JP4749049B2 - Constant current circuit and electronic equipment - Google Patents
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Description
この発明は、電源をスイッチングすることにより供給電流を調整する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関し、特にスイッチング素子に与えるゲート電圧の遅れによる調整誤差を抑制する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関するものである。 The present invention relates to a constant current circuit that adjusts a supply current by switching a power supply and an electronic apparatus including the constant current circuit, and more particularly to a constant current circuit that suppresses an adjustment error due to a delay in gate voltage applied to a switching element and the same. It relates to electronic equipment.
従来から、電源供給回路をスイッチングして供給電流や供給電圧を調整する電源装置が知られている。このような電源装置では、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation;以下、PWMと称す)方式により、一周期内のオン時間の割合(以下、Duty比と称す)を変化させて供給電流や供給電圧を調整することが一般的である。 Conventionally, a power supply device that switches a power supply circuit to adjust a supply current and a supply voltage is known. In such a power supply device, a supply current and a supply are changed by changing a ratio of on-time (hereinafter referred to as a duty ratio) within one cycle by a pulse width modulation (PWM) method. It is common to adjust the voltage.
たとえば、特許文献1には、PWM方式により供給電圧を調整し、かつ、100%に近い最大Duty比を設定できるDC/DCスイッチングコンバータが開示されている。
For example,
また、特許文献2には、LED(Lighting Emitting Diode)などの電流駆動型素子に電流を駆動する定電流回路が開示されている。
図9は、従来のPWM方式の定電流回路200の概略構成図である。なお、定電流回路200は、特許文献2に開示される定電流回路において出力電流値を負帰還させるように変形したものである。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional PWM constant
図9を参照して、電源ノード2と基準電位との間に、負荷LED、定電流回路200および抵抗Rが直列に接続される。そして、定電流回路200は、回路をスイッチングすることで、電源ノード2から負荷LEDへ供給される電流を調整する。
Referring to FIG. 9, load LED, constant
定電流回路200は、分圧抵抗R1,R2と、演算増幅器OP(Operational Amplifier)1と、PWM信号発生部80と、トランジスタTRと、スイッチSW6とからなる。
The constant
分圧抵抗R1およびR2は、電源ノード2と基準電位との間に直列に接続され、電源電圧VCCを分圧抵抗R1とR2との比に応じた電流設定値VIに変換して演算増幅器OP1へ出力する。
The voltage dividing resistors R1 and R2 are connected in series between the
演算増幅器OP1は、分圧抵抗R1およびR2から受けた電流設定値VIと抵抗Rに生じる電圧(=R×IOUT)との差を増幅して差動電圧VAを発生し、スイッチSW6へ出力する。 The operational amplifier OP1 amplifies the difference between the current set value V I received from the voltage dividing resistors R1 and R2 and the voltage (= R × I OUT ) generated in the resistor R to generate a differential voltage V A , and the switch SW6 Output to.
PWM信号発生部80は、所定の周期をもち、かつ、外部から受けたDuty比に応じたパルス幅を有するPWM信号を生成し、スイッチSW6へ出力する。
The PWM
トランジスタTRは、電源ノード2と基準電位との間に介挿され、ゲート電圧に応じた出力電流IOUTを負荷LEDへ供給する。
The transistor TR is interposed between the
スイッチSW6は、PWM信号発生部80からPWM信号を受け、PWM信号のオン期間においては、トランジスタTRのゲートへ差動電圧VAを与え、オフ期間においては、トランジスタTRのゲートへ接地電位を与える。よって、トランジスタTRは、PWM信号のオン期間においては、差動電圧VAに応じた出力電流IOUTを供給し、オフ期間においては、電流を遮断する。
The switch SW6 receives the PWM signal from the PWM
さらに、オン期間中には、抵抗Rに生じる電圧が負帰還され、負荷LEDへ供給される出力電流IOUTは、IOUT=VI/Rで安定する。したがって、定常的に見れば、定電流回路200は、オン期間中の出力電流IOUTにDuty比を乗算した電流値を負荷LEDへ供給することになる。
しかしながら、図9に示す定電流回路では、オフ期間中において出力電流IOUTがゼロとなっているため、オン期間の開始直後における出力電流IOUTの立ち上がり時間が問題となる。 However, in the constant current circuit shown in FIG. 9, since the output current I OUT is zero during the off period, the rise time of the output current I OUT immediately after the start of the on period becomes a problem.
図10は、従来の定電流回路200における各部の時間波形を示す図である。
図10(a)は、PWM信号の時間波形である。
FIG. 10 is a diagram showing the time waveform of each part in the conventional constant
FIG. 10A shows a time waveform of the PWM signal.
図10(b)は、スイッチSW6の時間波形である。
図10(c)は、出力電流IOUTの時間波形である。
FIG. 10B is a time waveform of the switch SW6.
FIG. 10C shows a time waveform of the output current I OUT .
図10(a)および図10(b)を参照して、PWM信号発生部80から出力されるPWM信号に応じて、スイッチSW6は、オンとオフとを交互に切換える。なお、図10(a)は、Duty比が約50%の場合を示す。一方、図10(c)を参照して、出力電流IOUTは、PWM信号に完全には追従することができない。
Referring to FIG. 10A and FIG. 10B, switch SW6 switches on and off alternately according to the PWM signal output from PWM
図11は、図10(c)に示す拡大区間における各部の時間波形である。
図11(a)は、PWM信号の時間波形である。
FIG. 11 is a time waveform of each part in the enlarged section shown in FIG.
FIG. 11A shows a time waveform of the PWM signal.
図11(b)は、出力電流IOUTの時間波形である。
図11(c)は、差動電圧VAの時間波形である。
FIG. 11B is a time waveform of the output current I OUT .
FIG. 11C is a time waveform of the differential voltage VA .
図11(a)および(b)を参照して、PWM信号のオン期間の開始直後から出力電流IOUTが所定値となるまでには、むだ時間Td1および遅れ時間Td2が存在する。むだ時間Td1の期間においては、出力電流IOUTは全く増加せず、遅れ時間Td2の期間においては、出力電流IOUTは所定の時定数をもって漸増する。むだ時間Td1は、主として、スイッチSW6の応答速度およびトランジスタTRのゲート容量の充放電時間に起因するものであり、この期間においては、トランジスタTRは未だ導通状態になっていない。また、遅れ時間Td2は、主として、演算増幅器OP1の応答速度に起因するものである。 Referring to FIGS. 11A and 11B, there is a dead time Td1 and a delay time Td2 from immediately after the start of the ON period of the PWM signal until the output current I OUT becomes a predetermined value. During the dead time Td1, the output current I OUT does not increase at all, and during the delay time Td2, the output current I OUT gradually increases with a predetermined time constant. The dead time Td1 is mainly caused by the response speed of the switch SW6 and the charge / discharge time of the gate capacitance of the transistor TR. During this period, the transistor TR is not yet in a conductive state. The delay time Td2 is mainly caused by the response speed of the operational amplifier OP1.
