JP4080775B2 - El駆動回路、el駆動回路の制御方法及び電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、EL駆動回路、制御方法および電子機器に関し、さらに詳しくは、エレクトロルミネッセンス素子を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来のEL駆動回路の回路図である。このEL駆動回路は、ICチップ40が、図示しないマイコンからの制御信号Honによって、コイルLおよび抵抗R3を介して供給される電圧をEL素子50に与えて駆動するようになっている(USUS4、527、096参照)。
【0003】
ICチップ40の内部には、発振回路OSCと、分周回路としてのフリップフロップFF1、FF2と、スイッチトHブリッジ回路とを主な回路として形成されている。また、ICチップ40には、各回路に接続するPIN1乃至8の端子(PAD)を設けている。
【0004】
発振回路OSCは、PIN7、8を介してキャパシタC3に接続され、内部でフリップフロップFF1に接続している。発振回路OSCは、高い周波数のクロックを発生し、そのクロックをフリップフロップFF1に出力する。
【0005】
フリップフロップFF1は、その出力を、フリップフロップFF2と、後述するアンド回路1(以下「AND1」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0006】
また、フリップフロップFF2は、フリップフロップFF1が出力するクロックを16分周した周波数の低いクロックを発生する。フリップフロップFF2は、位相が反転した二つの低い周波数のクロックとして各々、後述するアンド回路2(以下「AND2」という。)の一方の入力端子と、後述するアンド回路3(以下「AND3」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0007】
スイッチトHブリッジ回路は、AND1、2、3と、トランジスタTr1、2、3と、ダイオード1乃至4と、サイリスタSCR1、2とを主な素子として後述するように接続して構成される。
【0008】
AND1、2、3の他方の入力端子は、それぞれPIN1に接続している。PIN1には、図示しないマイコンからの制御信号Honが接続されている。
【0009】
PIN6はICチップ40の電源端子Vddであり、電池等の電源の正極Vddと接続される。また、PIN2はICチップ40の電源端子GNDであり、電池等の電源の負極GNDと接続される。更にPIN2、6は各々IC内部回路のVddとGNDと接続され電源を供給する。なお、キャパシタC2はICの外部にPIN2、6と接続され電補コンとして機能する。
【0010】
また、AND1、2、3の他方の入力と、PIN1とを結ぶ配線には、GNDに接続されたプルダウン抵抗R1が接続してある。AND1の出力は、並列に接続されたキャパシタC1と抵抗R2とを介してトランジスタTr1のベースに接続されている。AND2の出力は、トランジスタTr2のベースに接続され、AND3の出力は、トランジスタTr3のベースに接続されている。
【0011】
トランジスタTr1のコレクタは、PIN3に接続されている。このPIN3と電源の正極Vddとの間には、ICの外部に昇圧コイルが、厳密に言えば、抵抗R3とコイルLが直列に接続されている。トランジスタTr1とPIN3とを結ぶ配線には、ダイオードD1、3のアノードが接続されている。
【0012】
ダイオードD1のカソードは、サイリスタSCR1のアノードと接続されている。サイリスタSCR1のゲートは、トランジスタTr2のコレクタと接続されている。サイリスタSCR1のカソードは、PIN4およびダイオードD2のアノードと接続されている。ダイオードD2のカソードは、サイリスタSCR1のゲートと同様にトランジスタTr2のコレクタと接続されている。
【0013】
ダイオードD3のカソードは、サイリスタSCR2のアノードと接続されている。サイリスタSCR2のゲートは、トランジスタTr3のコレクタ側に接続されている。サイリスタSCR2のカソードは、PIN5およびダイオードD4のアノードと接続されている。ダイオードD4のカソードは、サイリスタSCR2のゲートと同様にトランジスタTr3のコレクタと接続されている。
【0014】
トランジスタTr1、2、3のエミッタは、それぞれGNDに接続されている。また、PIN4とPIN5は、EL素子50の等価回路であるキャパシタC4に接続されている。
【0015】
以下に上述の構成のEL駆動回路の動作を説明する。ELを点灯する時、図示しないマイコンが信号Honをロ−状態からハイ状態に切り替える。この信号がPIN1を介して、AND1、2、3の入力の一方に各々入力される。
【0016】
このとき、発振回路OSCが発生する高い周波数のクロック信号がフリップフロップFF1を介してAND1のもう一方の入力端子に入力されると、そのクロックに応じてトランジスタTr1がスイッチング動作を行う。トランジスタTr1は、スイッチング動作によって、コイルLと抵抗R3を介して脈動電圧をダイオードD1、3に掛けていく。
【0017】
一方、AND2、3は、フリップフロックFF2からの低い周波数のクロックの出力によって、交互にハイ状態を出力し、トランジスタTr2、3を交互にスイッチング動作させる。
【0018】
まず、トランジスタTr2のベ−スにAND2からの出力がある場合には、トランジスタTr2がオンし、サイリスタSCR1がオフし、ダイオ−ドD2を介してPIN4はGNDとほぼ同電位となる。この時、トランジスタTr3はオフしている。脈動電圧は、ダイオ−ドD3、サイリスタSCR2を介してキャパシタC4に電荷が溜まっていく。そして、キャパシタC4に生じる電圧は次第に飽和状態に近づいていく。
