JP2012156326A - 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力トランジスタQ1は、そのエミッタがLEDストリング6のカソードと接続されるPNP型バイポーラトランジスタである。電流制御抵抗R4は、出力トランジスタQ1のコレクタと接地端子の間に設けられる。誤差増幅器EA2の出力端子は、出力トランジスタQ1のベースと接続され、その第1入力端子が出力トランジスタQ1と電流制御抵抗R4との接続点N1に接続され、その第2入力端子に基準電圧Vrefが印加される。誤差増幅器EA2は、その出力端子から吸い込むシンク電流ISINKが電流制御抵抗R4に流れ込むように構成される。
【選択図】図2
Description
IR4=Vref/R4 …(1)
ILED=IR4+IB …(2)
なる関係式が成り立つ。出力トランジスタQ1の電流増幅率hfe=IR4/IBが無限大であれば、IB=0とみなすことができ、
ILED≒IR4=Vref/R4 …(3)
が成り立つ。
ILED=IR4+IB=(1+hfe −1)×IR4=(1+hfe −1)×Vref/R4 …(4)
この構成によれば、シンク電流、つまり出力トランジスタのベース電流を電流制御抵抗に戻すことができる。
調光によって出力トランジスタをオフさせるために、ベースエミッタ間抵抗が必要となる場合がある。この場合、ベースエミッタ間抵抗に流れる電流も、シンク電流の一部として電流制御抵抗に戻される。したがって、ベースエミッタ間抵抗がフィードバックに与える影響を低減できる。
この場合、出力トランジスタのベース電位とコレクタ電位がともに基準電圧と一致するようにフィードバックがかかるため、出力トランジスタの損失を低減できる。
この構成によれば、ソース電流を発光ダイオードストリングから供給することができる。
調光によって出力トランジスタをオフさせるために、ベースエミッタ間抵抗が必要となる場合がある。この場合、ベースエミッタ間抵抗に流れる電流も、ソース電流の一部として電流制御抵抗に戻される。したがって、ベースエミッタ間抵抗がフィードバックに与える影響を低減できる。
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、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
その他のチャンネルも同様に構成される。
VR4=IR4×R4
ILEDi=Vref/R4
が成り立つ。
このモードにおいてバーストコントローラ9は位相シフトを行わず、接続されるLEDストリング6の個数にかかわらず、駆動対象となるすべてのチャンネルのLEDストリングを、それらの駆動電流ILEDの位相をすべて揃えて駆動する。このモードでは各チャンネルの駆動電流の位相差がゼロであることからφ0とも記す。
このモードにおいてバーストコントローラ9は、各チャンネルの発光ダイオードストリングを、それぞれの駆動電流の位相がシフトするように駆動する。位相シフトモードbは、以下の3つのモードを含む。
このモードでは、第1〜第4チャンネルが駆動対象とされ、LEDストリング6_1〜6_4に対する駆動電流ILED1〜ILED4の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/4周期シフトされる。
このモードでは、第1〜第6チャンネルのLEDストリング6_1〜6_6に対する駆動電流ILED1〜ILED6の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/6周期シフトされる。
このモードでは、第1から第8チャンネルのLEDストリング6_1〜6_8に対する駆動電流ILED1〜ILED8の位相が、互いに調光パルス信号PWMの1/8周期シフトされる。
誤差増幅器EA2は、差動増幅器(演算増幅器)DAおよびシンク用トランジスタM4を含む。差動増幅器DAの反転入力端子には、基準電圧Vrefが、その非反転入力端子には電流制御抵抗R4の電圧降下VR4が入力される。
シンク用トランジスタM4はたとえばNチャンネルMOSFETであり、その制御端子(ゲート)には、差動増幅器DAの出力が入力される。またシンク用トランジスタM4の一端(ドレイン)は出力トランジスタQ1のベースに接続され、その他端(ソース)が出力トランジスタQ1と電流制御抵抗R4との接続点N1に接続される。
説明の簡単のため、ベースエミッタ間抵抗R5を無視する。複数のチャンネルのうち、出力トランジスタQ1のベース電圧VBSが最も低いチャンネルに着目する。
出力トランジスタQ1のベース電圧VBSは、スイッチング電源4によって基準電圧Vrefと一致するようにフィードバック制御される。また電流制御抵抗R4の電圧降下(出力トランジスタQ1のコレクタ電圧)VR4は、電流源CSによって基準電圧Vrefと一致するようにフィードバック制御される。したがって式(5)が成り立つ。
IR4=Vref/R4 …(5)
IR4=IC+IB …(6)
IE=IB+IC …(7)
IR4=IE=ILED …(8)
ILED=Vref/R4 …(9)
ILED=IE+IR5 …(10)
IE=IC+IB …(11)
ISINK=IR5+IB …(12)
ISINK’+IC=IR4 …(13)
ここでIR5は、ベースエミッタ間抵抗R5に流れる電流である。
ILED=IE+ISINK−IB …(14)
IR4=ISINK+IE−IB …(15)
Claims (14)
- 発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路であって、
そのエミッタが前記発光ダイオードストリングのカソードと接続された、PNP型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、
前記出力トランジスタのコレクタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、
その出力端子が前記出力トランジスタのベースと接続され、その第1入力端子が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続され、その第2入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、
を備え、
前記誤差増幅器は、その出力端子から吸い込むシンク電流が前記電流制御抵抗に流れ込むように構成されることを特徴とする駆動回路。 - 前記誤差増幅器は、
差動増幅器と、
その制御端子に前記差動増幅器の出力が入力され、その一端が前記出力トランジスタのベースに接続され、その他端が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続されたシンク用トランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 - 前記シンク用トランジスタは、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であることを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。
- 前記シンク用トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。
- 前記出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記出力トランジスタのベースの電位が前記基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、前記発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の駆動回路。
- 発光ダイオードストリングを駆動する駆動回路であって、
そのコレクタが前記発光ダイオードストリングのカソードと接続された、NPN型バイポーラトランジスタである出力トランジスタと、
前記出力トランジスタのエミッタと所定の電位に安定化される固定電圧端子の間に設けられた電流制御抵抗と、
その出力端子が前記出力トランジスタのベースと接続され、その第1入力端子が前記出力トランジスタと前記電流制御抵抗との接続点に接続され、その第2入力端子に基準電圧が印加された誤差増幅器と、
を備え、
前記誤差増幅器は、その出力端子から吐き出すソース電流が前記発光ダイオードストリングのカソードから供給されるよう構成されることを特徴とする駆動回路。 - 前記誤差増幅器は、
差動増幅器と、
その制御端子に前記差動増幅器の出力が入力され、その一端が前記出力トランジスタのベースに接続され、その他端が前記発光ダイオードストリングのカソードに接続されたソース用トランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の駆動回路。 - 前記ソース用トランジスタは、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であることを特徴とする請求項8に記載の駆動回路。
- 前記ソース用トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項8に記載の駆動回路。
- 前記出力トランジスタのベースおよびエミッタ間に設けられたベースエミッタ間抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記出力トランジスタのコレクタの電位が所定の第2基準電圧と一致するように駆動電圧を生成し、前記発光ダイオードストリングのアノードに供給するスイッチング電源をさらに備えることを特徴とする請求項7から11のいずれかに記載の駆動回路。
- 発光ダイオードストリングと、
前記発光ダイオードストリングを駆動する請求項1から12のいずれかに記載の駆動回路と、
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13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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