JP7295706B2 - LED driving device, display device, and control device for LED driving device - Google Patents

LED driving device, display device, and control device for LED driving device Download PDF

Info

Publication number
JP7295706B2
JP7295706B2 JP2019104516A JP2019104516A JP7295706B2 JP 7295706 B2 JP7295706 B2 JP 7295706B2 JP 2019104516 A JP2019104516 A JP 2019104516A JP 2019104516 A JP2019104516 A JP 2019104516A JP 7295706 B2 JP7295706 B2 JP 7295706B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
led
driving device
leds
short
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019104516A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020198242A (en
Inventor
圭 長尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2019104516A priority Critical patent/JP7295706B2/en
Publication of JP2020198242A publication Critical patent/JP2020198242A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7295706B2 publication Critical patent/JP7295706B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本開示は、LED駆動装置及びそれを備える表示装置、並びにLED駆動装置の制御装置に関する。 The present disclosure relates to an LED driving device, a display device including the same, and a control device for the LED driving device.

省エネルギ光源としてのLED(Light Emitting Diode)の用途が近年ますます拡大している。LEDの駆動には、LEDの順方向電圧-電流特性と発光特性とから、LEDに定電流を供給するためのLEDドライバが用いられる。 The use of LEDs (Light Emitting Diodes) as energy-saving light sources has been expanding more and more in recent years. An LED driver for supplying a constant current to the LED is used to drive the LED from the forward voltage-current characteristics and light emission characteristics of the LED.

たとえば、特開2018-19498号公報(特許文献1)には、スイッチング電源回路を用いたLEDドライバが開示されている。このLEDドライバは、LEDへ電流を供給するDC/DCコンバータと、LEDに流れる電流を調整するカレントドライバとを含む。DC/DCコンバータは、コイルとスイッチング素子とダイオードとを含む非同期整流型のチョッパ回路によって構成される。このような構成により、高効率(低損失)でLEDを駆動することができる(特許文献1参照)。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2018-19498 (Patent Document 1) discloses an LED driver using a switching power supply circuit. This LED driver includes a DC/DC converter that supplies current to the LED and a current driver that adjusts the current flowing through the LED. A DC/DC converter is composed of an asynchronous rectification chopper circuit including a coil, a switching element, and a diode. With such a configuration, the LED can be driven with high efficiency (low loss) (see Patent Document 1).

特開2018-19498号公報JP 2018-19498 A

DC/DCコンバータを構成するチョッパ回路が昇圧型の場合、チョッパ回路を構成するダイオードのショート故障が発生すると、以下のような問題が発生する。すなわち、スイッチング素子がオンしたときに、出力側のキャパシタに蓄えられた電力が、ショート故障したダイオードを通じてスイッチング素子へ流れる。これにより、スイッチング素子がASO(Area of Safe Operation)破壊を起こす可能性があるとともに、LEDは不点灯となる。このような問題について、上記の特許文献1では特に検討されていない。 In the case where the chopper circuit that constitutes the DC/DC converter is of a step-up type, the following problems occur when a diode that constitutes the chopper circuit is short-circuited. That is, when the switching element is turned on, the power stored in the capacitor on the output side flows to the switching element through the short-circuited diode. This may cause ASO (Area of Safe Operation) breakdown of the switching element, and the LED will not light up. JP-A-2003-200002 does not particularly consider such a problem.

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ダイオードのショート故障が発生した場合に、LEDが点灯不可となるのを回避可能なLED駆動装置及びそれを備える表示装置、並びにLED駆動装置の制御装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present disclosure is to provide an LED driving device capable of avoiding that an LED cannot be lit when a short-circuit failure of a diode occurs, and a display including the same. The object is to provide a device as well as a control device for an LED driver.

本開示のLED駆動装置は、直列接続された複数のLEDへ電力を供給するように構成されたDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータを駆動するように構成された駆動装置とを備える。DC/DCコンバータは、コイルと第1のスイッチング素子とダイオードとを含んで構成される非同期整流型の昇圧チョッパ回路である。LED駆動装置は、複数のLEDの一部に並列に接続される第2のスイッチング素子をさらに備える。第2のスイッチング素子は、ダイオードのショート故障が発生していない場合にはオフである。駆動装置は、ショート故障が発生した場合に、第1のスイッチング素子をオフにするとともに第2のスイッチング素子をオンにする。 The LED driver of the present disclosure comprises a DC/DC converter configured to power a plurality of LEDs connected in series, and a driver configured to drive the DC/DC converter. The DC/DC converter is an asynchronous rectification boost chopper circuit including a coil, a first switching element, and a diode. The LED driver further comprises a second switching element connected in parallel with a portion of the plurality of LEDs. The second switching element is off when no diode short fault has occurred. The driving device turns off the first switching element and turns on the second switching element when a short-circuit failure occurs.

上記のLED駆動装置においては、DC/DCコンバータのダイオードのショート故障が発生すると、第1のスイッチング素子がオフになる。これにより、DC/DCコンバータの昇圧機能は失われるけれども、DC/DCコンバータから複数のLEDに向けて電力を出力することが可能となる。ここで、第2のスイッチング素子はオンになるので、複数のLEDの一部は点灯しなくなるけれども、残余のLEDによるトータルの順方向電圧は小さくなる。これにより、上記の残余のLEDに電流が流れ、LEDを点灯させることができる。 In the LED driving device described above, when a short-circuit failure occurs in the diode of the DC/DC converter, the first switching element is turned off. As a result, although the boost function of the DC/DC converter is lost, it is possible to output power from the DC/DC converter to a plurality of LEDs. Here, since the second switching element is turned on, some of the plurality of LEDs are not lit, but the total forward voltage due to the remaining LEDs is reduced. As a result, a current flows through the remaining LEDs, and the LEDs can be lit.

