JP5309144B2 - プログラム可能なｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動装置、より具体的には、ＬＥＤ駆動装置の種々の特性をカスタムプログラムするための制御データを記憶している不揮発性メモリを内蔵して有するプログラム可能なＬＥＤ駆動装置に関する。

表示装置に白色ＬＥＤがますます使用されつつある。例えば、現在のいくつかの液晶表示（ＬＣＤ）装置には、白色ＬＥＤがＬＣＤ装置用のバックライトとして使用される。これらのＬＥＤは典型的にはＬＥＤ駆動装置によって駆動される。白色ＬＥＤ駆動装置は、典型的に、一定のルミネッセンスを提供するために、一定のシンク電流を白色ＬＥＤを通して供給する定電流装置である。白色ＬＥＤのアノードはチャージポンプ回路によって駆動される。

図１は、ＬＥＤ１１２、１１４を駆動する従来のＬＥＤ駆動装置１００を示している。例えば、ＬＥＤ１１２、１１４は白色ＬＥＤである。ＬＥＤ駆動装置１００は２つの主回路ブロックとチャージポンプ１０２と電流レギュレータ１１０とを含む。チャージポンプ１０２は、典型的に、バッテリ電圧（Ｖ_ＩＮ）を、ＬＥＤ１１２、１１４のアノードに結合される出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）に変換する。出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）はＬＥＤ１１２、１１４を駆動する。

ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流は、それらＬＥＤの強度およびそれに関連するルミネッセンスを設定する。このようにして、表示装置に非常に重要である正確な強度を得るために、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流を正確に設定しなければならない。典型的に、電流レギュレータ１１０が、一定の電流でＬＥＤを駆動するために用いられる。電流レギュレータ１１０は、数ある構成要素の中で、バンドギャップ電圧発生器１０４、増幅器１０６とトランジスタ１１９とからなる誤差増幅器、トランジスタ１１６、１１８からなるカレントミラー１０８、およびＬＥＤ駆動トランジスタ１２２、１２４、１２６を含む。

バンドギャップ電圧発生器１０４は、バンドギャップ電圧Ｖｒｅｆを発生し、誤差増幅器（１０６、１１９）は、抵抗器Ｒ_ＥＸＴ１２０を横切るノード１２１の電圧がＶｒｅｆに設定されることを確実にする。典型的に、抵抗器Ｒ_ＥＸＴ１２０はＬＥＤ駆動回路１００の外部にある。外部抵抗器Ｒ_ＥＸＴ１２０を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦは、バンドギャップ電圧Ｖｒｅｆと外部抵抗器Ｒ_ＥＸＴ１２０とによって設定される。すなわち、基準電流Ｉ_ＲＥＦはＶｒｅｆ／Ｒ_ＥＸＴによって設定される。基準電流Ｉ_ＲＥＦは、カレントミラー１０８によりトランジスタ１２２を介して反復され、最終的には、トランジスタ１２２、１２４とトランジスタ１２２、１２６とによってＬＥＤ１１２、１１４をそれぞれ駆動する。トランジスタ１２２の大きさに対するトランジスタ１２４、１２６の大きさ（Ｗ／Ｌ比または幅／長さ比）は、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流Ｉ_Ｄ１、Ｉ_Ｄ２が、トランジスタ１２２を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦに対してどの程度の大きさかを決定する。したがって、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流Ｉ_Ｄ１、Ｉ_Ｄ２は、バンドギャップ電圧Ｖｒｅｆと外部抵抗器Ｒ_ＥＸＴ１２０とによっても決定される。ＬＥＤ１１２、１１４のルミネッセンスを正確に制御するために、外部抵抗器１２０の抵抗Ｒ_ＥＸＴを正確に設定する必要がある。従来のＬＥＤ駆動装置１００では、抵抗器１２０の抵抗値を変化させることなくＬＥＤ１１２、１１４を通る電流を変化させる便利な方法が存在しない。

典型的なＬＥＤ駆動装置１００では、ＬＥＤ１１２、１１４の電流を設定するために、外部抵抗器１２０が使用される。このような外部抵抗器１２０を使用するために、ＬＥＤ駆動装置のＩＣ（集積回路）にピンが追加され、ＬＥＤ駆動装置回路全体に余分の基板空間が追加され、結果として、ＬＥＤ駆動回路全体のビル・オブ・マテリアル（ＢＯＭ）コストが増加する。他のＬＥＤ採用では、ＬＥＤ駆動装置１００とは異なる最大電流を必要とする場合があることに留意されたい。このことは、異なる製造業者からの異なるＬＥＤ１１２、１１４が、異なる電流値で異なる強度を呈することによる。従来のＬＥＤ駆動装置１００では、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流が相応して変化するように外部抵抗器１２０の抵抗値を変化させる方法が基準電流Ｉ_ＲＥＦを制御する唯一の方法になる。抵抗器１２０は、典型的に、その抵抗値を変化させるためにＬＥＤ駆動装置１００の外部にあり、これにより、上記のように、ピン、基板空間およびコストが余分に必要になる。

