JP6206000B2 - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、ノーマリーオンタイプのスイッチング素子を用いてＬＥＤを定電流で点灯するＬＥＤ駆動回路に関する。

近年、半導体基板にＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＳｉＣ（炭化珪素）等を用いた低損失なワイドバンドギャップ半導体素子を、スイッチング電源回路のスイッチング素子として用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。スイッチング素子としてワイドバンドギャップ半導体素子を用いることで、電源効率を下げることなく、動作周波数を上げることができ、装置の小型化を実現することができる。

ワイドバンドギャップ半導体素子は、通常ノーマリーオンタイプであり、ゲート・ソース間電圧であるＶｇｓが０Ｖでオン、Ｖｇｓが閾値Ｖｔｈ（負電圧）よりも低いマイナス電位でオフといった特性を持ち、特許文献１では、リアクトルに流れる増加電流が所定値に達したときにスイッチング素子（ワイドバンドギャップ半導体素子）をオフさせる自励式のチョッパ回路が開示されている。

特開２０１１−１９９０２４号公報

しかしながら、従来技術では、図５に示すように、リアクトル電流のピーク値Ｉｐが一定になるように制御されることになり、入力電圧が変動する場合には、定電流特性が悪化してしまうという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、スイッチング素子としてワイドバンドギャップ半導体を用いて高周波化した降圧チョッパ回路において、入力電圧変動があっても定電流特性を維持できるＬＥＤ駆動回路を提供することにある。

本発明のＬＥＤ駆動回路は、ノーマリーオンタイプのスイッチング素子のオンオフ動作によるリアクトルの充放電で生成した直流出力によってＬＥＤを定電流で点灯させるＬＥＤ駆動回路であって、前記リアクトルと前記ＬＥＤのループ内に実装され、前記リアクトルを流れるリアクトル電流を検出する検出抵抗と、前記検出抵抗の両端電圧から前記リアクトル電流の平均値を検出する平均値検出回路とを具備し、前記平均値検出回路によって検出した前記リアクトル電流の平均値に基づいて前記スイッチング素子をオフさせるタイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング素子としてワイドバンドギャップ半導体を用いて高周波化した降圧チョッパ回路において、平均値検出回路によって検出したリアクトル電流の平均値に基づいて第１のスイッチング素子Ｑ１をオフさせるタイミングを制御することで、等価的にＬＥＤ電流の平均値制御を行うことができ、入力電圧変動があっても定電流特性を維持できるため、ワールドワイド入力対応のＬＥＤ駆動装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路の第１の実施の形態の構成を示す回路構成図である。 図１に示すリアクトルに流れるリアクトル電流を示す波形図である。 本発明に係るＬＥＤ駆動回路の第２の実施の形態の構成を示す回路構成図である。 本発明に係るＬＥＤ駆動回路の第３の実施の形態の構成を示す回路構成図である。 従来のＬＥＤ駆動回路におけるリアクトルに流れるリアクトル電流を示す波形図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ａは、図１を参照すると、ノーマリーオンタイプのワイドバンドギャップ半導体素子を用いた自励式の降圧チョッパ回路であり、整流回路ＤＢと、ノーマリーオンタイプのワイドバンドギャップ半導体素子であるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２を定電流制御する制御回路Ｔａと、バイパスコンデンサＣ１と、リアクトルＬと、巻き線ＡＷと、回生ダイオードＤ１と、出力コンデンサＣ２と、ツェナーダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、ダイオードＤ２と、電流検出抵抗Ｒｓと、コンデンサＣｃｏｍｐを備え、負荷回路であるＬＥＤアレイＬＤを定電流で駆動する。以下、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とを区別するために、スイッチング素子Ｑ１を第１のスイッチング素子Ｑ１と称し、スイッチング素子Ｑ２を第２のスイッチング素子Ｑ２と称す。

