JP6707358B2

JP6707358B2 - 液晶バックライト用ｌｅｄの駆動回路、その制御回路、電子機器

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Publication number: JP6707358B2
Application number: JP2016024616A
Authority: JP
Inventors: 昌男米丸; 福本　憲一; 憲一福本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: KR101829578B1; US10467967B2; KR20170095135A; US20170236472A1; JP2017143692A

Description

本発明は、液晶バックライト用ＬＥＤの点灯技術に関する。

近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）をはじめとする発光素子が利用される。特許文献１、２には関連技術が開示される。

ＬＥＤの駆動回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、その制御回路を含む。制御回路は、ＬＥＤを複数、直列に接続して構成されるＬＥＤバー（ＬＥＤストリングとも称する）に流れる電流が目標値に近づくように、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を調節する。ＬＥＤの輝度は、目標値を変化させることにより制御することができる（アナログ調光）。

このアナログ調光に加えて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光が併用される場合がある。ＰＷＭ調光では、ＬＥＤに駆動電流を供給する点灯期間と、駆動電流を遮断する消灯期間とを一定周期で交互に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を変化させることにより、ＬＥＤの輝度を変化させる。

特開２００３−１５３５２９号公報特開２００４−４７５３８号公報

ＤＣ／ＤＣコンバータには、さまざまな駆動方式が存在する。従来では、液晶ディスプレイ装置の設計者が、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動方式を決定し、その駆動方式をサポートする制御回路を購入していた。

ところで液晶パネルのバックライトには、幅広いダイナミックレンジが要求される。特に、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切りかえをサポートするディスプレイ装置に使用される駆動回路では、３Ｄ表示において２Ｄ表示の数倍もの駆動電流を流す必要がある。つまりバックライト用ＬＥＤの駆動回路のＤＣ／ＤＣコンバータでは、その出力電流を、アナログ調光によって、数倍の範囲で変化させる必要がある。

ＤＣ／ＤＣコンバータには、消費電力（効率）、発熱、ＥＭＩ特性、音響ノイズなど、さまざまな特性が存在する。バックライト用ＬＥＤを、従来のようにひとつの駆動方式で固定的に制御すると、出力電流の範囲によって、ある特性は良好であるが、別の特性が悪化するという問題が生ずる。

本発明はかかる課題に鑑み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、幅広い出力電流範囲において良好な特性が得られる液晶バックライト用ＬＥＤの駆動回路の提供にある。

本発明のある態様は、バックライト用ＬＥＤの駆動回路の制御回路に関する。駆動回路は、バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを含む。制御回路は、疑似共振モードと電流連続モードが切りかえ可能であり、選択されたモードにもとづいてパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、パルス信号にもとづいてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するドライバと、を備える。

この態様によると、バックライトの動作状態に応じて、疑似共振モード（臨界モード）と、電流連続モードを切りかえることにより、前者においてスイッチングトランジスタの発熱を抑制し、ＥＭＩ特性を改善でき、後者においてピークコイル電流を抑制し、駆動電流のリップルを抑制できる。

パルス信号生成回路は、第１パルス信号を生成する疑似共振モードの第１パルス変調器と、第２パルス信号を生成する電流連続モードの第２パルス変調器と、を含んでもよい。

電流連続モードは、ピーク検出、オフ時間固定方式であってもよい。この場合、ピーク検出用のコンパレータを、疑似共振モードのコンパレータと共有できる。あるいは電流連続モードは、ボトム検出、オン時間固定方式であってもよい。電流連続モードは、周波数固定のＰＷＭ方式であってもよい。

制御回路は、モード選択信号を受けるインタフェース回路をさらに備えてもよい。パルス信号生成回路は、モード選択信号に応じたモードを選択してもよい。

制御回路は、バックライト用ＬＥＤの電流量を指示するアナログ調光信号を受けてもよい。パルス信号生成回路は、アナログ調光信号に応じてモードを選択してもよい。

パルス信号生成回路は、第１パルス信号と第２パルス信号のうち一方を選択し、ドライバに出力するセレクタをさらに含んでもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチングトランジスタと、コイルと、整流素子と、スイッチングトランジスタがオンの期間に、スイッチングトランジスタに流れる電流の経路上に配置された第１抵抗と、を備えてもよい。

