JP4912229B2 - 負荷駆動回路及びその負荷電流設定方法 - Google Patents
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Description
図7の電源装置100において、負荷である発光ダイオード110は定電流回路101によって定電流駆動される。監視回路102は、定電流回路101と発光ダイオード110との接続部の電圧Vledを監視しており、定電流回路101が安定して動作することができる電圧の変動に追従したしきい値電圧Vthを生成する電圧源(図示せず)を備えている。
制御部103は、監視回路102の出力信号Ssに基づいてチャージポンプ回路104の昇圧率を上昇させるため、電圧Vledは、定電流回路101が安定動作を行える電圧に維持され、発光ダイオード110を定電流駆動することができる。
前記負荷に電力を供給する、入力された制御信号に応じて昇圧率が変わる昇圧回路部と、
外部から入力された負荷電流設定信号に応じて、前記負荷に供給する電流値の設定を行う電流設定回路部と、
該電流設定回路部で設定された電流設定値の定電流を生成して前記負荷に供給する定電流回路部と、
該定電流回路部が前記定電流を供給することが可能か否かの判定を行う判定回路部と、
該判定回路部の判定結果に応じて、前記昇圧回路部に対して昇圧率の制御を行う制御回路部と、
を備え、
電流設定値を変更するための前記負荷電流設定信号が入力されると、前記電流設定回路部は、前記電流設定値を最大電流値にした後、該電流設定値を段階的に低下させて所望の値に設定し、前記制御回路部は、電流設定回路部が前記電流設定値を低下させるごとに、前記定電流回路部が前記電流設定回路部の該電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定回路部の判定結果に応じて前記昇圧回路部の昇圧率を所定の方法で可変して制御するものである。
前記第1条件をなす第1参照電圧と、該第1参照電圧よりも大きい、前記第2条件をなす第2参照電圧がそれぞれ入力され、前記制御回路部からの制御信号に応じて該第1参照電圧及び第2参照電圧のいずれか一方を排他的に選択して出力する選択回路と、
該選択回路から出力された参照電圧と、前記負荷及び前記定電流回路部の接続部の電圧との電圧比較を行い、該比較結果から前記判定結果を示す信号を生成して出力する電圧比較回路と、
を備え、
前記制御回路部は、前記昇圧率を上げる場合は、前記選択回路に対して第1参照電圧を出力させ、前記昇圧率を下げる場合は、前記選択回路に対して第2参照電圧を出力させ、前記電圧比較回路からの出力信号に応じて前記昇圧率の制御を行うようにした。
前記制御回路部によって昇圧率の制御が行われるチャージポンプ回路と、
該チャージポンプ回路の出力電圧の上限電圧を所定の電圧にクランプして前記負荷に出力するクランプ回路と、
を備えるようにした。
外部から入力された負荷電流設定信号に応じて、前記負荷に供給する電流値の設定を行い、該設定した電流設定値の定電流を生成して前記負荷に供給する定電流供給回路部と、
を備え、
前記負荷に電流を供給して駆動する負荷駆動回路の負荷電流設定方法において、
電流設定値を変更するための前記負荷電流設定信号が入力されると、前記電流設定値を最大電流値にし、
該電流設定値を段階的に低下させて所望の値に設定し、
前記電流設定値を低下させるごとに、該電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記負荷に前記定電流を供給することが可能か否かの判定を行い該判定結果に応じて前記昇圧率を所定の方法で可変するようにした。
該選択した参照電圧と、前記負荷及び前記定電流供給回路部の接続部の電圧との電圧比較を行い、
前記昇圧率を上げる場合は、前記第1参照電圧を選択し、前記昇圧率を下げる場合は、前記第2参照電圧を選択して、前記電圧比較結果に応じて前記昇圧率の制御を行うようにした。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における負荷駆動回路の回路例を示した図である。
