WO2006059438A1 - 電圧生成回路、定電流回路および発光ダイオード駆動回路 - Google Patents

電圧生成回路、定電流回路および発光ダイオード駆動回路 Download PDF

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Inventor
Tomoyuki Ito
Isao Yamamoto
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Rohm Co., Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

Definitions

  • the present invention relates to a voltage generation circuit and a constant current circuit that generate a constant voltage and a constant current, and more particularly to a technique for adjusting the constant voltage and the constant current.
  • LED light emitting diode
  • the LED drive circuit controls the drive current that flows through the LED by connecting a constant current circuit to the power sword terminal of the LED.
  • the light emission brightness of the LED is determined by this drive current, so if the current value of the drive current varies, the light emission brightness will vary.
  • a repair process is performed in the inspection process of the LED drive circuit. This repair process is generally performed using an adjustment circuit provided in the circuit so that the drive current value approaches a desired current value.
  • a fuse resistor may be used.
  • This fuse resistance is a resistance that is broken by laser irradiation or application of a voltage or current exceeding a certain threshold (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-209175
  • FIG. 4 As a constant current circuit that performs current adjustment by trimming a fuse resistor, for example, as shown in FIG. A circuit is conceivable. 4 includes an operational amplifier 10, a transistor 12, a constant current source 20, resistors R20 to R22, fuse resistors Rf21 and Rf22, and a current generating resistor Ril.
  • the LED 310 is connected to the current output terminal 202 of the constant current circuit 200 ′, and the light emission luminance is adjusted by the constant current lied generated by the constant current circuit 200 ′.
  • the fuse resistor itself has a resistance value of about several hundred ⁇ , it has been difficult to obtain an accuracy equal to or higher than the resistance value in the constant current circuit 200 ′ of FIG.
  • the resistance R20 is lkQ and the resistances R21 and R22 are 50 ⁇
  • the resistance values of the fuse resistors Rf21 and Rf22 are 200 ⁇
  • the voltage adjustment accuracy depends on the resistance value of the fuse resistance. Will be decided. If an accuracy of about several percent is to be obtained in this circuit configuration, the resistance value of the resistor R20 needs to be very large. This means that the chip size of the LED drive circuit is increased.
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a voltage generation circuit capable of adjusting a voltage value with high accuracy, a constant current circuit using the voltage generation circuit, and a light emitting diode driving circuit. It is in.
  • a voltage generation circuit includes a voltage generation unit that generates a plurality of constant voltages, and a predetermined constant voltage from the plurality of constant voltages generated by the voltage generation unit.
  • a switch for selecting a control signal, a control signal generator for generating a plurality of control signals whose signal levels can be switched by arbitrarily cutting a plurality of fuse elements, and a plurality of control signals generated by the control signal generator A decoding circuit that controls the connection state of the switch according to a combination of signal levels, and outputs a constant voltage selected by the switch.
  • the voltage generator includes a resistor group in which a plurality of resistors are connected in series, and a constant voltage source that applies a voltage to both ends of the resistor group, and a plurality of voltages appearing at connection points of the plurality of resistors. It may be output as a constant voltage.
  • the potential difference between the plurality of constant voltages generated by the voltage generator can be adjusted.
  • the voltage generation unit includes a resistance group in which a plurality of resistors are connected in series, and a constant current source for causing a constant current to flow through the resistance group, and each voltage appearing at a connection point of the plurality of resistors is set to the plurality of voltages. It may be output as a constant voltage.
  • the plurality of resistor groups may include a basic resistor that determines a minimum voltage among a plurality of constant voltages, and a plurality of adjustment resistors that are determined according to a potential difference between the plurality of constant voltages. .
  • Another aspect of the present invention is a constant current circuit that draws a constant current from a current output terminal.
  • a transistor and a resistor provided in series between the current output terminal and the ground potential, a connection point between the transistor and the resistor is connected to the inverting input terminal, and a transistor control terminal is connected to the output terminal.
  • an above-described voltage generation circuit that applies a constant voltage to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
  • the resistor provided in series with the transistor The voltage applied to can be adjusted.
  • the current flowing through the resistor is adjusted, and the current flowing through the current output terminal can be controlled to a desired current value.
  • Yet another embodiment of the present invention is a light emitting diode drive circuit.
  • This light emitting diode drive circuit includes the above-described constant current circuit connected to the force sword terminal of the light emitting diode to be driven, and a voltage source for supplying a drive voltage to the anode terminal of the light emitting diode.
  • the constant current circuit causes the light-emitting diode to flow through the current output terminal.
  • the current to be generated can be adjusted to a desired current value, and the brightness of the light emitting diode can be adjusted.
  • the voltage generation circuit of the present invention even when the characteristics of circuit elements vary in the semiconductor manufacturing process, it is possible to adjust the voltage value with high accuracy and generate a desired voltage. Moreover, according to the constant current circuit of the present invention, a desired constant current can be generated with high accuracy. Further, according to the light emitting diode drive circuit of the present invention, the light emitting diode can emit light with a desired luminance.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic apparatus in which a voltage generation circuit and a constant current source according to an embodiment are preferably used.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a constant current source according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combination of a control signal and a switch control signal.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional constant current circuit that performs current adjustment by trimming a fuse resistor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of electronic device 1000 in which the voltage generation circuit and the constant current source according to the present embodiment are preferably used.
  • This electronic device 1000 has LED310 and L An ED drive circuit 320 is provided.