パルス信号生成回路は、第１抵抗の電圧降下である電流検出信号が第１しきい値に達するとアサートされる第１信号を生成する第１コンパレータと、スイッチングトランジスタがオフの期間に、コイルに流れる電流がゼロになるとアサートされる第２信号を生成するゼロクロス検出回路と、をさらに含んでもよい。第１パルス変調器は、第１信号に応じて第１パルス信号をオフレベルに遷移させ、第２信号に応じて第１パルス信号をオンレベルに遷移させてもよい。

ゼロクロス検出回路は、ゼロクロス検出端子に入力される電圧を所定の第２しきい値と比較し、比較結果に応じた第２信号を生成する第２コンパレータを含んでもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチングトランジスタとコイルの接続点と接地の間に直列に設けられたキャパシタおよび第２抵抗をさらに備えてもよい。ゼロクロス検出端子には、第２抵抗の電圧が入力されてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、コイルと結合された補助コイルをさらに備えてもよい。ゼロクロス検出端子には、補助コイルの電圧が入力されてもよい。

パルス信号生成回路は、第２パルス信号がオフレベルに遷移した後、所定のオフ時間の経過後にアサートされる第３信号を生成するオフ時間生成回路をさらに含んでもよい。第２パルス変調器は、第１信号がアサートされると第２パルス信号をオフレベルに遷移させ、第３信号がアサートされると第２パルス信号をオンレベルに遷移させてもよい。

パルス信号生成回路は、第１抵抗の電圧降下である電流検出信号と所定の基準電圧の誤差を増幅し、第４信号を生成するエラーアンプをさらに含んでもよい。第２パルス変調器は、第４信号と所定の周波数の周期信号との比較結果にもとづいて、第２パルス信号を生成してもよい。

ある態様の制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「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。

本発明のある態様は、駆動回路に関する。駆動回路は、バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する上述のいずれかに記載の制御回路と、を備える。

本発明のある態様は電子機器に関する。電子機器は、液晶パネルと、ＬＥＤを含み、液晶パネルを裏面から照射するバックライトと、ＬＥＤを駆動する上述の駆動回路と、を備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、バックコンバータであってもよい。ＬＥＤの一端には入力電圧が印加され、ＬＥＤの他端にはＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が印加されてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバックコンバータであってもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータは、フォワードコンバータであってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、幅広い出力電流範囲において良好な特性を得ることができる。

実施の形態に係る制御回路を備えるバックライト装置の回路図である。図２（ａ）、（ｂ）は、ＱＲモードおよびＣＣモードの動作波形図である。第１実施例に係る制御回路を備えるバックライト装置の回路図である。第２実施例に係るバックライト装置の回路図である。第３実施例に係る制御回路を備えるバックライト装置の回路図である。第４実施例に係るバックライト装置の回路図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、制御回路のモード制御に関する構成例を示す図である。バックライト装置を備える電子機器のブロック図である。

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。

本明細書において、「部材Ａと部材Ｂが接続」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や、部材Ａと部材Ｂが、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。
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。

図１は、実施の形態に係る制御回路１００を備えるバックライト装置１の回路図である。バックライト装置１は、図示しない液晶パネルを背面から照射する照明装置である。バックライト装置１は、バックライト用ＬＥＤバー（以下、単にＬＥＤバー）２およびその駆動回路１０を備える。バックライト装置１は、テレビやディスプレイ装置、ノートＰＣやタブレットＰＣなどの電子機器に搭載される。

ＬＥＤバー２は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。駆動回路１０は、ＬＥＤバー２に流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤを、ＬＥＤバー２の目標輝度に応じた電流量に安定化する。つまり駆動回路１０は、定電流回路として把握することができる。