図11(c)を参照して、むだ時間Td1が経過し、トランジスタTRが導通状態になると、定電流回路200から負荷LEDへの電流供給が開始される。一方、PWM信号のオフ期間において出力電流IOUTはゼロであるため、演算増幅器OPへ負帰還する電圧もゼロとなっている。そのため、オン期間になっても演算増幅器OPは、出力である差動電圧VAを瞬時に増加させることができず、自己の応答速度に応じて差動電圧VAを増加させる。
Referring to FIG. 11C, when the dead time Td1 elapses and the transistor TR becomes conductive, current supply from the constant
このように、PWM信号のオンタイミングに対して、出力電流IOUTの立ち上がりが遅れると、所望の電流値を負荷LEDへ供給することができない。特に、Duty比が小さい場合などにおいては、出力電流IOUTが立ち上がるまでにPWM信号のオン期間が終了することもあり、その誤差はより顕著に現れてしまう。 Thus, for on the timing of the PWM signal, when the rising of the output current I OUT is delayed, it is impossible to provide a desired current value to the load LED. In particular, when the duty ratio is small, the on period of the PWM signal may end before the output current IOUT rises, and the error appears more prominently.
ところで、むだ時間Td1は、数μ秒であるのに対して、遅れ時間Td2は、十数μ秒となる場合もある。そのため、出力電流IOUTの立ち上がりを早めるには、遅れ時間Td2の主要因である演算増幅器OP1の応答速度を高める必要がある。 By the way, the dead time Td1 is several microseconds, whereas the delay time Td2 may be ten and several microseconds. Therefore, to accelerate the rise of the output current I OUT, it is necessary to increase the response speed of the operational amplifier OP1 which is the main cause of the delay time Td2.
しかしながら、高速な演算増幅器を採用すると製造コストが上昇するといった問題があった。 However, when a high-speed operational amplifier is used, there is a problem that the manufacturing cost increases.
そこで、この発明は、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、コストを抑制しつつ、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a constant current circuit capable of adjusting a current with high accuracy while suppressing cost, and an electronic apparatus including the constant current circuit. That is.
この発明によれば、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第1の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第1の設定値と一致するように第1の電流調整指令を出力する比較部と、第2の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第1の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第1の電流調整指令を保持し、保持した第1の電流調整指令を第2の電流調整指令として出力する保持部とを備える定電流回路である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第1の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第1の電流調整指令に代えて保持部から出力される第2の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。 According to the present invention, the current adjustment unit that adjusts the current supplied to the load according to the current adjustment command is compared with the first set value and the value corresponding to the current value supplied to the load, and the current value is the first value. A comparison unit that outputs a first current adjustment command so as to match the set value and a switching command for adjusting a time ratio at which current is supplied from the current adjustment unit based on the second set value The first current adjustment command is interrupted based on the switching command from the control unit, the switch unit to be given to the current adjustment unit, and the holding command is received, the first current adjustment command is held at that time And a holding unit that outputs the held first current adjustment command as the second current adjustment command. Then, the control unit gives a holding command to the holding unit when the current value supplied to the load substantially coincides with the first set value, and then replaces the switch unit with the first current adjustment command. A switching command for intermittently supplying the second current adjustment command output from the holding unit to the current adjustment unit is output.
好ましくは、切換指令は、オンとオフとが交互に繰返されるパルス信号であり、制御部は、外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、切換指令の出力を開始し、かつ、切換指令の出力を開始した後の最初のオン期間において、保持部へ保持指令を与える。 Preferably, the switching command is a pulse signal that is alternately turned on and off, and the control unit receives an output start command for starting the supply of current from the outside, and starts outputting the switching command. In addition, in the first ON period after the output of the switching command is started, the holding command is given to the holding unit.
好ましくは、制御部は、第1の設定値が更新されると、スイッチ部に対して、第1の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力し、その後、負荷へ供給される電流値が更新された第1の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与える。 Preferably, when the first set value is updated, the control unit outputs a switching command for intermittently supplying the first current adjustment command to the current adjustment unit to the switch unit, and then the load A holding command is given to the holding unit at a point in time when the current value supplied to is substantially coincident with the updated first set value.
好ましくは、保持部は、第1の電流調整指令をデジタル値に変換して記憶する。
好ましくは、保持部は、第1の電流調整指令に応じた電荷量を蓄電することにより第1の電流調整指令を保持する。
Preferably, the holding unit converts the first current adjustment command into a digital value and stores the digital value.
Preferably, the holding unit holds the first current adjustment command by storing a charge amount corresponding to the first current adjustment command.
好ましくは、保持部は、出力バッファを介して第2の電流調整指令を出力する。
好ましくは、比較部は、さらに、保持部から出力される第2の電流調整指令の出力バッファとして機能する。
Preferably, the holding unit outputs the second current adjustment command via the output buffer.
Preferably, the comparison unit further functions as an output buffer for a second current adjustment command output from the holding unit.
また、この発明によれば、電源と、電源と接続された負荷と、電源および負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第1の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第1の設定値と一致するように第1の電流調整指令を出力する比較部と、第2の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第1の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第1の電流調整指令を保持し、保持した第1の電流調整指令を第2の電流調整指令として出力する保持部とを備える電子機器である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第1の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第1の電流調整指令に代えて保持部から出力される第2の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。 According to the invention, the power source, the load connected to the power source, the power source and the load are connected in series, and adjusts the current supplied to the load in accordance with the current adjustment command, and the first set value. And a value corresponding to the current value supplied to the load, and outputs a first current adjustment command so that the current value matches the first set value, and based on the second set value And a control unit that outputs a switching command for adjusting a time ratio at which the current is supplied from the current adjustment unit, and the first current adjustment command is interrupted based on the switching command from the control unit, An electronic device comprising: a switch unit to be applied; and a holding unit that receives the holding command and holds the first current adjustment command at that time and outputs the held first current adjustment command as the second current adjustment command is there. Then, the control unit gives a holding command to the holding unit when the current value supplied to the load substantially coincides with the first set value, and then replaces the switch unit with the first current adjustment command. A switching command for intermittently supplying the second current adjustment command output from the holding unit to the current adjustment unit is output.
この発明によれば、第1の設定値に等しい電流値を負荷へ供給させるための電流調整指令が保持され、比較部を介することなく、その保持された電流調整指令が電流調整部へ与えられる。そのため、負荷へ供給される電流の断続に伴い、比較部から出力される第1の電流調整指令に生じる時間遅れの影響を回避できる。よって、負荷電流の断続にかかわらず、第1の設定値に応じた電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を実現できる。 According to this invention, the current adjustment command for supplying the current value equal to the first set value to the load is held, and the held current adjustment command is given to the current adjustment unit without going through the comparison unit. . Therefore, it is possible to avoid the influence of the time delay that occurs in the first current adjustment command output from the comparison unit due to the interruption of the current supplied to the load. Therefore, since the current according to the first set value can be supplied regardless of the intermittent state of the load current, a constant current circuit capable of adjusting the current with high accuracy and an electronic apparatus including the constant current circuit can be realized.