  • the electronic device 1000 is a mobile phone terminal, a PDA, a portable CD player, a notebook personal computer, or the like.
  • the LED 310 is provided as a backlight of a liquid crystal panel or a light emitting element for notifying the user of an incoming call.
  • the LED drive circuit 320 includes a booster circuit 300 that supplies a drive voltage to the LED 310 that is a drive target, and a constant current circuit 200 that stabilizes the current flowing through the LED 310.
  • the booster circuit 300 is configured by a general switching regulator, a charge pump circuit, or the like, and generates a voltage necessary for driving the LED 310 by boosting a battery voltage or the like.
  • the output voltage Vout output from the booster circuit 300 is applied to the anode terminal of the LED 310.
  • the constant current circuit 200 of the LED drive circuit 320 is connected to the power sword terminal of the LED 310.
  • the constant current circuit 200 controls the current flowing through the LED 310 to a constant current lied.
  • the voltage of the power sword terminal of the LED 310 is fed back to the booster circuit 300, and the booster circuit 300 controls the output voltage Vout so that the voltage Vied of the power sword terminal of the LED 310 becomes a predetermined voltage.
  • the target value of the voltage Vied at the power sword terminal of the LED 310 is set so that the transistor 12 constituting the constant current circuit 200 in FIG.
  • the constant current circuit 200 includes a fuse resistor, and is configured to be finely adjusted so that the value of the constant current lied approaches a desired value Iref by trimming.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of constant current circuit 200 according to the present embodiment.
  • the constant current circuit 200 includes a voltage generation circuit 100, an operational amplifier 10, a transistor 12, and a current generation resistor Ril, and allows a constant current lied to flow through a circuit connected to the current output terminal 202.
  • the voltage generation circuit 100 generates a reference voltage Vx and outputs it from the voltage output terminal 102.
  • the voltage output terminal 102 of the voltage generation circuit 100 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10 and the reference voltage Vx is applied.
  • the transistor 12 is an N-channel MOS transistor whose gate terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier 10 and whose source terminal is the inverting input terminal of the operational amplifier 10. The drain terminal is connected to the current output terminal 202.
  • the current generating resistor Ril is provided between the source terminal of the transistor 12 and the ground.
  • the operational amplifier 10 feedback-controls the gate voltage of the transistor 12 that is the output so that the voltages at the non-inverting input terminal and the inverting input terminal are equal. Since the voltage Vx generated by the voltage generation circuit 100 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10, the drain voltage of the transistor 12 becomes equal to the reference voltage Vx. Since the current generation resistor Ril is connected to the drain terminal of the transistor 12, the reference voltage V X is applied to the current generation resistor Ril.
  • the voltage generation circuit 100 includes a control signal generation unit 30, a decode circuit 40, a voltage generation unit 50, and a first switch SW1 to an eighth switch SW8.
  • the voltage generator 50 includes a constant current source 20 and a resistance group of the first adjustment resistor R1 to the eighth adjustment resistor R8.
  • the resistor group formed by connecting the first adjustment resistor R1 to the eighth adjustment resistor R8 in series has one end grounded and the other end connected to the constant current source 20.
  • the constant current source 20 supplies a constant current Ic to this resistor group.
  • the voltage generator 50 outputs the voltages appearing at the connection points of the adjustment resistors Rl to R8 as a plurality of constant voltages V1 to V8.
  • the constant current Ic supplied from the constant current source 20 is set to 100 ⁇
  • the eighth adjustment resistor R8 is set to 90 0 ⁇
  • the values of the first adjustment resistor R1 to the seventh adjustment resistor R7 are set to 50 ⁇ .
  • a constant voltage of 5mV step can be generated from 80mV to 115mV as each constant voltage V1 to V8, and ⁇ 20mV should be adjusted with an accuracy of about 5% with the center voltage of lOOmV of constant voltage V4. become.
  • the constant voltages V1 to V8 generated by the voltage generation unit 50 are selected from the first switch SW1 to the eighth switch SW8 and output from the voltage output terminal 102 of the voltage generation circuit 100.
  • the connection status of the 1st switch SW1 to 8th switch SW8 is the control signal Control is performed by the generation unit 30 and the decoding circuit 40.
  • a plurality of switches may be simultaneously turned on and an intermediate voltage between the constant voltages V1 to V8 may be output. For example, when the second switch SW2 and the third switch SW3 are turned on at the same time, a voltage between the constant voltages V2 and V3 can be output.
  • the control signal generation unit 30 includes a first resistor Ral to a third resistor Ra3 and a first fuse resistor Rfl to Rf3, and three controls that are switched between a high level and a low level by trimming the fuse resistors Rfl to Rf3. Output signals Vcntl to Vcnt3.
  • the first resistor Ral and the first fuse resistor Rfl are connected in series, one end of which is grounded and the other end is applied with the voltage Vcc.
  • the voltage at the connection point of the first resistor Ral and the first fuse resistor Rfl is output as the first control signal Vcntl.
  • the second control signal Vcnt2 and the third control signal Vcnt3 are similarly generated.
  • the fuse resistor can be melted and cut by irradiating a laser or applying a voltage and current exceeding a predetermined threshold value! /.