【0019】
次に、フリップフロップFF2からの出力が反転して、トランジスタTr2がオフし、トランジスタTr3がオンする。この時、サイリスタSCR2がオフし、ダイオ−ドD4を介してPIN5はGNDとほぼ同電位となる。脈動電圧は、ダイオ−ドD1、サイリスタSCR1を介してキャパシタC4に電荷が溜まっていく。そして、キャパシタC4に生じる電圧は次第に飽和状態に近づいていく。
【0020】
以上のように、キャパシタC4に印加する電圧の極性を交互に変えて連続的に供給することによって、EL素子50に高い電圧を供給することができるようになっている。
【0021】
図7は、EL駆動回路のタイミングチャートである。このタイミングチャートは、電圧―時間の関係のタイミングを表している。このタイミングチャートは、PIN1からICチップ40に入力される信号Honがオンしている場合に、発振回路OSCとフリップフロップFF1との出力されるクロック(CLOCK)がスイッチトHブリッジ回路に供給されると、図示しないフリップフロップFF2からのクロックに応じて、PIN5の電圧(EL1)と、PIN4の電圧(EL2)とが交互に昇圧されてキャパシタC4に供給される様子を表している。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のEL駆動回路は、EL素子を消灯する場合に、EL素子のキャパシタに掛かる電圧の極性が逆転するタイミング(図7に示す時間x時)に、マイコンが信号Honをハイ状態からロ−状態に切り替えた場合に、トランジスタ(Tr1)がオフして、逆起電圧Vcoil1がPIN3に発生する。このVcoil1がトランジスタ(Tr1)の定格Vcesを越えると、オフしていたトランジスタ(Tr1)がオンし、電源変動等のノイズを発生してしまう問題点がある。
【0023】
特に、ノイズは、コイルから電磁波として発生してしまうため、電磁波によってマイコンが誤動作してリセットしてしまうこともあり、マイコンの動作を不安定にする問題点がある。例えば、マイコンが時計機能を有しているような場合には、時刻がリセットされて0時0分になってしまう問題点がある。
【0024】
ところで、発明者らは、従来のEL駆動回路を解析し、上述のようにトランジスタ(Tr1)の動作によってノイズを発生させてしまうのは、トランジスタ(Tr1)のVcesがICチップの量産によるばらつきによって異なってしまうことが原因であることを究明した。
【0025】
一般に、Vcesは、トランジスタのコレクタ・エミッタ間の最大電圧の特性であり、コレクタ電流Icとコレクタ・エミッタ間電圧Vceとの間の特性曲線によって表される。
【0026】
つまり、従来のEL駆動回路では、トランジスタ(Tr1)の定格Vcesが設計よりも小さい値の場合には、上述したEL素子の消灯タイミングでコイルが発生する逆起電圧が、トランジスタ(Tr1)の定格Vcesを越える電圧となって、トランジスタ(Tr1)が逆起電圧によって誤動作してオンした状態となってしまい、コイル(L)からノイズを発生させてしまうことが分かった。
【0027】
図8は、トランジスタ(Tr1)の定格Vcesが設計値以上の場合のタイミングチャートである。図9は、トランジスタ(Tr1)の定格Vcesが設計値よりも小さい場合のタイミングチャートである。
【0028】
図8に示すように、定格Vcesが設定値以上の場合には、EL素子の消灯を指令する信号Honの立下ると、コイルから発生する逆起電圧の波形は一つの山型となる。
【0029】
これに対して、定格Vcesが設定値よりも小さい場合には、EL素子の消灯を指令する信号Honの立下ると、コイルから発生する逆起電圧が0Vから上昇して定格Vcesを越えるとなだれ降伏を起こす。このため図9に示すように、PIN3の波形が複数の鋸歯と山型となる。そしてこの鋸歯がノイズを発生しマイコンの動作を不安定にする。尚、信号Honに見られるスパイクノイズは、PIN3のノイズが測定器を経由して生じたノイズである。
【0030】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、EL素子の消灯時に発生するコイルの逆起電圧を抑制して、なだれ降伏によるコイルからのノイズの発生を無くし、ひいては、ノイズによるマイコンの誤動作を防止するEL駆動回路を提供することを目的とする。
【0031】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるEL駆動回路は、EL素子と、前記EL素子を点灯するための脈動電圧を発生する昇圧コイルと、基準信号を発生する発振回路と、前記発振回路で発生したクロックを少なくとも2種類の周波数のクロックに分周する分周回路と、前記分周回路で分周された前記2種類の前記クロックのうちの高い周波数のクロックにより、前記昇圧コイルに流れる電流をスイッチングする第1のスイッチング回路と、前記分周回路で分周された前記2種類のクロックのうちの低い周波数のクロックにより、前記EL素子に印加する電圧の極性を切り換える第2のスイッチング回路と、前記EL素子の点灯又は消灯させる制御信号により、前記分周回路と前記第1のスイッチング回路との接続と、前記分周回路と前記第2のスイッチング回路との接続とを同時に開閉する制御回路と、前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を第1のスイッチング回路の耐電圧よりも低くなるように抑制する抑制回路と、を有する。
