆相の駆動電圧Ａを発生する。これによって、ＥＬ素子Ｅ１は充放電が行われ、点灯する。一方、ＥＬ素子選択信号ＥＢによってＥＬ素子Ｅ２が消灯と指示されたときは、出力端子Ｂはハイインピーダンス状態となりＥＬ素子が容量性負荷であるために共通出力端子Ｃの電位の変動分だけ出力端子Ｂもその電位Ｂ’が変動し、ＥＬ素子Ｅ２に充放電されなくなり消灯する。
【０００８】
また、出力端子Ａおよび出力端子Ｂの駆動電圧を共に共通出力端子Ｃのそれに対して逆相とすることで２枚のＥＬ素子が同時に点灯し、出力端子Ａおよび出力端子Ｂを共にハイインピーダンス状態か、高電圧供給部またはＩＶＣ電源をオフにする事で２枚のＥＬ素子の消灯が可能となる。
【０００９】
また、第２の駆動方式として、点灯する場合には選択されたＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子に共通出力端子の駆動電圧に対し逆相となる駆動電圧を出力し、消灯する場合には選択されたＥＬ素子の共通出力端子ではない方の出力端子に共通出力端子の駆動電圧に対し正相となる駆動電圧を発生するという方式もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第１の駆動方式では、図５に示すように駆動電圧Ａ、Ｂ、Ｃに対して非同期で外部から入力される選択信号ＥＡ、ＥＢをそのまま駆動電圧の切換のための信号として扱うため、容量性負荷に電荷がたまった状態で駆動電圧が切り替えられる、もしくは駆動電圧が止まる状態になってしまう確率が高い。このため、容量性負荷に電荷がたまった状態ではつぎに共通出力端子に駆動電圧が掛かった時に、ハイインピーダンス状態であるはずのＨブリッジ回路の出力端子の寄生ダイオードに電荷が流れ込む、もしくは引き込んでしまうという現象が起こってしまう。例えば、図５のタイミングｔにＥＬ素子Ｅ１およびＥＬ素子Ｅ２の同時点灯からＥＬ素子Ｅ２の１枚点灯に切り替わった時（２枚同時点灯時から１枚駆動点灯に変化した時）ＥＬ素子Ｅ１の両端に出力端子Ａを正として高電圧供給部の電圧Ｖａが掛かっていたとしたら、共通出力端子Ｃの駆動電圧が次にＶａに変化した時にＥＬ素子の容量性カップリングによって出力端子Ａの電位Ａは２×Ｖａとなってしまい、ＥＬ素子Ｅ１の両極間の電位差は高電圧供給部の発生する電圧Ｖａよりも大きな値になるため寄生ダイオードに電流が流れてしまう。ＥＬ素子Ｅ１に残っていた電圧の極性が逆でも同じ様にＥＬ素子Ｅ１の両極間の電位差は−２×Ｖａとなる為、同じ様に寄生ダイオードに電流が流れる。
【００１１】
このため、１度だけは不要な充放電が行われてしまい、ＥＬ素子などでは、選択されていないはずのＥＬ素子が光ってしまうなどの問題を有していた。
【００１２】
また、第２の駆動方式では消灯しているＥＬランプの両極に印加される駆動電圧は同相であるが、出力端子のドライブ力の違いや、タイミングの僅かなズレなどによって僅かに光ってしまうという問題点を有していた。
【００１３】
そこで本発明は、容量性負荷の駆動停止時には容量性負荷の駆動電圧を供給する出力端子をハイインピーダンスとする駆動方式において、出力端子の寄生ダイオードなどに電荷が流れて不要な容量性負荷の駆動、例えば、ＥＬ素子の点灯を防ぐことを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、駆動電圧に対して非同期で発生する選択信号に応じて容量性負荷別の出力端子をハイインピーダンス状態とする際に、そのタイミングを容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させるための同期部を設けている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の容量性負荷の駆動回路では、複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子と、上記容量性負荷の他方の極を接続する上記容量性負荷毎の個別出力端子とを備え、上記複数の容量性負荷の内、駆動すべき容量性負荷を選択する選択信号に応じて上記共通出力端子に特定周波数の共通駆動電圧を発生し、駆動すべき容量性負荷に対応する個別出力端子に上記共通駆動電圧と逆相の駆動電圧を発生し、駆動させない容量性負荷に対応する個別出力端子をハイインピーダンス状態とする出力部と、上記個別出力端子をハイインピーダンス状態とするタイミングを上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させる同期部とを設けてある。
