JP5788762B2 - LIGHT EMITTING ELEMENT DRIVE CIRCUIT, LIGHT EMITTING DEVICE USING SAME, AND DISPLAY DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子の駆動回路に関する。 The present invention relates to a drive circuit for a light emitting element.
液晶パネルのバックライトや携帯電話端末の着信表示のための光源、あるいは蛍光灯に変わる照明機器として、発光ダイオード(LED)が利用される。LEDを所望の輝度で発光させるためには、駆動回路によって、DC/DCコンバータを制御してLEDに十分な駆動電圧を供給するとともに、LEDに対して輝度に応じた駆動電流を供給する必要がある。 A light-emitting diode (LED) is used as a backlight for a liquid crystal panel, a light source for displaying an incoming call on a mobile phone terminal, or a lighting device instead of a fluorescent lamp. In order to cause an LED to emit light with a desired luminance, it is necessary to supply a sufficient driving voltage to the LED by controlling the DC / DC converter by a driving circuit and to supply a driving current according to the luminance to the LED. is there.
特許文献1には、LEDを高効率にて駆動するための回路が開示されている。特許文献1の技術では、DC/DCコンバータの出力端子と固定電圧端子の間に、LEDストリングと定電流源とを直列に接続する。この定電流源の電流を調整することができる可変電流型とし、また、DC/DCコンバータは、定電流源の降下電圧である検出電圧VDETが所定の基準電圧VREFと等しくなるように、その出力電圧を制御する。基準電圧VREFは、駆動電流の大きさにかかわらず、定電流源が安定に動作しうる電圧レベルに設定される。
近年の省エネに対する関心の高まりによって、駆動回路にはさらなる低消費電力化が求められている。 Due to the recent increase in interest in energy saving, the drive circuit is required to further reduce power consumption.
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、発光素子を効率的に駆動可能な駆動回路の提供にある。 The present invention has been made in such a situation, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a driving circuit capable of efficiently driving a light emitting element.
本発明のある態様は、N個(Nは自然数)の発光ユニットの共通接続された第1端子に駆動電圧を生成するためのDC/DCコンバータを制御するとともに、N個の発光ユニットそれぞれに駆動電流を供給する駆動回路に関する。この駆動回路は、それぞれが発光ユニットごとに設けられ、それぞれが対応する発光ユニットの第2端子と接続されるべき、N個の駆動端子と、制御電圧およびそれと連動する基準電圧を生成する基準電圧源と、それぞれが駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応する駆動端子を介して対応する発光ユニットに、制御電圧に応じた駆動電流を供給する、N個の電流源と、N個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧が、基準電圧と一致するように、DC/DCコンバータを制御する制御回路と、を備える。電流源はそれぞれ、第1端子の電位が固定された第1抵抗と、その一端が第1抵抗の第2端子と接続され、その他端が対応する駆動端子と接続される第1トランジスタと、その出力端子が第1トランジスタの制御端子と接続され、その一方の入力端子に制御電圧が印加され、その他方の入力端子が第1抵抗の第2端子と接続される第1誤差増幅器と、を含む。基準電圧源は、駆動電流を設定するための抵抗が接続されるべき電流設定端子と、その一端が電流設定端子と接続される第2トランジスタと、その出力端子が第2トランジスタの制御端子と接続され、その一方の入力端子に所定の電圧が印加され、その他方の入力端子が電流設定端子と接続される第2誤差増幅器と、第2トランジスタに流れる電流を、第1の変換係数で制御電圧に変換するとともに、第2の変換係数で中間電圧に変換する電流電圧変換回路と、電源端子と接地端子の間に順に直列に接続された第3トランジスタ、第2抵抗および第3抵抗と、その一方の入力端子に中間電圧が印加され、その他方の入力端子が第2抵抗と第3抵抗の接続点と接続され、その出力端子が第3トランジスタの制御端子と接続された第3誤差増幅器と、を含み、第3トランジスタと第2抵抗の接続点の電位を、基準電圧として出力する。 An embodiment of the present invention controls a DC / DC converter for generating a drive voltage at a first terminal commonly connected to N (N is a natural number) light emitting units, and drives each of the N light emitting units. The present invention relates to a driver circuit for supplying current. This drive circuit is provided for each light emitting unit, and each of the N drive terminals to be connected to the second terminal of the corresponding light emitting unit, a reference voltage for generating a control voltage and a reference voltage linked therewith N current sources and N drive terminals, each of which is provided for each drive terminal and supplies a drive current corresponding to the control voltage to the corresponding light emitting unit via the corresponding drive terminal. And a control circuit that controls the DC / DC converter so that the lowest voltage among the respective voltages matches the reference voltage. Each of the current sources includes a first resistor having a fixed potential at the first terminal, a first transistor having one end connected to