これによって、EL素子の消灯時に発生する逆起電圧は、抑制回路によって第一のスイッチング回路の耐電圧よりも低くなるようになる。EL素子は、無機EL及び有機ELのどちらを使用しても良い。
【0032】
そのため、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、抑制回路によってコイルLの電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0033】
つぎの発明のEL駆動回路は、前記抑制回路は抵抗とコンデンサを組合せた第1の遅延回路からなり、前記第1の遅延回路は前記制御回路の前段に設け、前記遅延回路に前記EL素子を消灯させる前記制御信号が入力されたときに、前記遅延回路の入力電圧をハイ状態からオープン状態に切り替えるものである。
【0034】
これによって、前記EL素子の点灯及び消灯を制御する信号が、前記遅延回路によって緩和されて、前記制御回路に入力される。
【0035】
そのため、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、遅延回路によってコイルLに発生する逆起電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0036】
つぎの発明のEL駆動回路は、前記抑制回路は、前記昇圧コイルに並列に接続される抵抗からなり、前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を抑制するものである。
【0037】
これによって、EL素子の消灯時に、前記スイッチングトランジスタのオフ時に発生する脈動電圧を前記抵抗でジュール熱として消費することができるようになるため、前記昇圧コイルから発振する電磁波を低減することができるようになる。そのため、前記スイッチングトランジスタのオフ時に発生する電磁波によるマイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0038】
またこの発明によるEL駆動回路における前記抑制回路は、抵抗とコンデンサと第3のスイッチング回路を組合せた第2の遅延回路からなり、前記第2の遅延回路は、前記EL素子を消灯するときに前記第3のスイッチング回路がオンとなる。
【0039】
これによって、前記第1のスイッチングトランジスタのベースに供給する電圧の変動を抵抗とコンデンサによって緩やかに変動させることができるようになるため、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、コイルLに流れる電流の変化が小さくなるため、コイルLの電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0040】
なお、前記コンデンサをスイッチングする第3のスイッチング素子を備え、前記EL素子の消灯時にスイッチング素子をオンして、第3のスイッチングトランジスタのゲ−トにかかる電圧によって電荷を充電するようにするのが好ましい。
【0041】
またこの発明によるEL駆動回路は、前記EL素子の点灯及び消灯を制御する信号を発生する信号発生回路を有し、前記信号発生回路が前記前記EL素子の点灯又は消灯させる前記制御信号を発生する。 またこの発明は、EL素子を消灯させるためにハイ状態からオープン状態の制御信号を発生させるステップと、前記制御信号が遅延回路に入力され、前記遅延回路の電圧がハイ状態から時定数にしたがって減少させるステップと、前記電圧が減少している制御回路の閾値電圧に対して所定の電圧に達したときに、前記制御回路が不規則なパルスを発生するステップと、前記不規則なパルスに応じて、第1のスイッチング素子が昇圧コイルに流れる電流をオンまたはオフすることで、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを放出するステップと、を有する制御方法である。
【0042】
これによって、前記制御信号が遅延回路に入力され、前記遅延回路の電圧がハイ状態から時定数にしたがって減少し、前記遅延回路の電圧が制御回路の閾値電圧に対して所定の電圧に達し、前記制御回路が不規則なパルスを発生し、第1のスイッチング素子が昇圧コイルに流れる電流をオンまたはオフすることで、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを放出することができるようになる。
なお、このときの時定数は10μsec以上かつ1msec以下であるのが望ましい。
【0043】
このため従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを放出するため、コイルLの電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0044】
また、この発明は、EL素子を消灯させるためにハイ状態からロー状態の制御信号を発生させるステップと、前記制御信号が遅延回路に入力されると、前記遅延回路のスイッチがオンとなることで遅延動作が開始するステップと、前記制御信号が制御回路に入力されると、前記制御回路はロー信号を前記遅延回路に出力するステップと、前記遅延回路に前記ロー信号が入力されると、前記遅延回路の時定数にしたがって減少させた信号を出力するステップと、前記信号が第1のスイッチング回路に入力されると、前記第1のスイッチング回路が昇圧コイルの電流を前記信号に応じて減少するステップとを有する制御方法である。
【0045】