チャージポンプ１０２は、典型的に、複数の動作モードで動作する。最初に、ＬＥＤ駆動装置１００の動作時、Ｖ_ＩＮがＶ_ＯＵＴに等しくなるように、入力電圧Ｖ_ＩＮがチャージポンプ１０２を介して出力電圧Ｖ_ＯＵＴに加えられる。このモードは多くの場合１Ｘモードと呼ばれる。チャージポンプ１０２は、典型的に、時間の経過と共に動作モードを変更し、バッテリ電圧Ｖ_ＩＮは時間の経過と共に低下するが、その理由は、ＬＥＤ１１２、１１４が典型的に電圧ドロップを有するからである。白色ＬＥＤの典型的な電圧ドロップＶ_ＬＥＤは例えば３．４Ｖである。

バッテリ（図示せず）の寿命が尽きると、入力電圧Ｖ_ＩＮが減少するので、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが同じ割合で減少するが、その理由は、チャージポンプが１Ｘモードである場合に、Ｖ_ＩＮがＶ_ＯＵＴに等しいからである。したがって、ノード１１５、１１７（ＬＥＤ駆動装置のピン）の電圧はＶ_ＯＵＴ−Ｖ_ＬＥＤによって与えられるノード１１５、１１７の電圧が低すぎる場合、典型的に２００ｍＶである場合、電流レギュレータ１１０は飽和しなくなり、もはや、ＬＥＤ１１２、１１４を通る正確な電流を供給することができない。これにより、チャージポンプ１０２が、より高い動作モード、典型的に、１．５×Ｖ_ＩＮになるように出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する１．５Ｘモードに切り替えられる。結果として、ノード１１５、１１７のＬＥＤ駆動装置のピンの電圧は、電流レギュレータ１１０を飽和に戻す程度に十分に高く上昇する。このプロセスが反復され、さらに、１．５Ｘモード下でも電流レギュレータ１１０が飽和しなくなる程度に、バッテリ電圧Ｖ_ＩＮが低下した場合、チャージポンプは、２×Ｖ_ＩＮになるように出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する２Ｘモードに切り替わる。

上記のように、チャージポンプ１０２は、異なる動作モードに自動的に切り替わる。しかし、採用するＬＥＤによっては、チャージポンプ１０２自体が複数の動作モードで動作する回路を有する場合であっても、チャージポンプ１０２の動作モードを単一の動作モードに設定するか、または複数の動作モードのうちの選択されたモードのみに設定することが必要になる場合がある。従来のＬＥＤ駆動装置１００でチャージポンプ１０２のそのような動作モードを設定するためには、その動作モードが永続的に設定されるように、固定の回路がチャージポンプ１０２の中で使用されなければならない。このことから、本質的に、ＬＥＤ駆動装置のＩＣの製作プロセス中に異なる金属化プロセスを用いることが必要になり、それによって異なるＬＥＤ駆動装置の集積回路を製造することが要求される。

したがって、ＬＥＤを通る最大電流を変化させるより便利な技術が必要となる。さらに、基準電流を発生するための抵抗器をＬＥＤ駆動装置の内部に配置し、その抵抗器を調整することができる技術が必要となる。すなわち、ＬＥＤ駆動装置のチャージポンプの動作モードを設定するより便利な技術が必要となる。

本発明の実施形態は、ＬＥＤを駆動するための最大電流、ＬＥＤの基準電流を設定するための内部抵抗器の抵抗値のようなアナログパラメータ、およびＬＥＤ駆動装置のチャージポンプの動作モード等であって、それらに限定されないＬＥＤ駆動装置の種々の特性を設定するための制御データを記憶することができ、プログラム制御されることが可能な不揮発性メモリ（ＮＶＭ）を内蔵して有するＬＥＤ駆動装置を含む。これにより、ＬＥＤ駆動装置の製作プロセス中、異なる金属化ステップを必要とすることなく、複数のＬＥＤ駆動装置の製品選択を行なうことが可能になる。

一実施形態では、１つ以上のＬＥＤを駆動するためのプログラム可能なＬＥＤ駆動装置が、入力電圧を受け取り、前記１つ以上のＬＥＤに印加する出力電圧を発生するための１つ以上の動作モードで動作するように構成されたチャージポンプと、基準電流を発生するための電流レギュレータと、第１の制御データを記憶する不揮発性メモリモジュールとを備え、１つ以上のＬＥＤを通る電流が基準電流および第１の制御データに基づいて決定される。

他の実施形態では、電流レギュレータは、プログラム可能なＬＥＤ駆動装置の内部に調整可能な抵抗器を含み、基準電流が、基準電圧と調整可能な抵抗器の抵抗値とに基づいて生成される。不揮発性メモリは、さらに第２の制御データを記憶し、調整可能な抵抗器の抵抗値が第２の制御データに基づいて調節される。