第2のスイッチング素子が並列接続される一部のLEDは、複数のLEDのうち最下流のLEDを含むようにしてもよい。 Some of the LEDs to which the second switching element is connected in parallel may include the most downstream LED among the plurality of LEDs.

或いは、第2のスイッチング素子が並列接続される一部のLEDは、複数のLEDのうち最上流のLEDを含むようにしてもよい。 Alternatively, some of the LEDs to which the second switching element is connected in parallel may include the most upstream LED among the plurality of LEDs.

第2のスイッチング素子は、駆動装置内に設けられてもよい。
LED駆動装置は、第1のスイッチング素子のドレイン電圧若しくはドレイン電流、又はダイオードに流れる電流を検出するように構成された検出器をさらに備えてもよい。そして、駆動装置は、検出器の出力に基づいて、ショート故障が発生しているか否かを判定してもよい。
The second switching element may be provided within the driving device.
The LED driver may further comprise a detector configured to detect the drain voltage or drain current of the first switching element or the current through the diode. Then, the driving device may determine whether or not a short-circuit failure has occurred based on the output of the detector.

上記のダイオードは、ショットキーバリアダイオードであってもよい。
また、本開示の表示装置は、上述したいずれかのLED駆動装置と、LED駆動装置によって駆動される、直列接続された複数のLEDとを備える。
The diodes may be Schottky barrier diodes.
A display device of the present disclosure includes any one of the LED driving devices described above and a plurality of LEDs connected in series and driven by the LED driving device.

また、本開示の制御装置は、LED駆動装置の制御装置である。LED駆動装置は、直列接続された複数のLEDへ電力を供給するように構成されたDC/DCコンバータを含む。DC/DCコンバータは、コイルと第1のスイッチング素子とダイオードとを含んで構成される非同期整流型の昇圧チョッパ回路である。そして、制御装置は、複数のLEDの一部に並列に接続される第2のスイッチング素子と、コントローラとを備える。第2のスイッチング素子は、ダイオードのショート故障が発生していない場合にはオフである。コントローラは、ショート故障が発生した場合に、第1のスイッチング素子をオフにするとともに第2のスイッチング素子をオンにするように構成される。 Also, the control device of the present disclosure is a control device for an LED driving device. The LED driver includes a DC/DC converter configured to power multiple LEDs connected in series. The DC/DC converter is an asynchronous rectification boost chopper circuit including a coil, a first switching element, and a diode. The control device includes a second switching element connected in parallel to part of the plurality of LEDs, and a controller. The second switching element is off when no diode short fault has occurred. The controller is configured to turn off the first switching element and turn on the second switching element when a short fault occurs.

本開示のLED駆動装置及び表示装置、並びにLED駆動装置の制御装置によれば、DC/DCコンバータにおいてダイオードのショート故障が発生した場合に、LEDが点灯不可となるのを回避することができる。 According to the LED driving device, the display device, and the control device of the LED driving device according to the present disclosure, it is possible to prevent the LED from being unable to light when a diode short failure occurs in the DC/DC converter.

本開示の実施の形態に従うLEDドライバを用いた表示装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram showing the overall configuration of a display device using LED drivers according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 図1に示すLEDドライバの動作例を概略的に示すタイミングチャートである。2 is a timing chart schematically showing an operation example of the LED driver shown in FIG. 1; コントローラにより実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a procedure of processing executed by a controller; 変形例に従うLEDドライバを用いた表示装置の全体構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the overall configuration of a display device using LED drivers according to a modification;

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

<LEDドライバの構成>
図1は、本開示の実施の形態に従うLEDドライバを用いた表示装置の全体構成を示す図である。図1を参照して、表示装置1は、LED列10と、DC/DCコンバータ20と、駆動装置50とを備える。DC/DCコンバータ20及び駆動装置50は、LED列10を駆動するLEDドライバを構成する。
<Configuration of LED driver>
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a display device using LED drivers according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 1 , display device 1 includes LED array 10 , DC/DC converter 20 , and drive device 50 . The DC/DC converter 20 and the driving device 50 constitute an LED driver that drives the LED array 10 .

LED列10は、直列接続された複数のLED12を含む。この例では、4つよりも多い複数のLED12を含む1列のLED列10が示されているが、LED列の数は複数であってもよく、各LED列に含まれるLED12の数は4つ以下であってもよい。 LED string 10 includes a plurality of LEDs 12 connected in series. Although this example shows a single LED string 10 containing more than four LEDs 12, the number of LED strings may be more than one, with each LED string including four LEDs 12. may be one or less.

DC/DCコンバータ20は、電源ノード22と、コイル24と、スイッチング素子Q1と、ダイオード26と、キャパシタ28とを含んで構成される。コイル24は、電源ノード22とスイッチング素子Q1との間に接続される。スイッチング素子Q1は、コイル24と接地ノードとの間に接続される。スイッチング素子Q1のゲートは、駆動装置50の外部端子T2に接続されている。この例では、スイッチング素子Q1は、N型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であるが、NPN型バイポーラトランジスタ等であってもよい。 DC/DC converter 20 includes a power supply node 22 , coil 24 , switching element Q<b>1 , diode 26 and capacitor 28 . Coil 24 is connected between power supply node 22 and switching element Q1. Switching element Q1 is connected between coil 24 and the ground node. A gate of the switching element Q1 is connected to an external terminal T2 of the drive device 50 . In this example, the switching element Q1 is an N-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), but may be an NPN-type bipolar transistor or the like.