これによって、前記スイッチングトランジスタのベースに供給する電圧の変動を抵抗とコンデンサによって緩やかに変動させることができるようになるため、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、コイルLに流れる電流の変化が小さくなるため、コイルLの電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0046】
また、この発明は電源と、前記電源からの電力で駆動する上記のEL駆動回路と、を有する電子機器である。電子機器としては、時計、ディスプレイ、電卓、携帯電話、オーディオ、ハンドヘルド型パーソナルコンピュータ、PDA(パーソナルデータアシスト)等である。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0048】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1のEL駆動回路の回路図である。このEL駆動回路は、ICチップ10が、EL素子の点灯及び消灯を制御する信号を発生するマイコン7からの制御信号Honによって、コイルLおよび抵抗R3を介して供給される電圧をEL素子50に与えて駆動するようになっている。なお、以下の説明において、従来の構成と同一の場合には、同一の符号を付して説明する。
【0049】
ICチップ10の内部には、発振回路OSCと、分周回路としてのフリップフロップFF1、FF2と、スイッチトHブリッジ回路とを主な回路として形成されている。また、ICチップ10には、各回路に接続するPIN1乃至8の端子(PAD)を設けている。
【0050】
発振回路OSCは、PIN7、8を介してキャパシタC3に接続され、内部でフリップフロップFF1に接続している。発振回路OSCは、高い周波数のクロックを発生し、そのクロックをフリップフロップFF1に出力する。
【0051】
フリップフロップFF1は、その出力を、フリップフロップFF2と、後述するアンド回路1(以下「AND1」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0052】
また、フリップフロップFF2は、フリップフロップFF1が出力するクロックを16分周した周波数の低いクロックを発生する。フリップフロップFF2は、位相が反転した二つの低い周波数のクロックとして各々、後述するアンド回路2(以下「AND2」という。)の一方の入力端子と、後述するアンド回路3(以下「AND3」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0053】
スイッチトHブリッジ回路は、AND1、2、3と、トランジスタTr1、2、3と、ダイオード1乃至4と、サイリスタSCR1、2とを主な素子として後述するように接続して構成される。
【0054】
AND1、2、3の他方の入力端子は、それぞれPIN1に接続している。PIN1には、マイコン7からの制御信号Honが接続されている。
【0055】
PIN6はICチップ10の電源端子Vddであり、電池等の電源の正極Vddと接続される。また、PIN2はICチップ10の電源端子GNDであり、電池等の電源の負極GNDと接続される。更にPIN2、6は各々IC内部回路のVddとGNDと接続され電源を供給する。なお、キャパシタC2はICの外部にPIN2、6と接続され電補コン(電解補償コンデンサ)として機能する。
【0056】
また、AND1、2、3の他方の入力と、PIN1とを結ぶ配線には、GNDに接続された抵抗R1およびキャパシタC5が並列に接続し、遅延回路を構成する。抵抗R1およびキャパシタC5は、EL素子の消灯時には、PIN1から入力する信号Honの電圧の応答を緩和する。
【0057】
一方、AND1の出力は、並列に接続されたキャパシタC1と抵抗R2とを介してトランジスタTr1のベースに接続されている。AND2の出力は、トランジスタTr2のベースに接続され、AND3の出力は、トランジスタTr3のベースに接続されている。
【0058】
トランジスタTr1のコレクタは、PIN3に接続されている。このPIN3電源の正極Vddとの間には、ICの外部に抵抗R3とコイルLが直列に接続されている。トランジスタTr1とPIN3とを結ぶ配線には、ダイオードD1、3のアノードが接続されている。
【0059】
ダイオードD1のカソードは、サイリスタSCR1のアノードとが接続されている。サイリスタSCR1のゲートは、トランジスタTr2のコレクタと接続されている。サイリスタSCR1のカソードは、PIN4およびダイオードD2のアノードと接続されている。ダイオードD2のカソードは、サイリスタSCR1のゲートと同様にトランジスタTr2のコレクタと接続されている。
【0060】
ダイオードD3のカソードは、サイリスタSCR2のアノードと接続されている。サイリスタSCR2のゲートは、トランジスタTr3のコレクタ側に接続されている。サイリスタSCR2のカソードは、PIN5およびダイオードD4のアノード端子と接続されている。ダイオードD4のカソードは、サイリスタSCR2のゲートと同様にトランジスタTr3のコレクタと接続されている。
【0061】
トランジスタTr1、2、3のエミッタは、それぞれGNDに接続されている。また、PIN4とPIN5は、EL素子50の等価回路であるキャパシタC4に接続されている。
【0062】
以下に上述の構成の実施の形態1のEL駆動回路のELライトの消灯時の動作を説明する。
【0063】