  • the resistance values of the first resistor Ral to the third resistor Ra3 are set sufficiently higher than the resistance values of the fuse resistors Rfl to Rf3. In other words, since the resistance values of the fuse resistors Rfl to Rf3 are sufficiently low, the first resistor Ral and the first fuse resistor Rfl are not cut in the control signal generator 30 when the first fuse resistor Rfl is not cut. Since the current flows through the first resistor Ral, the first control signal Vcntl goes low due to the voltage drop across the first resistor Ral.
  • the high level and low level of the third control signal Vcnt3 are switched from the first control signal Vcntl by the combination of the trimming of the three fuse resistors Rfl to Rf3. be able to.
  • the decoding circuit 40 includes three digital input terminals IN1 to IN3 and eight digital output terminals OUT1 to OUT8. Control signals Vcntl to Vcnt3 output from the control signal generator 30 are input to the digital input terminals IN1 to IN3, respectively.
  • the decode circuit 40 analyzes the combination of three control signals Vcntl to Vcnt3, 3 bits, 8 types of noise and low, and outputs them from 8 digital output terminals OUT1 to OUT8. Controls Vswl to Vsw8.
  • FIG. 3 shows an example of a combination of control signals Vcntl to Vcnt3 input to the digital input terminals IN1 to IN3 and switch control signals Vsw1 to Vsw8 output from the digital output terminals OUT1 to OUT8.
  • the first switch SW1 to the eighth switch SW8 are turned on and off by eight switch control signals Vswl to Vsw8 output from the decode circuit 40.
  • control signals Vcntl to Vcnt 3 input to the digital input terminals IN1 to IN3 correspond to 1 for the high level and 0 for the low level, respectively.
  • 3Fuse resistor Rf3 can be controlled in 8 different states depending on the combination of trimming states.
  • the switch control signals Vswl to Vsw8 output from the digital output terminals OUTl to OUT8 when the i-th switch control signal Vswi is 1, the first switch SWi is turned on, and when the switch control signal Vswi force ⁇ , the first switch SWi goes off
  • the characteristics of resistors and transistor elements formed in a semiconductor integrated circuit vary depending on the semiconductor production lot, wafer, or chip position on the same wafer.
  • the resistance values of the adjustment resistors R1 to R8 in the voltage generation unit 50 vary from the constant current Ic value generated by the constant current source 20, so that the potential at the connection point of each of the adjustment resistors Rl to R8 varies. It will be easy.
  • the value of the constant current lied in the initial state in which the fuse resistors Rfl to Rf3 are not trimmed is measured.
  • the voltage generation circuit 100 outputs the constant voltage V4 serving as the center value among the plurality of constant voltages V1 to V8.
  • the adjustment resistors R1 to R8 are all provided close to each other in the same chip, and it can be considered that variations in resistance width, length, and thickness are almost uniform. At this time, variations in resistance values of the adjustment resistors R1 to R8 are uniformly changed at substantially the same rate. As a result, even if the resistance value varies with the constant current Ic, the relative proportions of the constant voltages V1 to V8 do not change.
  • the constant voltages V1 to V8 generated by the voltage generator 50 are the constant voltages V1 to V3 and the constant voltages V5 to V8 when the value of the central constant voltage V4 fluctuates 10%. Will also vary by 10%.
  • the voltage generated by the voltage generation circuit 100 may be set to be about 10% lower. Become. Since the constant voltage V4 is output in the initial state, the value of the constant current lied can be brought closer to the target value by switching the switch SW and outputting the constant voltage V6 that is 10% lower than the constant voltage V4.
  • the voltage generated by the voltage generation circuit 100 may be set higher by about 15%. Therefore, if the first switch SW1 is turned on and the constant voltage VI is output, the value of the constant current lied can be brought close to the target value. As described above, in the LED drive circuit 320 according to the present embodiment, the value of the constant current lied can be adjusted by trimming the fuse resistor Rf of the voltage generation circuit 100 in the inspection process. As a result, the LED 310 can emit light with a desired luminance even when the resistance and transistor characteristics vary in the semiconductor manufacturing process.
  • a control signal that takes a binary value of high level or low level is used instead of using the fuse resistor for trimming as the resistance of the location where voltage or current is generated. It is used to generate.
  • the accuracy of the constant voltage generated by the voltage generation circuit 100 can be determined by the adjusting resistor connected in series regardless of the resistance value of the fuse resistor itself.
  • the constant current source 20 in the voltage generation unit 50 in FIG. 2 may be a constant voltage source.
  • the force described in the case where eight resistors are connected in series as the adjustment resistor is not limited to this, and the resistance of the adjustment resistor The value and the number of resistors should be determined by the adjustment range and adjustment accuracy of the reference voltage Vx output from the voltage output terminal 102.
  • the 4-bit decoding circuit 40 is used, it is sufficient to generate V and 4 control signals to the control signal generation unit 30.
  • all the elements constituting the voltage generation circuit 100, the constant current circuit 200, and the LED drive circuit 320 may be integrated, or some of them may be configured as discrete components. It may be. Which parts are to be integrated can be determined by cost, occupied area, and the like.
  • the voltage generation circuit of the present invention in the semiconductor manufacturing process, Even when the characteristics vary, a desired voltage can be generated by adjusting the voltage value with high accuracy. Moreover, according to the constant current circuit of the present invention, a desired constant current can be generated with high accuracy. Further, according to the light emitting diode drive circuit of the present invention, the light emitting diode can emit light with a desired luminance.