the second terminal of the first resistor and the other end connected to the corresponding drive terminal, A first error amplifier having an output terminal connected to the control terminal of the first transistor, a control voltage applied to one input terminal thereof, and the other input terminal connected to the second terminal of the first resistor. . The reference voltage source includes a current setting terminal to which a resistor for setting a driving current is to be connected, a second transistor having one end connected to the current setting terminal, and an output terminal connected to the control terminal of the second transistor. The second error amplifier in which a predetermined voltage is applied to one input terminal and the other input terminal is connected to the current setting terminal, and the current flowing through the second transistor is controlled by the first conversion coefficient. A current-voltage conversion circuit that converts to an intermediate voltage with a second conversion coefficient, a third transistor, a second resistor, and a third resistor that are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal, and A third error amplifier in which an intermediate voltage is applied to one input terminal, the other input terminal is connected to the connection point of the second resistor and the third resistor, and its output terminal is connected to the control terminal of the third transistor It includes the potential of the third transistor and the connection point of the second resistor is output as the reference voltage.
この態様において、電流源は、制御電圧VCNTに比例した駆動電流ILEDを生成する。また基準電圧VREFは、中間電圧Vb、第2抵抗および第3抵抗の抵抗値R2、R3を用いて式(1)で与えられる。
VREF=Vb×(1+R2/R3) …(1)
制御電圧VCNTが大きくなるほど、駆動電流ILEDは大きくなり、それにしたがって電流源が安定に動作するために必要とされる駆動端子の電位が高くなる。この態様によれば、駆動電流ILEDに追従して基準電圧VREFを変化させることができ、効率を高めることができる。
In this embodiment, the current source generates a drive current I LED proportional to the control voltage V CNT . The reference voltage VREF is given by equation (1) using the intermediate voltage Vb and the resistance values R2 and R3 of the second resistor and the third resistor.
V REF = Vb × (1 + R2 / R3) (1)
The drive current I LED increases as the control voltage V CNT increases, and the drive terminal potential required for the current source to operate stably increases accordingly. According to this aspect, the reference voltage V REF can be changed following the drive current I LED , and the efficiency can be increased.
本発明の別の態様は発光装置に関する。発光装置は、N個(Nは自然数)の発光ユニットと、N個の発光ユニットの共通に接続された一端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、N個の発光ユニットそれぞれに駆動電流を供給するとともに、DC/DCコンバータを制御する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備えてもよい。 Another embodiment of the present invention relates to a light emitting device. The light emitting device includes N (N is a natural number) light emitting units, a DC / DC converter that supplies a driving voltage to one end of N light emitting units connected in common, and a driving current to each of the N light emitting units. And a drive circuit according to any one of the above-described aspects that controls the DC / DC converter.
本発明の別の態様は、ディスプレイ装置または電子機器に関する。ディスプレイ装置または電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルの背面に、その発光ユニットがバックライトとして設けられている上述の発光装置と、を備える。 Another embodiment of the present invention relates to a display device or an electronic apparatus. A display device or an electronic apparatus includes a liquid crystal panel and the above-described light emitting device in which the light emitting unit is provided as a backlight on the back surface of the liquid crystal panel.
