JP6358780B2 - 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
調光パルスPWMが、発光素子102の消灯を指示するレベル(たとえばローレベルであり、以下オフレベルと称する)の期間、調光用スイッチM2がオフし、発光素子102には駆動電流ILEDが流れず、発光素子102は消灯する。
VR1=R1×ILED=VREF
が成り立つため、駆動電流ILEDは、目標値VREF/R1に保たれる。
この態様によれば、調光パルスがオンレベルに遷移した時刻を含む、周期信号の1周期の期間、マスク信号がアサートされるため、初出の第1ゲートパルスをマスクすることができる。
この態様によれば、調光パルスがオフレベルに遷移した時刻を含む、周期信号の1周期の期間、マスク信号がアサートされるため、初出の第2ゲートパルスをマスクすることができる。
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。
第1パルス変調器30は、周期信号SOSCがアサートされると第1ゲートパルスSPWM1をオンレベルとし、第1フィードバック信号VFB1に応じたタイミング、言い換えれば、第1検出電圧VR1とその目標値VREF1の誤差に応じたタイミングで、第1ゲートパルスSPWM1をオフレベルとするよう構成される。
図7は、図4の発光装置100の動作を示すタイムチャートである。時刻t0に、調光パルスPWMがオフレベルからオンレベルに遷移する。このときのフィードバックループが切りかわり、第2ゲートパルスSPWM2から第1ゲートパルスSPWM1に切りかわる。フィードバックループの切りかえは不連続に行われるため、第2ゲートパルスSPWM2から第1ゲートパルスSPWM1への切りかわりに際して、短いオフ時間TOFF1が発生する。
図9は、第1の変形例に係る発光装置100aの構成を示す回路図である。発光装置100aは、単一あるいは複数N個のチャンネルの発光素子102_1〜102_Nを備える。
実施の形態では、出力電圧保持機能を有する発光装置100において、点灯期間に遷移した直後と、消灯期間に遷移した直後の両方において、初出のパルスP1、P2を除去する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえばマスク信号MASKを、第1マスク期間TMASK1の間だけアサートし、点灯期間に遷移した直後の初出のパルスP1のみを除去してもよい。この場合、図5の第2マスク信号生成部84およびORゲート86を省略できる。
反対に、マスク信号MASKを、第2マスク期間TMASK2の間だけアサートし、消灯期間に遷移した直後の初出のパルスP2のみを除去してもよく、この場合、図5の第1マスク信号生成部82およびORゲート86を省略できる。
実施の形態では、発光装置100が出力電圧保持機能を有する場合を説明したが、本発明はそれには限定されず、消灯期間においてスイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止してもよい。この場合、マスク信号MASKを、第1マスク期間TMASK1の間だけアサートし、点灯期間に遷移した直後の初出のパルスP1のみを除去してもよい。この場合、図5の第2マスク信号生成部84およびORゲート86を省略できる。
上述のように、第1パルス変調器30および第2パルス変調器60の方式、構成は特に限定されない。たとえばそれらの少なくとも一方は電圧モードの変調器であってもよい。この場合、周期信号SOSCは、三角波またはのこぎり波であってもよい。第1パルス変調器30(第2パルス変調器60)は、第1フィードバック信号VFB1(第2フィードバック信号VFB2)と周期信号SOSCを比較することにより、第1ゲートパルスSPWM1(第2ゲートパルスSPWM2)を生成するコンパレータ(不図示)を含んでもよい。そのほか、第1パルス変調器30および第2パルス変調器60の少なくとも一方は、平均電流モードの変調器であってもよい。
初出のパルスを除去するための方法も、実施の形態のそれには限定されない。すなわち、当業者には、マスク信号の生成方法には、さまざまな変形例が存在しうることが理解され、これらの変形例も本発明の範囲に含まれる。
実施の形態では、発光装置100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100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DC/DCコンバータを説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のDC/DCコンバータ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 (20)
- 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、前記発光素子の電流経路に設けられる調光用スイッチと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御することにより前記発光素子に流れる駆動電流を制御するとともに、前記調光用スイッチをスイッチングすることにより前記発光素子の輝度を制御するスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記調光用スイッチをオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記調光用スイッチをオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記第1パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第1ゲートパルスをオンレベルとし、前記第1検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第1ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記マスク回路は、
前記調光パルスが前記オンレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第1マスク期間、アサートされる第1マスク信号を生成する第1マスク信号生成部と、
前記第1マスク信号を用いて前記第1ゲートパルスをマスクする第1論理ゲートと、
を含み、
前記マスク回路は、前記調光パルスのポジティブエッジを、その直後の周期信号のポジティブエッジまで遅延させる遅延回路をさらに含み、
前記第1マスク信号生成部は、前記調光パルスがハイレベル、かつ前記遅延回路の出力信号がローレベルとなる期間、前記第1マスク信号をアサートし、
前記遅延回路は、その入力端子に前記調光パルスが入力され、そのクロック端子に、前記周期信号が入力されたフリップフロップを含むことを特徴とする制御回路。 - 前記消灯期間において、前記DC/DCコンバータの出力ラインに生ずる駆動電圧に応じた第2検出電圧がその目標値に近づくようにデューティ比が調節される第2ゲートパルスを生成する第2パルス変調器をさらに備え、
前記マスク回路は、前記調光パルスが前記オフレベルに遷移した後の初出の前記第2ゲートパルスをマスクし、
