(57)【要約】【課題】消費電力の増大を抑え、駆動電流を供給するトランジスタに対する設計の選択肢を広げる。  【解決手段】レーザーダイオードＬＤ等の発光素子を駆動する駆動回路において、入力された電圧を昇圧して発光素子に供給する昇圧回路１１と、発光素子からの光をモニタするフォトダイオードＰＤ等の受光素子と、受光素子のモニタ量に基づいて昇圧回路の昇圧電圧を制御する昇圧制御回路１３と、を備える。入力された電圧を昇圧して発光素子に供給する、発光素子の駆動方法において、発光素子からの光をモニタし、そのモニタ量に基づいて発光素子への昇圧電圧を制御する。受光素子のモニタ量に基づいて発光素子に流れる駆動電流を制御する制御回路１２を備える場合がある。  【選択図】図１
2010010446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を駆動する駆動回路において、
入力された電圧を昇圧して前記発光素子に供給する昇圧回路と、
前記発光素子からの光をモニタする受光素子と、
前記受光素子のモニタ量に基づいて前記昇圧回路の昇圧電圧を制御する昇圧制御回路と、を備えた駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路において、前記受光素子のモニタ量に基づいて前記発光素子に流れる駆動電流を制御する制御回路を備えた駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の駆動回路において、前記発光素子はレーザーダイオードである駆動回路。
【請求項４】
入力された電圧を昇圧して発光素子に供給する、発光素子の駆動方法において、
前記発光素子からの光をモニタし、そのモニタ量に基づいて前記発光素子への昇圧電圧を制御することを特徴とする駆動方法。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動方法において、前記受光素子のモニタ量に基づいて前記発光素子に流れる駆動電流を制御することを特徴とする駆動方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の駆動方法において、前記発光素子はレーザーダイオードである駆動方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動回路と、該駆動回路により発光する発光素子と、を備えた光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の駆動回路と駆動方法、及び光送信器に係わり、特に入力された電圧を昇圧して発光素子に供給する昇圧回路を備えた発光素子の駆動回路と駆動方法、及び光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
昇圧回路を用いてレーザーダイオード（ＬＤ）の駆動電流の供給源を構成するレーザーダイオード駆動回路（ＬＤ駆動回路）の一構成例について図３を参照して説明する。
【０００３】
図３に示すＬＤ駆動回路は、昇圧回路１１と、光出力自動調整回路(APC回路)１２とから構成される。
【０００４】
供給電圧Ｖccは、昇圧回路１１で昇圧され、レーザーダイオードＬＤに接続されるトランジスタＴｒ１のコレクタに印加される。ＡＰＣ回路１２において、レーザーダイオードＬＤからの光出力はフォトダイオードＰＤで光電変換され、抵抗Ｒ３を流れるモニタ電流がモニタ電圧として反転増幅回路に入力される。そして、反転増幅回路の出力がトランジスタＴｒ３のベースに入力される。トランジスタＴｒ３のコレクタはカレントミラー回路を構成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と接続され、トランジスタＴｒ３のベース電位に対応する駆動電流がレーザーダイオードＬＤを流れる。温度の変化等の要因によりレーザーダイオードＬＤの発光量が低下した場合、フィトダイオードＰＤのモニタ電流が低下する。そして、反転増幅回路の出力が増大し、トランジスタＴｒ３のベース電位が上昇するため、レーザーダイオードＬＤの駆動電流が増大する。逆にレーザーダイオードＬＤの発光量が増大した場合には、ＡＰＣ回路１２はレーザーダイオードＬＤの駆動電流を減少させるように動作する。こうして、レーザーダイオードＬＤの光出力の自動調整が行われる。
【０００５】
ＬＤ駆動回路の従来例としては、特許文献１に半導体レーザの光出力をフォトダイオードで検出し、フォトダイオードのモニタ電圧に基づいてレーザ駆動電流を生成する駆動回路の記載がある。また特許文献２には赤外線発光ダイオードを含む発光駆動部に昇圧した電圧を印加する昇圧回路を含む送信器の記載がある。また特許文献３には半導体レーザーダイオードからの一部の光出力をフォトダイオードで検出し、その検出結果に基づいて半導体レーザーダイオードの駆動電流を制御するレーザ駆動回路の記載がある。
【特許文献１】特開２００３−００８１３９号公報（図１、段落番号［００１２］等）
【特許文献２】特開２００５−０５７４７６号公報（図１等）