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Abstract

　高精度にて電圧値の調整可能な電圧生成回路およびそれを利用した定電流源、発光ダイオード駆動回路を提供する。 　電圧生成回路１００は、複数の定電圧を生成する電圧生成部５０と、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ８と、制御信号生成部３０と、デコード回路４０を含む。スイッチＳＷ１～ＳＷ８は、電圧生成部５０により生成される複数の定電圧Ｖ１～Ｖ８のうち、いずれかを選択し、電圧出力端子１０２から出力する。制御信号生成部３０は、複数のヒューズ抵抗Ｒｆ１～Ｒｆ３のトリミングによりハイレベルまたはローレベルが切り替えられる複数の制御信号Ｖｃｎｔ１～Ｖｃｎｔ３を生成し、デコード回路４０は、制御信号ＶｃｎｔによってスイッチＳＷ１～ＳＷ８の接続状態を制御する。電圧出力端子１０２から出力される基準電圧Ｖｘが演算増幅器１０およびトランジスタ１２を介して電流生成抵抗Ｒｉ１に印加され、定電流Ｉｌｅｄを生成する。

Description

明 細 書
電圧生成回路、定電流回路および発光ダイオード駆動回路
技術分野
[0001] 本発明は、定電圧および定電流を生成する電圧生成回路および定電流回路に関 し、特にその定電圧、定電流を調節するための技術に関する。
背景技術
[0002] 半導体製造プロセスによって製造される各種の電子回路においては、定電圧や定 電流を生成するための、トランジスタ素子や抵抗素子など力 構成される電圧生成回 路ゃ定電流回路が数多く使用されている。半導体製造プロセスにおいて、これらのト ランジスタ素子や抵抗素子の特性がばらついた場合には、所望の定電圧や定電流 が得られないため、正確な定電圧や定電流が必要とされる回路において問題が生じ ることになる。
[0003] 正確な定電流を必要とする例として、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下 LEDと略す)の駆動回路が挙げられる。 LED駆動回路は、 LEDの力ソード端子 に定電流回路を接続して、 LEDに流れる駆動電流を制御する。ここで LEDの発光 輝度は、この駆動電流によって決まるため、駆動電流の電流値がばらつくと発光輝 度がばらついてしまうことになる。このような問題を解決するために、 LED駆動回路の 検査工程において、リペア工程が実施される。このリペア工程は、駆動電流値が所望 の電流値に近づくように、回路内に設けられた調整回路を用いて行うのが一般的で ある。
[0004] この調整回路においては、ヒューズ抵抗が用いられる場合がある。このヒューズ抵抗 は、レーザ照射、あるいはあるしきい値以上の電圧、電流の印加によって断線する抵 抗である (特許文献 1参照)。
[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 209175号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] ヒューズ抵抗のトリミングにより電流調整を行う定電流回路としては、例えば図 4に示 す回路が考えられる。図 4の定電流回路は、演算増幅器 10、トランジスタ 12、定電流 源 20、抵抗 R20〜R22、ヒューズ抵抗 Rf21、 Rf22、電流生成抵抗 Rilを含む。この 定電流回路 200'の電流出力端子 202には、 LED310が接続されており、定電流回 路 200'により生成される定電流 liedにより発光輝度が調節される。
[0007] 定電流回路 200'において、電流生成抵抗 Rilに印加される電圧は、演算増幅器 1 0の非反転入力端子に印加される電圧 Vxと等しい。したがって、この定電流回路 20 0'および LED310に流れる電流は、 lied =VxZRilとなる。半導体製造プロセスに ぉ ヽて抵抗値やトランジスタ特性がばらつくと、この定電流 liedとして所望の電流値 が得られなくなる。そこで、抵抗 R21、 R22と並列にヒューズ抵抗 Rf21、 Rf22を設け ておき、トリミングによって生成される定電流 liedの値を調整する手法がとられる。
[0008] ところが、ヒューズ抵抗自体が数百 Ω程度の抵抗値を有するため、図 4の定電流回 路 200'においては、その抵抗値以上の精度を得ることが困難であった。例えば、抵 抗 R20を lkQ、抵抗 R21、 R22を 50 Ωとした場合であっても、ヒューズ抵抗 Rf21、 R f 22の抵抗値が 200 Ωであれば、ヒューズ抵抗の抵抗値によって電圧調節の精度が 決まってしまう。もし、この回路構成において数％程度の精度を得ようとすれば、抵抗 R20の抵抗値を非常に大きくする必要がある力 これは LED駆動回路のチップサイ ズが大きくなることを意味する。
[0009] 本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は高精度にて電圧値 を調整可能な電圧生成回路、およびそれを利用した定電流回路、発光ダイオード駆 動回路の提供にある。
課題を解決するための手段