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described components, or a conversion of the expression of the present invention between methods, apparatuses, and the like is also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、発光素子を高効率で駆動できる。 According to an aspect of the present invention, the light emitting element can be driven with high efficiency.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected to each other in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
図1は、実施の形態に係る駆動IC102を備えるディスプレイ装置1の構成を示す回路図である。ディスプレイ装置1は、バックライトとして設けられた発光装置2と、液晶パネル3を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a
発光装置2は、複数の発光ユニット4a〜4cと、DC/DCコンバータ104と、駆動IC102と、を備える。発光ユニット4a〜4cはそれぞれ、ひとつのLED、または直列に接続された複数のLEDを含むLEDストリングである。図1では3つの発光ユニット4が示されるが、発光ユニット4の個数は任意であり、少なくともひとつ設けられていればよく、一般化すると、発光装置2はN個(Nは自然数)の発光ユニット4を備える。発光ユニット4a〜4cは、液晶パネル3の背面にバックライトとして設けられる。
The
DC/DCコンバータ104は、入力電圧Vinを昇圧し、発光ユニット4a〜4cの共通に接続されたアノード(第1端子)に駆動電圧Voutを供給する。DC/DCコンバータ104は、インダクタL1、ダイオードD1、キャパシタC1を備える。DC/DCコンバータ104のトポロジーは一般的なものであるため、説明を省略する。
The DC /
駆動IC102は、発光ユニット4a〜4cそれぞれに駆動電流ILEDa〜ILEDcを供給するとともに、DC/DCコンバータ104を制御して駆動電圧Voutを調節する機能ICであり、ひとつの半導体チップに一体集積化されている。「一体集積化」とは回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。以下、駆動IC102の構成を説明する。
Drive IC102 supplies the drive current I LED a~I LED c each
駆動IC102は、複数の駆動端子(以下、LED端子)P3a〜P3cと、複数の電流源30a〜30cと、基準電圧源34と、制御回路40と、を備える。
The
LED端子P3a〜P3cは、発光ユニット4a〜4cごとに設けられる。LED端子P3a〜P3cはそれぞれ、対応する発光ユニット4のカソード(第2端子)と接続される。電流源30a〜30cは、LED端子P3a〜P3cごとに設けられ、それぞれが対応するLED端子P3a〜P3cを介して対応する発光ユニット4a〜4cに、調節可能な駆動電流ILEDa〜ILEDcを供給する。
LED terminals P3a to P3c are provided for each of the
基準電圧源34は、制御電圧VCNTおよびそれと連動する基準電圧VREFを生成する。駆動電流ILEDの大きさは、制御電圧VCNTに応じて制御される。
The
電流源30a〜30cは同様に構成される。電流源30aは、第1トランジスタM1、第1抵抗R1、第1誤差増幅器EA1を備える。第1抵抗R1の第1端子は接地される。第1トランジスタM1はNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、その一端(ソース)は第1抵抗R1の第2端子と接続され、その他端(ドレイン)は対応するLED端子P3aと接続される。第1誤差増幅器EA1の出力端子は第1トランジスタM1の制御端子(ゲート)と接続され、その一方の入力端子(非反転入力端子)には制御電圧VCNTが印加され、その他方の入力端子(反転入力端子)は第1抵抗R1の第2端子と接続される。この電流源30aによって、式(2)で与えられように、制御電圧VCNTに比例した駆動電流ILEDaが生成される。
ILEDa=VCNT/R1 …(2)
I LED a = V CNT / R1 (2)
制御回路40は、LED端子P3a〜P3cそれぞれの電圧VLEDa〜VLEDcのうち最も低い電圧が基準電圧VREFと一致するように、DC/DCコンバータ104を制御する。制御回路40は、誤差増幅器42、オシレータ44、PWMコンパレータ46、ドライバ48、スイッチングトランジスタ50を備える。
The
スイッチングトランジスタ50は、DC/DCコンバータ104のインダクタL1の経路上に設けられる。誤差増幅器42、オシレータ44、PWMコンパレータ46は、いわゆるパルス幅変調器を構成する。誤差増幅器42は、電圧VLEDa〜VLEDcのうち最も低い電圧と基準電圧VREFとの誤差に応じた誤差電圧Verrを生成する。オシレータ44は、三角波もしくはのこぎり波の周期信号Voscを発生する。PWMコンパレータ46は、誤差電圧Verrと周期信号Voscを比較し、パルス幅変調されたパルス信号Spwmを生成する。ドライバ48はパルス信号Spwmにもとづいてスイッチングトランジスタ50をスイッチングする。なお制御回路40の構成は特に限定されず、図1の電圧モード方式の他、ピーク電流モード方式、平均電流モード方式なども採用しうる。
The switching
図2は、基準電圧源34の構成を示す回路図である。
基準電圧源34は、電流設定端子ISET、第2トランジスタM2、第2誤差増幅器EA2、電流電圧変換回路36、第3トランジスタM3、第2抵抗R2、第3抵抗R3、クランプ回路38を含む。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the
The
電流設定端子ISETには、駆動電流ILEDa〜ILEDcを設定するための電流設定抵抗RSETが接続される。第2トランジスタM2はNチャンネルMOSFETであり、その一端(ソース)は、電流設定端子ISETと接続される。第2誤差増幅器EA2の出力端子は第2トランジスタM2の制御端子(ゲート)と接続され、その一方の入力端子(非反転入力端子)には所定の電圧Vaが印加され、その他方の入力端子(反転入力端子)は電流設定端子と接続される。所定の電圧Vaはたとえばバンドギャップリファレンス回路により生成される、温度や電源電圧に依存しない一定の電圧であることが望ましい。 A current setting resistor R SET for setting the drive currents I LED a to I LED c is connected to the current setting terminal ISET. The second transistor M2 is an N-channel MOSFET, and one end (source) thereof is connected to the current setting terminal ISET. The output terminal of the second error amplifier EA2 is connected to the control terminal (gate) of the second transistor M2, a predetermined voltage Va is applied to one input terminal (non-inverting input terminal), and the other input terminal ( The inverting input terminal is connected to the current setting terminal. The predetermined voltage Va is preferably a constant voltage generated by, for example, a bandgap reference circuit and independent of temperature and power supply voltage.