【００１６】
また、本発明の容量性負荷の駆動回路では、出力端子を複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子とした上記複数の容量性負荷に共通したインバータと、出力端子を上記容量性負荷の他方の極を接続する個別出力端子とした上記容量性負荷毎のインバータと、駆動すべき容量性負荷を選択する選択信号を発生する選択部と、特定周波数のクロック信号を発生するクロック信号発生部と、上記クロック信号に基づき互いに逆相となる第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記第１駆動信号を上記共通インバータに出力してこれを駆動し、上記選択信号に基づき上記複数の容量性負荷の内、駆動すべき容量性負荷に対応するインバータに上記第２駆動信号を出力してこれを駆動するとともに、駆動させない容量性負荷に対応するインバータに停止信号を出力してその個別出力端子をハイインピーダンス状態とする駆動信号発生部とを備え、上記共通出力端子に上記特定周波数の共通駆動電圧を発生し、駆動すべき容量性負荷に対応する個別出力端子に上記共通駆動電圧と逆相となる駆動電圧を発生し、駆動させない容量性負荷に対応する個別出力端子をハイインピーダンス状態として上記複数の容量性負荷を選択的に駆動する容量性負荷の駆動回路であって、上記選択部は上記クロック信号に基づき上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期した上記選択信号を発生させる同期部を有し、上記容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期して駆動を停止させる容量性負荷に対応する上記個別出力端子をハイインピーダンス状態とする構成である。
【００１７】
また、上記選択信号は上記クロック信号に同期して上記容量性負荷のそれぞれに対応すべく複数発生され、上記駆動信号発生部は上記クロック信号に同期して上記第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記選択信号の発生している間当該選択信号に対応する上記容量性負荷に対応する上記インバータに上記第２駆動信号を出力し、上記選択信号が途絶えたときに上記第２駆動信号に代わり上記停止信号を出力するものであることが好ましい。
【００１８】
また、上記容量性負荷はＥＬ素子であることも好ましい。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の容量性負荷の駆動回路の詳細について図１に示す第一実施例にそって説明する。本例では、容量性負荷としてＥＬ素子を用いており、図１はＥＬ素子の駆動回路である。図４に示した符号と同一の符号は同様の構成要素を示してある。
【００２０】
同図において、高電圧供給部１は、図示しないが、直流電源２にコイルを断続的に接続してコイルをチョッパ駆動してサージパルスを発生させ、このサージパルスをダイオードを介してコンデンサに印加してコンデンサを充電することにより、直流電源２の電源電圧をＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の駆動に適する数百Ｖまで昇圧して出力するものである。
【００２１】
出力部３は、同構成のインバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣからなり、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣは、それぞれにＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１との互いのドレインを接続してそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃとし、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１のソースを高電圧供給回路１の出力端子ＣＨＶに接続し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１のソースを端子ＶＳＳ（０Ｖ）に接続してある。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１にはそれぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２が存在する。