駆動回路１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２および制御回路１００を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２はＢｕｃｋ（降圧）コンバータであり、その入力ライン１４に直流の入力電圧Ｖ_ＩＮを受け、それを降圧してその出力ライン１６に直流の出力電圧Ｖ_ＯＵＴを発生する。ＬＥＤバー２の一端（アノード）は入力ライン１４と接続されて入力電圧Ｖ_ＩＮが供給され、その他端（カソード）は出力ライン１６と接続されて出力電圧Ｖ_ＯＵＴが供給される。つまり入力電圧Ｖ_ＩＮと出力電圧Ｖ_ＯＵＴの差が、ＬＥＤバー２の両端間に印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、平滑キャパシタＣ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、コイル（インダクタ）Ｌ１を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のトポロジーは一般的であるため説明を省略する。第１抵抗Ｒ１は電流センス抵抗であり、スイッチングトランジスタＭ１がオンの期間に、スイッチングトランジスタＭ１に流れる電流Ｉ_Ｍ１の経路上に配置される。たとえば第１抵抗Ｒ１は、スイッチングトランジスタＭ１のドレインと接地の間に挿入される。スイッチングトランジスタＭ１は制御回路１００に集積化されてもよい。第１抵抗Ｒ１には、電流Ｉ_Ｍ１に比例した電圧降下（電流検出信号）Ｖ_ＣＳが発生する。電流検出信号Ｖ_ＣＳは、制御回路１００の電流検出（ＣＳ）端子に入力される。後述するように、電流検出信号Ｖ_ＣＳは、駆動電流Ｉ_ＬＥＤと相関を有する。

制御回路１００は、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動する。具体的には駆動回路１０は、電流検出信号Ｖ_ＣＳにもとづいて、ＬＥＤバー２に流れる駆動電流Ｉ_ＬＥＤが目標輝度に応じた電流量に近づくように、スイッチングトランジスタＭ１を駆動する。

制御回路１００は、パルス信号生成回路１０２およびドライバ１０４を備える。パルス信号生成回路１０２は、疑似共振（ＱＲ：Quasi-Resonant）モードと電流連続モード（ＣＣＭ：Continuous Current Mode）が切りかえ可能であり、選択されたモードにもとづいてパルス信号Ｓｐを生成する。ドライバ１０４は、パルス信号ＳｐにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。具体的にはドライバ１０４は、パルス信号Ｓｐがオンレベル（たとえばハイレベル）のときにスイッチングトランジスタＭ１をオンし、パルス信号Ｓｐがオフレベル（たとえばローレベル）のときにスイッチングトランジスタＭ１をオフする。

マイコン４は、バックライト装置１あるいはバックライト装置１を搭載する電子機器を統括的に制御する。つまりマイコン４は、制御回路１００に対してＬＥＤバー２の輝度を制御する機能を有する。たとえばマイコン４は、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの目標値を指示するアナログ調光信号Ｓ１１を生成する（アナログ調光）。アナログ調光信号Ｓ１１は、アナログ電圧であってもよいし、デジタル信号であってもよい。制御回路１００は、アナログ調光信号Ｓ１１にもとづいて、電流検出信号Ｖ_ＣＳの目標レベルを設定する。

またマイコン４は、ＰＷＭ調光（ＰＷＭ減光ともいう）による輝度制御を行う。このためにマイコン４は、ＰＷＭ調光信号Ｓ１２を生成する。ＰＷＭ調光信号Ｓ１２は、ＬＥＤバー２の点灯期間において第１レベル（たとえばハイレベル）、消灯期間において第２レベル（たとえばローレベル）となるパルス信号であってもよい。あるいはＰＷＭ調光信号Ｓ１２は、デューティ比を指示するアナログ電圧であり、パルス信号生成回路１０２は、アナログ電圧のＰＷＭ調光信号Ｓ１２をパルス信号に変換するパルス変調器を含んでもよい。