前記ゲートドライバは、前記消灯期間において、マスク後の前記第2ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングすることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。 - 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、前記発光素子の電流経路に設けられる調光用スイッチと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御することにより前記発光素子に流れる駆動電流を制御するとともに、前記調光用スイッチをスイッチングすることにより前記発光素子の輝度を制御するスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記調光用スイッチをオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記調光用スイッチをオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記消灯期間において、前記DC/DCコンバータの出力ラインに生ずる駆動電圧に応じた第2検出電圧がその目標値に近づくようにデューティ比が調節される第2ゲートパルスを生成する第2パルス変調器をさらに備え、
前記マスク回路は、前記調光パルスが前記オフレベルに遷移した後の初出の前記第2ゲートパルスをマスクし、
前記ゲートドライバは、前記消灯期間において、マスク後の前記第2ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングすることを特徴とする制御回路。 - 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御するとともに、前記発光素子に流れる駆動電流をスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記駆動電流をオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記駆動電流をオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記消灯期間において、前記DC/DCコンバータの出力ラインに生ずる駆動電圧に応じた第2検出電圧がその目標値に近づくようにデューティ比が調節される第2ゲートパルスを生成する第2パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記マスク回路は、前記調光パルスが前記駆動電流のオフを指示する消灯期間に遷移した後の初出の前記第2ゲートパルスをマスクし、
前記ゲートドライバは、前記消灯期間において、マスク後の前記第2ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングすることを特徴とする制御回路。 - 前記第2パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第2ゲートパルスをオンレベルとし、前記第2検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第2ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記マスク回路は、
前記調光パルスが前記オフレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第2マスク期間、アサートされる第2マスク信号を生成する第2マスク信号生成部と、
前記第2マスク信号を用いて前記第2ゲートパルスをマスクする第2論理ゲートと、
を含むことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の制御回路。 - 前記マスク回路は、前記調光パルスのネガティブエッジを、その直後の周期信号のポジティブエッジまで遅延させる遅延回路をさらに含み、
前記第2マスク信号生成部は、前記調光パルスがローレベル、かつ前記遅延回路の出力信号がハイレベルとなる期間、前記第2マスク信号をアサートすることを特徴とする請求項5に記載の制御回路。 - 前記遅延回路は、その入力端子に前記調光パルスが入力され、そのクロック端子に、前記周期信号が入力されたフリップフロップを含むことを特徴とする請求項6に記載の制御回路。
- 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、前記発光素子の電流経路に設けられる調光用スイッチと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御することにより前記発光素子に流れる駆動電流を制御するとともに、前記調光用スイッチをスイッチングすることにより前記発光素子の輝度を制御するスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記調光用スイッチをオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記調光用スイッチをオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記消灯期間において、前記DC/DCコンバータの出力ラインに生ずる駆動電圧に応じた第2検出電圧がその目標値に近づくようにデューティ比が調節される第2ゲートパルスを生成する第2パルス変調器をさらに備え、
前記マスク回路は、前記調光パルスが前記オフレベルに遷移した後の初出の前記第2ゲートパルスをマスクし、
前記ゲートドライバは、前記消灯期間において、マスク後の前記第2ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングし、
前記第1パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第1ゲートパルスをオンレベルとし、前記第1検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第1ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記第2パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第2ゲートパルスをオンレベルとし、前記第2検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第2ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記マスク回路は、
前記調光パルスが前記オンレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第1マスク期間、および前記調光パルスが前記オフレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第2マスク期間、アサートされるマスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記マスク信号を用いて前記第1ゲートパルスをマスクする第1論理ゲートと、
前記マスク信号を用いて前記第2ゲートパルスをマスクする第2論理ゲートと、