この発明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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に従う定電流回路101の概略構成図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a constant
図1を参照して、電源ノード2と基準電位との間に、負荷LED、定電流回路101および抵抗Rが直列に接続される。定電流回路101は、回路を開閉することで、電源ノード2から負荷LEDへ供給される電流を調整する。そして、定電流回路101は、電流設定部10と、演算増幅器OP1と、制御部20と、トランジスタTRと、スイッチSW1と、保持部30とからなる。
Referring to FIG. 1, load LED, constant
電流設定部10は、外部から電流設定値(デジタル値)を受け、電流設定値VIを演算増幅器OP1へ出力する。そして、電流設定部10は、レジスタ12と、デジタル/アナログ変換器(D/A)14とからなる。なお、電流設定値は、電流設定値VIが抵抗Rとオン期間における出力電流IOUTとの積(VI=R×IOUT)に一致するように決定される。
The
レジスタ12は、外部から受けた電流設定値を記憶する。
デジタル/アナログ変換器14は、レジスタ12に記憶された電流設定値を読出し、その値に応じた電圧を発生し、演算増幅器OP1へ出力する。
The
The digital /
演算増幅器OP1は、電流設定部10から受けた電流設定値VIと抵抗Rに生じる電圧(=R×IOUT)との差を増幅して差動電圧VAを発生し、スイッチSW1へ出力する比較部である。すなわち、演算増幅器OP1は、抵抗Rに生じる電圧を負帰還させ、出力電流IOUTが電流設定値VIに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧VAを変化させる。
The operational amplifier OP1 amplifies the difference between the current setting value V I received from the
保持部30は、制御部20からの保持指令を受けると、その時点における演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAを記憶する。そして、保持部30は、その記憶した差動電圧VAを保持電圧VBとして、スイッチSW1へ出力する。すなわち、保持部30は、保持指令を受けた時点における電流設定値VIを保持し、電流指令値である保持電圧VBとして出力する。さらに、保持部30は、アナログ/デジタル変換器(A/D)32と、レジスタ34と、デジタル/アナログ変換器(A/D)36と、演算増幅器OP2とからなる。
When the holding
アナログ/デジタル変換器32は、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAを受け、デジタル値に変換してレジスタ34へ出力する。
The analog /
レジスタ34は、制御部20から保持指令を受けると、アナログ/デジタル変換器32から出力される差動電圧VAのデジタル値を記憶する。
The
デジタル/アナログ変換器36は、レジスタ34に記憶された差動電圧VAのデジタル値を読出し、アナログ値に変換して演算増幅器OP2へ出力する。
The digital /
演算増幅器OP2は、デジタル/アナログ変換器36から受けた差動電圧VAに対して、自己の出力を負帰還させた結果を増幅して出力する。すなわち、演算増幅器OP2は、ユニティ・ゲイン・バッファであり、保持部30の出力バッファとしてとして機能する。そのため、保持部30は、デジタル/アナログ変換器36から受けた差動電圧VAと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧VBをスイッチSW1へ出力する。
The operational amplifier OP2 amplifies and outputs the result of negative feedback of its own output with respect to the differential voltage VA received from the digital /
スイッチSW1は、制御部20から受けた切換指令に応じて、3つのポートA、BおよびCのうちいずれか1つのポートをトランジスタTRのゲートと接続し、電流指令を与える。すなわち、スイッチSW1は、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VA(ポートA)、保持部30から出力される保持電圧VB(ポートB)および基準電位(ポートC)のうち、いずれか1つをトランジスタTRのゲートへ与える。
Switch SW1 connects any one of the three ports A, B, and C to the gate of transistor TR in response to a switching command received from
トランジスタTRは、電源ノード2と基準電位との間に介挿され、ゲートに与えられた電圧に従い負荷LEDへ供給する出力電流IOUTを調整する調整部である。そして、トランジスタTRは、たとえば、NMOSトランジスタなどからなる。
The transistor TR is an adjustment unit that is interposed between the
制御部20は、PWM信号発生部24を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたDuty比に応じたPWM信号を発生する。そして、制御部20は、発生したPWM信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧VAまたは保持電圧VBをトランジスタTRのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタTRのゲートへ与えるための切換指令をスイッチSW1へ出力する。また、制御部20は、定期的にレジスタ12から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
The
さらに、制御部20は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧VAをトランジスタTRのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧VBをトランジスタTRのゲートへ与えるような切換指令を出力する。そして、制御部20は、差動電圧VAがトランジスタTRのゲートへ与えられた後、演算増幅器OP1が出力電流IOUTを電流設定値に略一致させることのできる所定の時間経過後に、保持部30へ保持指令を与える。
Furthermore, the
負荷LEDは、たとえば、液晶のバックライトなどに用いられるLEDであり、供給される電流の供給時間に応じて、その発光輝度を変化させる。 The load LED is, for example, an LED used for a liquid crystal backlight or the like, and changes its emission luminance according to the supply time of the supplied current.
抵抗Rは、定電流回路101と基準電位との間に介挿され、出力電流IOUTを検出するための電圧を発生する。そのため抵抗Rの値は、出力電流IOUT、演算増幅器OP1および電流設定値VIなどに応じて適宜設計される。
Resistor R is inserted between the constant
以下、実施の形態1に従う定電流回路101の動作について詳細に説明する。
図2は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路101の各部の時間波形を示す図である。
Hereinafter, an operation of constant
FIG. 2 is a diagram illustrating a time waveform of each part of the constant
図2(a)は、PWM信号発生部24が発生するPWM信号の時間波形である。
図2(b)は、スイッチSW1の時間波形である。
FIG. 2A shows a time waveform of the PWM signal generated by the
FIG. 2B is a time waveform of the switch SW1.
図2(c)は、差動電圧VAの時間波形である。
図2(d)は、保持電圧VBの時間波形である。
FIG. 2C shows a time waveform of the differential voltage VA .
Figure 2 (d) is a time waveform of the holding voltage V B.
図2(e)は、トランジスタTRへ与えられるゲート電圧VGの時間波形である。
図2(f)は、出力電流IOUTの時間波形である。
Figure 2 (e) is a time waveform of the gate voltage V G applied to the transistor TR.
FIG. 2F shows a time waveform of the output current IOUT .
図2(a)を参照して、制御部20は、出力開始指令を受けると、PWM信号の発生を開始する。図2(b)を参照して、制御部20は、PWM信号のオン期間においては、スイッチSW1にポートAまたはBを選択させ、PWM信号のオフ期間においては、スイッチSW1にポートCを選択させる。特に、制御部20は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチSW1にポートAを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチSW1にポートBを選択させる。
Referring to FIG. 2A, when receiving an output start command,
図2(c)を参照して、演算増幅器OP1は、所定の応答速度をもって、電流設定値VIと抵抗Rに生じる電圧との差に応じた差動電圧VAを変化させる。 Referring to FIG. 2C, the operational amplifier OP1 changes the differential voltage V A according to the difference between the current set value V I and the voltage generated in the resistor R with a predetermined response speed.
図2(d)を参照して、制御部20は、オン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAが所定値に到達すると、保持指令を保持部30へ出力する。保持部30は、保持指令を受けた時点における差動電圧VAをレジスタ34へ記憶し、その記憶した差動電圧VAと同一である保持電圧VBをスイッチSW1へ出力する。すなわち、制御部20は、電流設定値VIに相当する出力電流IOUTを供給するためのゲート電圧VGを保持部30に保持させる。
Referring to FIG. 2D, the
図2(e)を参照して、トランジスタTRのゲートへ与えられるゲート電圧VGは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAとなり、それ以降のオン期間では、保持部30から出力される保持電圧VBとなる。保持電圧VBは、PWM信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタTRのゲートに対して保持電圧VBが与えられる。
Referring to FIG. 2 (e), the gate voltage V G applied to the gate of the transistor TR becomes the differential voltage V A output from the operational amplifier OP1 in the first ON period immediately after receiving the output start command. In the subsequent ON period, the holding voltage V B output from the holding
図2(f)を参照して、トランジスタTRのゲート電圧VGに対応して、トランジスタTRから出力電流IOUTが供給される。そのため、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間においては、PWM信号に対して出力電流IOUTの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、PWM信号に同期して急峻に立ち上がる出力電流IOUTが供給される。 Referring to FIG. 2F, the output current I OUT is supplied from the transistor TR corresponding to the gate voltage V G of the transistor TR. Therefore, in the first on-period immediately after receiving the output start command, the output current I OUT is delayed with respect to the PWM signal, but in the subsequent on-period, the output rises sharply in synchronization with the PWM signal. A current I OUT is supplied.