さらに他の実施形態では、チャージポンプは、複数の動作モードの１つ以上で動作するように構成され、この場合、各動作モードは、入力電圧に基づいて、異なる出力電圧を発生するように構成される。不揮発性メモリは、さらに第３の制御データを記憶し、複数の動作モードの１つ以上が第３の制御データに基づいて作動または停止される。

本発明は、不揮発性メモリに格納された適切な制御データ値でＬＥＤ駆動装置をプログラム制御することによって、ＬＥＤ電流、ＬＥＤの基準電流を設定するための内部抵抗、およびチャージポンプの動作モード等のＬＥＤ駆動装置の種々の特性を簡単に楽に設定し得、潜在的にはＬＥＤ駆動装置の他の種々のアナログパラメータを簡単に楽に設定し得るという利点を有する。したがって、半導体製作プロセスにおいて、ＬＥＤ駆動装置用のＩＣの製作中、異なる機能のために、異なる金属化プロセスを行なうことを必要とすることなく、同じチップから、異なる機能および特性を有するＬＥＤ駆動装置を単一のＩＣとして実現することができる。

本明細書に記載される特徴および利点の全てが包括されているとは限らず、特に、多くの追加の特徴および利点は、図面、明細書および請求項を考慮すれば当業者には明らかであろう。さらに、明細書に使用されている言語が、主に、分かりやすくするためにおよび説明目的のために選択されており、本発明による主題を限定または制限するために選択されているわけではないことに留意されたい。

添付図面に関連する以下の詳細な説明を考察することによって、本発明の実施形態の教示を容易に理解することができる。
ＬＥＤを駆動するための従来のＬＥＤ駆動装置を説明するための回路構成図。 本発明の一実施形態による、ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動装置を説明するための回路構成図。 本発明の一実施形態による、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）に記憶された制御データを用いて、ＬＥＤ駆動装置の内部抵抗を調整することを説明するための回路図。 本発明の一実施形態による、ＮＶＭに記憶された制御データを用いて構成することができる図２のチャージポンプを説明するための回路構成図。

図および以下の説明は、例示のみによる本発明の好ましい実施形態に関する。以下の説明から、本明細書に開示される構造および方法の代替実施形態が、請求される本発明の原理から逸脱することなく使用され得る可能な代替例として容易に認識されることに留意されたい。

次に、添付図を参照して、本発明の複数の実施形態について詳細に説明する。どのような場合でも利用可能な同様または同一の参照番号が図に使用され、それらが同様または同一の機能を示すことに留意されたい。図は、例示目的のみのための本発明の実施形態を示している。当業者は、本明細書に記載される本発明の原理から逸脱することなく、本明細書に記載される構造および方法の代替実施形態が利用可能であることを以下の説明から容易に認識するであろう。

図２は、本発明の一実施形態による、ＬＥＤ１１２、１１４を駆動するためのＬＥＤ駆動装置２００を示している。例えば、ＬＥＤ１１２、１１４は白色ＬＥＤである。ＬＥＤ駆動装置２００は、２つの主回路ブロックと、構成可能なチャージポンプ２０１と、電流レギュレータ２１０とを含む。

ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流は、それらＬＥＤの強度およびそれに関連するルミネッセンスを設定する。電流レギュレータ２１０は、一定の電流でＬＥＤ１１２、１１４を駆動する役目をもつ。電流レギュレータ２１０は、数ある構成要素の中で、バンドギャップ電圧発生器１０４、増幅器１０６とトランジスタ１１９とからなる誤差増幅器、トランジスタ１１６、１１８からなるカレントミラー１０８、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）２５０、およびＬＥＤ駆動トランジスタ１２２、２０２、２０４、２０６、２０８を含む。ＮＶＭ２５０は電流レギュレータ２１０の一部として図２に示されているが、ＮＶＭ２５０は、電流レギュレータ２１０の一部であっても、それとは別個であってもよい。

ＮＶＭ２５０は、ＬＥＤ駆動装置２００の種々の特性となる動作を制御するための制御データを記憶する。例えば、ＮＶＭ２５０は、以下により詳細に説明するように、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流を制御するための制御データＡ１、Ａ０、Ｂ１、Ｂ０と、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴ２２０を調整するための制御データＣ１、Ｃ０と、チャージポンプ２０１の動作モードを設定するための制御データＤ２、Ｄ１、Ｄ０とを記憶する。ＮＶＭ２５０に記憶された制御データＡ１、Ａ０、Ｂ１、Ｂ０、Ｃ１、Ｃ０、Ｄ２、Ｄ１、Ｄ０は、１ビットのデジタルデータであるが、他の形式のデータであってもよい。このような制御データは、例えば外部コンピュータ（図示せず）に通じる書き込み（ＷＲ）ライン２５２を介して、ＮＶＭ２５０に書き込むことが可能である。ＮＶＭ２５０がオフになったときでも、書き込まれたデータは消去されない。ＮＶＭ２５０は、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭ（同期ランダムアクセスメモリ）、または他の任意のタイプの不揮発性メモリであってよい。