ダイオード26は、コイル24とスイッチング素子Q1との接続点にアノードが接続され、LED列10のアノード側にカソードが接続される。この例では、ダイオード26は、ショットキーバリアダイオード(以下「SBD(Schottky Barrier Diode)」と称する。)である。SBDは、順方向電圧が小さいため、順方向の損失が小さく高効率であり、また、スイッチングが高速である。なお、ダイオード26がSBDであることは必須ではなく、SBD以外のダイオードを採用することも可能である。キャパシタ28は、SBD26のカソードが接続される電力線と接地ノードとの間に接続される。 The diode 26 has an anode connected to the connection point between the coil 24 and the switching element Q<b>1 , and a cathode connected to the anode side of the LED array 10 . In this example, the diode 26 is a Schottky barrier diode (hereinafter referred to as "SBD (Schottky Barrier Diode)"). Since the SBD has a small forward voltage, it has a small forward loss, high efficiency, and high speed switching. It should be noted that it is not essential that the diode 26 be an SBD, and it is also possible to adopt a diode other than an SBD. Capacitor 28 is connected between the power line to which the cathode of SBD 26 is connected and the ground node.

これらの電源ノード22、コイル24、スイッチング素子Q1、SBD26、及びキャパシタ28によって、いわゆる非同期整流型の昇圧チョッパ回路が形成されている。駆動装置50によってスイッチング素子Q1がスイッチング制御され、電源ノード22から供給される電力が昇圧されてLED列10へ供給される。 These power supply node 22, coil 24, switching element Q1, SBD 26, and capacitor 28 form a so-called asynchronous rectification boost chopper circuit. The driving device 50 controls the switching of the switching element Q1, and the power supplied from the power supply node 22 is stepped up and supplied to the LED array 10. FIG.

駆動装置50は、カレントドライバ60と、コントローラ70と、スイッチング素子Q2と、検出器80とを含む。駆動装置50は、たとえば、これらの各要素を集積化したIC(Integrated Circuit)として構成される。駆動装置50は、外部の要素と電気的に接続するための外部端子T1~T5をさらに備えている。 Driving device 50 includes a current driver 60 , a controller 70 , a switching element Q 2 and a detector 80 . The driving device 50 is configured, for example, as an IC (Integrated Circuit) in which these elements are integrated. The driving device 50 further includes external terminals T1 to T5 for electrical connection with external elements.

カレントドライバ60は、スイッチング素子62と、抵抗素子64と、エラーアンプ66とを含む。スイッチング素子62は、LED列10のカソード側が接続される外部端子T5と抵抗素子64との間に接続される。この例では、スイッチング素子62は、N型MOSFETであるが、NPN型バイポーラトランジスタ等であってもよい。抵抗素子64は、スイッチング素子62と接地ノードとの間に接続される。 Current driver 60 includes a switching element 62 , a resistive element 64 and an error amplifier 66 . The switching element 62 is connected between the external terminal T5 to which the cathode side of the LED array 10 is connected and the resistance element 64 . In this example, the switching element 62 is an N-type MOSFET, but may be an NPN-type bipolar transistor or the like. Resistance element 64 is connected between switching element 62 and the ground node.

スイッチング素子62と抵抗素子64との接続点は、エラーアンプ66の反転入力端(-)に接続される。エラーアンプ66の非反転入力端(+)には、基準電圧Vrefが与えられる。エラーアンプ66の出力端は、スイッチング素子62のゲートに接続される。 A connection point between the switching element 62 and the resistance element 64 is connected to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 66 . A reference voltage Vref is applied to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 66 . The output terminal of the error amplifier 66 is connected to the gate of the switching element 62 .

エラーアンプ66の反転入力端(-)には、スイッチング素子62に流れる電流(すなわちLED列10に流れる電流)を抵抗素子64によって電圧に変換した検出信号(電圧)が入力される。エラーアンプ66の非反転入力端(+)に入力される基準電圧Vrefは、LED列10に流れる電流の目標値を抵抗素子64の抵抗値によって電圧に変換した信号である。 A detection signal (voltage) obtained by converting the current flowing through the switching element 62 (that is, the current flowing through the LED array 10 ) into a voltage by the resistance element 64 is input to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 66 . The reference voltage Vref input to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 66 is a signal obtained by converting the target value of the current flowing through the LED array 10 into a voltage using the resistance value of the resistance element 64 .

エラーアンプ66は、基準電圧Vrefと上記検出信号(電圧)との差分を増幅した信号をスイッチング素子62のゲートへ出力することでスイッチング素子62を駆動する。これにより、スイッチング素子62に流れる電流、すなわちLED列10に流れる電流が、基準電圧Vrefに対応する電流目標値に調整される。なお、カレントドライバ60は、ICの外部に設けられてもよい。 The error amplifier 66 drives the switching element 62 by outputting to the gate of the switching element 62 a signal obtained by amplifying the difference between the reference voltage Vref and the detection signal (voltage). Thereby, the current flowing through the switching element 62, that is, the current flowing through the LED array 10 is adjusted to the current target value corresponding to the reference voltage Vref. Note that the current driver 60 may be provided outside the IC.