このようにＬＥＤバー２の輝度はマイコン４によって制御されることから、マイコン４はＬＥＤバー２に流れる電流量を知っている。そこでパルス信号生成回路１０２のモードの制御は、外部のマイコン４から行ってもよい。つまりパルス信号生成回路１０２は、アナログ調光信号Ｓ１１の生成とともに、モードを指示するモード選択信号Ｓ１３を生成し、制御回路１００に出力する。パルス信号生成回路１０２は、モード選択信号Ｓ１３に応じたモードを選択する。

なお図１において、アナログ調光信号Ｓ１１、ＰＷＭ調光信号Ｓ１２、モード選択信号Ｓ１３は、同一の信号線上を伝送されるように示されるが、その限りではなく、個別の信号線やバスを介して伝送されてもよい。

以上が制御回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、ＱＲモードおよびＣＣモードの動作波形図である。図２（ａ）のＱＲモードでは、コイル電流Ｉ_Ｌが所定のピーク値に達すると、スイッチングトランジスタＭ１がターンオフされる。そしてコイル電流Ｉ_Ｌがゼロになると、スイッチングトランジスタＭ１が再びターンオンする。つまりスイッチングトランジスタＭ１のターンオンは、電流がゼロのタイミングで発生する（ソフトスイッチング）。

図２（ｂ）のＣＭモードでは、コイル電流Ｉ_Ｌのピーク値あるいは平均値が所定の目標値に近づくように、パルス信号Ｓｐのデューティ比が調節される。スイッチングトランジスタＭ１のターンオンは、コイル電流Ｉ_Ｌの大きさとは無関係に発生する（ハードスイッチング）。

図２（ａ）、（ｂ）では２つのモードの特性を説明するために、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの平均電流Ｉ_{ＬＥＤ＿ＡＶＥ}が等しい状態を示しているが、実動作において図２（ａ）のＱＲモードは、相対的に駆動電流Ｉ_ＬＥＤが大きいときに選択され、図２（ｂ）のＣＣモードは、相対的に駆動電流Ｉ_ＬＥＤが小さいときに選択される。

以上が制御回路１００の動作である。続いてその利点を説明する。

図２（ａ）のＱＲモードでは、駆動電流Ｉ_ＬＥＤの平均値Ｉ_{ＬＥＤ＿ＡＶＥ}は、ピーク電流Ｉ_ＰＥＡＫの１／２となる。したがって駆動電流Ｉ_ＬＥＤが大きいときにＱＲモードで動作させると、ピーク電流Ｉ_ＰＥＡＫ、言い換えればコイル電流Ｉ_Ｌの振幅が大きくなり、駆動電流Ｉ_ＬＥＤのリップルも大きくなってしまう。駆動電流Ｉ_ＬＥＤのリップルは、ＬＥＤバー２の輝度の揺らぎとなる。これに対して駆動電流Ｉ_ＬＥＤが大きな状況でＣＣモードを選択することにより、ピーク電流Ｉ_ＰＥＡＫを下げることができ、ひいては駆動電流Ｉ_ＬＥＤのリップルを低減できる。

一方、ＱＲモードでは、ソフトスイッチングが行われるため、ＥＭＩ特性に優れ、またスイッチングトランジスタＭ１の発熱量も小さくなる。そこで駆動電流Ｉ_ＬＥＤが小さな状況ではＱＲモードを選択することにより、これらの利点を享受できる。ＱＲモードは、ＣＣモードに比べると同じ駆動電流Ｉ_ＬＥＤに対して、リップルが相対的に大きくなるが、本実施の形態では、駆動電流Ｉ_ＬＥＤが小さな状況においてＱＲモードを選択するため、リップルの絶対値は小さくて済む。

マイコン４は、たとえば２Ｄモードのように、ＬＥＤバー２を通常の輝度で発光させる状況においてＱＲモードを選択し、３Ｄモードのように、ＬＥＤバー２の輝度を高める必要がある状況においてＣＣモードを選択してもよい。