【特許文献３】特開２００５−１１６５４７号公報（図２、段落番号［０００２］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２に示す昇圧回路では、レーザーダイオードLDの劣化補償電流分を考慮して予め高めに電圧設定をしていた。昇圧回路は、通常は入力電圧に対して昇圧すればするほど変換効率が悪くなり消費電力が増加する。
【０００７】
また、LD駆動回路では100mA以上の大電流を必要とするため、昇圧電圧の設定によってはトランジスタTr1自体の消費電力、定格といった点を注意して部品を選ぶ必要が生じ、また、これらが制限となって補償が少なくなる、といった課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、消費電力の増大を抑え、駆動電流を供給するトランジスタに対する設計の選択肢を広げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子の駆動回路は、発光素子を駆動する駆動回路において、
入力された電圧を昇圧して前記発光素子に供給する昇圧回路と、
前記発光素子からの光をモニタする受光素子と、
前記受光素子のモニタ量に基づいて前記昇圧回路の昇圧電圧を制御する昇圧制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子の駆動方法は、入力された電圧を昇圧して発光素子に供給する、発光素子の駆動方法において、
前記発光素子からの光をモニタし、そのモニタ量に基づいて前記発光素子への昇圧電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以下の効果を奏する。
【００１２】
第１の効果は、昇圧回路の動作が、発光素子に必要な電流を流すために必要となる昇圧となるため、最小限の昇圧動作となり、昇圧回路の消費電力の増加を抑えることができることである。
【００１３】
第２の効果は昇圧回路の動作が、発光素子に必要な電流を流すために必要となる昇圧となるため、発光素子に駆動電流を供給するトランジスタの主電極間の電圧が最小限で済むためトランジスタ自体の消費電力、定格で制限される電流補償の上限を上げることが可能となることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態を示すレーザーダイオード（ＬＤ）駆動回路の回路構成図である。図１に示すように、ＬＤ駆動回路は、昇圧回路１１と、制御回路となる光出力自動調整回路(APC回路)１２と、昇圧制御回路１３とから構成される。
【００１６】
図１に示すように、昇圧回路１１はスイッチングレギュレータを用いて構成される回路である。レギュレータＩＣ１のSW端子は、ダイオードＤ１のアノード、ダイオードＤ２のカソード、コイルＬ１の一方の端子に接続される。コイルＬ１の他方の端子はレギュレータＩＣ１の入力端子Ｖｉｎと接続される。入力端子Ｖｉｎには供給電圧Ｖｃｃが印加される。容量Ｃ１は、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードに対して、並列に接続される。また直接接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードに対して、並列に接続される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点はレギュレータＩＣ１のＦＢ端子と接続される。
【００１７】
レギュレータＩＣ１のSW端子から出力される電圧を、ダイオードD1のカソード側から平滑化して昇圧電圧として出力している。FB端子には昇圧電圧が抵抗R1,R2で分圧されて入力されており、ＦＢ端子への入力電圧によってSW端子からの出力電圧が設定される。FB端子の電圧が下がればSW端子からの出力電圧は高くなり、FB端子の電圧が上がればSW端子から出力電圧は低くなる。昇圧電圧はレーザーダイオードLDに電流を供給するトランジスタのTr1の電源電圧として供給される。
【００１８】
供給電圧Ｖccは、昇圧回路１１で昇圧され、発光素子となるレーザーダイオードＬＤに接続されるトランジスタＴｒ１のコレクタに印加される。ＡＰＣ回路１２において、レーザーダイオードＬＤからの光出力は、受光素子となるフォトダイオードＰＤで光電変換され、フォトダイオードＰＤに流れるモニタ電流が、抵抗Ｒ３でモニタ電圧に変換され反転増幅回路を構成するオペアンプOpeamp1の反転入力端子（−）に抵抗Ｒ４を介して入力される。オペアンプOpeamp1の反転入力端子と正転入力端子（＋）との間には抵抗Ｒ５が接続される。オペアンプOpeamp1の正転入力端子に印加されるAPCset電圧に合わせてモニタ電圧を反転増幅し、その出力がトランジスタＴｒ３のベース（制御電極となる）に入力される。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はカレントミラー回路を構成し、トランジスタＴｒ３のコレクタ（一方の主電極となる）はトランジスタＴｒ２のエミッタ（他方の主電極となる）と接続され、トランジスタＴｒ３のベース電位（制御電極の電位）に対応する駆動電流がレーザーダイオードＬＤを流れる。温度の変化等の要因によりレーザーダイオードＬＤの発光量が低下した場合、フォトダイオードＰＤのモニタ電流（モニタ量）が低下する。そして、反転増幅回路の出力が増大し、トランジスタＴｒ３のベース電位が上昇するため、レーザーダイオードＬＤの駆動電流が増大する。逆にレーザーダイオードＬＤの発光量が増大した場合には、ＡＰＣ回路１２はレーザーダイオードＬＤの駆動電流を減少させるように動作する。こうして、レーザーダイオードＬＤの光出力の自動調整が行われる。