[0010] 上記課題を解決するために、本発明のある態様の電圧生成回路は、複数の定電圧 を生成する電圧生成部と、電圧生成部により生成される複数の定電圧から所定の定 電圧を選択するスィッチと、複数のヒューズ素子を任意に切断することによりそれぞれ 信号レベルが切り替えられる複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、制御信 号生成部により生成される複数の制御信号の信号レベルの組み合わせによってスィ ツチの接続状態を制御するデコード回路と、を備え、スィッチにより選択された定電圧 を出力する。 [0011] この態様〖こよると、半導体製造プロセスのばらつきによって、トランジスタや抵抗の 特性がばらついた場合においても、ヒューズ抵抗をトリミングすることにより、電圧生成 部により生成される複数の定電圧のうち、所望の電圧に最も近い電圧を選択して出 力することができる。
[0012] 電圧生成部は、複数の抵抗が直列に接続された抵抗群と、抵抗群の両端に電圧を 印加する定電圧源と、を備え、複数の抵抗の接続点に現れる各電圧を複数の定電 圧として出力してもよい。
複数の抵抗の抵抗値を適切に選択することによって、電圧生成部により生成する複 数の定電圧の電位差を調節することができる。
[0013] 電圧生成部は、複数の抵抗が直列に接続された抵抗群と、抵抗群に定電流を流す 定電流源と、を備え、複数の抵抗の接続点に現れる各電圧を前記複数の定電圧とし て出力してもよい。
[0014] 複数の抵抗群は、複数の定電圧のうち、最小値となる電圧を決定する基本抵抗と、 複数の定電圧の電位差に応じて定められる複数の調整用抵抗と、を含んでもよい。
[0015] 本発明の別の態様は、電流出力端子から定電流を引き込む定電流回路である。こ の定電流回路は、電流出力端子と接地電位間に直列に設けられたトランジスタおよ び抵抗と、反転入力端子にトランジスタと抵抗との接続点が接続され、出力端子にト ランジスタの制御端子が接続された演算増幅器と、この演算増幅器の非反転入力端 子に定電圧を印加する上記の電圧生成回路と、を備える。
[0016] この態様によると、電圧生成回路においてヒューズ抵抗をトリミングすることにより、 演算増幅器の非反転入力端子に印加される電圧が調節されることになるため、トラン ジスタと直列に設けられた抵抗に印加される電圧を調節することができる。その結果 、この抵抗に流れる電流を調節され、電流出力端子に流れる電流を所望の電流値に 帘 U御することができる。
[0017] 本発明のさらに別の態様は、発光ダイオード駆動回路である。この発光ダイオード 駆動回路は、駆動対象の発光ダイオードの力ソード端子に接続される上述の定電流 回路と、発光ダイオードのアノード端子に駆動電圧を供給する電圧源と、を備える。
[0018] この態様によると、定電流回路によって電流出力端子を介して発光ダイオードに流 れる電流を所望の電流値に調節することができ、発光ダイオードの輝度を調節するこ とがでさる。
[0019] なお、以上の構成要素の任意の組合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。 発明の効果
[0020] 本発明に係る電圧生成回路によれば、半導体製造プロセスにおいて回路素子の 特性がばらついた場合においても、高精度で電圧値を調整し、所望の電圧を生成す ることができる。また、本発明に係る定電流回路によれば、所望の定電流を精度良く 生成することができる。また、本発明に係る発光ダイオード駆動回路によれば、発光 ダイオードを所望の輝度で発光させることができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]実施の形態に係る電圧生成回路および定電流源が好適に使用される電子機 器の構成を示す回路図である。
[図 2]実施の形態に係る定電流源の構成を示す回路図である。
[図 3]制御信号とスィッチ制御信号の組み合わせの一例を示す図である。
[図 4]従来のヒューズ抵抗のトリミングによる電流調整を行う定電流回路の一例を示す 回路図である。
符号の説明
[0022] Ral〜3 抵抗、 Rfl〜3 ヒューズ抵抗、 Rl〜8 調整抵抗、 SW スィッチ、 Ril 電流生成抵抗、 10 演算増幅器、 12 トランジスタ、 20 定電流源、 30 制御信号生成部、 40 デコード回路、 50 電圧生成部、 100 電圧生成回路 、 102 電圧出力端子、 200 定電流回路、 202 電流出力端子、 300 昇圧 回路、 310 LED, 320 LED駆動回路、 1000 電子機器、 Vcntl〜3 制 御信号、 Vswl〜8 スィッチ制御信号、 Vx 基準電圧。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 図 1は、本実施の形態に係る電圧生成回路および定電流源が好適に使用される電 子機器 1000の構成を示す回路図である。この電子機器 1000は、 LED310および L ED駆動回路 320を備える。電子機器 1000は、携帯電話端末や、 PDA,ポータブ ル CDプレイヤ、ノート型パーソナルコンピュータなどであり、 LED310は、液晶パネ ルのバックライトや、ユーザに着信を知らせるための発光素子として設けられる。 LED 駆動回路 320は、駆動対象である LED310に駆動電圧を供給する昇圧回路 300と 、 LED310に流れる電流を安定ィ匕する定電流回路 200を含む。昇圧回路 300は、 一般的なスイッチングレギユレータゃチャージポンプ回路などにより構成され、電池 電圧などを昇圧して LED310を駆動するために必要な電圧を生成する。昇圧回路 3 00から出力される出力電圧 Voutは、 LED310のアノード端子に印加される。