コントローラ70は、外部端子T5から入力される電圧Vfb(LED列10のカソード側の電圧)を受け、電圧Vfbに基づいてDC/DCコンバータ20を駆動する。具体的には、コントローラ70は、エラーアンプと、PWM(Pulse Width Modulation)回路とを含んで構成される(いずれも図示せず)。エラーアンプは、電圧Vfbが所定値(たとえば0.5V)となるように、電圧Vfbと所定値との差を増幅して出力する。PWM回路は、エラーアンプの出力に基づいてPWM信号を生成し、その生成されたPWM信号をスイッチング素子Q1のゲートが接続される外部端子T2へ出力する。 Controller 70 receives voltage Vfb (voltage on the cathode side of LED array 10) input from external terminal T5, and drives DC/DC converter 20 based on voltage Vfb. Specifically, the controller 70 includes an error amplifier and a PWM (Pulse Width Modulation) circuit (both not shown). The error amplifier amplifies and outputs the difference between the voltage Vfb and a predetermined value so that the voltage Vfb becomes a predetermined value (for example, 0.5 V). The PWM circuit generates a PWM signal based on the output of the error amplifier, and outputs the generated PWM signal to the external terminal T2 connected to the gate of the switching element Q1.

なお、コントローラ70は、ハードウェア(電子回路)で実行するものに限られず、ソフトウェアで実行するもので構成されてもよい。具体的には、コントローラ70を、CPU(Central Processing Unit)、メモリ(ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory))、各種信号を入出力するための入出力バッファ等を含んで構成してもよい。CPUは、ROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行する。ROMに格納されるプログラムは、コントローラ70の処理手順が記されたプログラムである。そして、コントローラ70は、このプログラムに従って各種処理を実行するように構成されてもよい。 Note that the controller 70 is not limited to being implemented by hardware (electronic circuit), and may be implemented by software. Specifically, the controller 70 includes a CPU (Central Processing Unit), memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input/output buffer for inputting/outputting various signals, and the like. may The CPU develops a program stored in the ROM into the RAM or the like and executes it. The program stored in the ROM is a program in which processing procedures of the controller 70 are described. The controller 70 may be configured to execute various processes according to this program.

このLEDドライバでは、カレントドライバ60により、LED列10に流れる電流が基準電圧Vrefに対応する電流目標値に調整される。また、LED列10のカソード側の電圧Vfbが所定値となるように、電圧Vfbに基づいてコントローラ70によりDC/DCコンバータ20が駆動される。これにより、LED列10に流れる電流が目標に制御される。 In this LED driver, the current driver 60 adjusts the current flowing through the LED string 10 to a current target value corresponding to the reference voltage Vref. Further, the DC/DC converter 20 is driven by the controller 70 based on the voltage Vfb so that the voltage Vfb on the cathode side of the LED array 10 becomes a predetermined value. As a result, the current flowing through the LED array 10 is controlled to a target.

<SBD26のショート故障>
DC/DCコンバータ20において、SBD26のショート故障が発生すると、スイッチング素子Q1がオンしたときに、キャパシタ28に蓄えられた電力が、ショート故障したSBD26を通じてスイッチング素子Q1へ流れる。これにより、スイッチング素子Q1がASO破壊を起こす可能性があるとともに、LED列10は不点灯となる。
<SBD26 short failure>
In DC/DC converter 20, when SBD 26 is short-circuited, when switching element Q1 is turned on, power stored in capacitor 28 flows to switching element Q1 through short-circuited SBD 26. FIG. As a result, there is a possibility that ASO breakdown will occur in the switching element Q1, and the LED array 10 will not light up.

そこで、本実施の形態に従うLEDドライバでは、LED列10の一部に並列に接続されるスイッチング素子Q2が設けられる。スイッチング素子Q2は、駆動装置50内に設けられ、コントローラ70によって駆動される。この例では、スイッチング素子Q2は、複数のLED12のうち最下流のLED12を含む2つのLED12に並列に接続されているが、スイッチング素子Q2が並列接続されるLED12の数は、1つでもよいし、3つ以上であってもよい。また、この例では、スイッチング素子Q2は、N型MOSFETであるが、NPN型バイポーラトランジスタ等であってもよい。 Therefore, in the LED driver according to the present embodiment, switching element Q2 connected in parallel to part of LED array 10 is provided. Switching element Q2 is provided in drive device 50 and driven by controller 70 . In this example, the switching element Q2 is connected in parallel to two LEDs 12 including the most downstream LED 12 among the plurality of LEDs 12, but the number of the LEDs 12 to which the switching element Q2 is connected in parallel may be one. , three or more. Also, in this example, the switching element Q2 is an N-type MOSFET, but may be an NPN-type bipolar transistor or the like.

そして、コントローラ70は、SBD26のショート故障が発生していない場合は、スイッチング素子Q2をオフにする。SBD26のショート故障が発生すると、コントローラ70は、スイッチング素子Q1をオフにするとともに、スイッチング素子Q2をオンにする。 Then, the controller 70 turns off the switching element Q2 when the SBD 26 is not short-circuited. When the SBD 26 is short-circuited, the controller 70 turns off the switching element Q1 and turns on the switching element Q2.

SBD26のショート故障が発生した場合に、スイッチング素子Q1がオフされることにより、DC/DCコンバータ20の昇圧機能は失われるけれども、DC/DCコンバータ20からLED列10に向けて電力を出力することが可能となる。 When a short-circuit failure occurs in the SBD 26, the switching element Q1 is turned off, so that although the DC/DC converter 20 loses its boosting function, the power can be output from the DC/DC converter 20 to the LED array 10. becomes possible.

そして、SBD26のショート故障が発生した場合に、スイッチング素子Q2がオンされることにより、スイッチング素子Q2が並列接続されるLED12(この例では2つ)は点灯しなくなるけれども、残余のLED12によるLED列10の順方向電圧は小さくなる。これにより、LED列10へ電流が流れ、スイッチング素子Q2が並列接続されるLED12を除く残余のLED12を点灯させることができる。 When a short failure occurs in the SBD 26, the switching element Q2 is turned on so that the LEDs 12 (two in this example) to which the switching element Q2 is connected in parallel do not light up. The forward voltage of 10 becomes smaller. As a result, a current flows through the LED row 10, and the remaining LEDs 12 other than the LEDs 12 to which the switching element Q2 is connected in parallel can be lit.