なお、定電流回路101に対して、同一の電流設定値を与えたとしても、トランジスタTRの製造バラツキ、電気的特性および温度特性などに起因して、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAは定まらない。そのため、制御部20は、出力開始指令を受けると、その最初のオン期間においてのみ、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAをトランジスタTRへ与え、電流設定値VIに相当する出力電流IOUTを供給するためのゲート電圧VGを保持部30に保持させる。
Even if the same current set value is given to the constant
ところで、出力電流の調整は、主として、制御部20へ与えられるDuty比を変化させることで行なわれるが、電流設定値VIが変更されることもある。電流設定値VIが変更された場合には、その電流設定値VIに相当する出力電流IOUTを供給するためのゲート電圧VGを保持部30に再度記憶させる必要がある。
Incidentally, the adjustment of the output current is mainly performed by changing the duty ratio given to the
そこで、制御部20は、電流設定値VIが変更されたか否かを監視し、変更された場合には、再度、保持指令を保持部30へ与える。
Therefore, the
図3は、電流設定値VIが変更された場合における定電流回路101の各部の時間波形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a time waveform of each part of the constant
図3(a)は、PWM信号発生部24が発生するPWM信号の時間波形である。
図3(b)は、電流設定値VIの時間波形である。
FIG. 3A is a time waveform of the PWM signal generated by the
FIG. 3B is a time waveform of the current set value V I.
図3(c)は、スイッチSW1の時間波形である。
図3(d)は、差動電圧VAの時間波形である。
FIG. 3C is a time waveform of the switch SW1.
FIG. 3D is a time waveform of the differential voltage VA .
図3(e)は、保持電圧VBの時間波形である。
図3(f)は、トランジスタTRへ与えられるゲート電圧VGの時間波形である。
Figure 3 (e) is a time waveform of the holding voltage V B.
Figure 3 (f) is a time waveform of the gate voltage V G applied to the transistor TR.
図3(g)は、出力電流IOUTの時間波形である。
図3(a)および(b)を参照して、電流設定部10へ新たな電流設定値が与えられると、電流設定部10は、新たな電流設定値VIを出力する。
FIG. 3G is a time waveform of the output current I OUT .
Referring to FIGS. 3 (a) and (b), when a new current set value to the
図3(c)を参照して、制御部20は、電流設定値VIが変更された直後の最初のオン期間において、スイッチSW1にポートAを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチSW1にポートBを選択させる。
Referring to FIG. 3 (c), the
図3(d)を参照して、演算増幅器OP1は、いずれの電流設定値VIに対しても、所定の時定数をもって、電流設定値VIと抵抗Rに生じる電圧との差に応じた差動電圧VAを変化させる。 Referring to FIG. 3 (d), operational amplifier OP1, for any current setting value V I, with a predetermined time constant, corresponding to the difference between the voltage generated and the current set value V I in the resistor R The differential voltage VA is changed.
図3(e)を参照して、制御部20は、電流設定値VIの変更後における最初のオン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAが所定値に到達すると、保持指令を保持部30へ出力する。すなわち、制御部20は、出力開始指令を受けた場合と同様に、新たな電流設定値VIに相当する出力電流IOUTを供給するためのゲート電圧VGを保持部30に保持させる。
Referring to FIG. 3 (e), the
図3(f)を参照して、トランジスタTRのゲートへ与えられるゲート電圧VGは、電流設定値VIの変更後における最初のオン期間では、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAとなり、それ以降のオン期間では、保持部30から出力される保持電圧VBとなる。
Referring to FIG. 3F, the gate voltage V G applied to the gate of the transistor TR is the differential voltage V A output from the operational amplifier OP1 in the first ON period after the change of the current setting value V I. In the subsequent ON period, the holding voltage V B output from the holding
図3(g)を参照して、トランジスタTRのゲート電圧VGに対応して、トランジスタTRから出力電流IOUTが供給される。そのため、電流設定値VIの変更後における最初のオン期間においては、PWM信号に対して出力電流IOUTの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、PWM信号に同期した方形状の出力電流IOUTが供給される。 Referring to FIG. 3G , the output current I OUT is supplied from the transistor TR corresponding to the gate voltage V G of the transistor TR. Therefore, in the first on period after the change of the current set value V I , the output current I OUT is delayed with respect to the PWM signal, but in the subsequent on period, the rectangular output synchronized with the PWM signal is generated. A current I OUT is supplied.
図4は、定電流回路101の制御部20における処理フローチャートである。
図4を参照して、制御部20は、出力開始指令を受けたか否かを判断する(ステップS100)。出力開始指令を受けていない場合(ステップS100においてNOの場合)には、制御部20は、出力開始指令を受けるまで待つ(ステップS100)。
FIG. 4 is a process flowchart in the
Referring to FIG. 4,
出力開始指令を受けた場合(ステップS100においてYESの場合)には、制御部20は、PWM信号の発生を開始する(ステップS102)。そして、制御部20は、最初のオン期間中において、ポートAを選択するための切換指令をスイッチSW1へ与える(ステップS104)。さらに、制御部20は、最初のオン期間の開始から所定の時間が経過した否かを判断する(ステップS106)。所定の時間が経過していない場合(ステップS106においてNOの場合)には、制御部20は、所定の時間が経過するまで待つ(ステップS106)。
When an output start command is received (YES in step S100),
所定の時間が経過した場合(ステップS106においてYESの場合)には、制御部20は、保持指令を保持部30へ与える(ステップS108)。そして、制御部20は、オン期間が終了すると、ポートCを選択するための切換指令をスイッチSW1へ与える(ステップS110)。さらに、制御部20は、オフ期間が終了すると、ポートBを選択するための切換指令をスイッチSW1へ与える(ステップS112)。
If the predetermined time has elapsed (YES in step S106),
その後、制御部20は、電流設定値が更新されたか否かを判断する(ステップS114)。電流設定値が更新された場合(ステップS114においてYESの場合)には、制御部20は、次のオン期間中において、ポートAを選択するための切換指令をスイッチSW1へ与える(ステップS104)。そして、制御部20は、上述のステップS106,S108,S110,S112を再度実行する。
Thereafter, the
電流設定値が更新されていない場合(ステップS114においてNOの場合)には、制御部20は、出力開始指令が継続しているか否かを判断する(ステップS116)。
If the current set value has not been updated (NO in step S114),
出力開始指令が継続している場合(ステップS116においてYESの場合)には、制御部20は、上述のステップS110,S112,S114を繰返す。
If the output start command is continued (YES in step S116),
出力開始指令が継続していない場合(ステップS116においてNOの場合)には、制御部20は、処理を終了する。
If the output start command is not continued (NO in step S116),
なお、制御部20が保持部30へ保持指令を与えるタイミングは、演算増幅器OP1の応答速度に応じて決定されるが、演算増幅器OP1の応答速度に比較して、オン期間が短い場合には、オン期間内において出力電流IOUTが電流設定値まで上昇できないことがある。
Note that the timing at which the
そこで、制御部20は、Duty比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部10が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を演算増幅器OP1の応答速度に応じて延長してもよい。
Therefore, the
なお、上述の実施の形態1においては、定電流回路101がLEDに電流を供給する場合について説明したが、負荷はLEDに限らず、供給電流を調整させる必要がある定電流負荷であれば、同様に適用できることは言うまでもない。
In the first embodiment described above, the case where the constant
この発明の実施の形態1によれば、保持部において電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧が保持され、制御部は、保持部により出力される保持電圧をトランジスタのゲートへ与えるように切換指令を出力する。そのため、演算増幅器からの差動電圧に時間遅れの影響を受けることなく、一定のゲート電圧をトランジスタのゲートへ与えることができる。よって、Duty比やPWM信号の周期にかかわらず、電流設定値に相当する出力電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。 According to the first embodiment of the present invention, the differential voltage for flowing the output current corresponding to the current set value is held in the holding unit, and the control unit sends the holding voltage output from the holding unit to the gate of the transistor. A switching command is output so as to give. Therefore, a constant gate voltage can be applied to the gate of the transistor without being affected by the time delay in the differential voltage from the operational amplifier. Therefore, since an output current corresponding to the current set value can be supplied regardless of the duty ratio and the period of the PWM signal, a constant current circuit capable of current adjustment with high accuracy can be realized.