[0024] LED310の力ソード端子には、 LED駆動回路 320の定電流回路 200が接続される 。定電流回路 200は、 LED310に流れる電流を定電流 liedに制御する。 LED310 の力ソード端子の電圧は昇圧回路 300へと帰還入力され、昇圧回路 300は、この LE D310の力ソード端子の電圧 Viedが所定の電圧となるように出力電圧 Voutを制御 する。通常、 LED310の力ソード端子の電圧 Viedの目標値は、後述の図 2における 定電流回路 200を構成するトランジスタ 12が飽和しな 、ように設定される。
[0025] このように構成された LED駆動回路 320をシリコンなどの半導体基板上に一体集 積化して形成する場合、その製造プロセスにおいて、定電流回路 200を構成する抵 抗ゃトランジスタの特性がばらつくことによって、定電流 liedの値が所望の値とは異な つてしまう。そこで、本実施の形態に係る定電流回路 200は、ヒューズ抵抗を備えて おり、そのトリミングによってこの定電流 liedの値が所望の値 Irefへ近づくように微調 整できる構成となっている。
[0026] 図 2は、本実施の形態に係る定電流回路 200の構成を示す回路図である。この定 電流回路 200は、電圧生成回路 100、演算増幅器 10、トランジスタ 12、電流生成抵 抗 Rilを含み、電流出力端子 202に接続される回路に定電流 liedを流す。
[0027] 電圧生成回路 100は基準電圧 Vxを生成し、電圧出力端子 102から出力する。演 算増幅器 10の非反転入力端子には、電圧生成回路 100の電圧出力端子 102が接 続され、基準電圧 Vxが印加されている。
トランジスタ 12は、 Nチャンネル MOSトランジスタであって、そのゲート端子は、演 算増幅器 10の出力端子と接続され、ソース端子は、演算増幅器 10の反転入力端子 と接続され、ドレイン端子は、電流出力端子 202と接続される。
電流生成抵抗 Rilは、トランジスタ 12のソース端子と接地間に設けられている。
[0028] 演算増幅器 10は、非反転入力端子と反転入力端子の電圧が等しくなるようにその 出力であるトランジスタ 12のゲート電圧を帰還制御する。演算増幅器 10の非反転入 力端子には電圧生成回路 100により生成される電圧 Vxが印加されているため、トラ ンジスタ 12のドレイン電圧は、基準電圧 Vxと等しくなる。トランジスタ 12のドレイン端 子には電流生成抵抗 Rilが接続されるため、この電流生成抵抗 Rilには基準電圧 V Xが印加される。
[0029] その結果、電流生成抵抗 Rilには、 VxZRilで与えられる電流が流れることになる 。この電流は、電流出力端子 202に接続される LED310に流れる定電流 liedに他な らない。
[0030] 次に、基準電圧 Vxを生成し、演算増幅器 10の非反転入力端子へと出力する電圧 生成回路 100の構成について説明する。この電圧生成回路 100は、制御信号生成 部 30、デコード回路 40、電圧生成部 50、第 1スィッチ SW1から第 8スィッチ SW8を 含む。
[0031] 電圧生成部 50は、定電流源 20および第 1調整抵抗 R1から第 8調整抵抗 R8の抵 抗群を含む。第 1調整抵抗 R1から第 8調整抵抗 R8が直列に接続されて形成される 抵抗群は、一端が接地され、他端に定電流源 20が接続されている。定電流源 20か らはこの抵抗群に定電流 Icが供給されている。電圧生成部 50は、各調整抵抗 Rl〜 R8の接続点に現れる電圧を複数の定電圧 V1〜V8として出力する。
[0032] たとえば、定電流源 20から供給される定電流 Icを 100 μ Α、第 8調整抵抗 R8を 90 0 Ω、第 1調整抵抗 R1から第 7調整抵抗 R7の値を 50 Ωに設定したとする。このとき、 各定電圧 V1〜V8として、 80mVから 115mVまで 5mVステップの定電圧を生成する ことができ、定電圧 V4の lOOmVを中心値として、 ± 20mVを約 5%の精度で調整で さることになる。
[0033] 電圧生成部 50により生成される定電圧 V1〜V8は、第 1スィッチ SW1から第 8スィ ツチ SW8によりいずれか一の電圧が選択され、電圧生成回路 100の電圧出力端子 102から出力される。第 1スィッチ SW1〜第 8スィッチ SW8の接続状態は、制御信号 生成部 30およびデコード回路 40によって制御される。なお、変形例として複数のスィ ツチを同時にオンし、定電圧 V1〜V8の中間の電圧を出力してもよい。たとえば、第 2 スィッチ SW2と第 3スィッチ SW3を同時にオンした場合、定電圧 V2と V3の間の電圧 を出力することができる。
[0034] 制御信号生成部 30は、第 1抵抗 Ral〜第 3抵抗 Ra3、第 1ヒューズ抵抗 Rfl〜Rf3 を含み、ヒューズ抵抗 Rfl〜Rf3のトリミングによりハイレベルまたはローレベルが切り 替えられる 3つの制御信号 Vcntl〜Vcnt3を出力する。
第 1抵抗 Ralと第 1ヒューズ抵抗 Rflは直列に接続されており、その一端は接地さ れ、他端には電圧 Vccが印加されている。第 1抵抗 Ralと第 1ヒューズ抵抗 Rflの接 続点の電圧は第 1制御信号 Vcntlとして出力される。第 2制御信号 Vcnt2および第 3制御信号 Vcnt3も同様に生成される。
[0035] ヒューズ抵抗は、レーザを照射し、あるいは所定のしき!/、値以上の電圧、電流を印 加することにより溶解させて、切断することができる。第 1抵抗 Ralから第 3抵抗 Ra3 の抵抗値は、ヒューズ抵抗 Rfl〜Rf3の抵抗値よりも十分に高く設定しておく。逆に 言えば、ヒューズ抵抗 Rfl〜Rf 3の抵抗値は十分に低いため、制御信号生成部 30に おいて、第 1ヒューズ抵抗 Rflを切断しない場合、第 1抵抗 Ralおよび第 1ヒューズ抵 抗 Rflを介して電流が流れるため、第 1抵抗 Ralにおける電圧降下によって、第 1制 御信号 Vcntlはローレベルとなる。