なお、スイッチング素子Q2をいくつのLED12に並列接続するかは、スイッチング素子Q1をオフにしてDC/DCコンバータ20を使用するときのDC/DCコンバータ20の出力電圧、各LED12の特性(順方向電圧等)、LED列10のカソード側の電圧Vfbの調整値等に基づいて適宜決定される。 The number of LEDs 12 to which the switching element Q2 is connected in parallel depends on the output voltage of the DC/DC converter 20 when the DC/DC converter 20 is used with the switching element Q1 turned off, the characteristics of each LED 12 (forward voltage etc.), is appropriately determined based on the adjustment value of the voltage Vfb on the cathode side of the LED array 10 or the like.

SBD26のショート故障は、検出器80の検出値に基づいて判定される。検出器80は、スイッチング素子Q1のドレインが接続される外部端子T1に接続され、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vdを検出する。コントローラ70は、電圧Vdの検出値を検出器80から受け、スイッチング素子Q1のオン中に電圧Vdが十分に低下しない場合に、SBD26にショート故障が発生したものと判定する。 A short circuit failure of the SBD 26 is determined based on the detected value of the detector 80 . The detector 80 is connected to the external terminal T1 to which the drain of the switching element Q1 is connected, and detects the drain voltage Vd of the switching element Q1. Controller 70 receives the detected value of voltage Vd from detector 80, and determines that a short failure has occurred in SBD 26 when voltage Vd does not sufficiently decrease while switching element Q1 is on.

なお、この例では、スイッチング素子Q1のドレイン電圧VdによってSBD26のショート故障が発生したか否かを判定するものとしたが、電圧Vdに代えて、スイッチング素子Q1のドレイン電流、又はSBD26に流れる電流を検出器によって検出し、その検出値によってSBD26のショート故障を判定してもよい。具体的には、スイッチング素子Q1のオン時に、スイッチング素子Q1のドレイン電流の異常上昇がみられる場合、又はSBD26に逆方向の電流が流れた場合に、SBD26のショート故障が発生したものと判定することができる。 In this example, the drain voltage Vd of the switching element Q1 is used to determine whether or not the SBD 26 has a short-circuit failure. may be detected by a detector, and the short-circuit failure of the SBD 26 may be determined based on the detected value. Specifically, when the drain current of the switching element Q1 abnormally rises when the switching element Q1 is turned on, or when a reverse current flows through the SBD 26, it is determined that the SBD 26 has a short failure. be able to.

図2は、図1に示したLEDドライバの動作例を概略的に示すタイミングチャートである。図2を参照して、スイッチング素子Q1のオン/オフに応じてスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vdが変動し、スイッチング素子Q1のオン時に電圧Vdが低下する。 FIG. 2 is a timing chart schematically showing an operation example of the LED driver shown in FIG. Referring to FIG. 2, drain voltage Vd of switching element Q1 varies depending on whether switching element Q1 is turned on or off, and voltage Vd decreases when switching element Q1 is turned on.

時刻t1において、SBD26のショート故障が発生したものとする。ショート故障の発生前は、スイッチング素子Q1がオンすると、電圧Vdはしきい値Vthよりも低いレベル(たとえば0.1V程度)まで低下する。なお、ショート故障が発生していない時刻t1以前は、スイッチング素子Q2はオフされている。 It is assumed that a short failure of SBD 26 occurs at time t1. Before a short-circuit failure occurs, when switching element Q1 is turned on, voltage Vd drops to a level lower than threshold value Vth (for example, about 0.1 V). Note that the switching element Q2 is turned off before time t1 when no short-circuit failure occurs.

時刻t1においてSBD26のショート故障が発生し、その後時刻t2においてスイッチング素子Q1がオンになると、SBD26のカソード側のキャパシタ28からショート故障したSBD26を通じてスイッチング素子Q1へ電流が流れる。これにより、スイッチング素子Q1には、最大定格を超える電流が流れ込み、その結果、電圧Vdがしきい値Vthのレベルまで低下しなくなる。 At time t1, SBD 26 is short-circuited, and then at time t2, when switching element Q1 is turned on, current flows from capacitor 28 on the cathode side of SBD 26 to switching element Q1 through SBD 26 in which the short-circuit has occurred. As a result, a current exceeding the maximum rating flows into the switching element Q1, and as a result, the voltage Vd does not drop to the level of the threshold value Vth.

そして、スイッチング素子Q1のオン中に電圧Vdがしきい値Vthよりも高い(電圧Vdがしきい値Vth以下に低下しない)ことにより、SBD26のショート故障が発生したものと判定され、時刻t3において、ショート故障フラグがオンになる。このショート故障フラグは、SBD26の修理(交換等)によりショート故障が解消するまでオンのままである。 When the voltage Vd is higher than the threshold value Vth (the voltage Vd does not drop below the threshold value Vth) while the switching element Q1 is on, it is determined that the SBD 26 has a short failure. , the short fault flag is turned on. This short-circuit fault flag remains on until the short-circuit fault is resolved by repairing (replacement, etc.) the SBD 26 .

ショート故障フラグがオンになると、LEDドライバは、故障モードで作動する。すなわち、スイッチング素子Q1がオフされ、スイッチング素子Q2がオンされる。この状態は、ショート故障フラグがオフされるまで、すなわちSBD26の修理(交換等)によりショート故障が解消するまで継続される。これにより、SBD26のショート故障によってLED列10が不点灯になるのを回避することができる。 When the short fault flag is turned on, the LED driver operates in fault mode. That is, the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on. This state continues until the short-circuit failure flag is turned off, that is, until the SBD 26 is repaired (replaced, etc.) to eliminate the short-circuit failure. As a result, it is possible to prevent the LED array 10 from not lighting due to a short failure of the SBD 26 .