【００１９】
昇圧制御回路１３は、ＡＰＣ回路１２の反転増幅回路の出力を反転増幅して昇圧回路１１のFB端子へ戻す。ＡＰＣ回路１２のオペアンプOpeamp1の出力は抵抗Ｒ４’を介してオペアンプOpeamp2の反転入力端子（−）に入力される。オペアンプOpeamp2の反転入力端子と正転入力端子（＋）との間には抵抗Ｒ5’が接続される。レーザーダイオードＬＤの発光量が低下し、ＡＰＣ回路１２の反転増幅回路の出力が増大した場合は、昇圧制御回路１３はレーザーダイオードLDの電流を増加させるようにFB端子の電圧を下げる。一方、レーザーダイオードＬＤの発光量が増大し、ＡＰＣ回路１２の反転増幅回路の出力が低下した場合は、昇圧制御回路１３はレーザーダイオードLDの電流を絞るようにFB端子の電圧を上げる。昇圧制御回路１３のOpeamp2の正転入力端子（＋）に印加されるHVset電圧はFB端子の初期電圧に設定される。
【００２０】
本実施形態の構成によれば、レーザーダイオードLDに必要な電流に合わせたレーザーダイオードLDの電圧降下分と、レーザーダイオードLDに必要な電流を流せる最小のトランジスタTr1のVceとを確保するだけの昇圧電圧となるよう動作する。その結果、固定された昇圧電圧を用いた場合に比べて回路全体の消費電力の低減が図れる。また、大電流駆動が必要なトランジスタTr1自体の消費電力を抑えることができ、トランジスタTr1の設計上の選択幅が広がる。
【００２１】
また本実施形態の構成によれば、昇圧回路の動作が、レーザーダイオードに必要な電流に合わせたレーザーダイオードの電圧降下分と、レーザーダイオードに必要な電流を流せる最小のトランジスタのTr1のVce（コレクタ・エミッタ間電圧）とを確保するだけの昇圧となるため、トランジスタTr1のVce電圧が最小限で済むため、トランジスタTr1自体の消費電力、定格で制限される電流補償の上限を上げることが可能となる。
【００２２】
なお、本実施形態において、光出力自動調整回路（ＡＰＣ回路）はなくてもよく、その場合はフォトダイオードＰＤ、抵抗Ｒ３を用いて検出されたモニタ電圧を昇圧制御回路となる増幅回路を介してＦＢ端子に入力するようにすれば、昇圧回路の昇圧電圧を制御することができる。
【００２３】
図２は本実施形態のＬＤ駆動回路を用いた発信器のブロック図である。この発信器の構成は、特開２００５−５７２１６号公報に記載されたものである。
【００２４】
図２に示すように、レーザーダイオードＬＤはバイアス電流駆動回路２１と変調電流駆動回路２５により制御される駆動電流が流れる。レーザーダイオードＬＤからの光出力はフォトダイオードＰＤでモニタされ、そのモニタ電圧が反転増幅回路２２に入力され、その出力がバイアス電流駆動回路２１に入力される。フォトダイオードＰＤ、反転増幅回路２２、バイアス電流駆動回路は本実施形態のＬＤ駆動回路に対応し、バイアス電流駆動回路は昇圧回路、昇圧制御回路、及びＡＰＣ回路（フォトダイオードＰＤとと抵抗Ｒ３と反転増幅回路を除く）の構成からなる。また、モニタ電圧はピーク検出回路２３を介して反転増幅回路２４に入力され、その出力が変調電流駆動回路２５に入力され、変調電流もモニタ電圧に基づいて制御される。変調電流駆動回路２５には送信信号電圧が入力される。
【００２５】
なお、本発明の発光素子の駆動回路は発信器に限定されず、例えば光ディスク装置の光ピックアップにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は入力された電圧を昇圧して前記発光素子に供給する昇圧回路を備えた発光素子駆動回路に適用でき、光送信器、光ディスク装置の光ピックアップ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を示すＬＤ駆動回路の回路構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す発信器のブロック図である。
【図３】レーザーダイオード駆動回路（ＬＤ駆動回路）の一構成例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  昇圧回路
１２  ＡＰＣ回路
１３  ＡＰＣ回路
２１  バイアス電流駆動回路
２２  反転増幅回路
２３  ピーク検出回路
２４  反転増幅回路
２５  変調電流駆動回路
【図１】
2010010446.tif 000003
【図２】
2010010446.tif 000004
【図３】
2010010446.tif 000005