逆に、第 1ヒューズ抵抗 Rflを切断した場合、第 1抵抗 Ralには電流が流れなくなる ため、電圧降下が発生せず、第 1制御信号 Vcntlとしてハイレベルが出力される。
[0036] このようにして、制御信号生成部 30においては、 3つのヒューズ抵抗 Rfl〜Rf 3のト リミングの組み合わせによって、第 1制御信号 Vcntlから第 3制御信号 Vcnt3のハイ レベル、ローレベルを切り替えることができる。
[0037] デコード回路 40は 3つのデジタル入力端子 IN1〜IN3と、 8つのデジタル出力端子 OUTl〜OUT8を備える。デジタル入力端子 IN1〜IN3には、それぞれ制御信号 生成部 30から出力される制御信号 Vcntl〜Vcnt3が入力されている。デコード回路 40は、 3つの制御信号 Vcntl〜Vcnt3の 3ビット、 8通りのノヽィ、ローの組み合わせを 解析し、 8つのデジタル出力端子 OUTl〜OUT8から出力されるスィッチ制御信号 Vswl〜Vsw8を制御する。
[0038] 図 3は、デジタル入力端子 IN1〜IN3に入力される制御信号 Vcntl〜Vcnt3と、 デジタル出力端子 OUT1〜OUT8から出力されるスィッチ制御信号 Vsw 1〜 Vsw8 の組み合わせの一例を示す。第 1スィッチ SW1から第 8スィッチ SW8は、デコード回 路 40から出力される 8つのスィッチ制御信号 Vswl〜Vsw8によってオンオフが切り 替えられる。
[0039] 図 3において、デジタル入力端子 IN1〜IN3に入力される制御信号 Vcntl〜Vcnt 3は、 1がハイレベルに、 0がローレベルにそれぞれ対応しており、第 1ヒューズ抵抗 R flから第 3ヒューズ抵抗 Rf3のトリミング状態の組み合わせによって 8通りの状態を制 御可能となる。デジタル出力端子 OUTl〜OUT8から出力されるスィッチ制御信号 Vswl〜Vsw8のうち、 i番目のスィッチ制御信号 Vswiが 1のとき、第 イッチ SWiが オン状態となり、スィッチ制御信号 Vswi力^のとき、第 イッチ SWiがオフ状態となる
[0040] すなわち、図 3に示すように、電圧生成回路 100においては、制御信号 Vcntl〜V cnt3の組み合わせによって、第 1スィッチ SW1から第 8スィッチ SW8のうち、いずれ か一のスィッチのみがオンし、その他のスィッチはオフさせることができ、定電圧 Vl〜 V8のうち、最適な電圧を電圧出力端子 102から出力することができる。
[0041] すべてのヒューズ抵抗 Rfl〜Rf3をトリミングしない初期状態においては、制御信号 Vcntl〜Vcnt3はすべて 0となり、スィッチ制御信号 Vsw4のみが 1に設定される。こ の結果、第 4スィッチ SW4のみがオンし、他のスィッチはすべてオフするため、第 3調 整抵抗 R3と第 4調整抵抗 R4の接続点が、電圧出力端子 102に接続され、複数の定 電圧 V1〜V8のうち、中心値となる定電圧 V4が出力されることになる。
[0042] 以上のように構成された LED駆動回路 320において、 LED310に流れる定電流 II edを調節する方法にっ 、て説明する。
半導体集積回路内に形成される抵抗やトランジスタ素子などの特性は、半導体製 造ロットごと、ウェハごと、あるいは同一ウェハ内のチップ位置によって、ばらつきをも つ。この結果、電圧生成部 50内の調整抵抗 R1〜R8の抵抗値ゃ定電流源 20により 生成される定電流 Icの値がばらつくため、各調整抵抗 Rl〜R8の接続点の電位がば らっくことになる。
さらに、定電流回路 200の電流生成抵抗 Rilもばらつくことによって、 LED310に 流れる定電流 Iled=VxZRilの値もばらついてしまう。
[0043] そこで、まず、 LED駆動回路 320の検査工程において、ヒューズ抵抗 Rf l〜Rf3を トリミングしない初期状態における定電流 liedの値を測定する。
上述のように、電圧生成回路 100は、ヒューズ抵抗 Rfl〜Rf3をトリミングしない初 期状態においては、複数の定電圧 V1〜V8のうち、中心値となる定電圧 V4が出力さ れている。この定電圧 V4が電圧出力端子 102から出力された状態において、 LED3 10に流れる定電流は、 Iled=V4ZRilで与えられる。
[0044] ここで、調整抵抗 R1〜R8はいずれも同一チップ内に近接して設けられており、抵 抗の幅、長さおよび厚みのばらつきはほぼ揃っていると考えて良い。このとき、調整 抵抗 R1〜R8の抵抗値のばらつきは一様にほぼ同じ割合にて変化することになる。 その結果、抵抗値ゃ定電流 Icがばらついても、各定電圧 V1〜V8の相対的な割合 は変わらない。すなわち、電圧生成部 50により生成される定電圧 V1〜V8は、中心 値となる定電圧 V4の値が 10%変動した場合、それに伴って他の定電圧 V1〜V3お よび定電圧 V5〜V8も 10%変動することになる。
[0045] いま、初期状態にて測定した定電流 liedが、目標値 Irefに対して 10%大き力つたと すると、電圧生成回路 100により生成される電圧を 10%程度低く設定すればよいこと になる。初期状態では定電圧 V4が出力されているため、スィッチ SWを切り替えて、 定電圧 V4よりも 10%低い定電圧 V6を出力すれば、定電流 liedの値を目標値に近 づけることができる。