ＬＥＤ駆動回路１０ａの入力端子Ｖ＋と、入力端子Ｖ０とには、ダイオードがブリッジ構成された整流回路ＤＢの整流出力正極端子と、接地された整流出力負極端子とがそれぞれ接続されている。整流回路ＤＢの交流入力端子ＡＣｉｎ１、ＡＣｉｎ２には商用交流電源ＡＣ１が接続され、商用交流電源ＡＣ１からのＡＣ入力電圧が全波整流されて整流回路ＤＢから出力される。

入力端子Ｖ＋、すなわち整流回路ＤＢの整流出力正極端子と、入力端子Ｖ０、すなわち整流回路ＤＢの整流出力負極端子との間には、第１のスイッチング素子Ｑ１と、第２のスイッチング素子Ｑ２と、リアクトルＬと、出力コンデンサＣ２と、電流検出抵抗Ｒｓとからなる直列回路と、バイパスコンデンサＣ１とが並列に接続されている。入力端子Ｖ＋には第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子が接続され、第１のスイッチング素子Ｑ１のソース端子には第２のスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子が、そして、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子にはリアクトルＬの一方の端子に接続されている。リアクトルＬの他方の端子には出力コンデンサＣ２の正電極が接続され、出力コンデンサＣ２の負電極が電流検出抵抗Ｒｓの一方の端子と接続されている。

出力コンデンサＣ２の両端が、ＬＥＤ駆動回路１０ａの出力となり、出力コンデンサＣ２の正電極が出力端子Ｖｏｕｔ＋に、出力コンデンサＣ２の負電極が出力端子Ｖｏｕｔ−となる。この出力端子Ｖｏｕｔ＋、Ｖｏｕｔ−に負荷であるＬＥＤアレイＬＤが、アノードが出力端子Ｖｏｕｔ＋側になるように接続される。

第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子とリアクトルＬの一方の端子との接続点と、入力端子Ｖ０との間には、回生ダイオードＤ１が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子とリアクトルＬの一方の端子との接続点には、回生ダイオードＤ１のカソードが接続され、入力端子Ｖ０には、回生ダイオードＤ１のアノードが接続されている。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との両方がＯＮのときに、リアクトルＬとＬＥＤアレイＬＤとに電圧がかかり、リアクトルＬに電力が蓄積される。そして、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とのいずれか一方でもＯＦＦのときに、リアクトルＬに蓄積された電力がＬＥＤアレイＬＤに供給される。

ハイサイド側の第１のスイッチング素子Ｑ１は、リアクトルＬに磁気結合されている巻線ＡＷに誘起される負電圧を用いてオフ制御される。リアクトルＬに磁気結合されている巻線ＡＷは、一端がリアクトルＬと第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子との接続点に接続され、他端がカップリングコンデンサＣ３を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続されている。これにより、リアクトルＬの電圧極性が反転すると、巻線ＡＷには第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子が負電位になる電圧が誘起され、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持される。また、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子と、入力端子Ｖ０との間には、ダイオードＤ２が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子には、ダイオードＤ２のカソードが、入力端子Ｖ０には、ダイオードＤ２のアノードがそれぞれ接続されている。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子がダイオードＤ２の順方向電圧ＶＦで電圧クランプされる。

ローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子とソース端子との間には、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１とが並列に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、アノードが第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に、カソードが第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子にそれぞれ接続されている。

制御回路Ｔａは、第２のスイッチング素子Ｑ２を定電流制御するためのＩＣ回路であり、トランスコンダクタンスアンプ(電圧-電流変換アンプ）ＯＴＡと、オペアンプＯＰと、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、バイポーラトランジスタＱ３と、ダイオードＤ３と、コモン端子ＣＯＭと、電流フィードバック端子Ｉｓｅｎｓｅと、外部位相補償端子ＣＯＭＰと、駆動信号出力端子ＯＵＴと、起動電流入力端子ＳＴとを備えている。

制御回路Ｔａのコモン端子ＣＯＭは、接地された入力端子Ｖ０に、電流フィードバック端子Ｉｓｅｎｓｅは出力端子Ｖｏｕｔ−、すなわちＬＥＤアレイＬＤと検出抵抗Ｒｓとの接続点に、外部位相補償端子ＣＯＭＰはコンデンサＣｃｏｍｐを介して接地端子に、駆動信号出力端子ＯＵＴは抵抗Ｒ２を介してローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に、起動電流入力端子ＳＴは抵抗Ｒ３を介して入力端子Ｖ＋にそれぞれ接続されている。