図3は、コントローラ70により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎に繰り返し実行される。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure of processing executed by the controller 70. As shown in FIG. A series of processes shown in this flowchart are repeatedly executed at predetermined intervals.

図3を参照して、コントローラ70は、SBD26のショート故障フラグがオンであるか否かを判定する(ステップS10)。ショート故障フラグがオンであるときは(ステップS10においてYES)、コントローラ70は、ステップS50(後述)へ処理を移行する。 Referring to FIG. 3, controller 70 determines whether or not the short failure flag of SBD 26 is on (step S10). When the short-circuit failure flag is ON (YES in step S10), controller 70 proceeds to step S50 (described later).

ステップS10においてショート故障フラグがオフであると判定されると(ステップS10においてNO)、コントローラ70は、スイッチング素子Q1のオン中にスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vdがしきい値Vthよりも高いか否かを判定する(ステップS20)。なお、電圧Vdは、検出器80(図1)により検出される。 When it is determined in step S10 that the short-circuit failure flag is off (NO in step S10), controller 70 determines whether drain voltage Vd of switching element Q1 is higher than threshold value Vth while switching element Q1 is on. (step S20). Voltage Vd is detected by detector 80 (FIG. 1).

ステップS20において、スイッチング素子Q1のオン中に電圧Vdがしきい値Vth以下に低下したと判定されると(ステップS20においてNO)、SBD26のショート故障は発生しておらず、コントローラ70は、スイッチング素子Q2をオフにする(ステップS30)。なお、スイッチング素子Q1は、電圧Vfbに基づいてスイッチング駆動される。 If it is determined in step S20 that the voltage Vd has fallen below the threshold value Vth while the switching element Q1 is on (NO in step S20), the SBD 26 is not short-circuited, and the controller 70 performs the switching operation. The element Q2 is turned off (step S30). Note that the switching element Q1 is switching-driven based on the voltage Vfb.

一方、ステップS20において、スイッチング素子Q1のオン中に電圧Vdがしきい値Vthよりも高い(電圧Vdがしきい値Vth以下まで低下しない)と判定されると(ステップS20においてYES)、コントローラ70は、SBD26のショート故障が発生したものと判断し、ショート故障フラグをオンにする(ステップS40)。 On the other hand, when it is determined in step S20 that voltage Vd is higher than threshold value Vth (voltage Vd does not decrease below threshold value Vth) while switching element Q1 is on (YES in step S20), controller 70 determines that a short-circuit failure has occurred in the SBD 26, and turns on the short-circuit failure flag (step S40).

ショート故障フラグがオンになると、コントローラ70は、スイッチング素子Q1をオフにするとともに、スイッチング素子Q2をオンにする(ステップS50)。これにより、ショート故障が発生していない場合に比べて点灯するLED12の数は少ないけれども、LED列10を点灯させることができる。 When the short-circuit failure flag is turned on, the controller 70 turns off the switching element Q1 and turns on the switching element Q2 (step S50). As a result, the LED array 10 can be lit even though the number of lit LEDs 12 is smaller than when no short-circuit failure occurs.

以上のように、この実施の形態においては、SBD26のショート故障が発生すると、スイッチング素子Q1がオフにされる。これにより、DC/DCコンバータ20の昇圧機能は失われるけれども、DC/DCコンバータ20からLED列10に向けて電力を出力することが可能となる。そして、スイッチング素子Q2はオンにされるので、LED列10の一部は点灯しなくなるけれども、残余のLED12によるLED列10の順方向電圧は小さくなる。これにより、LED列10へ電流が流れ、スイッチング素子Q2が並列接続されるLED12を除く残余のLED12を点灯させることができる。 As described above, in this embodiment, when a short-circuit failure occurs in SBD 26, switching element Q1 is turned off. As a result, power can be output from the DC/DC converter 20 to the LED array 10, although the boost function of the DC/DC converter 20 is lost. Since the switching element Q2 is turned on, a part of the LED row 10 is not lit, but the forward voltage of the LED row 10 due to the remaining LEDs 12 is reduced. As a result, a current flows through the LED row 10, and the remaining LEDs 12 other than the LEDs 12 to which the switching element Q2 is connected in parallel can be lit.

なお、上記の実施の形態では、SBD26のショート故障が発生した場合に、LED列10の下流側のLED12にスイッチング素子Q2を並列に接続するものとしたが、LED列10の上流側のLED12にスイッチング素子を並列に接続してもよい。 In the above embodiment, when the SBD 26 is short-circuited, the switching element Q2 is connected in parallel to the LED 12 on the downstream side of the LED array 10. The switching elements may be connected in parallel.

図4は、そのような変形例に従うLEDドライバを用いた表示装置の全体構成を示す図である。図4を参照して、この表示装置1Aは、図1に示した表示装置1において、駆動装置50に代えて駆動装置50Aを備える。駆動装置50Aは、駆動装置50において、スイッチング素子Q2に代えてスイッチング素子Q3を含む。 FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of a display device using LED drivers according to such a modification. Referring to FIG. 4, display device 1A includes drive device 50A instead of drive device 50 in display device 1 shown in FIG. Drive device 50A includes switching element Q3 in place of switching element Q2 in drive device 50 .