バンドギャップ電圧発生器１０４はバンドギャップ電圧Ｖｒｅｆを発生し、誤差増幅器（１０６、１１９）は、抵抗器Ｒ_ＩＮＴ２２０を横切るノード２６０の電圧をＶｒｅｆに確実に設定する。抵抗器２２０が、図１の従来のＬＥＤ駆動装置１００と共に使用される外部の抵抗器１２０とは逆に、ＬＥＤ駆動装置２００の内部にあることに留意されたい。内部抵抗器Ｒ_ＩＮＴ２２０を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦは、バンドギャップ電圧Ｖｒｅｆと内部抵抗Ｒ_ＩＮＴ２２０とによって設定される。すなわち、基準電流Ｉ_ＲＥＦはＶｒｅｆ／Ｒ_ＩＮＴによって設定される。基準電流Ｉ_ＲＥＦは、カレントミラー１０８により電流Ｉ_ＲＥＦ’としてトランジスタ１２２を介して反復され、最終的には、トランジスタ２０２、２０４とトランジスタ２０６、２０８とによってＬＥＤ１１２、１１４をそれぞれ駆動する。

トランジスタ１１６を通る電流Ｉ_ＲＥＦ’は、トランジスタ１１８の大きさまたは幅／長さ（Ｗ／Ｌ）比と比較したトランジスタ１１６の大きさまたはＷ／Ｌ比に応じて、トランジスタ１１８を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦと同一であっても、それとは異なってもよい。さらに、トランジスタ１１６を通る電流Ｉ_ＲＥＦ’は、トランジスタ１２２の大きさまたはＷ／Ｌ比と比較したトランジスタ２０２、２０４、２０６、２０８の大きさまたはＷ／Ｌ比に従って、トランジスタ２０２、２０４、２０６、２０８を介して反復される。

トランジスタ２０２が、トランジスタ２０４のＷ／Ｌ比の２倍である大きさまたは幅／長さ（Ｗ／Ｌ）比を有し、トランジスタ２０６が、トランジスタ２０８のＷ／Ｌ比の２倍である大きさまたはＷ／Ｌ比を有することに留意されたい。したがって、トランジスタ２０２は、トランジスタ２０４によって引き出される電流の２倍程度の電流を引き出し、トランジスタ２０２およびトランジスタ２０４の両方が、ＬＥＤ１１２を駆動するのに役立てられる。同様に、トランジスタ２０６は、トランジスタ２０８によって引き出される電流の２倍程度の電流を引き出し、トランジスタ２０６およびトランジスタ２０８の両方が、ＬＥＤ１１４を駆動するのに役立てられる。

ＮＶＭ２５０に記憶された制御データＡ１、Ａ０は、ＬＥＤ１１２を通る最大電流を決定し、ＮＶＭ２５０に記憶された制御データＢ１、Ｂ０は、ＬＥＤ１１４を通る最大電流を決定する。具体的には、制御データＡ１、Ａ０は、スイッチ２１０、２１２のオン／オフ状態をそれぞれ制御する。例えば、スイッチ２１０、２１２は、制御データＡ１、Ａ０がそれぞれ「１」である場合にオンであり（閉じられ）、制御データＡ１、Ａ０がそれぞれ「０」である場合にオフである（開かれる）。制御データＢ１、Ｂ０はスイッチ２１４、２１６のオン／オフ状態をそれぞれ制御する。例えば、スイッチ２１４、２１６は、制御データＢ１、Ｂ０がそれぞれ「１」である場合にオンであり（閉じられ）、制御データＢ１、Ｂ０がそれぞれ「０」である場合にオフである（開かれる）。

例示のために、全てのトランジスタ１１８、１１６、１２２、２０４および２０８の大きさまたはＷ／Ｌ比が同一であり、トランジスタ２０２、２０６のＷ／Ｌ比がトランジスタ２０４、２０８のＷ／Ｌ比の２倍であることと、Ｉ_ＲＥＦが１ｍＡであることを前提とする。Ａ１、Ａ０がそれぞれ「１」と「１」である場合、両方のスイッチ２１０、２１２がオンであるので、ＬＥＤ１１２を通る最大電流は３ｍＡである。Ａ１、Ａ０がそれぞれ「１」と「０」である場合、スイッチ２１０がオンであり、スイッチ２１２がオフであるので、ＬＥＤ１１２を通る最大電流は２ｍＡである。Ａ１、Ａ０がそれぞれ「０」と「１」である場合、スイッチ２１０がオフであり、スイッチ２１２がオンであるので、ＬＥＤ１１２を通る最大電流は１ｍＡである。Ａ１、Ａ０がそれぞれ「０」と「０」である場合、両方のスイッチ２１０、２１２がオフであるので、ＬＥＤ１１２を通る最大電流は０ｍＡである。同様に、Ｂ１、Ｂ０がそれぞれ「１」と「１」である場合、両方のスイッチ２１４、２１６がオンであるので、ＬＥＤ１１４を通る最大電流は３ｍＡである。Ｂ１、Ｂ０がそれぞれ「１」と「０」である場合、スイッチ２１４がオンであり、スイッチ２１６がオフであるので、ＬＥＤ１１４を通る最大電流は２ｍＡである。Ｂ１、Ｂ０がそれぞれ「０」と「１」である場合、スイッチ２１４がオフであり、スイッチ２１６がオンであるので、ＬＥＤ１１４を通る最大電流は１ｍＡである。Ｂ１、Ｂ０がそれぞれ「０」と「０」である場合、両方のスイッチ２１４、２１６がオフであるので、ＬＥＤ１１４を通る最大電流は０ｍＡである。