制御回路Ｔａにおいて、電流フィードバック端子ＩｓｅｎｓｅはトランスコンダクタンスアンプＯＴＡの反転入力端子に接続され、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡ１の非反転入力端子は基準電圧Ｖｒｅｆ１の正極端子に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ１の負極端子はコモン端子ＣＯＭに接続されている。また、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡの出力端子は、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されている。これにより、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡは、リアクトルＬを流れるリアクトル電流として検出される検出抵抗Ｒｓの両端間電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆ１との差電圧を電流に変換して出力する。従って、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐは、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡからの出力電流によって充放電されるため、リアクトル電流が所定の電流値よりも低い場合に充電され、リアクトル電流が所定の電流値よりも高い場合に放電されることになる。

また、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡの出力端子はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されており、オペアンプＯＰの反転入力端子は基準電圧Ｖｒｅｆ２の正極端子に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ２の負極端子はコモン端子ＣＯＭに接続されている。そして、オペアンプＯＰの出力端子はバイポーラトランジスタＱ３のベースに接続され、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタはダイオードＤ３を介して駆動信号出力端子ＯＵＴに、バイポーラトランジスタＱ３のエミッタはコモン端子ＣＯＭにそれぞれ接続されている。なお、ダイオードＤ３は、カソードがバイポーラトランジスタＱ３のコレクタに、アノードが駆動信号出力端子ＯＵＴに接続されている。

これにより、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流は、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐの充電量、すなわちリアクトル電流の平均値に応じた値となる。従って、ノーマリーオンタイプのワイドバンドギャップ半導体素子であるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が共にオン状態である場合に、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子とソース端子との間に接続された抵抗Ｒ１の電圧降下によって、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電圧であるＶｇｓが決まるため、Ｖｇｓを外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐの充電量に応じたマイナス電位に制御することができる。このように制御されるＶｇｓを、ワイドバンドギャップ半導体素子を定電流素子として動作させる範囲に設定しておくことで、第２のスイッチング素子Ｑ２は、リアクトル電流の平均値に応じた定電流値の定電流素子として機能する。

次に、第１の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ａの動作について図２を参照して詳細に説明する。
直流電源が投入されると、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がオンしているため、図２に示すようにリアクトル電流が流れ出して、直線的に増加する。これにより、リアクトルＬに電力が蓄積されると共に、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐに充電が行われる。そして、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐの充電量、すなわちリアクトル電流の平均値に応じた第２のスイッチング素子Ｑ２の定電流値に、増加するリアクトル電流が達しても、リアクトル電流がさらに増加しようとするので、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子、すなわちスイッチング素子Ｑ１のソース端子の電圧が急激に立ち上がる。これにより、スイッチング素子Ｑ１のＶｇｓが閾値Ｖｔｈ（負電圧）よりも低いマイナス電位となり、スイッチング素子Ｑ１はオフする。

スイッチング素子Ｑ１がオフすると、リアクトルＬの電圧極性が反転し、巻線ＡＷには第１のスイッチング素子Ｑ１のゲート端子が負電位になる電圧が誘起され、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持され、リアクトルＬに蓄積された電力が放出される回生期間となる。そして、回生期間においてリアクトル電流が０になると、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に負電位になる電圧が誘起されなくなり、再び、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がオンし、以後上述したのと同様な動作が繰り返される。

第１の実施の形態では、第２のスイッチング素子Ｑ２は、リアクトル電流の平均値に応じた定電流値の定電流素子として機能するため、図２に示すように、リアクトル電流のピークは、入力電圧に応じて変更される。従って、等価的にＬＥＤ電流の平均値制御となり、ＬＥＤ電流は入力電圧変動によるスイッチングＤｕｔｙの影響を受けず、一定のＬＥＤ電流になるため、入力電圧変動があっても定電流特性を維持できる。

