JP6131064B2 - 発光装置の制御回路、それを用いた発光装置および電子機器 - Google Patents
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Description
ILED=VREF1/Rs
VLED=VOUT−VF
つまり、発光素子6の順方向電圧VFが小さくなると、コレクタ電圧VLEDは高くなる。図1の制御回路2rでは、第2誤差増幅器EA2に、コレクタ電圧VLEDが入力されるため、制御回路2rのLED端子に接続される回路素子の耐圧を高く設計する必要があり、コストが高くなる。
これにより、フィードバックチャンネルのパワートランジスタのコレクタ電圧を、フィードバックによって目標レベルに安定化でき、その他のチャンネルのパワートランジスタのコレクタ電圧を、目標レベルより高いレベルに維持することができる。
この構成によれば、ベース電流が増大するほど第2検出電圧を低下させることができる。また、所定係数に応じてフィードバックゲインを定めることができる。
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
複数の検出抵抗Rs1〜RsNはそれぞれ、対応するパワートランジスタQ1_1〜Q1_Nのエミッタと接地端子の間に設けられる。
第iチャンネルCHiの第1誤差増幅器EA1は、対応する検出抵抗Rsiの電圧降下Vsiに応じた第1検出電圧Vsiと所定の第1基準電圧VREF1の誤差を増幅することにより第1誤差信号VERR1を生成し、対応する第1トランジスタM1の制御端子(ゲート)に出力する。第1トランジスタM1はバイポーラトランジスタであってもよい。
第iチャンネルのベース電流検出部31_iは、対応する第1トランジスタM1_iに流れる電流、すなわち対応するパワートランジスタQ1_iのベース電流Ibiを、それに応じた第2検出電圧VDETiに変換する。
図3(a)、(b)は、図2の制御回路2の動作を示す図である。
全てのチャンネルにおいて、コレクタ電流Ic、つまり駆動電流ILEDが等しい目標レベルILED_REF(=VREF1/Rs)に安定化されているとき、ベース電流Ibが大きいほど、コレクタエミッタ間電圧VCEは小さくなる。したがって、コレクタエミッタ間電圧VCEは、フィードバックチャンネルCHjにおいて最小値VMINとなる。
VLED=VCE+Vs=VCE+VREF1
図4は、ベース電流検出部31の構成例を示す回路図である。図4には、単一のチャンネルCHiのみが示される。ベース電流検出部31_iは、定電流源32、電流増幅回路34、変換抵抗36を備える。
定電流源32は、所定のバイアス電流Icを生成する。電流増幅回路34は、第1トランジスタM1_iからパワートランジスタQ1_iに供給されるベース電流Ibiを所定係数倍(×K)した検出電流IDETiを生成する。
変換抵抗36の一端は接地され、その電位が固定される。変換抵抗36は、バイアス電流Icと検出電流IDETiを合成した電流Idの経路上に設けられる。合成電流Idは、以下の式(1)で与えられる。
Id=Ic−IDETi …(1)
VDETi=Rt×Id=Rt×(Ic−IDETi)
=Rt×(Ic−K×Ibi) …(2)
IDETi=K1×K2×Ibi
K1=I1/Ibi=R1/R2
となる。
K2=IDETi/I1=R3/R4
となる。
フィードバック回路30の構成は図2のそれには限定されない。当業者であれば、第1トランジスタM1に流れる電流Ibと、その目標値IbREFの誤差に応じた信号VERR2を生成可能な回路にさまざまな変形例が存在することが理解される。
実施の形態では、多チャンネルの構成を説明したが、チャンネル数N=1においても本発明は有効である。
発光素子6は、LEDストリングには限定されず、現在、あるいは将来利用可能なその他の発光素子であってもよい。
実施の形態では、発光装置1の用途として液晶パネルのバックライトを説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば発光装置1は、照明機器などにも利用可能である。
実施の形態ではインダクタL1を用いた非絶縁型のスイッチング電源を説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のスイッチング電源にも適用可能である。
また、本実施の形態で説明した各信号の、ハイレベル、ローレベルの設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。
Claims (17)
- 発光装置の制御回路であって、
前記発光装置は、
発光素子と、
前記発光素子の第1端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
