JP6765533B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Description
図1は、負荷駆動装置を備えた電気機器の全体構成を示す図である。本構成例の電気機器1は、負荷駆動装置100と、これに外付けされる外部抵抗R及び負荷Zを有する。
引き続き、図1を参照しながら、負荷駆動装置100の内部構成について説明する。負荷駆動装置100は、先に述べた第1入力端子IN1、第2入力端子IN2、及び、出力端子OUTのほか、電流分配部110と、制御部120と、電流駆動部130と、を集積化して成る。
図2は、LEDドライバICの第1実施形態を示す図である。本実施形態では、先に説明した電気機器1がLEDランプモジュールとして構成されており、負荷駆動装置100は、出力端子OUT1〜OUT4を備えた4チャンネルのLEDドライバICとして構成されている。また、電源Eとしては、バッテリが用いられており、負荷Zとしては、LEDストリングZ1〜Z4を並列に備えたLED光源が用いられている。
図4は、LEDドライバICの第2実施形態を示す図である。本実施形態のLEDドライバIC100では、先出の第1実施形態(図2)をベースとしつつ、電流分配部110のトランジスタ112が割愛されており、制御部120では、第1制御信号Sc1のみを用いることにより、トランジスタ111のオン抵抗値が動的に制御される。本構成によれば、第1実施形態とほぼ同等の消費電力分散機能を簡易に実装することが可能となる。
図6は、LEDドライバICの第3実施形態を示す図である。本実施形態のLEDドライバIC100では、先出の第1実施形態(図2)をベースとしつつ、制御部120の入力検出部121と出力検出部122がいずれも割愛されており、制御部120では、第1端子電圧Vxと所定の基準電圧Vrefとの差分値Vx−Vrefに応じて、第1入力電流Iin1と第2入力電流Iin2との分配比率が動的に制御される。本構成によれば、第1実施形態とほぼ同等の消費電力分散機能を簡易に実装することが可能となる。
図8A〜図8Dは、それぞれ、LEDドライバIC100の端子配置(16ピン)を示す図である。各図のLEDドライバIC100は、パッケージとして16ピンのHTSSOP[heat-sink thin shrink small outline package]を採用している。本パッケージでは、対向する2辺から2方向(=紙面左右方向)に8本ずつ、合計16本のピンが導出されている。以下、基本的には、図8Aを参照しながら、端子配置の説明を行う。
図9〜図12は、それぞれ、LEDドライバIC100に封止される半導体チップのレイアウト例を示す図である。半導体チップ200は、その平面視において、矩形状に切り出された部材であり、先に説明した電流分配部110、制御部120、及び、電流駆動部130のほかに、各チャンネルの定電流I1〜I4を設定する電流設定部140や他回路部150(基準電源部、CRタイマ部、プロテクトバス制御部、各種保護回路など)が集積化されている。
図13は、図4の電流分配部110(=トランジスタ111)におけるパッドの配置を示す図である。本図で示すように、トランジスタ111は、ソース領域Sと、ソース領域Sの直近に設けられてVIN端子(=第1入力端子IN1)にワイヤW1でボンディングされるソースパッドP11と、ドレイン領域Dと、ドレイン領域Dの直近に設けられてVINRES端子(=第2入力端子IN2)にワイヤW2でボンディングされるドレインパッドP12と、を備える。
図14は、LEDドライバIC100の端子配置(7ピン)を示す図である。先出の図8では、16ピンのHTSSOPパッケージを例に挙げたが、出力チャンネル数が少ない場合には、本図のように、一方向のみにピンが導出されたパッケージを採用してもよい。
図15は、自動二輪車の外観図である。本図の自動二輪車Aは、いわゆる中型二輪(=日本の道路交通法において、排気量50cc超400cc以下の車両区分に属する普通自動二輪車に相当)と呼ばれる車両の一種であり、LEDランプモジュールA1〜A3(より具体的には、LEDヘッドランプモジュールA1、LEDリアランプモジュールA2、及び、LEDウィンカーランプモジュールA3)と、それらの電源となるバッテリA4とを有する。
先出の図8A〜図8Dについて付記する。電源から第1電流の入力を受け付けるための第1端子と、前記電源から外部抵抗経由で第2電流の入力を受け付けるための第2端子については、いずれもパッケージの第1辺に設けるとよい。
次に、先出の図9〜図13について付記する。電流分配部と電流駆動部は、半導体チップの第1辺側と、これに対向する第2辺側とにそれぞれ分離して配置するとよい。
次に、先出の図14について付記する。電源から第1電流の入力を受け付けるための第1端子と、前記電源から外部抵抗経由で第2電流の入力を受け付けるための第2端子を含む全ての端子をパッケージの一辺に設けるとよい。
なお、上記の実施形態では、多チャンネルLEDドライバICへの適用例を挙げたが、本発明の適用対象は、何らこれに限定されるものではなく、装置内部での消費電力を制限する必要のある負荷駆動装置全般に広く適用することが可能である。
100 負荷駆動装置(多チャンネルLEDドライバIC)
110 電流分配部
111、112 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
120 制御部
121 入力検出部
121a 抵抗
121b 電流源
122 出力検出部
123 差動アンプ
130 電流駆動部
131〜134 定電流源
140 電流設定部
150 他回路部
200 半導体チップ
201 第1辺
202 第2辺
203 第3辺
204 第4辺
A 自動二輪車(車両)
B 四輪車(車両)
A1、B1 LEDヘッドランプモジュール
A2、B2 LEDリアランプモジュール
A3、B3 LEDウィンカーランプモジュール
A4、B4 バッテリ
D ドレイン領域
E 電源(バッテリ)
IN1、IN2 入力端子
L1 配線(電流経路)
OUT、OUT1〜OUT4 出力端子
P11 パッド(ソースパッド)
P12 パッド(ドレインパッド)
P31、P32、P33、P34 パッド
R 外部抵抗
S ソース領域
W1、W2 ワイヤ
Z 負荷(LED光源)
Z1〜Z4 LEDストリング
Claims (28)
- 電源から第1入力電流の入力を受け付けるための第1入力端子と、
前記電源から外部抵抗経由で第2入力電流の入力を受け付けるための第2入力端子と、
負荷に出力電流を出力するための出力端子と、