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、ノーマリーオンタイプの第１のスイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作によるリアクトルＬの充放電で生成した直流出力によってＬＥＤを定電流で点灯させるＬＥＤ駆動回路１０ａであって、リアクトルＬを流れるリアクトル電流の平均値を検出する平均値検出回路（トランスコンダクタンスアンプＯＴＡと、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡの出力端子に接続されたコンデンサＣｃｏｍｐ）を備え、平均値検出回路によって検出したリアクトル電流の平均値に基づいて第１のスイッチング素子Ｑ１をオフさせるタイミングを制御するように構成されている。具体的には、直列に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とを備え、ローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２を平均値検出回路によって検出したリアクトル電流の平均値に応じた定電流値の定電流素子として駆動する制御回路Ｔａと、回生期間中は、ハイサイド側の前記第１のスイッチング素子をオフ状体に維持するオフ維持回路（巻線ＡＷ、カップリングコンデンサＣ３）とを備えている。
この構成により、スイッチング素子としてワイドバンドギャップ半導体を用いて高周波化した降圧チョッパ回路において、等価的にＬＥＤ電流の平均値制御を行うことができ、入力電圧変動があっても定電流特性を維持できるため、ワールドワイド入力対応の超小型ＬＥＤ駆動装置を提供することができる。また、電流検出素子である電流検出抵抗Ｒｓを、リアクトルＬ−回生ダイオードＤ１−ＬＥＤアレイＬＤのループ内のどこに実装しても、リアクトル電流の平均値を求めることができるため、電流検出素子の実装位置の自由度が高いといったメリットもある。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ｂは、図３を参照すると、ノーマリーオンタイプのワイドバンドギャップ半導体素子を用いた他励式の降圧チョッパ回路である。第１の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０では、ローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２を定電流素子として用いたが、第２の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ｂでは、ローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２を制御回路Ｔｂによってオンオフ制御する。

ローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子とソース端子との間には、ツェナーダイオードＺＤ２が接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２は、アノードが第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に、カソードが第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子にそれぞれ接続されている。また、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子と入力端子Ｖ０との間には、十分に高抵抗の抵抗Ｒ２が接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２と抵抗Ｒ２とは、制御回路Ｔａが動作するまでの間、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子の電位に応じて、第２のスイッチング素子Ｑ２をオフ動作させる自己バイアス回路として機能する。すなわち、直列に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とは、Ｖｇｓ＝０Ｖでオン、Ｖｇｓ＝マイナス電位でオフといった特性を持つノーマリーオンタイプであるため、電源投入時などで制御回路Ｔａｂが動作するまでの間に、第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート電圧がソース電位と同電位であると、オン状態となってしまい大電流が流れてしまう。そこで、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が、ゲート端子とソース端子との間に接続されたツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚまで充分にマイナス電圧で自己バイアスされ、第２のスイッチング素子Ｑ２がオフされるように、高抵抗の抵抗Ｒ１をゲート端子と入力端子Ｖ０（接地端子）との間に接続している。これにより、制御回路Ｔｂが動作していなくても、電源投入時に第２のスイッチング素子Ｑ２をオフ動作させることができるので、制御回路Ｔｂが動作するまでは、第２のスイッチング素子Ｑ２をノーマリーオフタイプの半導体素子として安定に扱えるようになる。

制御回路Ｔｂは、第２のスイッチング素子Ｑ２をオンオフ制御するためのＩＣ回路であり、トランスコンダクタンスアンプ(電圧-電流変換アンプ）ＯＴＡと、基準電圧Ｖｒｅｆ１と、三角波発振器ＯＳＣと、比較器Ｔｏｎと、バッファＢＦと、コモン端子ＣＯＭと、電流フィードバック端子Ｉｓｅｎｓｅと、外部位相補償端子ＣＯＭＰと、駆動信号出力端子ＯＵＴと、起動電流入力端子ＳＴとを備えている。