定電圧 V6を出力するためには、第 6スィッチ SW6をオンすればよいため、図 3より 第 1ヒューズ抵抗 Rflおよび第 3ヒューズ抵抗 Rf3をトリミングすればよいことがわかる
[0046] 逆に、初期状態にて測定した定電流 liedが、目標値 Irefに対して 15%小さ力つたと すると、電圧生成回路 100により生成される電圧を 15%程度高く設定すればよいた め、第 1スィッチ SW1をオンにして、定電圧 VIを出力すれば、定電流 liedの値を目 標値に近づけることができる。 [0047] このように、本実施の形態に係る LED駆動回路 320では、検査工程において、定 電流 liedの値を電圧生成回路 100のヒューズ抵抗 Rfのトリミングによって調整するこ とができる。その結果、半導体製造プロセスにおいて抵抗やトランジスタ特性がばら ついた場合においても、所望の輝度で LED310を発光させることができる。
[0048] 本実施の形態に係る電圧生成回路 100では、トリミングを行うヒューズ抵抗を電圧も しくは電流を生成する箇所の抵抗に用いるのではなぐハイレベルまたはローレベル の 2値をとる制御信号を生成するために使用している。その結果、電圧生成回路 100 によって生成される定電圧の精度は、ヒューズ抵抗自体の抵抗値とは無関係に、直 列に接続された調整抵抗によって定めることができる。
[0049] 上記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合せに 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。
[0050] たとえば、図 2の電圧生成部 50における定電流源 20は、定電圧源であってもよい。
この場合においても、各調整抵抗 R1〜R8の接続点から、定電圧源により供給される 定電圧を抵抗分圧した複数の定電圧を出力することができるため、実施の形態と同 様の効果を得ることができる。
[0051] また、本実施の形態に係る電圧生成回路 100の電圧生成部 50においては、調整 抵抗として 8つの抵抗を直列に接続した場合について説明した力 これには限定され ず、調整抵抗の抵抗値および抵抗の数は、電圧出力端子 102から出力する基準電 圧 Vxの調整範囲および調整精度によって決定すればよ ヽ。調整抵抗を 16個直列 に接続した場合、 4ビットのデコード回路 40を用いればよぐ制御信号生成部 30にお V、ては、 4つの制御信号を生成すればょ 、ことになる。
[0052] 本実施の形態において、電圧生成回路 100、定電流回路 200、 LED駆動回路 32 0を構成する素子はすべて一体集積ィ匕されていてもよぐその一部がディスクリート部 品で構成されていてもよい。どの部分を集積ィ匕するかは、コストや占有面積などによ つて決めればよい。
産業上の利用可能性
[0053] 本発明に係る電圧生成回路によれば、半導体製造プロセスにおいて回路素子の 特性がばらついた場合においても、高精度で電圧値を調整し、所望の電圧を生成す ることができる。また、本発明に係る定電流回路によれば、所望の定電流を精度良く 生成することができる。また、本発明に係る発光ダイオード駆動回路によれば、発光 ダイオードを所望の輝度で発光させることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の定電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部により生成される前記複数の定電圧から、所定の定電圧を選択す るスィッチと、
複数のヒューズ素子を任意に切断することによりそれぞれ信号レベルが切り替えら れる複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部により生成される複数の制御信号の信号レベルの組み合わ せによって前記スィッチの接続状態を制御するデコード回路と、を備え、
前記スィッチにより選択された一の定電圧を出力することを特徴とする電圧生成回 路。
[2] 前記電圧生成部は、
複数の抵抗が直列に接続された抵抗群と、
前記抵抗群の両端に電圧を印加する定電圧源と、
を備え、前記複数の抵抗の接続点に現れる各電圧を前記複数の定電圧として出力 することを特徴とする請求項 1に記載の電圧生成回路。
[3] 前記電圧生成部は、
複数の抵抗が直列に接続された抵抗群と、
前記抵抗群に定電流を流す定電流源と、
を備え、前記複数の抵抗の接続点に現れる各電圧を前記複数の定電圧として出力 することを特徴とする請求項 1に記載の電圧生成回路。
[4] 電流出力端子力 定電流を引き込む定電流回路であって、
前記電流出力端子と接地電位間に直列に設けられたトランジスタと抵抗と、 反転入力端子に前記トランジスタと前記抵抗の接続点が接続され、出力端子に前 記トランジスタの制御端子が接続された演算増幅器と、
前記演算増幅器の非反転入力端子に定電圧を印加する請求項 1から 3のいずれ 力に記載の電圧生成回路と、
を備えることを特徴とする定電流回路。
[5] 駆動対象の発光ダイオードの力ソード端子に接続される請求項 4に記載の定電流 回路と、
前記発光ダイオードのアノード端子に駆動電圧を供給する電圧源と、 を備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
[6] 発光ダイオードと、
前記発光ダイオードを駆動する請求項 5に記載の発光ダイオード駆動回路と、 を備えることを特徴とする電子機器。
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