基準電流Ｉ_ＲＥＦおよびＬＥＤ１１２、１１４のルミネッセンスを正確に制御するために、内部抵抗モジュール２２０の抵抗値Ｒ_ＩＮＴを正確に設定する必要がある。内部抵抗器２２０を使用することにより、ＬＥＤ駆動装置のＩＣのピン、ならびに追加のピンに関連するコストおよび基板領域が節約される。抵抗器２２０は、本発明によるＬＥＤ駆動装置２００の内部にあるので、必要に応じて内部で正確に調整できるようにしなくてはならない。従来、ポリシリコンのヒューズを使用して、内部抵抗器２２０を調整することが可能であったが、そのことは、領域全体を大きくし、製造コストを高くしてしまうという欠点を有する。さらに、ポリシリコンまたは金属のヒューズは、ヒューズの再生が関わるため長期間の信頼性の問題を有する。

図３は、本発明の一実施形態による、ＮＶＭ２５０に記憶された制御データを用いて、内部抵抗モジュール２２０を調整することを示している。図２および図３の両方を参照すると、図２の調整可能な内部抵抗モジュール２２０は、互いに直列に接続された複数の抵抗器を含む。この例では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３である。さらに、抵抗モジュール２２０は、抵抗器Ｒ２、Ｒ３にそれぞれ並列に接続されるスイッチ３０２、３０４を含む。

スイッチ３０２、３０４は、ＮＶＭ２５０の制御データＣ０、Ｃ１に応じてオンにされるか（閉じられるか）またはオフにされる（開かれる）。例えば、制御データＣ０、Ｃ１が「１」である場合、スイッチ３０２と３０４がオンにされ（閉じられ）、これによって、接続された抵抗器Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ短絡される。制御データＣ０、Ｃ１が「０」である場合、スイッチ３０２と３０４がオフにされ（開かれ）、このようにして、抵抗器Ｒ２とＲ３がＲ１に直列に接続されることになる。言い換えれば、スイッチ３０２、３０４により、対応する抵抗器Ｒ２、Ｒ３のそれぞれが抵抗器Ｒ１から効果的に削除されるかまたはそれに接続される。

Ｃ０が「１」であり、Ｃ１が「１」である場合、全抵抗Ｒ_ＩＮＴ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３であり、Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖｒｅｆ／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）である。Ｃ０が「１」であり、Ｃ１が「０」である場合、全抵抗Ｒ_ＩＮＴ＝Ｒ１＋Ｒ２であり、Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖｒｅｆ／（Ｒ１＋Ｒ２）である。Ｃ０が「０」であり、Ｃ１が「１」である場合、全抵抗Ｒ_ＩＮＴ＝Ｒ１＋Ｒ３であり、Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖｒｅｆ／（Ｒ１＋Ｒ３）である。Ｃ０が「０」であり、Ｃ１が「０」である場合、全抵抗Ｒ_ＩＮＴ＝Ｒ１であり、Ｉ_ＲＥＦ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ１である。このようにして、本発明のＬＥＤ駆動装置１２０は、ヒューズを使用することなく、内部抵抗モジュール２２０の抵抗Ｒ_ＩＮＴを調整し、さらに、内部抵抗器２２０を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦ、最終的には、ＬＥＤ１１２、１１４を通る電流を正確に設定することが可能となる。ＬＥＤ駆動装置２００のＩＣの内部にあるＮＶＭ２５０の適切な制御データＣ１、Ｃ２をプログラムすることによって、内部抵抗モジュール２２０の抵抗Ｒ_ＩＮＴ、さらに、内部抵抗器２２０を通る基準電流Ｉ_ＲＥＦの設定を簡単にプログラムすることができる。