なお、ELライトの点灯時には、マイコン7が信号Honをロ−状態からハイ状態に切り替える。この信号がPIN1を介して、AND1、2、3の入力の一方に各々入力される。このとき、キャパシタC5に所定の電荷が充電される。また、ELライトの点灯時の以後の動作は、特に従来の場合と相違しないため、説明を省略する。
【0064】
ELライトが点灯しているときに、マイコン7が、信号Honをハイ状態からオープン状態に切り替えると、PIN1から供給された信号Honの電圧を遮断するとともに、キャパシタC5に充電された電荷が抵抗R1を通じて放電され、信号Honの電圧の減少を緩やかにする。
【0065】
図2および図3は、実施の形態1のEL駆動回路のタイミングチャートである。このタイミングチャートは、電圧―時間の関係のタイミングを表している。このタイミングチャートは、PIN1からICチップ10に入力される信号Honをハイ状態からオープン状態に切り替えた時の様子を表している。
【0066】
信号Honの電圧は、抵抗R3とキャパシタC5によって小さな変動をしながら、緩やかに曲線αのように下降していく。信号Honの電圧がAND1の閾値電圧付近に到達すると、AND1はチャタリングを起こして不規則なパルスを出力する。この不規則なパルスに応じてトランジスタTr1がスイッチングを行い、コイルに蓄えられたエネルギーを放出する。この後、信号Honをロ−状態にするとAND1はロ−を出力しトランジスタTr1は完全にオフする。
【0067】
そのため、従来の場合に生じていた電圧の高い逆起電圧を生じないため、コイルLに生じる逆起電圧Vcoilの変動も小さなものとなり、トランジスタTr1の定格Vcesを越えることもなくなる。
【0068】
したがって、EL素子の消灯時には、抵抗R1とキャパシタC5が、AND1の一方の入力にかかる電圧を時定数(τ=R1×C5)に従って緩やかに減少させるため、PIN1から入力する信号Honの電圧の応答が緩和する。AND1はチャタリングを起こして不規則なパルスを出力し、このパルスに応じてトランジスタTr1がスイッチングを行い、コイルに蓄えられたエネルギーを放出する。
【0069】
そのため、上記実施の形態1によれば、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い逆起電圧の発生を抑え、PIN3の電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
尚、図2および図3の例では時定数τは約40μsecであるが、実験によると時定数の下限値は1μsecである。但し、半導体プロセスのばらつきや、個体差、動作温度範囲、電池電圧変動範囲等を考慮すると、時定数τの下限値は10μsec以上が望ましい。また、時定数τの上限値に関しては、信号Honが緩和している期間の貫通電流や、外来からの静電気ノイズによる動作動等を考慮すると1msec以下であれば十分である。
【0070】
(実施の形態2)
図4は、この発明の実施の形態2のEL駆動回路の回路図である。このEL駆動回路は、ICチップ20が、マイコン7からの制御信号Honによって、コイルLおよび抵抗R3を介して供給される電圧をEL素子50に与えて駆動するようになっている。なお、以下の説明において、従来の構成または実施の形態1と同一の場合には、同一の符号を付して説明する。
【0071】
ICチップ20の内部には、発振回路OSCと、分周回路としてのフリップフロップFF1、FF2と、スイッチトHブリッジ回路とを主な回路として形成されている。また、ICチップ20には、各回路に接続するPIN1乃至8の端子(PAD)を設けている。
【0072】
発振回路OSCは、PIN7、8を介してキャパシタC3に接続され、内部でフリップフロップFF1に接続している。発振回路OSCは、高い周波数のクロックを発生し、そのクロックをフリップフロップFF1に出力する。
【0073】
フリップフロップFF1は、その出力を、フリップフロップFF2と、後述するアンド回路1(以下「AND1」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0074】
また、フリップフロップFF2は、AND1の入力端子に入力される高い周波数のクロックよりも低い周波数のクロックを発生する。フリップフロップFF2は、位相が反転した二つの低い周波数のクロックとして各々、後述するアンド回路2(以下「AND2」という。)の一方の入力端子と、後述するアンド回路3(以下「AND3」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0075】
スイッチトHブリッジ回路は、AND1、2、3と、トランジスタTr1、2、3と、ダイオード1乃至4と、サイリスタSCR1、2とを主な素子として後述するように接続して構成される。
【0076】
AND1、2、3の他方の入力端子は、それぞれPIN1に接続している。PIN1には、マイコン7からの制御信号Honが接続されている。
【0077】
PIN6はICチップ20の電源端子Vddであり、電池等の電源の正極Vddと接続される。また、PIN2はICチップ20の電源端子GNDであり、電池等の電源の負極GNDと接続される。更にPIN2、6は各々IC内部回路のVddとGNDと接続され電源を供給する。なお、キャパシタC2はICの外部にPIN2、6と接続され電補コンとして機能する。
また、AND1、2、3の他方の入力と、PIN1とを結ぶ配線には、GNDに接続されたプルダウン抵抗R1が接続してある。
【0078】
一方、AND1の出力は、並列に接続されたキャパシタC1と抵抗R2とを介してトランジスタTr1のベースに接続されている。AND2の出力端子は、トランジスタTr2のベースに接続され、AND3の出力は、トランジスタTr3のベースに接続されている。