第２の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ｂでは、検出抵抗Ｒｓが第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子とリアクトルＬとの接続点との間に接続されており、制御回路Ｔａのコモン端子ＣＯＭは検出抵抗ＲｓとリアクトルＬとの接続点に、電流フィードバック端子Ｉｓｅｎｓｅは第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子と検出抵抗Ｒｓと接続点に接続されている。そして、外部位相補償端子ＣＯＭＰはコンデンサＣｃｏｍｐを介して検出抵抗ＲｓとリアクトルＬとの接続点に、駆動信号出力端子ＯＵＴはカップリングコンデンサＣ４を介してローサイド側の第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に、起動電流入力端子ＳＴは抵抗Ｒ３を介して入力端子Ｖ＋にそれぞれ接続されている。

制御回路Ｔｂにおいて、電流フィードバック端子ＩｓｅｎｓｅはトランスコンダクタンスアンプＯＴＡの反転入力端子に接続され、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡ１の非反転入力端子は基準電圧Ｖｒｅｆ１の正極端子に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ１の負極端子はコモン端子ＣＯＭに接続されている。また、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡの出力端子は、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されている。これにより、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡは、リアクトルＬを流れるリアクトル電流として検出される検出抵抗Ｒｓの両端間電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆ１との差電圧を電流に変換して出力する。従って、外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐは、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡからの出力電流によって充放電されるため、リアクトル電流が所定の電流値よりも低い場合に充電され、リアクトル電流が所定の電流値よりも高い場合に放電されることになる。

また、トランスコンダクタンスアンプＯＴＡの出力端子は比較器Ｔｏｎの非反転入力端子に接続されており、比較器Ｔｏｎの反転入力端子には三角波発振器ＯＳＣの出力端子が接続されている。そして、比較器Ｔｏｎの出力端子はバッファＢＦを介して駆動信号出力端子ＯＵＴに接続されている。なお、三角波発振器ＯＳＣには、ＬＥＤアレイＬＤのアノード側から逆流防止用のダイオードＤ４を介して臨界動作信号が入力される構成になっており、回生期間においてリアクトル電流Ｌが０になった後に、三角波が立ち上がるようなっている。

三角波発振器ＯＳＣから出力される三角波が外部位相補償端子ＣＯＭＰに接続されたコンデンサＣｃｏｍｐの充電量、すなわちリアクトル電流の平均値に応じた電圧を超えると、比較器Ｔｏｎの出力がＬｏｗレベルに反転する。これにより、バッファ回路ＢＦからの出力は方形波となり、バッファ回路ＢＦからの出力をカップリングコンデンサＣ４によってコンデンサカップリングすると、元の波形の面積を上下に分割したプラス電圧とマイナス電圧とに変換される。従って、ターンオフ時に急峻なマイナス電圧が第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に印加されるため、第２のスイッチング素子Ｑ２を急速にオフさせ、オフ状態に維持することができる。すなわち、カップリングコンデンサＣ２は、バッファ回路ＢＦから出力されたパルス信号をコモン電位からマイナスの波形に変換し、変換したパルス信号を第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に出力するパルス信号変換回路として機能する。なお、プラス電圧は第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート耐圧オーバーとなるが、ツェナーダイオードＺＤ２の順方向電圧ＶＦで電圧クランプされるため、第２のスイッチング素子Ｑ２の破壊に至ることがなく、第２のスイッチング素子Ｑ２をオンさせることができる。

なお、ＬＥＤ駆動回路１０ｂにおいて、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とがカスコード接続されているため、第１のスイッチング素子Ｑ１は高耐圧、第２のスイッチング素子Ｑ２は低耐圧素子とすることで、第２のスイッチング素子Ｑ２のオンオフ制御により第１のスイッチング素子Ｑ１で耐圧を持たせている。従って、動作上、第２のスイッチング素子Ｑ２は低耐圧のＳｉＭＯＳＦＥＴ等に置き換えることもできる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、平均値検出回路によって検出したリアクトル電流の平均値に基づいて決定されるデュティ比のパルス信号を出力するパルス発生回路（比較器Ｔｏｎ）と、パルス発生回路から出力されたパルス信号をコモン電位からマイナスの波形に変換し、変換したパルス信号を第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に出力するパルス信号変換回路（カップリングコンデンサＣ４）とを備えている。
この構成により、ノーマリーオンタイプのワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２として用いて、他励制御を行うことができ、スイッチング特性を悪化させることなく、発振周波数を高周波化することができる。