また、この発明の実施の形態1によれば、制御部は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ、演算増幅器から出力される差動電圧をトランジスタのゲートへ与え、電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧を生じさせる。そのため、トランジスタのゲートへ電流設定値に応じたゲート電圧を正確に与えることができ、かつ、演算増幅器の応答遅れによる影響を最小限にすることでできる。よって、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, the control unit operates the operational amplifier only in the first on-period immediately after receiving the output start command and the first on-period immediately after the current set value is updated. Is applied to the gate of the transistor to generate a differential voltage for flowing an output current corresponding to the current set value. Therefore, the gate voltage corresponding to the current setting value can be accurately applied to the gate of the transistor, and the influence of the response delay of the operational amplifier can be minimized. Therefore, a constant current circuit capable of current adjustment with high accuracy can be realized.
また、この発明によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧をデジタル値に変換してレジスタに記憶するので、時間の経過や外乱などによりその値が変化することはない。よって、電流設定値の更新頻度が低く、かつ、長時間の電流供給が必要とされる場合などにおいて、安定した電流供給を実現できる。 Further, according to the present invention, the holding unit converts the differential voltage output from the operational amplifier into a digital value and stores it in the register, so that the value does not change due to the passage of time or disturbance. Therefore, stable current supply can be realized when the frequency of updating the current set value is low and current supply for a long time is required.
[実施の形態2]
実施の形態1においては、保持部がトランジスタのゲートへ与える差動電圧をデジタル値に変換して保持する構成について説明した。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the configuration in which the differential voltage applied to the gate of the transistor by the holding unit is converted into a digital value and held has been described.
一方、実施の形態2では、保持部が差動電圧をその電圧値に応じた電荷量として保持する構成について説明する。 On the other hand, in the second embodiment, a configuration in which the holding unit holds the differential voltage as a charge amount corresponding to the voltage value will be described.
図5は、実施の形態2に従う定電流回路102の概略構成図である。
図5を参照して、定電流回路102は、実施の形態1に従う定電流回路101において、保持部30および制御部20をそれぞれ保持部40および制御部22に代えたものである。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of constant
Referring to FIG. 5, constant
保持部40は、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。そして、保持部40は、その電荷量に応じた電圧を保持電圧VBとして出力する。すなわち、保持部40は、サンプル・ホールド回路として機能する。さらに、保持部40は、スイッチSW2およびSW3と、キャパシタ46と、演算増幅器OP2とからなる。
The holding
スイッチSW2は、演算増幅器OP1の出力側とキャパシタ46との間に配置され、制御部22からポートBまたはCを選択するための切換指令を受けると閉路する。スイッチSW3は、キャパシタ46と演算増幅器OP2の入力側との間に配置され、制御部22からポートAを選択するための切換指令を受けると閉路する。そのため、スイッチSW2およびSW3は、同時に接続を「閉」となることはなく、いずれの時点においても、いずれか一方のみが「閉」となる。
The switch SW2 is disposed between the output side of the operational amplifier OP1 and the
キャパシタ46は、スイッチSW2およびSW3と基準電位との間に介挿され、スイッチSW2が「閉」となっている期間は、演算増幅器OP1の出力側と接続され、スイッチSW3が「閉」となっている期間は、演算増幅器OP2の入力側と接続される。そして、キャパシタ46は、スイッチSW2が「閉」となっている期間において、差動電圧VAに応じた電荷を蓄積し、スイッチSW3が「閉」となっている期間において、蓄積した電荷に基づく差動電圧VAを演算増幅器OP2へ出力する。
The
演算増幅器OP2は、実施の形態1と同様に、ユニティ・ゲイン・バッファであり、出力バッファとして機能する。そして、演算増幅器OP2は、キャパシタ46から受けた差動電圧VAと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧VBをスイッチSW1へ出力する。
Similar to the first embodiment, the operational amplifier OP2 is a unity gain buffer and functions as an output buffer. Then, the operational amplifier OP2 is a differential voltage V A and the same voltage received from
制御部22は、PWM信号発生部24を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたDuty比に応じたPWM信号を発生する。そして、制御部22は、PWM信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧VAまたは保持電圧VBをトランジスタTRのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタTRのゲートへ与えるための切換指令をスイッチSW1へ出力する。また、制御部22は、定期的にレジスタ12から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
The
さらに、制御部22は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧VAをトランジスタTRのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧VBをトランジスタTRのゲートへ与えるような切換指令を出力する。また、制御部22は、差動電圧VAをトランジスタTRのゲートへ与えると同時に、スイッチSW2を「閉」とし、キャパシタ46に電荷を蓄えさせる。そして、制御部22は、それ以外の期間において、スイッチSW3を「閉」として、キャパシタ46に蓄えられている電荷に応じた電圧を保持電圧VBとして出力させる。
Further, the
以下、実施の形態2に従う定電流回路102の動作について詳細に説明する。
図6は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路102の各部の時間波形を示す図である。
Hereinafter, the operation of constant
FIG. 6 is a diagram illustrating a time waveform of each part of the constant
図6(a)は、PWM信号発生部24が発生するPWM信号の時間波形である。
図6(b)は、スイッチSW1の時間波形である。
FIG. 6A is a time waveform of the PWM signal generated by the
FIG. 6B is a time waveform of the switch SW1.
図6(c)は、スイッチSW2の時間波形である。
図6(d)は、スイッチSW3の時間波形である。
FIG. 6C shows a time waveform of the switch SW2.
FIG. 6D is a time waveform of the switch SW3.