【0079】
トランジスタTr1のコレクタ側は、PIN3に接続されている。このPIN3と電源の正極Vddとの間には、ICの外部に抵抗R3とコイルLが直列に接続され、抵抗R4が並列に接続されている。即ち、抵抗R4は、直列に接続されたコイルLと抵抗R3との両端に接続されている。トランジスタTr1とPIN3とを結ぶ配線には、ダイオードD1、3のアノードが接続されている。
【0080】
抵抗R4は、EL素子の消灯時に、コイルLと抵抗R3とで閉回路を形成し、コイルLの脈動電圧を前記抵抗R4及びR3でジュール熱として消費することができるようになるため、前記コイルLから発生する電磁波を低減することができるようになる。
【0081】
ダイオードD1のカソードは、サイリスタSCR1のアノードと接続されている。サイリスタSCR1のゲートは、トランジスタTr2のコレクタと接続されている。サイリスタSCR1のカソードは、PIN4およびダイオードD2のアノードと接続されている。ダイオードD2のカソードは、サイリスタSCR1のゲートと同様にトランジスタTr2のコレクタと接続されている。
【0082】
ダイオードD3のカソードは、サイリスタSCR2のアノードと接続されている。サイリスタSCR2のゲートは、トランジスタTr3のコレクタ側に接続されている。サイリスタSCR2のカソードは、PIN5およびダイオードD4のアノード端子と接続されている。ダイオードD4のカソードは、サイリスタSCR2のゲートと同様にトランジスタTr3のコレクタと接続されている。
【0083】
トランジスタTr1、2、3のエミッタ側は、それぞれGNDに接続されている。また、PIN4とPIN5は、EL素子50の等価回路であるキャパシタC4に接続されている。
【0084】
以下に上述の構成の実施の形態2のEL駆動回路のELライトの消灯時の動作を説明する。なお、ELライトの点灯時の動作は、従来と同様であるため、説明を省略する。
【0085】
ELライトが点灯しているときに、マイコン7が、信号Honをハイ状態からロ−状態に切り替えると、トランジスタTr1がオフし、抵抗R4が、コイルLと抵抗R3とで閉回路を形成し、コイルLの脈動電圧を前記抵抗R4、3でジュール熱として消費することができるようになる。そのため、前記コイルLから発生する電磁波を低減することができるようになる。
【0086】
したがって、上記実施の形態2によれば、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、コイルLの発生する逆起電圧のエネルギーを吸収することができるため、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0087】
(実施の形態3)
図5は、この発明の実施の形態3のEL駆動回路の回路図である。このEL駆動回路は、ICチップ30が、マイコン7からの制御信号Honによって、コイルLおよび抵抗R3を介して供給される電圧をEL素子50に与えて駆動するようになっている。なお、以下の説明において、従来の構成または実施の形態1、2と同一の場合には、同一の符号を付して説明する。
【0088】
ICチップ30の内部には、発振回路OSCと、分周回路としてのフリップフロップFF1、FF2と、スイッチトHブリッジ回路とを主な回路として形成されている。また、ICチップ30には、各回路に接続するPIN1乃至8の端子(PAD)を設けている。
【0089】
発振回路OSCは、PIN7、8を介してキャパシタC3に接続され、内部でフリップフロップFF1に接続している。発振回路OSCは、高い周波数のクロックを発生し、そのクロックをフリップフロップFF1に出力する。
【0090】
フリップフロップFF1は、その出力を、フリップフロップFF2と、後述するアンド回路1(以下「AND1」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0091】
また、フリップフロップFF2は、AND1の入力端子に入力される高い周波数のクロックよりも低い周波数のクロックを発生する。フリップフロップFF2は、位相が反転した二つの低い周波数のクロックとして各々、後述するアンド回路2(以下「AND2」という。)の一方の入力端子と、後述するアンド回路3(以下「AND3」という。)の一方の入力端子に出力する。
【0092】
スイッチトHブリッジ回路は、AND1、2、3と、トランジスタTr1、2、3と、ダイオード1乃至4と、サイリスタSCR1、2とを主な素子として後述するように接続して構成される。
【0093】
AND1、2、3の他方の入力端子は、それぞれPIN1に接続している。PIN1には、マイコン7からの制御信号Honが接続されている。
【0094】
PIN6はICチップ30の電源端子Vddであり、電池等の電源の正極Vddと接続される。また、PIN2はICチップ30の電源端子GNDであり、電池等の電源の負極GNDと接続される。更にPIN2、6は各々IC内部回路のVddとGNDと接続され電源を供給する。なお、キャパシタC2はICの外部にPIN2、6と接続され電補コンとして機能する。
また、AND1、2、3の他方の入力と、PIN1とを結ぶ配線には、GNDに接続されたプルダウン抵抗R1が接続してある。
【0095】
一方、AND1の出力は、並列に接続されたキャパシタC1と抵抗R2とを介してトランジスタTr1のベースに接続されている。さらに、このベースには、キャパシタC5の一方の電極が接続してある。このキャパシタC5の他方の電極は、MOS型のトランジスタTr4のドレインに接続されている。また、トランジスタTr4のゲート端子は、AND1、2、3の入力とPIN1とを結ぶ配線と接続している。トランジスタTr4のソ−スは電源端子Vdd(PIN6)と接続されている。