図1において、負荷駆動回路1は、電池等の直流電源から入力端子INに入力された電源電圧Vbatを昇圧して生成した出力電圧Voutを出力端子OUTから負荷である発光ダイオード10a及び10bにそれぞれ供給すると共に、該発光ダイオード10a及び10bに供給する定電流の制御を行って、発光ダイオード10a及び10bの駆動を行う。
また、アナログ回路部3は、チャージポンプ回路15、クランプ回路16、判定回路17及び定電流回路18で構成され、チャージポンプ回路15は、電源電圧Vbatを昇圧し、クランプ回路16は、チャージポンプ回路15の出力電圧が大きすぎる場合に該出力電圧を所定の電圧にクランプさせて出力端子OUTに出力する。
定電流回路18は、負荷電流設定信号Saに応じて電流設定回路12で生成された電流設定ビット信号Sbに応じた定電流を生成して発光ダイオード10a及び10bにそれぞれ供給する。定電流回路18は、D/Aコンバータ41、演算増幅回路42、PMOSトランジスタM1〜M3、NMOSトランジスタM4〜M9及び抵抗R1で構成されている。
このことから、第1参照電圧Vrefとドレイン電圧Vdin1をコンパレータ32で電圧比較し、第1参照電圧Vrefとドレイン電圧Vdin2をコンパレータ33で電圧比較して、ドレイン電圧Vdin1又はVdin2の少なくともいずれか一方が第1参照電圧Vref未満になると、OR回路31から出力される昇圧率制御信号Scがハイレベルになり、制御回路11は、状態遷移信号Sdを使用して、チャージポンプ回路15に対して昇圧率を1段階上げさせて出力電圧Voutの電圧を大きくさせる。
この場合、制御回路11は、現在の昇圧率から1段階下げた昇圧率に設定すると共にセレクタ34及び35に対して、第1参照電圧Vrefに電圧Vsを加算した第2参照電圧(Vref+Vs)をそれぞれ出力させる。このとき、コンパレータ32及び33の各出力信号がそれぞれローレベルになってOR回路31からローレベルの昇圧率制御信号Scが出力されると、制御回路11は、昇圧率を1段下げても発光ダイオード10a及び10bをそれぞれ定電流駆動することができると判断して、チャージポンプ回路15に対して昇圧率を1段下げた状態を維持させる。なお、電圧Vsは、例えば0.3V程度である。
図2において、時刻t1に負荷電流設定信号Saがローレベルになり、この状態が例えば1msec以上継続すると、電流設定回路12は、電流設定中信号Sfをローレベルにして制御回路11に負荷電流設定中であることを知らせると共に、負荷電流io1及びio2が最大電流値i1になるように電流設定ビット信号Sbを生成して出力する。
時刻t2で負荷電流設定信号Saはハイレベルに立ち上がり、負荷電流io1及びio2がそれぞれ電流値i1になるまでの時間、該ハイレベルが維持される。電流設定回路12は、負荷電流設定信号Saによって設定された電流値を電流設定ビット信号Sbに変換してD/Aコンバータ41に出力する。D/Aコンバータ41の出力電圧Vdaによって、発光ダイオード10a及び10bに対する駆動電流が決定される。
負荷電流設定信号Saが再び1msec未満の間ローレベルになった後、時刻t3でハイレベルに立ち上がると、電流設定回路12は、電流設定値を最大電流値i1の次に大きい電流値i2に設定し直し、発光ダイオード10a及び10bに供給される電流はそれぞれ電流値i2に変更される。
このように、発光ダイオード10a及び10bに供給する電流の設定を行う場合は、発光ダイオード10a及び10bに供給する電流値を大きい方から順次小さくするようにしたことから、負荷電流io1及びio2が減少するに連れて電源電圧Vbatが上昇する。このため、チャージポンプ回路15の昇圧率が小さくてもよい場合、制御回路12は、前記のようにしてチャージポンプ回路15の昇圧率を下げるようにしている。
図3において、入力端子INに電源電圧Vbatの入力が開始されると、以下の起動ルーチンが実行される。ステップS1で、電流設定回路12は、設定されている電流値i3を示す電流設定ビット信号Sbを生成してD/Aコンバータ41に出力する。次に、制御回路11は、ステップS2で、チャージポンプ回路15の昇圧率を最低倍率の1倍に設定し、ステップS3で、条件選択信号Seをローレベルにして、セレクタ34及び35からそれぞれ第1参照電圧Vrefを出力させる。