図6(e)は、差動電圧VAの時間波形である。
図6(f)は、キャパシタ電圧Vchの時間波形である。
FIG. 6E is a time waveform of the differential voltage VA .
FIG. 6F shows a time waveform of the capacitor voltage Vch .
図6(g)は、保持電圧VBの時間波形である。
図6(h)は、トランジスタTRへ与えられるゲート電圧VGの時間波形である。
Shown in FIG. 6 (g) is the time waveform of the holding voltage V B.
FIG 6 (h) is the time waveform of the gate voltage V G applied to the transistor TR.
図6(a)および(b)を参照して、実施の形態1と同様に、制御部22は、出力開始指令を受けると、PWM信号の発生を開始する。そして、制御部22は、PWM信号のオン期間においては、スイッチSW1にポートAまたはBを選択させ、PWM信号のオフ期間においては、スイッチSW1にポートCを選択させる。特に、制御部22は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチSW1にポートAを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチSW1にポートBを選択させる。
Referring to FIGS. 6A and 6B, similarly to the first embodiment, when receiving an output start command,
図6(c)を参照して、スイッチSW2は、スイッチSW1がポートBまたはCを選択している期間において「開」となり、スイッチSW1がポートAを選択している期間において「閉」となる。 Referring to FIG. 6C, the switch SW2 is “open” while the switch SW1 is selecting the port B or C, and is “closed” when the switch SW1 is selecting the port A. .
図6(d)を参照して、スイッチSW3は、スイッチSW1がポートAを選択している期間において「開」となり、スイッチSW1がポートBまたはCを選択している期間において「閉」となる。 Referring to FIG. 6D, the switch SW3 is “open” while the switch SW1 is selecting the port A, and is “closed” when the switch SW1 is selecting the port B or C. .
図6(e)を参照して、演算増幅器OP1は、所定の時定数をもって、電流設定値VIと抵抗Rに生じる電圧との差に応じた差動電圧VAを変化させる。 Referring to FIG. 6E, the operational amplifier OP1 changes the differential voltage V A according to the difference between the current set value V I and the voltage generated in the resistor R with a predetermined time constant.
図6(f)を参照して、スイッチSW2が「閉」となると、キャパシタ46への電荷の蓄積が開始される。その後、所定の時間が経過すると、キャパシタ46には、差動電圧VAに応じた電荷が蓄積され、キャパシタ46のキャパシタ電圧Vchは、差動電圧VAまで上昇する。
Referring to FIG. 6F, when the switch SW2 is “closed”, accumulation of electric charge in the
図6(g)を参照して、キャパシタ46に差動電圧VAに応じた電荷が蓄積された後、スイッチSW2が「開」となり、かつ、スイッチSW3が「閉」となると、演算増幅器OP2は、キャパシタ電圧Vchを保持電圧VBとして出力する。その後、演算増幅器OP2は、スイッチSW3が「開」となるまで、保持電圧VBの出力を継続する。
Referring to FIG. 6G, after the electric charge corresponding to the differential voltage VA is accumulated in the
図6(h)を参照して、トランジスタTRのゲートへ与えられるゲート電圧VGは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAとなり、それ以降のオン期間では、保持部40から出力される保持電圧VBとなる。保持電圧VBは、PWM信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタTRのゲートに対して保持電圧VBが与えられる。
Referring to FIG. 6 (h), the gate voltage V G applied to the gate of the transistor TR is in the first ON period immediately after receiving the output start instruction, the differential voltage V A becomes output from the operational amplifier OP1 In the subsequent ON period, the holding voltage V B output from the holding
ところで、抵抗成分によるリークの発生や、演算増幅器OP2の増幅率が有限であることなどから、キャパシタ46に蓄積される電荷は時間と共に減少する。その減少率が緩やかであれば、ほとんど問題は生じないが、電荷が急速に減少する場合やノイズの影響を受けやすい場合には、トランジスタTRへ十分なゲート電圧VGを与えることができなくなる。そこで、キャパシタ46の電荷の減少速度が大きい場合やノイズの影響を受けやすい場合には、定期的に蓄電動作を行なうとしてもよい。
Incidentally, the charge accumulated in the
図7は、定期的に蓄電動作を行なう場合における定電流回路102の各部の時間波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a time waveform of each part of the constant
図7(a)は、PWM信号発生部24が発生するPWM信号の時間波形である。
図7(b)は、スイッチSW1の時間波形である。
FIG. 7A shows a time waveform of the PWM signal generated by the
FIG. 7B is a time waveform of the switch SW1.
図7(c)は、スイッチSW2の時間波形である。
図7(d)は、スイッチSW3の時間波形である。
FIG. 7C shows a time waveform of the switch SW2.
FIG. 7D is a time waveform of the switch SW3.
図7(e)は、差動電圧VAの時間波形である。
図7(f)は、キャパシタ電圧Vchの時間波形である。
FIG. 7E shows a time waveform of the differential voltage VA .
FIG. 7F shows a time waveform of the capacitor voltage Vch .
図7(g)は、保持電圧VBの時間波形である。
図7(h)は、トランジスタTRへ与えられるゲート電圧VGの時間波形である。
Shown in FIG. 7 (g) is the time waveform of the holding voltage V B.
Figure 7 (h) is the time waveform of the gate voltage V G applied to the transistor TR.
図7(a)、(b)、(c)および(d)を参照して、制御部22は、定期的に蓄電動作を行なうようにスイッチSW1,SW2,SW3に対して切換指令を与える。
Referring to FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D,
図7(e)および(f)を参照して、スイッチSW2が「閉」となると、キャパシタ46への電荷の蓄積が開始され、キャパシタ電圧Vchが上昇する。その後、スイッチSW2が「開」となり、スイッチSW3が「閉」となると、キャパシタ電圧Vchが保持電圧VBとしてトランジスタTRのゲートへ与えられる。一方、キャパシタ46に蓄積されている電荷の減少に従い、キャパシタ電圧Vchは所定の速度をもって低下する。そこで、制御部22は、キャパシタ電圧Vchの電圧低下分ΔVchが所定の範囲内に収まるように、スイッチSW2を「閉」、およびスイッチSW3を「開」に切換え、定期的に蓄電動作を行なう。蓄電動作の直後には、キャパシタ電圧Vchは、差動電圧VAまで上昇する。
Referring to FIGS. 7E and 7F, when the switch SW2 is “closed”, accumulation of electric charge in the
図7(g)を参照して、保持電圧VBは、キャパシタ電圧Vchに従い所定の速度をもって低下するが、定期的に蓄電動作を行なうことで、差動電圧VAまで引き上げられるため、トランジスタTRのゲートへ必要な電圧を与えることができる。 Referring to FIG. 7G, the holding voltage V B decreases at a predetermined speed according to the capacitor voltage V ch , but is periodically raised to the differential voltage V A by performing a power storage operation. A necessary voltage can be applied to the gate of TR.
図7(h)を参照して、蓄電動作を行なうオン期間においては、差動電圧VAがトランジスタTRのゲートへ与えられ、それ以外のオン期間においては、保持電圧VBがトランジスタTRのゲートへ与えられる。 Referring to FIG. 7H, differential voltage V A is applied to the gate of transistor TR in the on period in which the storage operation is performed, and holding voltage V B is applied to the gate of transistor TR in the other on period. Given to.