第2トランジスタM2には、式(3)で与えられる電流設定抵抗RSETに反比例する電流IM2が流れる。
IM2=Va/RSET …(3)
A current I M2 that is inversely proportional to the current setting resistance R SET given by Equation (3) flows through the second transistor M2.
I M2 = Va / R SET (3)
電流電圧変換回路36は、第2トランジスタM2に流れる電流IM2を、第1の変換係数α1で制御電圧VCNTに変換するとともに、第2の変換係数α2で中間電圧Vbに変換する。
The current-
電流電圧変換回路36は、第4トランジスタM4、第5トランジスタM5、第6トランジスタM6、第4抵抗R4、第5抵抗R5を含む。
The current-
第4トランジスタM4はPチャンネルMOSFETであり、第2トランジスタM2に流れる電流IM2の経路上に設けられる。第5トランジスタM5は第4トランジスタM4と同型のPチャンネルMOSFETであり、第4トランジスタM4とともに、第4トランジスタM4を入力とするカレントミラー回路を形成する。第4抵抗R4は、第5トランジスタM5の経路上に設けられ、その第1端子が接地されてその電位が固定される。第4抵抗R4の第2端子の電位が、制御電圧VCNTとして出力される。第4トランジスタM4と第5トランジスタM5からなるカレントミラー回路のミラー比をK1とするとき、制御電圧VCNTは、式(4)で与えられる。
VCNT=K1×IM2×R4 …(4)
つまり、α1=K1×R4である。
The fourth transistor M4 is a P-channel MOSFET, and is provided on the path of the current I M2 flowing through the second transistor M2. The fifth transistor M5 is a P-channel MOSFET of the same type as the fourth transistor M4, and forms a current mirror circuit with the fourth transistor M4 as an input together with the fourth transistor M4. The fourth resistor R4 is provided on the path of the fifth transistor M5, and its potential is fixed by grounding its first terminal. The potential of the second terminal of the fourth resistor R4 is output as the control voltage VCNT . When the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the fourth transistor M4 and the fifth transistor M5 is K1, the control voltage VCNT is given by Expression (4).
V CNT = K1 × I M2 × R4 (4)
That is, α1 = K1 × R4.
第1抵抗R1と第4抵抗R4はペアリングされる。「ペアリング」とは、2つの素子を半導体基板上に近接して配置することをいう。ペアリングにより、第1抵抗R1と第4抵抗R4に対する、プロセスばらつき温度変動などが等しくなり、2つの抵抗の抵抗値の相対的な精度(比精度)を高めることができる。 The first resistor R1 and the fourth resistor R4 are paired. “Pairing” means that two elements are arranged close to each other on a semiconductor substrate. By pairing, process variation temperature fluctuations and the like for the first resistor R1 and the fourth resistor R4 are equal, and the relative accuracy (ratio accuracy) of the resistance values of the two resistors can be increased.
第6トランジスタM6は、第4トランジスタM4とともに第4トランジスタM4を入力とするカレントミラー回路を形成する。第5抵抗R5は、第6トランジスタM6の経路上に設けられ、その第1端子が接地されてその電位が固定される。第4トランジスタM4と第6トランジスタM6からなるカレントミラー回路のミラー比をK2とするとき、第5抵抗R5の第2端子の電位は式(5)で与えられ、中間電圧Vbとして出力される。
Vb=K2×IM2×R5 …(5)
つまりα2=K2×R5である。第5抵抗R5は、その他の抵抗に対する相対的な精度よりも、絶対的な精度が高くなるように構成することが望ましい。したがって第5抵抗R5は、温度依存性が小さい素子とする。具体的には、負の温度特性を有するポリ抵抗と、正の温度特性を有するベース抵抗と、を組み合わせることにより、温度依存性の小さな抵抗を形成することができる。あるいはフラットな温度特性が保証されたチップ部品、あるいはディップ部品を使用してもよく、公知のあるいは将来利用可能な抵抗素子を利用しうる。
The sixth transistor M6 forms a current mirror circuit having the fourth transistor M4 as an input together with the fourth transistor M4. The fifth resistor R5 is provided on the path of the sixth transistor M6, and its first terminal is grounded and its potential is fixed. When the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the fourth transistor M4 and the sixth transistor M6 is K2, the potential of the second terminal of the fifth resistor R5 is given by Expression (5) and is output as the intermediate voltage Vb.