ステップS5の処理が行われた後、制御回路11は、ステップS6で、昇圧率が最大値でないか否かを調べ、最大値でない場合は(YES)、ステップS7で、チャージポンプ回路15に昇圧率を1段階上昇させるように状態遷移信号Sdを出力してステップS4に戻る。また、ステップS6で、最大値である場合は(NO)、本フローは終了する。
図4において、ステップS11で、電流設定回路12は、負荷電流設定信号Saがハイレベルからローレベルに立ち下がったか否かを調べ、ローレベルに立ち下がっていない場合は(NO)、引き続きステップS11の動作を行う。また、ステップS11で、負荷電流設定信号Saがハイレベルからローレベルに立ち下がると(YES)、これは図2の時刻t1の状態を示しており、ステップS12で、電流設定回路12は、負荷電流設定信号Saが1msec以上ローレベルを維持しているか調べ、1msec以上ローレベルを維持した場合(YES)は、負荷電流設定ルーチンが開始される。また、ステップS12で、1msec以上ローレベルを維持しなかった場合(NO)は、ステップS11に戻る。
前記第1の実施の形態では、負荷電流の設定を行うごとに起動時と同じ動作を行うようにしたが、所定の時間間隔で短時間昇圧率を下げて昇圧率が下げられるかどうかの判定を行い、このときの判定条件を、負荷電流設定時に昇圧率を上げる場合の条件と同じにするようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
なお、本発明の第2の実施の形態における負荷駆動回路の回路例を示した図は、図1と同じであるので省略し、図1を使用して本発明の第2の実施の形態における負荷駆動回路の動作について説明する。また、起動時における動作は図3と同じであるのでその説明を省略する。
図5における図4との相違点は、図4のステップS16の起動ルーチンを実行する工程をステップS25の昇圧率設定ルーチンを実行する工程に変更したことにある。
図6において、昇圧率設定ルーチンは、昇圧率を上げるか否かの判定を行う昇圧率アップ判定ルーチンと、昇圧率を下げるか否かの判定を行う昇圧率ダウン判定ルーチンとで構成されている。
昇圧率設定ルーチンに入ると、まず最初に昇圧率アップ判定ルーチンを行う。昇圧率アップ判定ルーチンに入ると、ステップS31で、制御回路11は、条件選択信号Seをローレベルにして、セレクタ34及び35からそれぞれ第1参照電圧Vrefを出力させ、コンパレータ32及び33は、NMOSトランジスタM8及びM9の各ドレイン電圧Vdin1及びVdin2と第1参照電圧Vrefとの電圧比較をそれぞれ行う。
このように、本第2の実施の形態における負荷駆動回路は、所定の時間間隔で短時間実際に昇圧率を下げて昇圧率が下げられるかどうかの判定を行い、このときの判定条件を、負荷電流設定時における昇圧率を上げる場合の条件と同じになるようにしたことから、適切な昇圧率を設定することができ、効率の低下を防止することができる。
2 ロジック回路部
3 アナログ回路部
10a,10b 発光ダイオード
11 制御回路
12 電流設定回路
15 チャージポンプ回路
16 クランプ回路
31 OR回路
32,33 コンパレータ
34,35 セレクタ
36,37 電圧源
41 D/Aコンバータ
42 演算増幅回路
M1〜M3 PMOSトランジスタ
M4〜M9 NMOSトランジスタ
R1 抵抗
Claims (18)
- 発光ダイオード等からなる1つ以上の負荷に電流を供給して駆動する負荷駆動回路において、
前記負荷に電力を供給する、入力された制御信号に応じて昇圧率が変わる昇圧回路部と、
外部から入力された負荷電流設定信号に応じて、前記負荷に供給する電流値の設定を行う電流設定回路部と、
該電流設定回路部で設定された電流設定値の定電流を生成して前記負荷に供給する定電流回路部と、
該定電流回路部が前記定電流を供給することが可能か否かの判定を行う判定回路部と、
該判定回路部の判定結果に応じて、前記昇圧回路部に対して昇圧率の制御を行う制御回路部と、
を備え、