なお、キャパシタ46は、最初のオン期間においてのみ蓄電動作を行なうため、オン期間が短い場合やキャパシタ46の時定数(静電容量)が大きい場合には、必要な保持電圧VBまで蓄電することができないことがある。
そこで、制御部22は、Duty比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部10が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を延長してもよい。
Therefore, the
この発明の実施の形態2によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧に応じた電荷量を蓄え、その蓄えた電荷量に基づいて、保持電圧を出力する。そのため、保持部は、電荷を蓄えるためのキャパシタおよび蓄電動作を制御するためのスイッチだけで実現できるので、より簡略化した構成となり、コストを抑制することができる。 According to the second embodiment of the present invention, the holding unit stores a charge amount according to the differential voltage output from the operational amplifier, and outputs a holding voltage based on the stored charge amount. Therefore, since the holding unit can be realized only by a capacitor for storing electric charge and a switch for controlling the electric storage operation, the holding unit has a more simplified configuration and can suppress the cost.
また、この発明の実施の形態2によれば、保持部は、出力バッファを介して、蓄電された電荷量に応じた保持電圧を出力するので、保持電圧の出力に伴う電荷量の減少を抑制できる。また、保持部は、トランジスタのゲートへ十分な電流を供給できるので、ゲート容量が大きいトランジスタに対しても、高速なスイッチングを行なわせることができる。 According to the second embodiment of the present invention, since the holding unit outputs a holding voltage corresponding to the stored charge amount via the output buffer, the reduction in the charge amount due to the output of the holding voltage is suppressed. it can. In addition, since the holding portion can supply a sufficient current to the gate of the transistor, high-speed switching can be performed even for a transistor having a large gate capacitance.
[実施の形態3]
実施の形態1および2においては、保持部に含まれる出力バッファを介して保持電圧が出力される構成について説明した。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the configuration in which the holding voltage is output via the output buffer included in the holding unit has been described.
一方、実施の形態3では、出力電流値を負帰還させるための演算増幅器を出力バッファとしても利用する構成について説明する。 On the other hand, in the third embodiment, a configuration in which an operational amplifier for negatively feeding back an output current value is also used as an output buffer will be described.
図8は、実施の形態3に従う定電流回路103の概略構成図である。
図8を参照して、定電流回路103は、実施の形態2に従う定電流回路102において、スイッチSW4を付加し、かつ、保持部40およびスイッチSW1をそれぞれ保持部50およびスイッチSW5に代えたものである。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of constant
Referring to FIG. 8, constant
スイッチSW4は、演算増幅器OP1の入力側に配置され、制御部20から受けた切換指令に応じて、演算増幅器OP1へ与える信号を切換える。そして、制御部22からポートAを選択するための切換指令を受けると、スイッチSW5は、演算増幅器OP1の「+」側に電流設定値VIを与え、「−」側に抵抗Rに生じる電圧を与える。すなわち、スイッチSW5は、実施の形態1および2と同様に、電流設定値VIに相当する出力電流IOUTを供給するための負帰還回路を形成する。
Switch SW4 is arranged on the input side of operational amplifier OP1, and switches a signal applied to operational amplifier OP1 in accordance with a switching command received from
一方、制御部22からポートBまたはCを選択するための切換指令を受けると、スイッチSW4は、演算増幅器OP1の「+」側にキャパシタ電圧Vchを与え、「−」側に演算増幅器OP1の出力電圧を与える。すなわち、スイッチSW4は、演算増幅器OP1からなるユニティ・ゲイン・バッファを形成し、保持部50の出力バッファとして機能させる。
On the other hand, when receiving the switching command for selecting the port B or C from the
保持部50は、実施の形態2に従う定電流回路102における保持部40において、出力バッファである演算増幅器OP2を取除いたものである。その他の部位は、保持部40と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
Holding
スイッチSW5は、トランジスタTRのゲートの入力側に配置され、制御部20から受けた切換指令に応じて、トランジスタTRのゲートへ与える電圧を切換える。そして、制御部22からポートAまたはBを選択するための切換指令を受けると、スイッチSW5は、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VA(ポートAへの切換指令時)または保持電圧VB(ポートBへの切換指令時)をトランジスタTRのゲートへ与える。一方、制御部22からポートCを選択するための切換指令を受けると、スイッチSW5は、基準電位をトランジスタTRのゲートへ与える。
Switch SW5 is arranged on the input side of the gate of transistor TR, and switches the voltage applied to the gate of transistor TR in accordance with a switching command received from
以下、実施の形態3に従う定電流回路103の動作について詳細に説明する。
PWM信号のオン期間において、制御部22からポートAを選択するための切換指令が与えられると、演算増幅器OP1は、電流設定値VIおよび抵抗Rに生じる電圧を受ける。そして、演算増幅器OP1は、抵抗Rに生じる電圧が負帰還されることで、出力電流IOUTが電流設定値VIに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧VAを変化させる。同時に、トランジスタTRのゲートには、演算増幅器OP1から出力された差動電圧VAが与えられる。また、保持部50は、演算増幅器OP1から出力される差動電圧VAを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。
Hereinafter, the operation of constant
In the ON period of the PWM signal, when the switching command is given for selecting the port A from the
次に、PWM信号のオン期間が終了し、制御部22からポートCを選択するための切換指令が与えられると、保持部50は、差動電圧VAによる電荷の蓄電を終了し、キャパシタ46に蓄えられた電荷量に応じたキャパシタ電圧Vchを出力する。同時に、演算増幅器OP1は、キャパシタ電圧Vchおよび自己の出力電圧を受ける。そして、演算増幅器OP1は、キャパシタ電圧Vchの出力容量を増大させて、保持電圧VBとして出力する。
Next, when the ON period of the PWM signal ends and a switching command for selecting port C is given from the
また、トランジスタTRのゲートには、基準電位が与えられる。
さらに、PWM信号のオフ期間が終了し、制御部22からポートBを選択するための切換指令が与えられると、保持部50および演算増幅器OP1の状態は変化せず、トランジスタTRのゲートに、演算増幅器OP1から出力された保持電圧VBが与えられる。
A reference potential is applied to the gate of the transistor TR.
Further, when the OFF period of the PWM signal ends and a switching command for selecting port B is given from the
以下、制御部22から出力される切換指令に応じて、同様の動作が繰返される。
上述のように、保持部から出力される保持電圧VBがトランジスタTRのゲートへ与えられる期間においては、原則として、抵抗Rに生じる電圧を負帰還させる必要がない。そのため、負帰還動作を中止し、演算増幅器OP1を出力バッファとして機能させることができる。
Hereinafter, the same operation is repeated according to the switching command output from the
As described above, in the period in which the holding voltage V B is applied to the gate of the transistor TR output from the holding unit, in principle, there is no need to negative feedback voltage generated in the resistor R. Therefore, the negative feedback operation can be stopped and the operational amplifier OP1 can function as an output buffer.
この発明の実施の形態3によれば、実施の形態2における効果に加えて、出力電流を調整するための演算増幅器を保持部の出力バッファとして機能させるため、1つの演算増幅器で定電流回路を構成することができる。よって、定電流回路の構成がより簡素化され、製造コストを抑制することができる。 According to the third embodiment of the present invention, in addition to the effect of the second embodiment, in order to cause the operational amplifier for adjusting the output current to function as the output buffer of the holding unit, the constant current circuit is configured by one operational amplifier. Can be configured. Therefore, the configuration of the constant current circuit is further simplified, and the manufacturing cost can be suppressed.