そのコレクタが前記発光素子の第2端子と接続されたNPN型バイポーラトランジスタのパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのエミッタと接地端子の間に設けられた検出抵抗と、
を備え、
前記制御回路は、
前記パワートランジスタのベースと接続され、前記パワートランジスタにベース電流を供給する第1トランジスタと、
前記検出抵抗の電圧降下に応じた第1検出電圧と所定の第1基準電圧の誤差を増幅することにより第1誤差信号を生成し、前記第1トランジスタの制御端子に出力する第1誤差増幅器と、
前記ベース電流が所定の目標電流に近づくように大きさが調節される第2誤差信号を生成するフィードバック回路と、
前記第2誤差信号に応じてデューティ比が調節されるパルス変調信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス変調信号に応じて、前記スイッチング電源のスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
を備え、
前記発光装置は、複数のチャンネルを有し、
前記発光素子、前記パワートランジスタ、前記検出抵抗、前記第1トランジスタ、前記第1誤差増幅器のセットは、チャンネルごとに設けられ、
前記フィードバック回路は、複数のチャンネルのうち、前記ベース電流が最も大きいチャンネルをフィードバックチャンネルとし、当該フィードバックチャンネルの前記ベース電流にもとづいて、前記第2誤差信号を生成し、
前記フィードバック回路は、
チャンネルごとに設けられ、前記ベース電流を、それに応じた第2検出電圧に変換する複数のベース電流検出部と、
前記フィードバックチャンネルの前記第2検出電圧と所定の第2基準電圧の誤差を増幅することにより、前記第2誤差信号を生成する第2誤差増幅器と、
を含み、
前記ベース電流検出部は、
所定のバイアス電流を生成する定電流源と、
前記ベース電流を所定係数倍した検出電流を生成する電流増幅回路と、
その一端の電位が固定され、前記バイアス電流と前記検出電流を合成した電流の経路上に設けられた変換抵抗と、
を備え、前記変換抵抗の電圧降下を、前記第2検出電圧として出力することを特徴とする制御回路。 - 発光装置の制御回路であって、
前記発光装置は、
発光素子と、
前記発光素子の第1端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
そのコレクタが前記発光素子の第2端子と接続されたNPN型バイポーラトランジスタのパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのエミッタと接地端子の間に設けられた検出抵抗と、
を備え、
前記制御回路は、
前記パワートランジスタのベースと接続され、前記パワートランジスタにベース電流を供給する第1トランジスタと、
前記検出抵抗の電圧降下に応じた第1検出電圧と所定の第1基準電圧の誤差を増幅することにより第1誤差信号を生成し、前記第1トランジスタの制御端子に出力する第1誤差増幅器と、
前記ベース電流が所定の目標電流に近づくように大きさが調節される第2誤差信号を生成するフィードバック回路と、
前記第2誤差信号に応じてデューティ比が調節されるパルス変調信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス変調信号に応じて、前記スイッチング電源のスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
を備え、
前記フィードバック回路は、
前記ベース電流を、それに応じた第2検出電圧に変換するベース電流検出部と、
前記第2検出電圧と所定の第2基準電圧の誤差を増幅することにより、前記第2誤差信号を生成する第2誤差増幅器と、
を含み、
前記ベース電流検出部は、
所定のバイアス電流を生成する定電流源と、
前記ベース電流を所定係数倍した検出電流を生成する電流増幅回路と、
その一端の電位が固定され、前記バイアス電流と前記検出電流を合成した電流の経路上に設けられた変換抵抗と、
を備え、前記変換抵抗の電圧降下を、前記第2検出電圧として出力することを特徴とする制御回路。 - 前記発光装置は、複数のチャンネルを有し、
前記発光素子、前記パワートランジスタ、前記検出抵抗、前記第1トランジスタ、前記第1誤差増幅器のセットは、チャンネルごとに設けられ、
前記フィードバック回路は、複数のチャンネルのうち、前記ベース電流が最も大きいチャンネルをフィードバックチャンネルとし、当該フィードバックチャンネルの前記ベース電流にもとづいて、前記第2誤差信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の制御回路。 - 前記ベース電流検出部は、チャンネルごとに設けられ、