図４は、本発明の一実施形態による、ＮＶＭ２５０に記憶された制御データを用いて構成することができる図２のチャージポンプ２０１を示している。構成可能なチャージポンプ２０１は、複数の動作モード、１Ｘモード、１．５Ｘモードおよび２Ｘモードの１つにおいて、バッテリ電圧（Ｖ_ＩＮ）を出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）に変換する。チャージポンプ２０１は、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２と、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４と、２Ｘモードの発生モジュール４０６とを含む。１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２は、バッテリ入力電圧Ｖ_ＩＮを受け取り、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する（ここで、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＩＮである）。出力電圧Ｖ_ＯＵＴに作用し、この出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生するために、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２は、そのＣＬＫ入力に接続された動作クロック信号（クロック）を必要とする。１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４は、バッテリ入力電圧Ｖ_ＩＮを受け取り、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する（ここで、Ｖ_ＯＵＴ＝１．５×Ｖ_ＩＮである）。出力電圧Ｖ_ＯＵＴに作用し、この出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生するために、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４も、そのＣＬＫ入力に接続された動作クロック信号（クロック）を必要とする。２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６は、バッテリ入力電圧Ｖ_ＩＮを受け取り、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する（ここで、Ｖ_ＯＵＴ＝２×Ｖ_ＩＮである）。出力電圧Ｖ_ＯＵＴに作用し、この出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生するために、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６も、そのＣＬＫ入力に接続された動作クロック信号（クロック）を必要とする。チャージポンプ２０１の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）はＬＥＤ１１２、１１４を駆動する。１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４、および２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６の内部回路自体は、従来のものであり、当業界で知られており、本明細書に開示される本発明の主題ではない。

典型的なチャージポンプは、上記のような３つの動作モード１Ｘ、１．５Ｘおよび２Ｘを有する。しかし、用いるＬＥＤによっては、チャージポンプの１つの動作モード（１Ｘ）で済ませることが可能であり、この場合、チャージポンプ２０１は低電圧ドロップアウトレギュレータとして動作する。他の用いるＬＥＤによっては、バッテリ入力電圧Ｖ_ＩＮが十分に低く低下し、かつ、ＬＥＤ１１２、１１４を横切る電圧ドロップＶ_ＬＥＤが十分に大きくなることがあるので、チャージポンプ２０１で３つの全ての動作モードを必要とする可能性がある。したがって、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６の１つ以上を便利な方法で作動または停止させることが非常に有用であろう。

ＮＶＭ２５０の制御データＤ０、Ｄ１、Ｄ２は、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６のいずれが作動状態になっているかを決定する。図４に示したように、制御データＤ０、Ｄ１、Ｄ２は、ＡＮＤゲート４０８、４１０、４１２にそれぞれ入力され、クロック信号２７０とＡＮＤがとられる。このようにして、Ｄ０＝１である場合、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２のＣＬＫ入力への信号４１４はクロック信号２７０と同じであり、したがって、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２は作動している。しかし、Ｄ０＝０である場合、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２のＣＬＫ入力への信号４１４は停止しており、したがって、１Ｘモードの電圧発生モジュール４０２は停止している。Ｄ１＝１である場合、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４のＣＬＫ入力への信号４１６はクロック信号２７０と同じであり、したがって、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４は作動している。しかし、Ｄ１＝０である場合、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４のＣＬＫ入力への信号４１６は停止しており、したがって、１．５Ｘモードの電圧発生モジュール４０４は停止している。Ｄ２＝１である場合、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６のＣＬＫ入力への信号４１８はクロック信号２７０と同じであり、したがって、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６は作動している。しかし、Ｄ２＝０である場合、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６のＣＬＫ入力への信号４１８は停止しており、したがって、２Ｘモードの電圧発生モジュール４０６は停止している。

したがって、ＮＶＭ２５０の制御データＤ０、Ｄ１、Ｄ２をプログラムすることにより、チャージポンプ２０１の動作モードの１つ以上を作動または停止させることを簡単に実現することができる。Ｄ０＝１であるが、Ｄ１＝０およびＤ２＝０である場合、チャージポンプ２０１は単一のモード（１Ｘ）のチャージポンプである。しかし、Ｄ０＝Ｄ１＝Ｄ２＝１である場合、チャージポンプ２０１は３つのモードのチャージポンプになる。したがって、異なるモードのチャージポンプを有する２つの別個のＬＥＤ駆動装置を形成する必要はない。

本発明は、ＮＶＭの適切な制御データ値でＬＥＤ駆動装置をプログラムすることによって、ＬＥＤ電流、ＬＥＤの基準電流を設定するための内部抵抗、およびチャージポンプの動作モード等の種々の特性を簡単に便利に設定し得るという利点を有する。したがって、半導体製作プロセスにおいて、同じチップから、異なる機能および特性を有するＬＥＤ駆動装置を単一のＩＣとして実現することができる。

本開示を読めば、当業者は、プログラム可能なＬＥＤ駆動装置に関する追加の代替的な構造設計および機能設計をさらに認識するであろう。したがって、本発明の特定の実施形態および用途について図示かつ説明してきたが、本発明が本明細書に開示されている正確な構造および構成要素に限定されないこと、および、添付の特許請求の範囲に記載されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示されている本発明の方法および装置の構成、動作および詳細において、当業者には明らかであろう種々の修正、変更および変形をすることが可能であることは理解されることである。