本発明は、図１のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を、いくつかの実施例に則して説明する。

（第１実施例）
図３は、第１実施例に係る制御回路１００ａを備えるバックライト装置１ａの回路図である。疑似共振モードの第１パルス変調器１１０は、第１パルス信号Ｓｐ１を生成する。ＣＣＭの第２パルス変調器１１２は、第２パルス信号Ｓｐ２を生成する。セレクタ１１４は、ＱＲモードにおいて第１パルス信号Ｓｐ１を選択し、ＣＣＭにおいて第２パルス信号Ｓｐ２を選択し、ドライバ１０４に出力する。

第１コンパレータＣＭＰ１は、電流検出信号Ｖ_ＣＳが、ピーク電流Ｉ_ＰＥＡＫを規定する第１しきい値Ｖ_ＴＨ１に達するとアサート（たとえばハイレベル）される第１信号Ｓ１を生成する。またゼロクロス検出回路１１６は、スイッチングトランジスタＭ１がオフの期間に、コイル電流Ｉ_Ｌがゼロになるとアサート（たとえばハイレベル）される第２信号Ｓ２を生成する。第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２は、第１パルス変調器１１０に入力される。

第１パルス変調器１１０は、第１信号Ｓ１に応じて第１パルス信号Ｓｐ１をオフレベルに遷移させ、第２信号Ｓ２に応じて第１パルス信号Ｓｐ１をオンレベルに遷移させる。たとえば第１パルス変調器１１０は、セット、リセット可能なフリップフロップを含んでもよい。

ゼロクロス検出回路１１６によるゼロクロス検出のために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａには、キャパシタＣ３および第２抵抗Ｒ２が設けられる。キャパシタＣ３および第２抵抗Ｒ２は、スイッチングトランジスタＭ１とコイルＬ１の接続ノードと、接地の間に直列に設けられる。第２抵抗Ｒ２に発生する電圧Ｖ_Ｒ２は、制御回路１００ａのＺＴ端子に入力される。たとえば第２抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ２ａとＲ２ｂを含み、電圧Ｖ_Ｒ２を分圧した電圧Ｖ_ＺＴが、ＺＴ端子に入力される。

ゼロクロス検出回路１１６は、ＺＴ端子の電圧Ｖ_ＺＴを、所定の第２しきい値Ｖ_ＴＨ２と比較する第２コンパレータＣＭＰ２を含む。第２コンパレータＣＭＰ２は、ＺＴ端子の電圧Ｖ_ＺＴがしきい値Ｖ_ＴＨ２より低くなると、第２信号Ｓ２をアサートする。

図３の第２パルス変調器１１２は、オフ時間固定方式のＣＣ制御を行う。オフ時間生成回路１１８は、ＣＣモードにおいて、スイッチングトランジスタＭ１がターンオフしてから、言い換えれば第２パルス信号Ｓｐ２がオフレベルに遷移してから、所定時間のオフ時間Ｔ_ＯＦＦの経過後に、第３信号Ｓ３をアサートする。たとえばオフ時間設定端子（ＲＴＯＦＦ）端子には、外付けの抵抗Ｒ３が接続される。オフ時間Ｔ_ＯＦＦは、抵抗Ｒ３の抵抗値にもとづいて設定可能である。たとえばオフ時間生成回路１１８は、キャパシタと、このキャパシタを充電する電流源と、キャパシタの電圧をしきい値電圧と比較するコンパレータを含んでもよい。電流源が発生する電流を、抵抗Ｒ３に応じて調節可能に構成してもよい。

第３信号Ｓ３は、第１コンパレータＣＭＰ１が生成する第１信号Ｓ１とともに第２パルス変調器１１２に入力される。第２パルス変調器１１２は、第１信号Ｓ１がアサートされると第２パルス信号Ｓｐ２をオフレベルに遷移させ、第３信号Ｓ３がアサートされると第２パルス信号Ｓｐ２をオンレベルに遷移させる。第２パルス変調器１１２は、フリップフロップで構成してもよい。第１パルス変調器１１０と第２パルス変調器１１２をフリップフロップで構成する場合、それらのフリップフロップを共有してもよく、この場合、セレクタ１１４を省略できる。