前記第2誤差増幅器は、前記フィードバックチャンネルの前記第2検出電圧と所定の第2基準電圧の誤差を増幅することにより、前記第2誤差信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の制御回路。 - 前記ベース電流検出部は、前記ベース電流が増大するほど前記第2検出電圧が低下するように構成され、
前記第2誤差増幅器は、複数のチャンネルそれぞれの前記第2検出電圧のうち最も低い電圧と前記第2基準電圧の誤差を増幅することを特徴とする請求項1または4に記載の制御回路。 - 前記電流増幅回路は、
前記ベース電流に第1係数を乗じた第1電流を生成する第1電流変換部と、
前記第1電流に第2係数を乗じて、前記検出電流を生成する第2電流変換部と、
を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の制御回路。 - 前記第1電流変換部は、
その一端の電位が固定され、前記ベース電流の経路上に設けられた第1抵抗と、
前記第1抵抗の電圧降下を、それに比例した前記第1電流に変換する第1電圧/電流変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の制御回路。 - 前記第1電圧/電流変換回路は、
その一端の電位が固定された第2抵抗と、
前記第2抵抗の他端と接続された第2トランジスタと、
その第1入力端子に、前記第1抵抗の他端の電圧が入力され、その第2入力端子に、前記第2抵抗と前記第2トランジスタの接続点の電位が入力され、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た第3誤差増幅器と、
を含み、前記第2トランジスタに流れる電流が、前記第1電流であることを特徴とする請求項7に記載の制御回路。 - 前記第2電流変換部は、
その一端の電位が固定され、前記第1電流の経路上に設けられた第3抵抗と、
前記第3抵抗の電圧降下を、それに比例した前記検出電流に変換する第2電圧/電流変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の制御回路。 - 前記第2電圧/電流変換回路は、
その一端の電位が固定された第4抵抗と、
前記第4抵抗の他端と接続された第3トランジスタと、
その第1入力端子に、前記第3抵抗の他端の電圧が入力され、その第2入力端子に、前記第4抵抗と前記第3トランジスタの接続点の電位が入力され、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4誤差増幅器と、
を含み、前記第3トランジスタに流れる電流が、前記検出電流であることを特徴とする請求項9に記載の制御回路。 - 前記第1電流変換部および前記第2電流変換部は、互いに天地反転した対称な構成を有することを特徴とする請求項6に記載の制御回路。
- 前記第1電流変換部は、前記ベース電流を所定係数倍して折り返し、前記第1電流を生成する第1カレントミラー回路を含むことを特徴とする請求項6に記載の制御回路。
- 前記第2電流変換部は、前記第1電流を所定係数倍して折り返し、前記検出電流を生成する第2カレントミラー回路を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の制御回路。
- 前記第1トランジスタ、前記第1誤差増幅器、前記フィードバック回路、前記パルス変調器、前記ドライバは、ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の制御回路。
- 前記発光素子は、直列に接続された複数の発光ダイオードを含むLEDストリングであることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の制御回路。
- 発光素子と、
前記発光素子の第1端子に駆動電圧を供給するスイッチング電源と、
そのコレクタが発光素子の第2端子と接続されたNPN型バイポーラトランジスタのパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのエミッタと接地端子の間に設けられた検出抵抗と、
請求項1から15のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項16に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
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