Vb = K2 × I M2 × R5 (5)
That is, α2 = K2 × R5. It is desirable that the fifth resistor R5 is configured to have higher absolute accuracy than the relative accuracy with respect to other resistors. Therefore, the fifth resistor R5 is an element having a small temperature dependency. Specifically, a resistance having a small temperature dependency can be formed by combining a poly resistance having a negative temperature characteristic and a base resistance having a positive temperature characteristic. Alternatively, a chip component or a dip component with a guaranteed flat temperature characteristic may be used, and a known or future available resistance element may be used.
なお、α1=α2であるときには、第6トランジスタM6と第5抵抗R5を省略し、制御電圧VCNTを中間電圧Vbとして利用してもよい。 When α1 = α2, the sixth transistor M6 and the fifth resistor R5 may be omitted, and the control voltage VCNT may be used as the intermediate voltage Vb.
第3トランジスタM3、第2抵抗R2および第3抵抗R3は、電源端子と接地端子の間に順に直列に接続される。第3トランジスタM3はNチャンネルMOSFETである。第3誤差増幅器EA3の一方の入力端子(非反転入力端子)には中間電圧Vbが印加され、その他方の入力端子(反転入力端子)は、第2抵抗R2と第3抵抗R3の接続点と接続され、その出力端子は、第3トランジスタM3の制御端子(ゲート)と接続される。第3トランジスタM3と第2抵抗R2の接続点の電位は、式(6)で与えられ、基準電圧VREFとして出力される。
VREF=Vb×(1+R2/R3) …(6)
The third transistor M3, the second resistor R2, and the third resistor R3 are sequentially connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. The third transistor M3 is an N-channel MOSFET. The intermediate voltage Vb is applied to one input terminal (non-inverting input terminal) of the third error amplifier EA3, and the other input terminal (inverting input terminal) is connected to the connection point of the second resistor R2 and the third resistor R3. The output terminal is connected to the control terminal (gate) of the third transistor M3. The potential at the connection point between the third transistor M3 and the second resistor R2 is given by Expression (6) and is output as the reference voltage VREF .
V REF = Vb × (1 + R2 / R3) (6)
以上が駆動IC102の構成である。続いてその動作を説明する。
図3(a)は、電流源30の両端間の電圧(LED端子電圧)VLEDと駆動電流ILEDの関係を、図3(b)は駆動電流ILEDと基準電圧VREFの関係を示す図である。
The above is the configuration of the driving
3A shows the relationship between the voltage (LED terminal voltage) V LED across the current source 30 and the drive current I LED , and FIG. 3B shows the relationship between the drive current I LED and the reference voltage V REF. FIG.
図3(a)に着目すると、電流源30がI1(たとえば20mA)の駆動電流ILEDを生成するためには、LED端子の電圧VLEDは、第1の動作保証電圧Vx1より高くなければならない。駆動電流ILEDが、I2(たとえば40mA)、I3(たとえば60mA)と増加するにしたがい、LED端子にはさらに高い動作保証電圧Vx2、Vx3を確保する必要がある。 When attention is paid to FIG. 3A, in order for the current source 30 to generate the drive current I LED of I 1 (for example, 20 mA), the voltage V LED at the LED terminal must be higher than the first operation guarantee voltage Vx1. Don't be. As the drive current I LED increases to I 2 (for example, 40 mA) and I 3 (for example, 60 mA), it is necessary to secure higher operation guarantee voltages Vx2 and Vx3 at the LED terminals.