【００２２】
インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣのそれぞれのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１はレベルシフタＬＳによりレベルシフトされた駆動信号によりオン、オフされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１は駆動信号によりオン、オフされ、高電圧供給部３１の発生する電圧をそれぞれの出力端子Ａ、Ｂ、Ｃから駆動電圧として出力する。
【００２３】
ＥＬ素子Ｅ１の一方の極を出力端子Ａに接続し、他方の極を出力端子Ｃに接続してＥＬ素子Ｅ１に対するＨブリッジ回路を形成し、ＥＬ素子Ｅ２の一方の極を出力端子Ｂに接続し、他方の極を出力端子Ｃ（以下、共通出力端子Ｃという。）に接続してＥＬ素子Ｅ２に対するＨブリッジ回路を形成してある。ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の点灯時では出力端子Ａ、Ｂの駆動電圧は共通出力端子Ｃのそれと逆相とし、ＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の両極に双方向に駆動電圧を印加して両極駆動する。なお、本例では２つのＥＬ素子を駆動する駆動回路としているが、本発明はこれに限るものではなく、３つ目以降のＥＬ素子に個別のインバータを追加して３つ以上のＥＬ素子を駆動するものとしても良い。
【００２４】
デコーダ５は点灯すべきＥＬ素子を選択するものであり、例えば、直流電源２に接続された切換えスイッチＳ１、Ｓ２のオン、オフ状態に応じて点灯すべきＥＬ素子を選択する第１選択信号ＥＡ、ＥＢを発生する。
【００２５】
クロック信号発生部６は、インバータＩＶＡ、ＩＶＢ、共通インバータＩＶＣの駆動信号を発生させるためのクロック信号を発生する。
【００２６】
同期部７は、第１選択信号ＥＡ、ＥＢとクロック信号とを受け、クロック信号に同期した第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を発生する。
【００２７】
駆動信号発生部４はクロック信号発生部６の発生するクロック信号をインバータＩＶＡ、ＩＶＢの駆動信号として端子Ｄｒ１、Ｄｒ２から出力し、クロック信号と逆相となる信号を共通インバータＩＶＣの駆動信号として端子Ｄｒ３から出力する。また、各インバータの出力端子をハイインピーダンスとする際は、端子Ｄｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３の内ハイインピーダンスとするインバータに対応した端子を“Ｌ”に保持し、そのＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１をオフとするとともに、端子Ｄｒ４、Ｄｒ５、Ｄｒ６の内ハイインピーダンスとするインバータに対応した端子を“Ｈ”に保持してそのインバータのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１をオフとする。駆動信号発生部４は、第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を受けている間、点灯すべきＥＬ素子に対応するインバータに駆動信号を与えてＥＬ素子に駆動電圧を印加し、消灯すべきＥＬ素子に対応するインバータの出力端子をハイインピーダンスとするものである。これにより、消灯すべきＥＬ素子に電荷が蓄積されていないタイミングに出力端子をハイインピーダンス状態とするため、従来のように共通出力端子に駆動電圧が印加された際にＥＬ素子に電荷が蓄積された状態で容量性カップリングが起こることによってＥＬ素子の両極間の電圧が駆動電圧より大きくなるということがなく、寄生ダイオードに電流が流れてＥＬ素子が不要に発光することをなくしている。
【００２８】
次に本例の動作について図２のタイミングチャートを参照しながら説明する。ここでは、まず、切換えスイッチＳ１、Ｓ２の両方がオフのときはスタンバイモードに入ることとし、次に、点灯状態をスタンバイモードからＥＬランプＥ１のみの点灯状態とし、次にＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２の同時点灯状態とし、次にＥＬ素子Ｅ２のみの点灯状態とすることとして説明する。