スイッチング素子Q3も、スイッチング素子Q2と同様に、駆動装置50内に設けられ、コントローラ70によって駆動される。そして、スイッチング素子Q3は、複数のLED12のうち最上流のLED12を含む2つのLED12に並列に接続される。なお、スイッチング素子Q3が並列接続されるLED12の数は、1つでもよいし、3つ以上であってもよい。また、この例では、スイッチング素子Q3は、P型MOSFETであるが、PNP型バイポーラトランジスタ等であってもよい。 Switching element Q3 is also provided in drive device 50 and driven by controller 70, like switching element Q2. The switching element Q3 is connected in parallel to two LEDs 12 including the most upstream LED 12 among the plurality of LEDs 12 . The number of LEDs 12 to which the switching element Q3 is connected in parallel may be one, or three or more. Also, in this example, the switching element Q3 is a P-type MOSFET, but may be a PNP-type bipolar transistor or the like.

このような構成によっても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、上記の実施の形態及び図4に示した変形例では、LED列10は1列としたが、LED列10が複数並設されてもよい。この場合、LED列10毎にスイッチング素子Q2又はQ3が設けられ、各LED列10において、他のLED列10と同じ位置のLED12にスイッチング素子Q2又はQ3が並列に接続される。
Even with such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
In the above-described embodiment and the modification shown in FIG. 4, one LED row 10 is provided, but a plurality of LED rows 10 may be arranged in parallel. In this case, a switching element Q2 or Q3 is provided for each LED row 10, and in each LED row 10, the switching element Q2 or Q3 is connected in parallel to the LED 12 at the same position as another LED row 10.

なお、上記の表示装置1(1A)は、たとえば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)の光源に適用することができ、特に、車両の運転状況等をドライバに表示する車載ディスプレイの光源に好適である。上記の表示装置1(1A)によれば、SBD26のショート故障が発生しても、車載ディスプレイが完全に消灯してしまうのを防止し、リンプホーム走行を行なうことができる。 The display device 1 (1A) described above can be applied, for example, as a light source for a liquid crystal display (LCD), and is particularly suitable as a light source for an in-vehicle display that displays the driving status of the vehicle to the driver. is. According to the display device 1 (1A) described above, even if the SBD 26 is short-circuited, it is possible to prevent the in-vehicle display from turning off completely and to perform the limp-home run.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

1,1A 表示装置、10 LED列、20 DC/DCコンバータ、22 電源ノード、24 コイル、26 SBD、28 キャパシタ、50,50A 駆動装置、60 カレントドライバ、62,Q1,Q2,Q3 スイッチング素子、64 抵抗素子、66 エラーアンプ、70 コントローラ、80 検出器、T1~T5 外部端子。 1, 1A display device, 10 LED row, 20 DC/DC converter, 22 power supply node, 24 coil, 26 SBD, 28 capacitor, 50, 50A drive device, 60 current driver, 62, Q1, Q2, Q3 switching element, 64 Resistive element, 66 error amplifier, 70 controller, 80 detector, T1 to T5 external terminals.

Claims (7)

直列接続された複数のLEDへ電力を供給するように構成されたDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを駆動するように構成された駆動装置とを備え、
前記DC/DCコンバータは、コイルと第1のスイッチング素子とダイオードとを含んで構成される非同期整流型の昇圧チョッパ回路であり、さらに、
前記複数のLEDの一部に並列に接続される第2のスイッチング素子を備え、
前記第2のスイッチング素子は、前記ダイオードのショート故障が発生していない場合にはオフであり、
前記駆動装置は、前記ショート故障が発生した場合に、前記第1のスイッチング素子をオフにするとともに前記第2のスイッチング素子をオンにし、
前記第1のスイッチング素子のドレイン電圧若しくはドレイン電流、又は前記ダイオードに流れる電流を検出するように構成された検出器をさらに備え、
前記駆動装置は、前記検出器の出力に基づいて、前記ショート故障が発生しているか否かを判定する、LED駆動装置。
a DC/DC converter configured to power a plurality of LEDs connected in series;
a driving device configured to drive the DC/DC converter;
The DC/DC converter is an asynchronous rectification boost chopper circuit including a coil, a first switching element, and a diode, and
A second switching element connected in parallel to a portion of the plurality of LEDs,
The second switching element is off when the short-circuit failure of the diode does not occur,
The drive device turns off the first switching element and turns on the second switching element when the short-circuit failure occurs,
further comprising a detector configured to detect the drain voltage or drain current of the first switching element, or the current flowing through the diode;
The LED driving device, wherein the driving device determines whether or not the short circuit failure occurs based on the output of the detector .
前記複数のLEDの一部は、前記複数のLEDのうち最下流のLEDを含む、請求項1に記載のLED駆動装置。 2. The LED driving device according to claim 1, wherein some of said plurality of LEDs include the most downstream LED among said plurality of LEDs. 前記複数のLEDの一部は、前記複数のLEDのうち最上流のLEDを含む、請求項1に記載のLED駆動装置。 2. The LED driving device according to claim 1, wherein some of said plurality of LEDs include an uppermost LED among said plurality of LEDs. 前記第2のスイッチング素子は、前記駆動装置内に設けられる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のLED駆動装置。 4. The LED driving device according to any one of claims 1 to 3, wherein said second switching element is provided within said driving device. 前記ダイオードは、ショットキーバリアダイオードである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のLED駆動装置。 5. The LED driving device according to any one of claims 1 to 4 , wherein said diode is a Schottky barrier diode. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のLED駆動装置と、
前記LED駆動装置によって駆動される、直列接続された複数のLEDとを備える表示装置。
The LED driving device according to any one of claims 1 to 5 ;
A display device comprising a plurality of serially connected LEDs driven by the LED driver.
LED駆動装置の制御装置であって、
前記LED駆動装置は、直列接続された複数のLEDへ電力を供給するように構成されたDC/DCコンバータを含み、
前記DC/DCコンバータは、コイルと第1のスイッチング素子とダイオードとを含んで構成される非同期整流型の昇圧チョッパ回路であり、
前記制御装置は、
前記複数のLEDの一部に並列に接続される第2のスイッチング素子と、
コントローラとを備え、
前記第2のスイッチング素子は、前記ダイオードのショート故障が発生していない場合にはオフであり、
前記コントローラは、前記ショート故障が発生した場合に、前記第1のスイッチング素子をオフにするとともに前記第2のスイッチング素子をオンにするように構成され
前記LED駆動装置は、前記第1のスイッチング素子のドレイン電圧若しくはドレイン電流、又は前記ダイオードに流れる電流を検出するように構成された検出器をさらに含み、
前記コントローラは、前記検出器の出力に基づいて、前記ショート故障が発生しているか否かを判定するように構成される、LED駆動装置の制御装置。
A control device for an LED driving device,
wherein the LED driver includes a DC/DC converter configured to power a plurality of LEDs connected in series;
The DC/DC converter is an asynchronous rectification boost chopper circuit including a coil, a first switching element, and a diode,
The control device is
a second switching element connected in parallel to a portion of the plurality of LEDs;
a controller;
The second switching element is off when the short-circuit failure of the diode does not occur,
The controller is configured to turn off the first switching element and turn on the second switching element when the short failure occurs ,
The LED driving device further includes a detector configured to detect the drain voltage or drain current of the first switching element or the current flowing through the diode,
A control device for an LED driving device, wherein the controller is configured to determine whether the short-circuit fault has occurred based on the output of the detector.
JP2019104516A 2019-06-04 2019-06-04 LED driving device, display device, and control device for LED driving device Active JP7295706B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019104516A JP7295706B2 (en) 2019-06-04 2019-06-04 LED driving device, display device, and control device for LED driving device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019104516A JP7295706B2 (en) 2019-06-04 2019-06-04 LED driving device, display device, and control device for LED driving device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020198242A JP2020198242A (en) 2020-12-10
JP7295706B2 true JP7295706B2 (en) 2023-06-21