（第２実施例）
図４は、第２実施例に係るバックライト装置１ｂの回路図である。制御回路１００ａは図３と同様であるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂのトポロジーが図３と構成が異なっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂにおいて、コイルＬ１はスイッチングトランジスタＭ１のドレインと出力ライン１６の間に設けられる。整流ダイオードＤ１は、入力ライン１４とスイッチングトランジスタＭ１のドレインの間に設けられる。

コイルＬ１には補助コイルＬ２が逆極性で結合している。制御回路１００ａのＺＴ端子には、補助コイルＬ２に生ずる電圧Ｖ_Ｌ２が入力される。たとえば電圧Ｖ_Ｌ２は、抵抗Ｒ４ａ，Ｒ４ｂによって分圧され、ＺＴ端子に入力される。

なお補助コイルＬ２には、整流ダイオードＤ２およびキャパシタＣ４が接続される。キャパシタＣ４に生ずる電圧Ｖ_ＣＣは、制御回路１００ａの電源電圧として利用することができる。

（第３実施例）
図５は、第３実施例に係る制御回路１００ｃを備えるバックライト装置１ｃの回路図である。パルス信号生成回路１０２ｃは、図３のオフ時間生成回路１１８に代えてエラーアンプ１２０およびオシレータ１２２を備える。第２パルス変調器１１２ｃのＣＣモードは、周波数固定のＰＷＭ方式である。エラーアンプ１２０は、ＣＳ端子の電流検出信号Ｖ_ＣＳと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、誤差に応じた第４信号Ｓ４を生成する。オシレータ１２２は、所定の周波数の三角波、のこぎり波、ランプ波形を有する第５信号（周期信号）Ｓ５を生成する。第２パルス変調器１１２ｃは、第５信号Ｓ５と第４信号の比較結果にもとづいて第２パルス信号Ｓｐ２を生成する。

（第４実施例）
図６は、第４実施例に係るバックライト装置１ｄの回路図である。このバックライト装置１ｄは、図４のＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂと、図５の制御回路１００ｃの組み合わせである。

続いて、モード制御について説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、制御回路１００のモード制御に関する構成例を示す図である。図７（ａ）では、モード選択信号Ｓ１３がモード選択（ＭＯＤＥ）端子に入力される。モード選択信号Ｓ１３は、ハイレベル／ローレベルの２値をとる信号である。モードコントローラ１３０は、モード選択信号Ｓ１３に応じて、パルス信号生成回路１０２の動作モードを選択する。モードコントローラ１３０の前段には、モード選択信号Ｓ１３を受けるインタフェース回路として、バッファあるいはコンパレータが設けられてもよい。

図７（ｂ）では、モード選択信号Ｓ１３はシリアル信号として入力される。制御回路１００には、モード選択信号Ｓ１３を受信するインタフェース回路１３２が設けられる。インタフェース回路１３２は、Ｉ^２Ｃ（Inter IC）インタフェースやＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）を用いてもよい。

図７（ｃ）では、アナログ調光（ＡＤＩＭ）端子に、アナログ調光信号Ｓ１１が入力される。モードコントローラ１３０は、アナログ調光信号Ｓ１１にもとづいて、パルス信号生成回路１０２の動作モードを選択する。具体的にはアナログ調光信号Ｓ１１が示す輝度（駆動電流Ｉ_ＬＥＤ）があるしきい値より高いときＣＣモードを選択し、しきい値より低いときＱＲモードを選択する。アナログ調光信号Ｓ１１は、シリアル信号として入力されてもよく、この場合、インタフェース回路１３２が追加される。