基準電圧源34が生成する基準電圧VREFを、駆動電流ILEDの値によらずに固定する場合には、想定される最大の駆動電流ILED(たとえばI3=60mA)が生成できるように、常に基準電圧VREFを電圧値Vx3以上に設定する必要がある。図3(b)の一点鎖線(II)は、基準電圧VREFを固定した場合を示す。
この場合、駆動電流I1(20mA)を生成する際に、電流源30の両端間の電圧VLEDは電圧Vx1で足りるところ、それよりも高い動作点Vx3で動作させることになるため無駄な電力が消費される。
The reference voltage V REF to the
In this case, when the drive current I 1 (20 mA) is generated, the voltage V LED between the both ends of the current source 30 is sufficient by the voltage Vx1, but is operated at a higher operating point Vx3 than that. Is consumed.
実施の形態に係る駆動IC102において、駆動電流ILEDは式(7)で与えられる。
ILED=K1×R4/(RSET×R1)×Va …(7)
上述のように第1抵抗R1と第4抵抗R4はペアリングされるため、R4/R1は温度やプロセスばらつきによらずに一定とみなすことができ、ミラー比K1も、温度やプロセスばらつきによらずに一定とみなせる。したがって、温度変動やプロセスばらつきによらずに安定化される駆動電流ILEDを生成できる。
In the driving
I LED = K1 × R4 / (R SET × R1) × Va (7)
As described above, since the first resistor R1 and the fourth resistor R4 are paired, R4 / R1 can be regarded as constant regardless of temperature and process variation, and the mirror ratio K1 also depends on temperature and process variation. Can be considered constant. Therefore, it is possible to generate a drive current I LED that is stabilized without being affected by temperature fluctuations or process variations.
基準電圧VREFは、式(8)で与えられる。
VREF=K2×(1+R2/R3)×R5/RSET×Va …(8)
式(7)および式(8)から明らかなように、駆動電流ILEDおよび基準電圧VREFは両方とも所定の電圧Vaに比例し、電流設定抵抗RSETに反比例する。基準電圧VREFと駆動電流ILEDには、式(9)の比例関係が成り立つ。
VREF=β×ILED
β=K2・(1+R2/R3)×R1×R5/{K1×R4} …(9)
The reference voltage V REF is given by equation (8).
V REF = K2 × (1 + R2 / R3) × R5 / R SET × Va (8)
As is clear from the equations (7) and (8), the drive current I LED and the reference voltage V REF are both proportional to the predetermined voltage Va and inversely proportional to the current setting resistance R SET . The proportional relationship of Expression (9) is established between the reference voltage V REF and the drive current I LED .
V REF = β × I LED
β = K2 / (1 + R2 / R3) × R1 × R5 / {K1 × R4} (9)
式(9)で与えられる基準電圧VREFは、図3(b)に実線(I)で示される。実線(I)は後述のクランプ回路38を動作させない状態を示す。このように、駆動電流ILEDに応じて基準電圧VREFを変化させることにより、電流源30における無駄な電力消費を低減することができ、発光ユニット4を高効率で駆動することができる。 The reference voltage V REF given by the equation (9) is indicated by a solid line (I) in FIG. A solid line (I) indicates a state where a clamp circuit 38 described later is not operated. Thus, by changing the reference voltage V REF according to the drive current I LED , wasteful power consumption in the current source 30 can be reduced, and the light emitting unit 4 can be driven with high efficiency.
図1の発光装置2において、LED端子P3から発光ユニット4が外れると(オープン故障)、LED端子の電位VLEDが接地電圧付近まで低下する。この性質を利用して、オープン検出を行うオープン検出回路(不図示)を備える場合がある。オープン検出回路は、LED端子電圧VLEDがゼロ付近のオープン検出しきい値VTHより低くなると、オープン状態と判定する。
In the
図3(b)の実線(I)に示すように、駆動電流ILEDが小さな領域において、基準電圧VREFが小さくなる。LED端子P3の電位VLEDは、基準電圧VREFと一致するように帰還制御されるところ、基準電圧VREFが、オープン検出しきい値電圧VTHより低くなると、オープン故障していないにもかかわらず、オープン状態と誤判定される。 As shown by the solid line (I) in FIG. 3B, the reference voltage V REF is small in the region where the drive current I LED is small. The potential V LED of the LED terminal P3 is feedback controlled so as to coincide with the reference voltage V REF, and when the reference voltage V REF becomes lower than the open detection threshold voltage V TH , although an open failure has not occurred. Therefore, it is erroneously determined as an open state.