さらに、第２の実施の形態によれば、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子（出力端子）の電位に応じて、第２のスイッチング素子Ｑ２をオフ動作させる自己バイアス回路（ツェナーダイオードＺＤ２、抵抗Ｒ２）を備えている。
この構成により、電源起動時の無制御動作を自己バイアス回路によって防止することができ、制御回路Ｔａが動作するまでは、第２のスイッチング素子Ｑ２をノーマリーオフタイプの半導体素子として扱うことができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ｃは、図４を参照すると、第２の実施の形態のＬＥＤ駆動回路１０ｂからハイサイド側の第１のスイッチング素子Ｑ１と、巻線ＡＷと、コンデンサＣ３とが取り除かれ、第２のスイッチング素子Ｑ２のみを制御回路Ｔｂによってオンオフ制御することで直流出力を生成している。このように、第２のスイッチング素子Ｑ２を他励式で制御することで、他のスイッチング素子や定電流回路を第２のスイッチング素子Ｑ２と直列に接続する必要がないため、回路構成を簡略化させることができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

１０ａ ＬＥＤ駆動回路（第１の実施の形態）
１０ｂ ＬＥＤ駆動回路（第２の実施の形態）
１０ｃ ＬＥＤ駆動回路（第３の実施の形態）
ＢＦ バッファ回路
Ｃ１ バイパスコンデンサ
Ｃ２ 出力コンデンサ
Ｃ３、Ｃ４ カップリングコンデンサ
Ｃｃｏｍｐ コンデンサ
Ｄ１ 回生ダイオード
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
Ｌ リアクトル
ＬＤ ＬＥＤアレイ
ＯＰ オペアンプ
ＯＴＡ トランスコンダクタンスアンプ
ＯＳＣ 三角波発振器
Ｑ１ スイッチング素子（第１のスイッチング素子）
Ｑ２ スイッチング素子（第２のスイッチング素子）
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
Ｒｓ 電流検出抵抗
Ｔａ 制御回路（第１の実施の形態）
Ｔｂ 制御回路（第２、第３の実施の形態）
Ｔｏｎ 比較器
ＺＤ１、ＺＤ２ ツェナーダイオード

Claims (7)

1. ノーマリーオンタイプのスイッチング素子のオンオフ動作によるリアクトルの充放電で生成した直流出力によってＬＥＤを定電流で点灯させるＬＥＤ駆動回路であって、
   前記リアクトルと前記ＬＥＤのループ内に実装され、前記リアクトルを流れるリアクトル電流を検出する検出抵抗と、
   前記検出抵抗の両端電圧から前記リアクトル電流の平均値を検出する平均値検出回路とを具備し、
   前記平均値検出回路によって検出した前記リアクトル電流の平均値に基づいて前記スイッチング素子をオフさせるタイミングを制御することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 前記スイッチング素子は、直列に接続された第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とからなり、
   ローサイド側の第２のスイッチング素子を前記平均値検出回路によって検出した前記リアクトル電流の平均値に応じた定電流値の定電流素子として駆動する制御回路と、
   回生期間中は、ハイサイド側の前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するオフ維持回路とを具備することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記平均値検出回路によって検出した前記リアクトル電流の平均値に基づいて決定されるデュティ比のパルス信号を出力するパルス発生回路と、
   該パルス発生回路から出力された前記パルス信号をコモン電位からマイナスの波形に変換し、変換した前記パルス信号を前記スイッチング素子の制御端子に出力するパルス信号変換回路とを具備することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記スイッチング素子の出力端子の電位に応じて、前記スイッチング素子をオフ動作させる自己バイアス回路を具備することを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記パルス信号変換回路は、カップリングコンデンサであることを特徴とする請求項３又は４記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記平均値検出回路は、前記検出抵抗の両端電圧と基準電圧との差電圧を検出する差電圧検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記平均値検出回路は、前記差電圧に基づき充放電され、前記リアクトル電流の平均値を検出するコンデンサを備えることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ駆動回路。

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