【0096】
また、AND2の出力は、トランジスタTr2のベースに接続され、AND3の出力は、トランジスタTr3のベースに接続されている。
【0097】
トランジスタTr1のコレクタ側は、PIN3に接続されている。このPIN3と電源の正極Vddとの間には、ICの外部に抵抗R3とコイルLが直列に接続されている。トランジスタTr1とPIN3とを結ぶ配線には、ダイオードD1、3のアノードが接続されている。
【0098】
ダイオードD1のカソードは、サイリスタSCR1のアノードとが接続されている。サイリスタSCR1のゲートは、トランジスタTr2のコレクタと接続されている。サイリスタSCR1のカソードは、PIN4およびダイオードD2のアノードと接続されている。ダイオードD2のカソードは、サイリスタSCR1のゲートと同様にトランジスタTr2のコレクタと接続されている。
【0099】
ダイオードD3のカソードは、サイリスタSCR2のアノードと接続されている。サイリスタSCR2のゲートは、トランジスタTr3のコレクタ側に接続されている。サイリスタSCR2のカソードは、PIN5およびダイオードD4のアノード端子と接続されている。ダイオードD4のカソードは、サイリスタSCR2のゲートと同様にトランジスタTr3のコレクタと接続されている。
【0100】
トランジスタTr1、2、3のエミッタは、それぞれGNDに接続されている。また、PIN4とPIN5は、EL素子50の等価回路であるキャパシタC4に接続されている。
【0101】
以下に上述の構成の実施の形態3のEL駆動回路のELライトの消灯時の動作を説明する。なお、ELライトの点灯時の動作は、従来と同様であるため、説明を省略する。但し、トランジスタTr4は、ゲ−トに電圧が印加されてオフとなっている。このためELライト50の点灯時、キャパシタC6は電気的には何も機能しない。
【0102】
ELライトが点灯しているときに、マイコン7が、信号Honをハイ状態からロ−状態に変化すると、トランジスタTr4のゲート電圧がHからLになるため、トランジスタTr4がオンする。更にAND1の出力がロ−となり、キャパシタC6に充電電流が流れる。すると、トランジスタTr1のベースに掛かる電圧降下が、緩やかになり、コレクタ電流、即ちコイルLに流れる電流の変化が小さくなる。
【0103】
そのため、上記実施の形態3によれば、従来のように消灯時に発生した定格Vcesよりも高い電圧の発生する時間帯でも、コイルLに流れる電流の変化が小さくなるため、コイルLの電圧を定格Vcesよりも小さくおさえることができるようになる。その結果、マイコンの誤動作を防止することができるようになる。
【0104】
なお、上記各実施の形態で説明した各トランジスタは、npn型、pnp型などの種類かかわらず、同一のスイッチング動作を行えるものであればよい。また、上記各実施の形態では、EL素子がEL素子である場合について説明したが、EL素子は素子に限らず、文字や画像などを表示するELディスプレイにも適用することができる。
【0105】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のによれば、EL素子の消灯時に急峻な電圧変動によって発生するコイルの逆起電圧を抑制して、コイルからのノイズの発生を無くし、ひいては、ノイズによるマイコンの誤動作を防止するEL駆動回路を提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1のEL駆動回路の回路図である。
【図2】この発明の実施の形態1のEL駆動回路のタイミングチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1のEL駆動回路のタイミングチャートである。
【図4】この発明の実施の形態2のEL駆動回路の回路図である。
【図5】この発明の実施の形態3のEL駆動回路の回路図である。
【図6】従来のEL駆動回路の回路図である。
【図7】EL駆動回路のタイミングチャートである。
【図8】トランジスタ(Tr1)の定格Vcesが設計値以上の場合のタイミングチャートである。
【図9】トランジスタ(Tr1)の定格Vcesが設計値よりも小さい場合のタイミングチャートである。
【符号の説明】
R1〜4 抵抗
C1〜6 キャパシタ
Tr1〜4 トランジスタ
L コイル
SCR1、2 サイリスタ
7 マイコン
10〜40 ICチップ
50 EL素子
Claims (9)
- エレクロルミネセンス(以下「EL」という)素子と、
前記EL素子を点灯するための脈動電圧を発生する昇圧コイルと、
基準信号を発生する発振回路と、
前記発振回路で発生したクロックを少なくとも2種類の周波数のクロックに分周する分周回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類の前記クロックのうちの高い周波数のクロックにより、前記昇圧コイルに流れる電流をスイッチングする第1のスイッチング回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類のクロックのうちの低い周波数のクロックにより、前記EL素子に印加する電圧の極性を切り換える第2のスイッチング回路と、
前記EL素子の点灯及び消灯させる制御信号により、前記分周回路と前記第1のスイッチング回路との接続と、前記分周回路と前記第2のスイッチング回路との接続とを同時に開閉する制御回路と、