図８は、バックライト装置１を備える電子機器２００のブロック図である。電子機器２００は、バックライト装置１に加えて、液晶パネル２０２、整流回路２０４、平滑コンデンサ２０６、マイコン２０８を備える。マイコン２０８は、図１のマイコン４に対応する。バックライト装置１は、直下型であってもよいし、エッジ型であってもよい。整流回路２０４および平滑コンデンサ２０６は、商用交流電圧Ｖ_ＡＣを整流平滑化し、直流電圧Ｖ_ＤＣに変換する。駆動回路１０は、平滑コンデンサ２０６に生ずる直流電圧Ｖ_ＤＣを降圧し、ＬＥＤバー２に供給する。

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、こうした変形例を説明する。

パルス信号生成回路１０２のＣＣモードにおける制御方式は、ＰＷＭやオフ時間固定
ボトム検出、オン時間固定モードであってもよい。この場合、図４に、ＣＳ端子の電流検出信号Ｖ_ＣＳを、コイル電流Ｉ_Ｌのボトムを規定するしきい値と比較する追加のコンパレータを設ければよい。またオフ時間生成回路１１８を、オン時間生成回路とすればよい。

実施の形態では、非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ１２を説明したが、フォワード型あるいはフライバック型の絶縁コンバータを用いてもよい。

実施の形態にもとづき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ないことはいうまでもなく、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ことはいうまでもない。

１…バックライト装置、２…ＬＥＤバー、３…ＬＥＤ、４…マイコン、１０…駆動回路、１２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４…入力ライン、１６…出力ライン、Ｃ１…平滑キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｌ１…コイル、Ｌ２…補助コイル、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、Ｃ１…平滑キャパシタ、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｃ３…キャパシタ、１００…制御回路、１０２…パルス信号生成回路、１０４…ドライバ、１１０…第１パルス変調器、１１２…第２パルス変調器、１１４…セレクタ、１１６…ゼロクロス検出回路、１１８…オフ時間生成回路、１２０…エラーアンプ、１２２…オシレータ、１３０…モードコントローラ、１３２…インタフェース回路、ＣＭＰ１…第１コンパレータ、ＣＭＰ２…第２コンパレータ、Ｓｐ…パルス信号、Ｓ１１…アナログ調光信号、Ｓ１２…ＰＷＭ調光信号、Ｓ１３…モード選択信号、Ｓｐ１…第１パルス信号、Ｓｐ２…第２パルス信号、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号、Ｓ３…第３信号、Ｓ４…第４信号、Ｓ５…第５信号、２００…電子機器、２０２…液晶パネル、２０４…整流回路、２０６…平滑コンデンサ、２０８…マイコン。