Claims (18)

1. １つ以上のＬＥＤを駆動するためのプログラム可能なＬＥＤ（発光ダイオード）駆動装置であって、
   オン・オフ可能であり、オンの時、第１の制御信号に応答して異なる複数の非零の出力電圧を前記１つ以上のＬＥＤに印加可能なチャージポンプと、
   前記１つ以上のＬＥＤを駆動するための基準電流を発生する電流レギュレータであって、該電流レギュレータは、調整可能な内部抵抗モジュールを含み、前記基準電流は、基準電圧と前記調整可能な内部抵抗モジュールの抵抗値とに基づいて生成され、
   前記調整可能な内部抵抗モジュールは、互いに直列に接続された複数の抵抗器と、第２の制御信号を受けるように接続されそれにより該調整可能な内部抵抗モジュールの抵抗値を変える複数のスイッチとを含み、
   前記１つ以上のＬＥＤの各々に接続され、第３の制御信号で制御される少なくとも２つのトランジスタと、
   不揮発性メモリであって、前記第１の制御信号が前記異なる複数の非零の出力電圧の１つを選択するように指定する第１の制御データと、前記第２の制御信号が前記調整可能な内部抵抗モジュールの抵抗を選択するように指定する第２の制御データと、前記第３の制御信号が前記少なくとも２つのトランジスタを動作させるように指定する第３の制御データとを保持するように構成された、不揮発性メモリと
   を備える
   ことを特徴とするプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
2. 前記電流レギュレータは、前記ＬＥＤの１つを駆動するための少なくとも第１のトランジスタおよび第２のトランジスタの両方と、前記基準電流を前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタにそれぞれ結合する少なくとも１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチとを含み、
   前記第１のトランジスタは、前記第２のトランジスタの幅対長さ比とは異なる幅対長さ比を有し、
   前記第３の制御データは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御して、前記ＬＥＤの前記１つを通る前記電流を調節する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
3. 前記第３の制御データは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの前記オン状態およびオフ状態をそれぞれ制御して、前記ＬＥＤの前記１つを通る前記電流を調節する第１のビットおよび第２のビットを含む
   ことを請求項２に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
4. 前記第３の制御データは、前記プログラム可能なＬＥＤ駆動装置の外部から前記不揮発性メモリに書き込むことによって、外部でプログラムされる
   ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
5. 前記電流レギュレータは、前記プログラム可能なＬＥＤ駆動装置の内部に、前記内部抵抗モジュールとしての調整可能な抵抗器を含み、
   前記基準電流は、基準電圧と前記調整可能な抵抗器の抵抗値とに基づいて発生され、
   前記調整可能な抵抗器の前記抵抗値は、前記第２の制御データに基づいて調節される
   ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
6. 前記調整可能な抵抗器が、互いに直列に接続された複数の抵抗器を含み、
   １つ以上のスイッチの各々が、前記複数の抵抗器の１つに結合され、前記スイッチの各々がオンにされた場合に、前記スイッチの前記各々が、前記対応する抵抗器を短絡するように構成され、
   前記第２の制御データが、前記１つ以上のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御して、前記調整可能な抵抗器の前記抵抗値を調節する
   ことを特徴とする請求項５に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
7. 前記調整可能な抵抗器が、互いに直列に接続された第１の抵抗器、第２の抵抗器および第３の抵抗器を含み、
   第１のスイッチおよび第２のスイッチは、前記第２の抵抗器および前記第３の抵抗器にそれぞれ結合され、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチがそれぞれオンにされた場合に、前記第２の抵抗器および前記第３の抵抗器をそれぞれ短絡するように構成され、
   前記第２の制御データが、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの前記オン状態およびオフ状態をそれぞれ制御して、前記調整可能な抵抗器の前記抵抗値を調節する第１のビットおよび第２のビットを含む
   ことを特徴とする請求項５に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
8. 前記チャージポンプは、複数の動作モードの１つ以上で動作するように構成され、各動作モードが前記入力電圧に基づいて、異なる出力電圧を発生するように構成され、
   前記複数の動作モードの前記１つ以上が、前記第１の制御データに基づいて作動または停止される
   ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
9. 前記チャージポンプは、
   各々が作動クロック信号に応答して作動する第１の動作モードの電圧発生モジュール、第２の動作モードの電圧発生モジュールおよび第３の動作モードの電圧発生モジュールと、
   各々が前記第１の動作モードの電圧発生モジュール、前記第２の動作モードの電圧発生モジュールおよび前記第３の動作モードの電圧発生モジュールのそれぞれに結合される第１のＡＮＤゲート、第２のＡＮＤゲートおよび第３のＡＮＤゲートであって、前記第２の制御データに基づいて前記作動クロック信号を通過させるかまたは遮断する第１のＡＮＤゲート、第２のＡＮＤゲートおよび第３のＡＮＤゲートと
   を含む
   ことを特徴とする請求項８に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