前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を第1のスイッチング回路の耐電圧よりも低くなるように、不規則なパルスに応じて前記第1のスイッチング回路をスイッチングさせて、抑制する抑制回路と、を有するEL駆動回路。 - 前記抑制回路は抵抗とコンデンサを組合せた第1の遅延回路からなり、
前記第1の遅延回路は前記制御回路の前段に設け、前記遅延回路に前記EL素子を消灯させる前記制御信号が入力されたときに、前記遅延回路の入力電圧をハイ状態からオープン状態に切り替える請求項1記載のEL駆動回路。 - 前記抑制回路は、前記昇圧コイルに並列に接続される抵抗からなり、前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を抑制する請求項1記載のEL駆動回路。
- 前記抑制回路は、抵抗とコンデンサと第3のスイッチング回路を組合せた第2の遅延回路からなり、前記第2の遅延回路は、前記EL素子を消灯するときに前記第3のスイッチング回路がオンとなる請求項1記載のEL駆動回路。
- 前記EL素子の点灯及び消灯を制御する信号を発生する信号発生回路を有し、
前記信号発生回路が前記前記EL素子の点灯又は消灯させる前記制御信号を発生する請求項1乃至4のいずれかに記載のEL駆動回路。 - エレクロルミネセンス(以下「EL」という)素子と、
前記EL素子を点灯するための脈動電圧を発生する昇圧コイルと、
基準信号を発生する発振回路と、
前記発振回路で発生したクロックを少なくとも2種類の周波数のクロックに分周する分周回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類の前記クロックのうちの高い周波数のクロックにより、前記昇圧コイルに流れる電流をスイッチングする第1のスイッチング回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類のクロックのうちの低い周波数のクロックにより、前記EL素子に印加する電圧の極性を切り換える第2のスイッチング回路と、
前記EL素子の点灯及び消灯させる制御信号により、前記分周回路と前記第1のスイッチング回路との接続と、前記分周回路と前記第2のスイッチング回路との接続とを同時に開閉する制御回路と、
前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を第1のスイッチング回路の耐電圧よりも低くなるように抑制する抑制回路と、を有するEL駆動回路で、
EL素子の点灯及び消灯を制御する信号を発生する信号発生回路により、EL素子を消灯させるためにハイ状態からオープン状態の制御信号を発生させるステップと、
抵抗とコンデンサを組合せて構成される遅延回路により、前記制御信号の電圧をハイ状態から時定数にしたがって減少させるステップと、
第1のスイッチング回路を制御する制御回路の閾値電圧に対して、前記遅延回路が減少させた信号の電圧が所定の電圧に達したときに、前記制御回路が不規則なパルスを発生するステップと、
前記不規則なパルスに応じて、第1のスイッチング回路が昇圧コイルに流れる電流をオンまたはオフすることで、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを放出するステップと、を有するEL駆動回路の制御方法。 - エレクロルミネセンス(以下「EL」という)素子と、
前記EL素子を点灯するための脈動電圧を発生する昇圧コイルと、
基準信号を発生する発振回路と、
前記発振回路で発生したクロックを少なくとも2種類の周波数のクロックに分周する分周回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類の前記クロックのうちの高い周波数のクロックにより、前記昇圧コイルに流れる電流をスイッチングする第1のスイッチング回路と、
前記分周回路で分周された前記2種類のクロックのうちの低い周波数のクロックにより、前記EL素子に印加する電圧の極性を切り換える第2のスイッチング回路と、
前記EL素子の点灯及び消灯させる制御信号により、前記分周回路と前記第1のスイッチング回路との接続と、前記分周回路と前記第2のスイッチング回路との接続とを同時に開閉する制御回路と、
前記EL素子を消灯する際に発生する逆起電圧を第1のスイッチング回路の耐電圧よりも低くなるように抑制する抑制回路と、を有するEL駆動回路で、
EL素子の点灯及び消灯を制御する信号を発生する信号発生回路が、EL素子を消灯させるためにハイ状態からロー状態の制御信号を発生させるステップと、
抵抗とコンデンサと第3のスイッチング回路を組合せた遅延回路に前記制御信号が入力されると、前記遅延回路を構成する前記第3のスイッチがオンとなることで遅延動作が開始するステップと、
第1のスイッチング素子を制御する制御回路に前記制御信号が入力されると、前記制御回路はロー信号を前記遅延回路に出力するステップと、
前記遅延回路に前記ロー信号が入力されると、前記遅延回路の時定数にしたがって減少させた信号を出力するステップと、
前記遅延回路が出力した信号が第1のスイッチング回路に入力されると、前記第1のスイッチング回路が昇圧コイルの電流を前記信号に応じて減少するステップと、を有するEL駆動回路の制御方法。 - 前記遅延回路の前記時定数は、10μsec以上かつ1msec以下である請求項6に記載のEL駆動回路の制御方法。
- 電源と、前記電源からの電力で駆動する請求項1乃至5のいずれかに記載のEL駆動回路と、を有する電子機器。
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