Family

ID=73648279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019104516A Active JP7295706B2 (en) 2019-06-04 2019-06-04 LED driving device, display device, and control device for LED driving device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7295706B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102695612B1 (en) * 2023-11-21 2024-08-16 주식회사 서연이화 Circuit that drives the led

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290937A (en) 2008-05-27 2009-12-10 Toshiba Microelectronics Corp Switching power supply
JP2014050112A (en) 2012-08-29 2014-03-17 Toyoda Gosei Co Ltd Dc power supply circuit and led lighting circuit
JP2017203664A (en) 2016-05-10 2017-11-16 ローム株式会社 Ground fault detection circuit, abnormality detection circuit, light-emitting device and vehicle
JP2018093559A (en) 2016-11-30 2018-06-14 トヨタ自動車株式会社 Short circuit failure detector
JP2019023953A (en) 2017-07-21 2019-02-14 ソニー株式会社 Light source device and light source control system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7468723B1 (en) * 2005-03-04 2008-12-23 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for creating large display back-lighting

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290937A (en) 2008-05-27 2009-12-10 Toshiba Microelectronics Corp Switching power supply
JP2014050112A (en) 2012-08-29 2014-03-17 Toyoda Gosei Co Ltd Dc power supply circuit and led lighting circuit
JP2017203664A (en) 2016-05-10 2017-11-16 ローム株式会社 Ground fault detection circuit, abnormality detection circuit, light-emitting device and vehicle
JP2018093559A (en) 2016-11-30 2018-06-14 トヨタ自動車株式会社 Short circuit failure detector
JP2019023953A (en) 2017-07-21 2019-02-14 ソニー株式会社 Light source device and light source control system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020198242A (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102208396B1 (en) Power supplying apparatus and display apparatus including the same
US8035314B2 (en) Method and device for LED channel managment in LED driver
US7638954B2 (en) Light emitting diode drive apparatus
US9148920B2 (en) Light emitting diode driving apparatus capable of detecting whether current leakage phenomenon occurs on LED load and light emitting diode driving method thereof
TWI441552B (en) Open led control circuit and associated method
US8159140B2 (en) Load driving apparatus
US8766546B2 (en) LED drive device and LED illuminating device
US20180120878A1 (en) Voltage regulator circuit and control method therefor
WO2017121124A1 (en) Organic light-emitting diode driving method, driving circuit and display device
JP6932347B2 (en) Drive circuit and light emitting device
US20180160492A1 (en) Led current controller
JP7295706B2 (en) LED driving device, display device, and control device for LED driving device
US20120274224A1 (en) Voltage detecting device for led driver
US11375589B2 (en) Lighting control method and lighting control device for semiconductor light emitting element, light emitting device
US20150250035A1 (en) Light-emitting diode driving circuit
JP7258662B2 (en) LED driving device, display device, and control device for LED driving device
JP7300318B2 (en) LED driving device, display device, and control device for LED driving device
JP2016119310A (en) Light emitting device
JP5528240B2 (en) Constant current generation circuit
JP2011181378A (en) Light emitting element driving circuit, light emitting device using the same, and display device
JP2009290937A (en) Switching power supply
US11114939B2 (en) Power supply system with current compensation
US8988004B2 (en) Method of forming a current controller for an LED and structure therefor
JP7249887B2 (en) LED control device, LED driving device, and display device
US9131572B2 (en) Method of forming a semiconductor device and structure therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230609

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7295706

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150