この問題を解決するために、クランプ回路38が設けられる。クランプ回路38は、基準電圧VREFが、所定の下限電圧レベルVL以下とならないようにクランプする。下限電圧レベルVLは、オープン検出しきい値電圧VTH以上に設定すればよい。図2において、クランプ回路38は、中間電圧Vbを、下限電圧レベルVLに対応したレベルVL’以下とならないようにクランプすることにより、間接的に基準電圧VREFをクランプする。当然のことながら、クランプ回路38は、基準電圧VREFを直接クランプしてもよい。 In order to solve this problem, a clamp circuit 38 is provided. The clamp circuit 38 clamps the reference voltage V REF so as not to be equal to or lower than a predetermined lower limit voltage level V L. The lower limit voltage level V L may be set to be equal to or higher than the open detection threshold voltage V TH . In FIG. 2, the clamp circuit 38 indirectly clamps the reference voltage V REF by clamping the intermediate voltage Vb so as not to be equal to or lower than the level V L ′ corresponding to the lower limit voltage level V L. Of course, the clamp circuit 38 may directly clamp the reference voltage VREF .
クランプ回路38を動作させたときの基準電圧VREFは、図3(b)の一点鎖線(III)に示される。クランプ回路38を設けることにより、オープン状態の誤検出を防止することができる。 The reference voltage V REF when the clamp circuit 38 is operated is indicated by a one-dot chain line (III) in FIG. By providing the clamp circuit 38, it is possible to prevent erroneous detection of the open state.
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
実施の形態では、ディスプレイ装置1の発光ユニット4を駆動する駆動IC102を説明したが、本発明の用途はそれに限定されない。たとえば本発明は、LEDを用いた照明(発光装置)にも利用できる。
In the embodiment, the driving
トランジスタは、MOSFETに限定されず、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、Nチャンネル(NPN型)とPチャンネル(PNP型)は相互に置換しうることが当業者には理解される。 The transistor is not limited to a MOSFET, and a bipolar transistor may be used. Further, those skilled in the art will understand that the N channel (NPN type) and the P channel (PNP type) can be replaced with each other.
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
1…ディスプレイ装置、2…発光装置、3…液晶パネル、4…発光ユニット、P3…LED端子、30…電流源、M1…第1トランジスタ、EA1…第1誤差増幅器、R1…第1抵抗、34…基準電圧源、ISET…電流設定端子、EA2…第2誤差増幅器、R2…第2抵抗、M2…第2トランジスタ、EA3…第3誤差増幅器、M3…第3トランジスタ、R3…第3抵抗、R4…第4抵抗、36…電流電圧変換回路、M4…第4トランジスタ、M5…第5トランジスタ、M6…第6トランジスタ、R5…第5抵抗、R6…第6抵抗、38…クランプ回路、40…制御回路、42…誤差増幅器、44…オシレータ、46…PWMコンパレータ、48…ドライバ、50…スイッチングトランジスタ、102…駆動IC、104…DC/DCコンバータ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
それぞれが前記発光ユニットごとに設けられ、それぞれが対応する前記発光ユニットの第2端子と接続されるべき、N個の駆動端子と、
制御電圧およびそれと連動する基準電圧を生成する基準電圧源と、
それぞれが前記駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応する前記駆動端子を介して対応する前記発光ユニットに、前記制御電圧に応じた駆動電流を供給する、N個の電流源と、
前記N個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧が、前記基準電圧と一致するように、前記DC/DCコンバータを制御する制御回路と、
を備え、
前記電流源はそれぞれ、
第1端子の電位が固定された第1抵抗と、
その一端が前記第1抵抗の第2端子と接続され、その他端が対応する駆動端子と接続される第1トランジスタと、
その出力端子が前記第1トランジスタの制御端子と接続され、その一方の入力端子に前記制御電圧が印加され、その他方の入力端子が前記第1抵抗の第2端子と接続される第1誤差増幅器と、
を含み、
前記基準電圧源は、
前記駆動電流を設定するための抵抗が接続されるべき電流設定端子と、
その一端が前記電流設定端子と接続される第2トランジスタと、
その出力端子が前記第2トランジスタの制御端子と接続され、その一方の入力端子に所定の電圧が印加され、その他方の入力端子が前記電流設定端子と接続される第2誤差増幅器と、
前記第2トランジスタに流れる電流を、第1の変換係数で前記制御電圧に変換するとともに、第2の変換係数で中間電圧に変換する電流電圧変換回路と、
電源端子と接地端子の間に順に直列に接続された第3トランジスタ、第2抵抗および第3抵抗と、
その一方の入力端子に前記中間電圧が印加され、その他方の入力端子が前記第2抵抗と前記第3抵抗の接続点と接続され、その出力端子が前記第3トランジスタの制御端子と接続された第3誤差増幅器と、
を含み、前記第3トランジスタと前記第2抵抗の接続点の電位を、前記基準電圧として出力することを特徴とする駆動回路。 A driving circuit for controlling a DC / DC converter for generating a driving voltage at a first terminal commonly connected to N (N is a natural number) light emitting units and supplying a driving current to each of the N light emitting units. Because
N drive terminals, each of which is provided for each light-emitting unit, each of which should be connected to a second terminal of the corresponding light-emitting unit;
A reference voltage source for generating a control voltage and a reference voltage linked thereto;
N current sources each provided for each of the drive terminals, and supplying a drive current according to the control voltage to the corresponding light emitting unit via the corresponding drive terminal;
A control circuit that controls the DC / DC converter so that the lowest voltage among the voltages of the N drive terminals matches the reference voltage;
With
Each of the current sources is