Claims

バックライト用ＬＥＤの駆動回路の制御回路であって、
前記駆動回路は、前記バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
前記制御回路は、
第１パルス信号を生成する疑似共振モードの第１パルス変調器と、第２パルス信号を生成する電流連続モードの第２パルス変調器と、を含むパルス信号生成回路と、
前記第１パルス信号または前記第２パルス信号にもとづいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するドライバと、
前記第２パルス信号のオンタイミングを設定する設定手段と、
前記第１パルス変調器と前記第２パルス変調器のいずれにもとづき前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するかを決定するモード選択信号を入力する外部信号入力端子と、
を備えることを特徴とする制御回路。
前記電流連続モードは、オフ時間固定方式であり、前記設定手段は、前記第２パルス信号が所定の固定時間オフレベルとなった後に、前記第２パルス信号をオンレベルに遷移させることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記電流連続モードは、周波数固定のＰＷＭ方式であり、前記設定手段は、前記第２パルス信号がオンレベルとなってから所定時間後に、前記第２パルス信号の次のオンタイミングを決定することで、前記第２パルス信号の周波数を固定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
バックライト用ＬＥＤの駆動回路の制御回路であって、
前記駆動回路は、前記バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
前記制御回路は、
疑似共振モードと電流連続モードが切りかえ可能であり、選択されたモードにもとづいてパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
前記パルス信号にもとづいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するドライバと、
前記バックライト用ＬＥＤを第１の輝度で発光させる状況において疑似共振モードを選択する第１モード選択信号と、前記バックライト用ＬＥＤを前記第１の輝度より高い第２の輝度で発光させる状況において前記電流連続モードを選択する第２モード選択信号を受けるインタフェース回路と、
を備え、
前記パルス信号生成回路は、前記第１モード選択信号および前記第２モード選択信号のいずれかに応じたモードを選択することを特徴とする制御回路。
バックライト用ＬＥＤの駆動回路の制御回路であって、
前記駆動回路は、前記バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
前記制御回路は、
疑似共振モードと電流連続モードが切りかえ可能であり、選択されたモードにもとづいてパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
前記パルス信号にもとづいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するドライバと、
を備え、
前記バックライト用ＬＥＤの電流量を指示するアナログ調光信号を受け、
前記パルス信号生成回路は、前記アナログ調光信号に応じてモードを選択することを特徴とする制御回路。
前記パルス信号生成回路は、
第１パルス信号を生成する前記疑似共振モードの第１パルス変調器と、
第２パルス信号を生成する前記電流連続モードの第２パルス変調器と、
を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の制御回路。
前記パルス信号生成回路は、前記第１パルス信号と前記第２パルス信号のうち一方を選択し、前記ドライバに出力するセレクタをさらに含むことを特徴とする請求項１または６に記載の制御回路。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
スイッチングトランジスタと、
コイルと、
整流素子と、
前記スイッチングトランジスタがオンの期間に、前記スイッチングトランジスタに流れる電流の経路上に配置された第１抵抗と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の制御回路。
前記パルス信号生成回路は、
前記第１抵抗の電圧降下である電流検出信号が第１しきい値に達するとアサートされる第１信号を生成する第１コンパレータと、
前記スイッチングトランジスタがオフの期間に、前記コイルに流れる電流がゼロになるとアサートされる第２信号を生成するゼロクロス検出回路と、
をさらに含み、
前記第１パルス変調器は、前記第１信号に応じて前記第１パルス信号をオフレベルに遷移させ、前記第２信号に応じて前記第１パルス信号をオンレベルに遷移させることを特徴とする請求項８に記載の制御回路。
ゼロクロス検出端子をさらに備え、
前記ゼロクロス検出回路は、前記ゼロクロス検出端子の電圧を所定の第２しきい値と比較し、比較結果に応じた前記第２信号を生成する第２コンパレータを含むことを特徴とする請求項９に記載の制御回路。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記スイッチングトランジスタと前記コイルの接続点と接地の間に直列に設けられたキャパシタおよび第２抵抗をさらに備え、
前記ゼロクロス検出端子には、前記第２抵抗の電圧が入力されることを特徴とする請求項１０に記載の制御回路。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記コイルと結合された補助コイルをさらに備え、
前記ゼロクロス検出端子には、前記補助コイルの電圧が入力されることを特徴とする請求項１０に記載の制御回路。
前記パルス信号生成回路は、前記第２パルス信号がオフレベルに遷移した後、所定のオフ時間の経過後にアサートされる第３信号を生成するオフ時間生成回路をさらに含み、
前記第２パルス変調器は、前記第１信号がアサートされると前記第２パルス信号をオフレベルに遷移させ、前記第３信号がアサートされると前記第２パルス信号をオンレベルに遷移させることを特徴とする請求項９に記載の制御回路。
前記パルス信号生成回路は、前記第１抵抗の電圧降下である電流検出信号と所定の基準電圧の誤差を増幅し、第４信号を生成するエラーアンプをさらに含み、
前記第２パルス変調器は、前記第４信号と所定の周波数の周期信号との比較結果にもとづいて、前記第２パルス信号を生成することを特徴とする請求項８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。
バックライト用ＬＥＤに駆動電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する請求項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駆動回路。
液晶パネルと、
ＬＥＤを含み、前記液晶パネルを裏面から照射するバックライトと、
前記ＬＥＤを駆動する請求項１６に記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。