上述した実施の形態以外にも、たとえば、複数のトランジスタがそれぞれ負荷へ電流を供給する定電流回路において、各トランジスタへ保持電圧を与える共通の保持部をもつように構成してもよい。また、保持部に含まれるレジスタを不揮発性のレジスタとし、初回のオン期間以降または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降においては、外部から供給される電源が喪失した場合であっても差動電圧の取込みを省略するように構成してもよい。さらに、出力開始後の最初のオン期間または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降において、電流設定部や演算増幅器の動作を停止するように構成してもよい。 In addition to the above-described embodiment, for example, a constant current circuit in which a plurality of transistors respectively supply current to a load may be configured to have a common holding unit that supplies a holding voltage to each transistor. In addition, the register included in the holding unit is a non-volatile register, and the power supplied from the outside is lost after the first on-period or after the first on-period after the current set value is changed. However, the differential voltage may be omitted. Furthermore, the operation of the current setting unit and the operational amplifier may be stopped after the first on period after the output is started or after the first on period after the current set value is changed.
今回開示された実施の形態はすべ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、上記した説明ではなく、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 電源ノード、10 電流設定部、12,34 レジスタ、14,36 デジタル/アナログ変換器(D/A)、20,22 制御部、24,80 PWM信号発生部、30,40,50 保持部、32 デジタル/アナログ変換器(D/A)、46 キャパシタ、101,102,103,200 定電流回路、IOUT 出力電流、LED 負荷、OP1,OP2 演算増幅器、R 抵抗、R1,R2 分圧抵抗、SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6 スイッチ、Td1 むだ時間、Td2 遅れ時間、TR トランジスタ、VA 差動電圧、VB 保持電圧、VCC 電源電圧、Vch キャパシタ電圧、VG ゲート電圧、VI 電流設定値、ΔVch 電圧低下分。 2 power supply node, 10 current setting unit, 12, 34 register, 14, 36 digital / analog converter (D / A), 20, 22 control unit, 24, 80 PWM signal generation unit, 30, 40, 50 holding unit, 32 digital / analog converter (D / A), 46 capacitor, 101, 102, 103, 200 constant current circuit, IOUT output current, LED load, OP1, OP2 operational amplifier, R resistor, R1, R2 voltage dividing resistor, SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6 switch, Td1 dead time, Td2 delay time, TR transistor, V A differential voltage, V B holding voltage, V CC supply voltage, V ch capacitor voltage, V G gate voltage, V I current setting value, [Delta] V ch voltage decrement.
Claims (8)
第1の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第1の設定値と一致するように第1の電流調整指令を出力する比較部と、
第2の設定値に基づいて、前記スイッチング素子から電流が供給される時間比率を調整するためのPWMの切換信号を出力する制御部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第1の電流調整指令を保持し、保持した前記第1の電流調整指令を第2の電流調整指令として出力する保持部と、
前記第1の電流調整指令、前記第2の電流調整指令、基準電圧、および、前記切換信号が入力され、前記制御部からの前記切換信号のオン期間には、前記第1の電流調整指令または前記第2の電流調整指令を出力し、オフ期間には、前記基準電圧を出力することにより、PWM信号を前記電流調整指令として前記スイッチング素子へ与えるスイッチ部とを備え、
前記制御部は、前記負荷へ供給される電流値が前記第1の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、前記スイッチ部は、前記切換信号のオン期間に前記第1の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第2の電流調整指令を前記スイッチング素子へ与えることを特徴とする、定電流回路。 A switching element for adjusting the current supplied to the load according to the current adjustment command;
A comparison unit that compares a first set value with a value corresponding to a current value supplied to the load and outputs a first current adjustment command so that the current value matches the first set value; ,
A control unit based on the second set value, the current from the switching element to output a PWM switching signal for adjusting the time ratio to be supplied,
When receiving a hold command, a holding unit for outputting holding the first current adjustment command at that time, the first current adjustment command holding a second current adjustment command,
The first current adjustment command, the second current adjustment command, a reference voltage, and the switching signal are input, and during the ON period of the switching signal from the control unit, the first current adjustment command or outputting the second current adjustment command, the off period by outputting the reference voltage, and a switch section that gives to said switching element a PWM signal as said current adjustment command,
The control unit gives the holding command to the holding unit at a time point when a current value supplied to the load substantially coincides with the first set value, and then the switch unit sets an ON period of the switching signal. characterized in that providing the second current adjusting command output from the holding portion to the front Symbol switching element in place of said first current adjustment command, the constant current circuit.
外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、前記切換信号の出力を開始し、かつ、
前記切換信号の出力を開始した後の最初のオン期間において、前記保持部へ前記保持指令を与える、請求項1に記載の定電流回路。 Before Symbol control unit,
Receiving an output start command for starting the supply of current from the outside, and starts output of the switching signal, and,
Wherein in the first on period after starting the output of the switching signal, providing the hold command to the holding portion, a constant current circuit according to claim 1.
前記電源と接続された負荷と、
前記電源および前記負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整するスイッチング素子と、
第1の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第1の設定値と一致するように第1の電流調整指令を出力する比較部と、
第2の設定値に基づいて、前記スイッチング素子から電流が供給される時間比率を調整するためのPWMの切換信号を出力する制御部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第1の電流調整指令を保持し、保持した前記第1の電流調整指令を第2の電流調整指令として出力する保持部と、
前記第1の電流調整指令、前記第2の電流調整指令、基準電圧、および、前記切換信号が入力され、前記制御部からの前記切換信号のオン期間には、前記第1の電流調整指令または前記第2の電流調整指令を出力し、オフ期間には、前記基準電圧を出力することにより、PWM信号を前記電流調整指令として前記スイッチング素子へ与えるスイッチ部とを備え、
前記制御部は、前記負荷へ供給される電流値が前記第1の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、前記スイッチ部は、前記切換信号のオン期間に前記第1の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第2の電流調整指令を前記スイッチング素子へ与えることを特徴とする、電子機器。 Power supply,
A load connected to the power source;
A switching element that is connected in series with the power source and the load and adjusts a current supplied to the load according to a current adjustment command;
A comparison unit that compares a first set value with a value corresponding to a current value supplied to the load and outputs a first current adjustment command so that the current value matches the first set value; ,
A control unit based on the second set value, the current from the switching element to output a PWM switching signal for adjusting the time ratio to be supplied,
When receiving a hold command, a holding unit for outputting holding the first current adjustment command at that time, the first current adjustment command holding a second current adjustment command,
The first current adjustment command, the second current adjustment command, a reference voltage, and the switching signal are input, and during the ON period of the switching signal from the control unit, the first current adjustment command or outputting the second current adjustment command, the off period by outputting the reference voltage, and a switch section that gives to said switching element a PWM signal as said current adjustment command,
The control unit gives the holding command to the holding unit at a time point when a current value supplied to the load substantially coincides with the first set value, and then the switch unit sets an ON period of the switching signal. characterized in that providing the second current adjusting command output from the holding portion to the front Symbol switching element in place of said first current adjustment command, the electronic apparatus.
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