【００２９】
タイミングＴ０において切換えスイッチＳ１をオンとすると、デコーダ５は同期部７にＥＬ素子Ｅ１が選択されたことを示す第１選択信号ＥＡを出力する。同期部７は、電源投入後の最初の第１選択信号ＥＡについては無条件に第２選択信号ＥＡ’として駆動信号発生部４に出力する。スタンバイモードから抜けたこの瞬間に共通出力端子Ｃから高電圧供給部１の発生する高電圧がクロック信号発生部６の周波数で駆動電圧Ｃとして出力され、点灯が選択されているＥＬ素子Ｅ１の出力端子Ａには共通出力端子Ｃの駆動電圧と逆相の駆動電圧が発生し、ＥＬ素子Ｅ１の両極に双方向に高電圧が印加され、ＥＬ素子Ｅ１が点灯する。消灯とされるＥＬ素子Ｅ２に対する出力端子Ｂはハイインピーダンス状態とされる。このとき、出力端子Ｂの電位Ｂ’は容量性カップリングが働き、共通出力端子Ｃの電位変動分だけ変動するため、ＥＬ素子Ｅ２の充放電は行われず、ＥＬ素子Ｅ２は消灯される。
【００３０】
次に、タイミングＴ１において切換えスイッチＳ２をオンとすると、デコーダ５は同期部７にＥＬ素子Ｅ２が選択されたことを示す第１選択信号ＥＢを出力する。同期部７は第１選択信号ＥＢを受けると、共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが０ＶとなるタイミングＴ２に第２選択信号ＥＢ’とする。すなわち、第１選択信号ＥＢを受けると、次のクロック信号の立上がりに同期して第２選択信号ＥＢ’を立ち上げるのである。これを受けて駆動信号発生部４はクロック信号を駆動信号としてインバータＩＶＢに出力し、出力端子Ｂには共通出力端子Ｃの駆動電圧と逆相の駆動電圧が発生し、ＥＬ素子Ｅ２の両極に双方向に高電圧が印加され、ＥＬ素子Ｅ２が点灯する。これによりＥＬ素子Ｅ１、Ｅ２がともに点灯する。タイミングＴ２は、図３に示すＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングである。同図では、便宜上共通出力端子Ｃの電位を正としてある。すなわち、正側は共通出力端子Ｃが接地（端子ＶＳＳ）と高電圧供給部１の出力端子ＣＨＶとに交互に接続されることにより、接地電位（０Ｖ）と出力端子ＣＨＶの電位ＣＨＶとの間で振れ、負側は出力端子Ａ（または出力端子Ｂ）が接地と出力端子ＣＨＶとに交互に接続されることにより、接地電位と電位ＣＨＶとの間で振れ、これらを合成して同図に示すようなＥＬ素子の両極間の電位差波形が得られる。
【００３１】
次にタイミングＴ３において切換えスイッチＳ１をオフとすると、デコーダ５は第１選択信号ＥＡの発生を停止する。同期部７は、第１選択信号ＥＡの立下がりを受けて共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが次に０Ｖとなるタイミング、すなわち、次にＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングＴ４に第２選択信号ＥＡ’を立ち下げる。すなわち、第１選択信号ＥＡの立下がりを受けて次のクロック信号の立上がりに同期して第２選択信号ＥＡ’を立ち下げる。これを受けて駆動信号発生部４はインバータＩＶＡへの駆動信号の供給を停止し、端子Ｄｒ３を“Ｈ”に保持し、出力端子Ａをハイインピーダンス状態とする。これにより、ＥＬ素子１が消灯され、ＥＬ素子Ｅ２が単独で点灯される。なお、切換えスイッチＳ２をオフとすると同様の動作により、ＥＬ素子Ｅ２が消灯される。
【００３２】
共通出力端子Ｃの駆動電圧Ｃと出力端子Ａの駆動電圧Ａとが次に０Ｖとなるタイミング、すなわち、次にＥＬ素子の両極間の電位差波形がゼロクロス点を示すタイミングＴ４では、ＥＬ素子Ｅ１の放電は完了し、ＥＬ素子Ｅ１に電荷が蓄積されていない。このタイミングに出力端子Ａをハイインピーダンス状態とするため、従来のように共通出力端子Ｃに駆動電圧が印加された際にＥＬ素子に電荷が蓄積された状態で容量性カップリングが働くことによって、出力端子Ａに与えられる駆動電圧よりも高い電圧もしくは接地電位よりも低い電圧が掛かり、この過大電圧によって寄生ダイオードに電流が流れることがない。このような電流によってＥＬ素子Ｅ１が不要に発光することがなく、また、過大電圧によってインバータＩＶＡが破壊されることもない。
【００３３】
上記一実施例では容量性負荷としてＥＬ素子を例に述べたが、本発明はＥＬ素子に限らず、他の容量性負荷、例えば圧電振動子の駆動回路にも応用可能である。