を含むことを特徴とする制御回路。 - 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御するとともに、前記発光素子に流れる駆動電流をスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記駆動電流をオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記駆動電流をオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記消灯期間において、前記DC/DCコンバータの出力ラインに生ずる駆動電圧に応じた第2検出電圧がその目標値に近づくようにデューティ比が調節される第2ゲートパルスを生成する第2パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記マスク回路は、前記調光パルスが前記駆動電流のオフを指示する消灯期間に遷移した後の初出の前記第2ゲートパルスをマスクし、
前記ゲートドライバは、前記消灯期間において、マスク後の前記第2ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングし、
前記第1パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第1ゲートパルスをオンレベルとし、前記第1検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第1ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記第2パルス変調器は、前記周期信号がアサートされると前記第2ゲートパルスをオンレベルとし、前記第2検出電圧とその目標値の誤差に応じたタイミングで前記第2ゲートパルスをオフレベルとするよう構成され、
前記マスク回路は、
前記調光パルスが前記オンレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第1マスク期間、および前記調光パルスが前記オフレベルに遷移してから、次に前記周期信号がアサートされるまでの第2マスク期間、アサートされるマスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記マスク信号を用いて前記第1ゲートパルスをマスクする第1論理ゲートと、
前記マスク信号を用いて前記第2ゲートパルスをマスクする第2論理ゲートと、
を含むことを特徴とする制御回路。 - 前記マスク回路は、前記調光パルスのネガティブエッジを、その直後の周期信号のポジティブエッジまで遅延させる遅延回路をさらに含み、
前記マスク信号生成部は、前記調光パルスと前記遅延回路の出力信号の排他的論理和または否定排他的論理和をとることにより前記マスク信号を生成することを特徴とする請求項8または9に記載の制御回路。 - 前記遅延回路は、その入力端子に前記調光パルスが入力され、そのクロック端子に、前記周期信号が入力されたフリップフロップを含むことを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
- 発光素子と、前記発光素子の第1端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、前記発光素子の電流経路に設けられる調光用スイッチと、を有する発光装置に使用され、前記DC/DCコンバータのスイッチングトランジスタを制御することにより前記発光素子に流れる駆動電流を制御するとともに、前記調光用スイッチをスイッチングすることにより前記発光素子の輝度を制御するスイッチングする制御回路であって、
前記発光素子の目標輝度に応じてパルス変調された調光パルスを受け、前記調光パルスが点灯期間を指示するオンレベルのとき、前記調光用スイッチをオン、前記調光パルスが消灯期間を指示するオフレベルのとき、前記調光用スイッチをオフする調光用ドライバと、
所定の周波数の周期信号を生成するオシレータと、
前記発光装置のひとつのノードに生ずる第1検出電圧がフィードバックされており、前記点灯期間において、前記周期信号と同期し、かつ前記第1検出電圧がその目標値に近づくようにそのデューティ比が調節された第1ゲートパルスを生成する第1パルス変調器と、
前記点灯期間に遷移した後の初出の前記第1ゲートパルスをマスクするマスク回路と、
前記点灯期間において、マスク後の前記第1ゲートパルスにもとづいて前記スイッチングトランジスタをスイッチングするゲートドライバと、
を備え、
前記発光装置は、前記発光素子の前記第1端と反対の第2端と固定電圧ラインの間に前記調光用スイッチと直列に設けられた第1抵抗をさらに有し、
前記制御回路は、前記第1抵抗の電圧降下に応じた前記第1検出電圧と、その目標値に応じて定められた第1基準電圧との誤差を増幅し、第1フィードバック信号を生成する第1誤差増幅器をさらに備え、
前記第1パルス変調器は、前記第1フィードバック信号に応じて前記第1ゲートパルスのデューティ比を調節することを特徴とする制御回路。 - 前記発光装置は、前記発光素子の前記第1端と反対の第2端に接続され、前記駆動電流を生成するオン状態と、前記駆動電流を遮断するオフ状態が切りかえ可能に構成された電流ドライバをさらに有し、
前記制御回路は、前記電流ドライバの電圧降下に応じた前記第1検出電圧と、その目標値に応じて定められた第1基準電圧との誤差を増幅し、第1フィードバック信号を生成する第1誤差増幅器をさらに備え、
前記第1パルス変調器は、前記第1フィードバック信号に応じて前記第1ゲートパルスのデューティ比を調節し、
前記調光用ドライバは、前記調光パルスにもとづいて前記電流ドライバのオン状態とオフ状態をスイッチングすることを特徴とする請求項4または9に記載の制御回路。 - 前記第1パルス変調器は、
前記第1フィードバック信号に応じたタイミングでアサートされるオフ信号を生成するデューティコントローラと、
前記周期信号と前記オフ信号を受け、前記第1ゲートパルスを生成するフリップフロップと、
を含むことを特徴とする請求項12または13に記載の制御回路。 - 前記デューティコントローラは、前記第1フィードバック信号に加えて、前記DC/DCコンバータのコイルに流れる電流に応じた第3検出電圧を、前記オフ信号がアサートされるタイミングに反映させることを特徴とする請求項14に記載の制御回路。
- 前記周期信号は、三角波またはのこぎり波であり、
前記第1パルス変調器は、前記第1フィードバック信号と前記周期信号を比較することにより、前記第1ゲートパルスを生成するコンパレータを含むことを特徴とする請求項12または13に記載の制御回路。 - ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項1から16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17のいずれかに記載の制御回路。
- 発光素子と、
前記発光素子の一端に駆動電圧を供給するDC/DCコンバータと、
を備え、
前記DC/DCコンバータは、
スイッチングトランジスタと、
前記スイッチングトランジスタをスイッチングする請求項1から18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19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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