A first resistor in which the potential of the first terminal is fixed;
A first transistor having one end connected to the second terminal of the first resistor and the other end connected to a corresponding drive terminal;
A first error amplifier whose output terminal is connected to the control terminal of the first transistor, the control voltage is applied to one input terminal, and the other input terminal is connected to the second terminal of the first resistor. When,
Including
The reference voltage source is
A current setting terminal to which a resistor for setting the drive current is to be connected;
A second transistor having one end connected to the current setting terminal;
A second error amplifier having an output terminal connected to the control terminal of the second transistor, a predetermined voltage applied to one input terminal thereof, and the other input terminal connected to the current setting terminal;
A current-voltage conversion circuit that converts a current flowing through the second transistor into the control voltage with a first conversion coefficient and converts the current into an intermediate voltage with a second conversion coefficient;
A third transistor, a second resistor and a third resistor connected in series between the power supply terminal and the ground terminal in order;
The intermediate voltage is applied to one of the input terminals, the other input terminal is connected to the connection point of the second resistor and the third resistor, and the output terminal is connected to the control terminal of the third transistor. A third error amplifier;
And a potential at a connection point between the third transistor and the second resistor is output as the reference voltage.
前記第2トランジスタに流れる電流の経路上に設けられた第4トランジスタと、
前記第4トランジスタとともに、前記第4トランジスタを入力とするカレントミラー回路を形成する第5トランジスタと、
前記第5トランジスタの経路上に設けられ、その第1端子の電位が固定された第4抵抗と、
を含み、前記第4抵抗の第2端子の電位を、前記制御電圧として出力することを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 The current-voltage conversion circuit is
A fourth transistor provided on a path of a current flowing through the second transistor;
A fifth transistor forming a current mirror circuit having the fourth transistor as an input together with the fourth transistor;
A fourth resistor provided on the path of the fifth transistor, the potential of the first terminal being fixed;
The drive circuit according to claim 1, wherein a potential of a second terminal of the fourth resistor is output as the control voltage.
前記第4トランジスタとともに、前記第4トランジスタを入力とするカレントミラー回路を形成する第6トランジスタと、
前記第6トランジスタの経路上に設けられ、その第1端子の電位が固定された第5抵抗と、
をさらに含み、前記第5抵抗の第2端子の電位を、前記中間電圧として出力することを特徴とする請求項3または4に記載の駆動回路。 The current-voltage conversion circuit is
A sixth transistor forming a current mirror circuit having the fourth transistor as an input together with the fourth transistor;
A fifth resistor provided on the path of the sixth transistor, the potential of the first terminal of which is fixed;
5. The drive circuit according to claim 3, wherein the drive circuit outputs the potential of the second terminal of the fifth resistor as the intermediate voltage.
前記N個の発光ユニットの共通に接続された一端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、
前記N個の発光ユニットそれぞれに駆動電流を供給するとともに、前記DC/DCコンバータを制御する請求項1から8のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。 N light emitting units (N is a natural number),
A DC / DC converter for supplying a driving voltage to one end of the N light emitting units connected in common;
The drive circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein a drive current is supplied to each of the N light emitting units and the DC / DC converter is controlled.
A light emitting device comprising:
前記液晶パネルの背面に、その発光ユニットがバックライトとして設けられている請求項9に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。 LCD panel,
The light emitting device according to claim 9, wherein the light emitting unit is provided as a backlight on the back surface of the liquid crystal panel;
A display device comprising:
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