電流設定値を変更するための前記負荷電流設定信号が入力されると、前記電流設定回路部は、前記電流設定値を最大電流値にした後、該電流設定値を段階的に低下させて所望の値に設定し、前記制御回路部は、電流設定回路部が前記電流設定値を低下させるごとに、前記定電流回路部が前記電流設定回路部の該電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定回路部の判定結果に応じて前記昇圧回路部の昇圧率を所定の方法で可変して制御することを特徴とする負荷駆動回路。 - 前記制御回路部は、電流設定回路部が電流設定値の変更を行う場合、前記昇圧回路部に対して昇圧率を最小値にさせた後、前記定電流回路部が前記電流設定回路部の電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定回路部の判定結果に応じて前記昇圧回路部の昇圧率を順次段階的に大きくさせることを特徴とする請求項1記載の負荷駆動回路。
- 前記制御回路部は、電流設定回路部が電流設定値の変更を行う場合、前記昇圧回路部に対して、前記判定回路部の判定結果に応じて昇圧率を1段階大きくさせるか又は現状の昇圧率を維持させた後、所定の短時間、前記昇圧率を1段階低下させ、前記判定回路部の判定結果に応じて昇圧率を1段階大きくさせて元に戻すか又は昇圧率を維持させることを特徴とする請求項1記載の負荷駆動回路。
- 前記判定回路部は、前記定電流回路部が定電流動作を行うために前記昇圧率を上げる必要があるか否かを判定するための第1条件と、前記昇圧率を下げても前記定電流回路部が定電流動作を行うことができるか否かを判定するための第2条件とを有し、前記制御回路部は、前記判定回路部に対して、前記第1条件又は第2条件のいずれか一方を選択させる選択制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載の負荷駆動回路。
- 前記判定回路部は、
前記第1条件をなす第1参照電圧と、該第1参照電圧よりも大きい、前記第2条件をなす第2参照電圧がそれぞれ入力され、前記制御回路部からの制御信号に応じて該第1参照電圧及び第2参照電圧のいずれか一方を排他的に選択して出力する選択回路と、
該選択回路から出力された参照電圧と、前記負荷及び前記定電流回路部の接続部の電圧との電圧比較を行い、該比較結果から前記判定結果を示す信号を生成して出力する電圧比較回路と、
を備え、
前記制御回路部は、前記昇圧率を上げる場合は、前記選択回路に対して第1参照電圧を出力させ、前記昇圧率を下げる場合は、前記選択回路に対して第2参照電圧を出力させ、前記電圧比較回路からの出力信号に応じて前記昇圧率の制御を行うことを特徴とする請求項4記載の負荷駆動回路。 - 前記第1参照電圧及び第2参照電圧は、前記電流設定回路部で設定される電流設定値に応じて可変されることを特徴とする請求項5記載の負荷駆動回路。
- 前記定電流回路部は、前記電流設定回路部で設定される電流設定値に応じて、前記第1参照電圧を可変生成し、前記判定回路部は、定電流回路部で生成された第1参照電圧から前記第2参照電圧を生成することを特徴とする請求項6記載の負荷駆動回路。
- 前記制御回路部は、起動時に、前記昇圧回路部に対して昇圧率を最小値にさせた後、前記定電流回路部が前記電流設定回路部の電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定回路部の判定結果に応じて前記昇圧回路部の昇圧率を順次大きくさせることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の負荷駆動回路。
- 前記負荷電流設定信号は、設定する電流値に応じた数の連続したパルス信号からなり、前記電流設定回路部は、該負荷電流設定信号の最初のパルス信号に応じて、前記電流設定値を最大値に設定すると共に、電流設定値の変更を行っていることを示す所定の電流設定中信号を前記制御回路部に出力し、2番目以降の前記パルス信号が入力されるごとに前記電流設定値を順次段階的に低下させることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の負荷駆動回路。
- 前記昇圧回路部は、
前記制御回路部によって昇圧率の制御が行われるチャージポンプ回路と、