10. 前記１つ以上のＬＥＤが白色ＬＥＤであり、前記プログラム可能なＬＥＤ駆動装置が前記白色ＬＥＤを駆動するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
11. １つの集積回路に設けられ、１つ以上のＬＥＤを駆動するためのプログラム可能なＬＥＤ（発光ダイオード）駆動装置であって、
    プログラム可能なチャージポンプであって、電圧を受けるように接続された第１の入力端子と、異なる複数の非零の出力電圧を選択する制御信号を受ける少なくとも１つの第２の入力端子と、前記１つ以上のＬＥＤの入力ノードに接続され、前記第２の入力端子に与えられる第１の制御信号セットに応答して選択された前記異なる複数の非零の出力電圧の１つを前記１つ以上のＬＥＤに印加する出力端子と、を有するチャージポンプと、
    前記出力端子に接続されたプログラム可能な電流レギュレータであって、基準電圧と、与えられる第２の制御信号セットに応答して変化する抵抗値を持つプログラム可能な内部抵抗モジュールとに基づいて基準電流を発生させるプログラム可能な電流レギュレータと、
    前記１つ以上のＬＥＤの出力ノードに接続された回路であって、該１つ以上のＬＥＤに対して少なくとも２つのプログラム可能なトランジスタ−スイッチ対を有し、該プログラム可能なトランジスタ−スイッチ対の各々のトランジスタはサイズが異なり、前記トランジスタ及び前記スイッチが前記１つ以上のＬＥＤの出力ノードと前記プログラム可能な電流レギュレータの間に直列に接続され、前記スイッチは第３の制御信号セットに応答して制御可能な回路と、
    前記第１の制御信号セットを指定する第１の制御データ、前記第２の制御信号セットを指定する第２の制御データ、及び、第３の制御信号セットを指定する第３の制御データを記憶する不揮発性メモリとを含む
    ことを特徴とするプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
12. 前記電流レギュレータは、前記ＬＥＤの１つを駆動するための少なくとも１つの第１のトランジスタおよび第２のトランジスタの両方と、前記基準電流を前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタにそれぞれ結合する少なくとも１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチとを含み、前記第１のトランジスタが、前記第２のトランジスタの幅対長さ比とは異なる幅対長さ比を有し、
    前記第３の制御データは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御して、前記ＬＥＤの前記１つを通る前記電流を調節する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
13. 前記第３の制御データは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの前記オン状態およびオフ状態をそれぞれ制御して、前記ＬＥＤの前記１つを通る前記電流を調節する第１のビットおよび第２のビットを含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
14. 前記第３の制御データは、前記プログラム可能なＬＥＤ駆動装置の外部から前記不揮発性メモリに書き込むことによって、外部でプログラムされる
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
15. 前記調整可能な抵抗器が、互いに直列に接続された複数の抵抗器を含み、
    １つ以上のスイッチの各々が、前記複数の抵抗器の１つに結合され、前記スイッチの各々は、前記スイッチの前記各々がオンにされた場合に前記対応する抵抗器を短絡するように構成され、
    前記第２の制御データは、前記１つ以上のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御して、前記調整可能な抵抗器の前記抵抗値を調節する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
16. 前記調整可能な抵抗器は、互いに直列に接続された第１の抵抗器、第２の抵抗器および第３の抵抗器を含み、
    第１のスイッチおよび第２のスイッチが前記第２の抵抗器および前記第３の抵抗器にそれぞれ結合され、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、それぞれがオンにされた場合に、前記第２の抵抗器および前記第３の抵抗器をそれぞれ短絡するように構成され、
    前記第２の制御データは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの前記オン状態およびオフ状態をそれぞれ制御して、前記調整可能な抵抗器の前記抵抗値を調節する第１のビットおよび第２のビットを含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
17. 前記チャージポンプは、
    各々が作動クロック信号に応答して作動する第１の動作モードの電圧発生モジュール、第２の動作モードの電圧発生モジュールおよび第３の動作モードの電圧発生モジュールと、
    各々が前記第１の動作モードの電圧発生モジュール、前記第２の動作モードの電圧発生モジュールおよび前記第３の動作モードの電圧発生モジュールのそれぞれに結合される第１のＡＮＤゲート、第２のＡＮＤゲートおよび第３のＡＮＤゲートであって、前記第１の制御データに基づいて前記作動クロック信号を通過させるかまたは遮断する第１のＡＮＤゲート、第２のＡＮＤゲートおよび第３のＡＮＤゲートと
    を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。
18. 前記１つ以上のＬＥＤが白色ＬＥＤであり、前記プログラム可能なＬＥＤ駆動装置が前記白色ＬＥＤを駆動するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム可能なＬＥＤ駆動装置。

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