【００３４】
上記一実施例では第２選択信号ＥＡ’、ＥＢ’を共通出力端子Ｃ、出力端子Ａ（およびまたは出力端子Ｂ）の電圧がともに０Ｖとなるタイミングに同期させているが、容量性負荷の両極間の電位差がなくなるタイミングに同期させればよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、ハイインピーダンスとされる出力端子に通常与えられる駆動電圧よりも高い電圧あるいは接地電位よりも低い電圧が掛かることがないため、出力部の破壊を防止することができる。これとともに、容量性負荷が不要に駆動されることがなく、容量性負荷の駆動状態の安定化が図れる。例えば、ＥＬ素子であれば不要な点灯を生じることなく消灯を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の容量性負荷の駆動回路の構成を説明するためのブロック図。
【図２】図１の容量性負荷の駆動回路の動作説明のためのタイミングチャート。
【図３】図１の容量性負荷であるＥＬ素子の両極間の電位差を示す波形図。
【図４】従来の容量性負荷の駆動回路の構成を説明するためのブロック図。
【図５】図４の容量性負荷の駆動回路の動作説明のための波形図。
【符号の説明】
Ｅ１、Ｅ２ ＥＬ素子（容量性負荷）
３ 出力部
４ 駆動信号発生部
５ デコーダ（選択部）
６ クロック信号発生部
７ 同期部（選択部）
ＩＶＡ、ＩＶＢ インバータ
Ｓ１、Ｓ２ 切換えスイッチ（選択部）
Claims (4)
- 複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子と上記容量性負荷の他方の極を接続する上記容量性負荷毎の個別出力端子とを備え、
特定周波数を持つクロック信号と、上記容量性負荷を選択し該クロック信号と非同期な第１の選択信号とが入力され、該クロック信号に同期した上記容量性負荷を選択する第２の選択信号を出力する同期部と、
上記第２の選択信号に基づき、上記クロック信号を駆動信号として出力する駆動信号発生部と、
上記駆動信号に応じて、上記共通出力端子に上記特定周波数の共通駆動電圧を発生し、当該駆動すべき容量性負荷に対応する個別出力端子に上記共通駆動電圧と逆相の駆動電圧を発生し、駆動させない容量性負荷に対応する個別出力端子をハイインピーダンス状態とする出力部とを有することを特徴とする容量性負荷の駆動回路。 - 出力端子を複数の容量性負荷の一方の極を共通に接続する共通出力端子とした上記複数の容量性負荷に共通した第１のインバータと、
出力端子を上記容量性負荷の他方の極を接続する個別出力端子とした上記容量性負荷毎の第２のインバータと、
特定周波数のクロック信号を発生するクロック信号発生部と、
駆動すべき容量性負荷を選択するための、上記クロック信号と非同期な第１の選択信号を発生する選択部と、
上記クロック信号と上記第１の選択信号とが入力され、該クロック信号に同期した上記容量性負荷を選択するための第２の選択信号を出力する同期部と、
上記第２の選択信号応じ、上記クロック信号に基づいた互いに逆相となる第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記第１駆動信号を上記第１のインバータに出力してこれを駆動し、上記第２の選択信号に基づき上記複数の容量性負荷の内、駆動すべき容量性負荷に対応する上記第２のインバータに上記第２駆動信号を出力してこれを駆動するとともに、駆動させない容量性負荷に対応するインバータに停止信号を出力してその個別出力端子をハイインピーダンス状態とする駆動信号発生部とを備えることを特徴とする容量性負荷の駆動回路。 - 上記第２の選択信号は上記クロック信号に同期して上記容量性負荷のそれぞれに対応すべく複数発生され、上記駆動信号発生部は上記クロック信号に同期して上記第１駆動信号および第２駆動信号を発生し、上記第２の選択信号の発生している間当該第２の選択信号に対応する容量性負荷に対応する上記第２のインバータに上記第２駆動信号を出力し、上記第２の選択信号が途絶えたときに上記第２駆動信号に代わり上記停止信号を出力するものであることを特徴とする請求項２に記載の容量性負荷の駆動回路。
- 上記容量性負荷はＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の容量性負荷の駆動回路。
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