該チャージポンプ回路の出力電圧の上限電圧を所定の電圧にクランプして前記負荷に出力するクランプ回路と、
を備えることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9記載の負荷駆動回路。 - 発光ダイオード等からなる1つ以上の負荷に電力を供給する昇圧率可変の昇圧回路部と、
外部から入力された負荷電流設定信号に応じて、前記負荷に供給する電流値の設定を行い、該設定した電流設定値の定電流を生成して前記負荷に供給する定電流供給回路部と、
を備え、
前記負荷に電流を供給して駆動する負荷駆動回路の負荷電流設定方法において、
電流設定値を変更するための前記負荷電流設定信号が入力されると、前記電流設定値を最大電流値にし、
該電流設定値を段階的に低下させて所望の値に設定し、
前記電流設定値を低下させるごとに、該電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記負荷に前記定電流を供給することが可能か否かの判定を行い該判定結果に応じて前記昇圧率を所定の方法で可変することを特徴とする負荷駆動回路の負荷電流設定方法。 - 前記電流設定値の変更を行う場合、前記昇圧率を最小値にした後、該電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定結果に応じて前記昇圧率を順次段階的に大きくすることを特徴とする請求項11記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
- 前記電流設定値の変更を行う場合、前記昇圧回路部に対して、前記判定結果に応じて昇圧率を1段階大きくさせるか又は現状の昇圧率を維持させた後、所定の短時間、前記昇圧率を1段階低下させ、前記判定結果に応じて昇圧率を1段階大きくさせて元に戻すか又は昇圧率を維持させることを特徴とする請求項11記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
- 前記負荷に前記定電流を供給するために前記昇圧率を上げる必要があるか否かを判定するための第1条件と、前記昇圧率を下げても前記負荷に前記定電流を供給することができるか否かを判定するための第2条件とを有し、前記第1条件又は該第2条件のいずれか一方を使用して、前記負荷に前記定電流を供給することが可能か否かの判定を行うことを特徴とする請求項12又は13記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
- 前記第1条件をなす第1参照電圧と、該第1参照電圧よりも大きい、前記第2条件をなす第2参照電圧のいずれか一方を排他的に選択し、
該選択した参照電圧と、前記負荷及び前記定電流供給回路部の接続部の電圧との電圧比較を行い、
前記昇圧率を上げる場合は、前記第1参照電圧を選択し、前記昇圧率を下げる場合は、前記第2参照電圧を選択して、前記電圧比較結果に応じて前記昇圧率の制御を行うことを特徴とする請求項14記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。 - 前記第1参照電圧及び第2参照電圧は、前記電流設定値に応じて可変されることを特徴とする請求項15記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
- 起動時に、前記昇圧率を最小値にした後、前記電流設定値に応じた電流を前記負荷に供給するようになるまで、前記判定結果に応じて前記昇圧率を順次大きくすることを特徴とする請求項11、12、13、14、15又は16記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
- 前記負荷電流設定信号は、設定する電流値に応じた数の連続したパルス信号からなり、該負荷電流設定信号の最初のパルス信号に応じて、前記電流設定値を最大値に設定し、2番目以降の前記パルス信号が入力されるごとに前記電流設定値を順次段階的に低下させることを特徴とする請求項11、12、13、14、15、16又は17記載の負荷駆動回路の負荷電流設定方法。
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