前記第1入力電流と前記第2入力電流を所定の分配比率で足し合わせて前記出力電流を生成する電流分配部と、
前記分配比率を制御する制御部と、
を有することを特徴とする負荷駆動装置。 - 前記電流分配部は、前記第1入力電流の流れる経路に第1トランジスタを含み、前記制御部は、前記第1トランジスタのオン抵抗値を制御することを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記電流分配部は、前記第2入力電流の流れる経路に第2トランジスタをさらに含み、前記制御部は、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタそれぞれのオン抵抗値を差動制御することを特徴とする請求項2に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記第2入力端子に現れる第1端子電圧と前記出力端子に現れる第2端子電圧との差分値に応じて前記分配比率を制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、
前記第1端子電圧から第1差動入力電圧を生成する入力検出部と、
前記第2端子電圧から第2差動入力電圧を生成する出力検出部と、
前記第1差動入力電圧と前記第2差動入力電圧との差分値に応じて前記電流分配部の制御信号を生成する差動アンプと、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の負荷駆動装置。 - 前記入力検出部は、前記第1端子電圧から所定の閾値電圧を差し引いて前記第1差動入力電圧を生成することを特徴とする請求項5に記載の負荷駆動装置。
- 前記出力検出部は、複数の前記第2端子電圧の最高値を前記第2差動入力電圧として出力することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の負荷駆動装置。
- 前記出力検出部は、複数の前記第2端子電圧の平均値を前記第2差動入力電圧として出力することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記第2入力端子の端子電圧と所定の基準電圧との差分値に応じて前記分配比率を制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記出力電流の定電流制御を行う電流駆動部をさらに有することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記電流分配部は、半導体チップの平面視において、前記半導体チップの第1辺側に集積化されており、前記電流駆動部は、前記半導体チップの前記第1辺と対向する第2辺側に集積化されていることを特徴とする請求項10に記載の負荷駆動装置。
- 前記電流駆動部は、前記電流分配部と複数設けられた前記出力端子との間にそれぞれ接続された複数の定電流源を含むことを特徴とする請求項11に記載の負荷駆動装置。
- 前記複数の定電流源は、前記半導体チップの平面視において、前記第2辺に沿う方向に配列されていることを特徴とする請求項12に記載の負荷駆動装置。
- 前記電流分配部は、前記半導体チップの平面視において、前記半導体チップの第3辺に最も近い定電流源に隣接する位置から、前記第3辺から最も遠い定電流源に隣接する位置までの間に集積化されていることを特徴とする請求項13に記載の負荷駆動装置。
- 前記電源に接続される端子とこれに隣接する端子は、前記電源への接続に耐え得る耐圧を持つことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1トランジスタは、ソース領域と、前記ソース領域の直近に設けられて前記第1入力端子にワイヤボンディングされるソースパッドと、ドレイン領域と、前記ドレイン領域の直近に設けられて前記第2入力端子にワイヤボンディングされるドレインパッドと、を備えることを特徴とする請求項2に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1入力端子と前記第2入力端子は、互いに隣接して配列されていることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1入力端子または前記第2入力端子の隣には、他の外部端子よりも高耐圧設計の容易な外部端子が配列されていることを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1入力端子は、前記電源から直接的に前記第1入力電流の入力を受け付けることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記分配比率を動的に制御することを特徴とする請求項1〜請求項19のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 半導体装置に集積化されていることを特徴とする請求項1〜請求項20のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記第1トランジスタのオン抵抗値を動的に制御することを特徴とする請求項2に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタそれぞれのオン抵抗値を動的に差動制御することを特徴とする請求項3に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御部は、前記第1端子電圧と前記第2端子電圧との差分値に応じて前記分配比率を動的に制御することを特徴とする請求項4に記載の負荷駆動装置。
- 請求項1〜請求項24のいずれか一項に記載の負荷駆動装置と、
前記負荷駆動装置の第1入力端子と第2入力端子との間に接続される外部抵抗と、
前記負荷駆動装置の出力端子に接続される負荷と、
を有することを特徴とする電気機器。 - 請求項1〜請求項24のいずれか一項に記載の負荷駆動装置と、
前記負荷駆動装置の第1入力端子と第2入力端子との間に接続される外部抵抗と、
前記負荷駆動装置の出力端子に負荷として接続される光源と、
を有することを特徴とするランプモジュール。 - 請求項26に記載のランプモジュールと、
前記ランプモジュールの電源となるバッテリと、
を有することを特徴とする車両。 - 前記ランプモジュールは、ヘッドランプモジュール、リアランプモジュール、または、ウィンカーランプモジュールであることを特徴とする請求項27に記載の車両。
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